WO2023234168A1 - 圧電素子制御装置及び超音波センサ - Google Patents

圧電素子制御装置及び超音波センサ Download PDF

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WO2023234168A1
WO2023234168A1 PCT/JP2023/019474 JP2023019474W WO2023234168A1 WO 2023234168 A1 WO2023234168 A1 WO 2023234168A1 JP 2023019474 W JP2023019474 W JP 2023019474W WO 2023234168 A1 WO2023234168 A1 WO 2023234168A1
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WO
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piezoelectric element
current
drive current
drive
value
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PCT/JP2023/019474
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇 長井
秀樹 松原
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ローム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/524—Transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details

Definitions

  • the present disclosure relates to a piezoelectric element control device and an ultrasonic sensor.
  • a method of applying a driving voltage to the piezoelectric element using a transformer is being considered.
  • a piezoelectric element is connected in parallel to a secondary coil of a transformer, and a transformed high driving voltage is applied to the piezoelectric element by supplying a drive current to the primary coil of the transformer.
  • the output intensity of sound waves can be increased by increasing the voltage applied to the piezoelectric element.
  • a rated voltage is determined for the piezoelectric element, and a voltage exceeding the rated voltage cannot be applied to the piezoelectric element. It is necessary to devise ways to increase the output intensity of sound waves as much as possible while keeping the applied voltage below the rated voltage.
  • An object of the present disclosure is to provide a piezoelectric element control device and an ultrasonic sensor that contribute to improving the output intensity of sound waves.
  • a piezoelectric element control device includes a drive circuit configured to drive a piezoelectric element connected in parallel to a secondary coil of the transformer by supplying a drive current to a primary coil of the transformer; a control circuit configured to control a drive circuit, the control circuit increasing the value of the drive current over time during at least part of the supply period of the drive current.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an external perspective view of a piezoelectric element control IC according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an overview of the operation of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of transmission and reception operations by an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram showing the internal configuration of a drive circuit and the relationship between the drive circuit and the control circuit, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the drive circuit according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an external perspective view of a piezoelectric element control IC according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an overview of the operation of an
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the drive circuit according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a waveform diagram of control signals supplied to two switching elements in a transmission operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a waveform diagram of drive current and element applied voltage in a basic transmission operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a change pattern of drive current in improved transmission operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a waveform diagram of drive current and element applied voltage in improved transmission operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a change pattern of drive current in an improved transmission operation according to a second example belonging to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram showing how a reception-only piezoelectric element is connected to a reception circuit according to a fifth example belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram showing a modified configuration of the drive circuit according to a sixth example belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • IC is an abbreviation for integrated circuit.
  • the ground refers to a reference conductive portion having a reference potential of 0V (zero volts), or refers to the 0V potential itself.
  • the reference conductive part may be formed using a conductor such as metal.
  • the potential of 0V is sometimes referred to as a ground potential.
  • voltages shown without particular reference represent potentials as seen from ground.
  • Level refers to the level of potential, and for any signal or voltage of interest, a high level has a higher potential than a low level.
  • a signal or voltage being at a high level strictly means that the level of the signal or voltage is at a high level, and a signal or voltage being at a low level does not strictly mean that the level of the signal or voltage is at a high level. It means that the signal or voltage level is at low level.
  • the level of a signal may be expressed as a signal level, and the level of a voltage may be expressed as a voltage level.
  • Connections between multiple parts forming a circuit such as arbitrary circuit elements, wiring, nodes, etc., may be understood to refer to electrical connections, unless otherwise specified.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of an ultrasonic sensor 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the ultrasonic sensor 1 includes a piezoelectric element control IC2 (hereinafter referred to as IC2) which is an example of a piezoelectric element control device, a piezoelectric element 3, a transformer TR, a resistor RT , and capacitors CT , C1, and C2. and.
  • the IC 2 includes a drive circuit 10, a reception circuit 20, a control circuit 30, and a signal processing circuit 40. The drive circuit may also be read as the transmission circuit.
  • the piezoelectric element 3 is a ceramic vibrator (ceramic piezoelectric element) formed of ceramic.
  • An MPU (Micro Processing Unit) 4 is connected to the IC2. It may be understood that the MPU 4 is not included in the components of the ultrasonic sensor 1, or it may be understood that the MPU 4 is included in the components of the ultrasonic sensor 1.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the IC2.
  • the IC2 includes a semiconductor chip having a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate, a housing (package) that houses the semiconductor chip, and a plurality of external terminals exposed from the housing to the outside of the IC2. It is an electronic component.
  • the IC 2 is formed by encapsulating a semiconductor chip in a housing (package) made of resin. Note that the number of external terminals of the IC 2 and the type of the casing of the IC 2 shown in FIG. 2 are merely examples, and they can be designed arbitrarily. FIG.
  • FIG. 1 shows a power supply terminal PW, a ground terminal PGND, an output terminal DRV1, an output terminal DRV2, an input terminal IN1, and an input terminal IN2, which are included in the plurality of external terminals. External terminals other than these are also provided on the IC2.
  • Power supply voltage VCC is supplied to power supply terminal PW. Each circuit within IC2 is driven based on power supply voltage VCC. Power supply voltage VCC has a predetermined positive DC voltage value. An internal power supply circuit (not shown) that generates another internal power supply voltage from the power supply voltage VCC may be provided within the IC2. A ground terminal PGND is connected to ground.
  • the transformer TR has a primary coil L1 and a secondary coil L2, and the primary coil L1 and the secondary coil L2 are magnetically coupled to each other while being electrically insulated from each other.
  • a first end of the primary coil L1 is connected to an output terminal DRV1, and a second end of the primary coil L1 is connected to an output terminal DRV2.
  • the power supply terminal PW is connected to the middle point (center tap) of the primary coil L1 via a resistor R0. More specifically, the power supply terminal PW is connected to one end of the resistor R0, and the other end of the resistor R0 is connected to the midpoint of the primary coil L1 and to the ground via the capacitor C0.
  • a piezoelectric element 3 is connected in parallel to the secondary coil L2. That is, the first end of the secondary coil L2 is connected to the first end of the piezoelectric element 3, and the second end of the secondary coil L2 is connected to the second end of the piezoelectric element 3 and to the ground. . Further, a capacitor C T and a resistor R T are connected in parallel to the secondary coil L2. Furthermore, the first end of the secondary coil L2 and the first end of the piezoelectric element 3 are connected to the input terminal IN1 via the capacitor C1. That is, the first end of the secondary coil L2 and the first end of the piezoelectric element 3 are connected to the first end of the capacitor C1, and the second end of the capacitor C1 is connected to the input terminal IN1.
  • the second end of the secondary coil L2 and the second end of the piezoelectric element 3 are connected to the input terminal IN2 via a capacitor C2. That is, the second end of the secondary coil L2 and the second end of the piezoelectric element 3 are connected to the first end of the capacitor C2, and the second end of the capacitor C2 is connected to the input terminal IN2.
  • the capacitors C1 and C2 may be built into the IC2.
  • the voltage applied across the piezoelectric element 3 may be hereinafter referred to as element applied voltage V3.
  • the element applied voltage V3 corresponds to the potential at the first end of the piezoelectric element 3 viewed from the potential at the second end of the piezoelectric element 3.
  • the ultrasonic sensor 1 uses the piezoelectric element 3 to transmit a transmission wave signal W1 in the ultrasonic band toward the external space of the ultrasonic sensor 1 (in a direction away from the ultrasonic sensor 1).
  • a reflected wave signal W2 is generated by the transmitted wave signal W1 being reflected by the detection target object OBJ.
  • the reflected wave signal W2 is received by the ultrasonic sensor 1 using the piezoelectric element 3.
  • the ultrasonic band refers to a frequency band that is higher than the band of sound waves audible to the human ear and is inaudible to the human ear, and generally refers to a band of 20 kHz or higher.
  • the transmitted wave signal W1 has a frequency within the range of 30kHz to 80kHz. Both the transmitted wave signal W1 and the reflected wave signal W2 belong to ultrasonic signals.
  • the piezoelectric element 3 generates mechanical displacement (vibration) in itself according to a voltage signal applied between its first and second ends, and generates a transmission wave signal W1 by its mechanical displacement. Therefore, the piezoelectric element 3 functions as a transmitter for the transmission wave signal W1. Furthermore, the piezoelectric element 3 has a characteristic of generating an electromotive force between the first end and the second end in response to mechanical displacement (vibration) applied thereto, and also functions as a receiver for the reflected wave signal W2.
  • the IC2 uses the piezoelectric element 3 to perform a transmission operation of the transmission wave signal W1 and a reception operation of the reflected wave signal W2.
  • a transmission/reception operation the combination of the transmission operation of the transmission wave signal W1 and the reception operation of the reflected wave signal W2 may be referred to as a transmission/reception operation.
  • the drive circuit 10 is connected to output terminals DRV1 and DRV2.
  • the drive circuit 10 performs a transmission operation of the transmission wave signal W1 under the control of the control circuit 30.
  • the drive circuit 10 drives the piezoelectric element 3 by supplying an alternating current drive current to the primary coil L1. More specifically, in the transmission operation of the transmission wave signal W1, the drive circuit 10 applies an AC voltage to the secondary coil L2 by supplying an AC drive current to the primary coil L1 via the output terminals DRV1 and DRV2. to occur.
  • the AC voltage generated in the secondary coil L2 is applied to the piezoelectric element 3 as the element applied voltage V3, so that the piezoelectric element 3 generates a transmission wave signal W1, and the transmission wave signal W1 is transmitted from the piezoelectric element 3.
  • the number of turns of the secondary coil L2 is larger than the number of turns of the primary coil L1, and an AC voltage having a larger amplitude than the amplitude of the AC voltage applied between both ends of the primary coil L1 is applied to the secondary coil L1. Occurs between both ends of L2.
  • the receiving circuit 20 is connected to the input terminals IN1 and IN2, and performs a receiving operation of the reflected wave signal W2.
  • the receiving circuit 20 uses the piezoelectric element 3 to receive the reflected wave signal W2 in the ultrasonic band. That is, the receiving circuit 20 receives the reflected wave signal W2 by receiving the voltage signal applied across the piezoelectric element 3 via the capacitors C1 and C2.
  • the capacitors C1 and C2 remove the DC component of the voltage signal applied across the piezoelectric element 3, and only the AC component of the voltage signal applied across the piezoelectric element 3 is input to the receiving circuit 20 as the input signal Sin.
  • the input signal Sin corresponds to the received signal of the reflected wave signal W2 by the receiving circuit 20.
  • the signal processing circuit 40 generates a detection signal S40 based on the reflected wave signal W2 by performing predetermined signal processing on the reflected wave signal W2 received by the receiving circuit 20.
  • the receiving circuit 20 performs amplification processing to amplify the signal Sin between the input terminals IN1 and IN2, and sends the signal Sin', which is the signal Sin after the amplification processing, to the signal processing circuit 40.
  • the above signal processing includes an envelope detection process that generates an envelope signal by detecting the envelope of the signal Sin', and a comparison process that compares the magnitude of the envelope signal with a predetermined threshold. Good to include.
  • the envelope signal has a voltage value proportional to the amplitude of the input signal Sin to the receiving circuit 20, and the signal processing circuit 40 generates a detection signal S40 indicating the magnitude relationship between the magnitude (voltage value) of the envelope signal and the threshold value. can be generated.
  • the detection signal S40 is sent to the control circuit 30.
  • the detection signal S40 generated by the signal processing circuit 40 based on the signal Sin' is a signal indicating the magnitude relationship between the intensity of the signal Sin and a predetermined reference intensity.
  • the content is optional.
  • the detection signal S40 may be generated by performing orthogonal detection or correlation processing detection on the signal Sin'. Since both detection methods are well known as detection methods for ultrasonic sensors, detailed explanations will be omitted here.
  • FIG. 4 is a diagram showing transmission and reception operations by the ultrasonic sensor 1.
  • the detection signal S40 is a binary signal having a signal level of high level or low level.
  • the detection signal S40 has a low level when the magnitude (voltage value) of the envelope signal is greater than or equal to the threshold value, and the detection signal S40 has a low level when the magnitude (voltage value) of the envelope signal is less than the threshold value. It is assumed that S40 has a high level.
  • the IC2 and MPU4 are connected to each other in a manner that allows bidirectional communication.
  • the control circuit 30 performs bidirectional communication with the MPU 4.
  • the MPU 4 can send a measurement instruction command to the IC 2.
  • the control circuit 30 causes the drive circuit 10 to perform a transmission operation of the transmission wave signal W1, and in response to the transmission operation, the detection obtained by the reception operation of the reflected wave signal W2.
  • the MPU 4 performs object detection processing based on the detection signal S40.
  • the object detection process may be a distance detection process that detects the distance between the ultrasonic sensor 1 and the detection target OBJ (in other words, the distance between the piezoelectric element 3 and the detection target OBJ).
  • the ultrasonic sensor 1 and the detection target object OBJ can be derived.
  • Time t1 represents the start time of transmission of the transmission wave signal W1 using the drive circuit 10 and piezoelectric element 3
  • time t3 represents the start time of reception of the reflected wave signal W2 using the reception circuit 20 and piezoelectric element 3.
  • Time t2 represents the end time of transmission of the transmission wave signal W1 using the drive circuit 10 and the piezoelectric element 3.
  • Time t2 is a time before time t3.
  • the detection signal S40 has a high level before time t1. Since an AC voltage with a sufficiently large amplitude is applied to the piezoelectric element 3 between times t1 and t2, the detection signal S40 becomes a low level, and returns to a high level after time t2. Thereafter, the reflected wave signal W2 from the object detection unit OBJ is received at time t3, thereby switching the detection signal S40 from high level to low level.
  • the detection signal S40 is maintained at a low level, and the detection signal S40 switches from low level to high level at time t4.
  • the length between times t3 and t4 is ideally equal to the length between times t1 and t2.
  • the object detection process may be an approach detection process.
  • the MPU 4 receives the reflected wave signal W2 before a predetermined time elapses after transmitting the transmitted wave signal W1 at time t1, the MPU 4 determines that the detection target object OBJ is detected by the ultrasonic sensor 1. If not, it is determined that the detection target object OBJ is not approaching the ultrasonic sensor 1.
  • the MPU 4 determines that the object to be detected OBJ is approaching the ultrasonic sensor 1. If this is not the case, it can be determined that the object to be detected OBJ is not approaching the ultrasonic sensor 1.
  • the ultrasonic sensor 1 is mounted on any device.
  • a device equipped with the ultrasonic sensor 1 will be referred to as a sensor-equipped device.
  • a typical example of a sensor-equipped device is a vehicle such as an automobile. It can also be said that the distance between the ultrasonic sensor 1 and the detection target OBJ corresponds to the distance between the sensor mounting device and the detection target OBJ. It can also be said that the approach of the detection target OBJ to the ultrasonic sensor 1 corresponds to the approach of the detection target OBJ to the sensor mounting device.
  • the MPU 4 performs the object detection process, but the control circuit 30 may also perform the object detection process. In this case, the result of the object detection process by the control circuit 30 is transmitted to the MPU 4.
  • the piezoelectric element 3 continues to vibrate for a while based on the mechanical energy accumulated during the supply period of the drive current.
  • the vibration of the piezoelectric element 3 after the supply of drive current is stopped is called reverberation. If the duration of reverberation is long, it becomes difficult to detect objects at close range.
  • a capacitor C T and a resistor R T are provided to reduce reverberation.
  • a resistor was inserted between the capacitor C1 and the input terminal IN1
  • a resistor was inserted between the capacitor C2 and the input terminal IN2
  • a resistor was inserted between the input terminals IN1 and IN2. It is good that a capacitor is inserted.
  • FIG. 5 shows the internal configuration of the drive circuit 10 and the relationship between the drive circuit 10 and the control circuit 30.
  • the drive circuit 10 includes switching elements 11 and 12 and a current source 13.
  • a first end (first electrode) of the switching element 11 is connected to the output terminal DRV1, and therefore connected to the first end of the primary coil L1.
  • a second end (second electrode) of the switching element 11 is connected to an input end of the current source 13.
  • the first end (first electrode) of the switching element 12 is connected to the output terminal DRV2, and therefore connected to the second end of the primary coil L1.
  • a second end (second electrode) of the switching element 12 is connected to an input end of the current source 13.
  • the current source 13 is a constant current source having an input end and an output end, and operates so that the drive current I DRV flows from its own input end to its own output end.
  • the output end of current source 13 is connected to ground.
  • the drive current I DRV flows from the input end of the current source 13 toward the output end (therefore, the ground).
  • the control circuit 30 controls the state (on, off state) of the switching element 11 by supplying the control signal CNT1 to the switching element 11.
  • the control circuit 30 controls the state (on, off state) of the switching element 12 by supplying the control signal CNT2 to the switching element 12.
  • Control signals CNT1 and CNT2 each have a value of "1" or "0".
  • the switching element 11 When the control signal CNT1 has a value of "1", the switching element 11 is in an on state, and when the control signal CNT1 has a value of "0", the switching element 11 is in an off state. When the switching element 11 is in the on state, the first end and the second end of the switching element 11 are in a conductive state, and when the switching element 11 is in the off state, the first end and the second end of the switching element 11 are in a conductive state. It becomes a cutoff state (non-conducting state). Similarly, when the control signal CNT2 has a value of "1”, the switching element 12 is turned on, and when the control signal CNT2 has a value of "0", the switching element 12 is turned off.
  • the switching element 12 When the switching element 12 is in the on state, the first end and the second end of the switching element 12 are in a conductive state, and when the switching element 12 is in the off state, the first end and the second end of the switching element 12 are in a conductive state. It becomes a cutoff state (non-conducting state).
  • the control circuit 30 never sets the values of the control signals CNT1 and CNT2 to "1" at the same time. Therefore, if the value of the control signal CNT1 is “1”, the value of the control signal CNT2 is "0", and if the value of the control signal CNT2 is "1", the value of the control signal CNT1 is "0".
  • the first end of the primary coil L1 is electrically connected to the current source 13 through the output terminal DRV1 and the switching element 11, as shown in FIG.
  • a drive current I DRV flows from the first end of the primary coil L1 to the current source 13 through the output terminal DRV1 and the switching element 11.
  • the drive current I DRV that flows when the control signal CNT1 has a value of "1” is particularly referred to as drive current I DRV1 .
  • the drive current I DRV1 flows through an electric path passing through the capacitor C0, the center tap of the primary coil L1, and the first end of the primary coil L1 (see also FIG. 1).
  • a drive current I DRV flows from the second end of the primary coil L1 to the current source 13 through the output terminal DRV2 and the switching element 12.
  • the drive current I DRV that flows when the control signal CNT2 has a value of "1” is particularly referred to as drive current I DRV2 .
  • the drive current I DRV2 flows through an electric path passing through the capacitor C0, the center tap of the primary coil L1, and the second end of the primary coil L1 (see also FIG. 1).
  • Each of the switching elements 11 and 12 is constituted by, for example, an N-channel type MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • the drains of the switching elements 11 and 12 may be connected to the output terminals DRV1 and DRV2, respectively, while the sources of the switching elements 11 and 12 may be connected to the input terminal of the current source 13.
  • the gate potentials of the switching elements 11 and 12 may be controlled using the control signals CNT1 and CNT2, respectively.
  • the switching elements 11 and 12 may be configured with P-channel MOSFETs.
  • the current source 13 is a variable constant current source configured to be able to change the value of the drive current I DRV .
  • Control circuit 30 supplies control signal CNT3 to current source 13.
  • the current source 13 variably sets the value of the drive current I DRV based on the control signal CNT3. In other words, the control circuit 30 variably sets the value of the drive current I DRV by supplying the control signal CNT3 to the current source 13.
  • the control circuit 30 has an information holding section 31, and the function of the information holding section 31 will be described later.
  • FIG. 8 shows waveforms of control signals CNT1 and CNT2 in one transmission operation (one transmission operation in transmission wave signal W1).
  • the unit operation of alternately setting the control signals CNT1 and CNT2 to "1" is repeated m times (that is, the unit operation of alternately turning on and off the switching elements 11 and 12 is repeated m times). ).
  • the unit operation of alternately turning on and off the switching elements 11 and 12 is repeated m times.
  • the reciprocal of the time (2 ⁇ T) is the frequency of the control signals CNT1 and CNT2, and is hereinafter referred to as the drive frequency f DRV .
  • m has an integer value of 2 or more.
  • m periods of sound waves are transmitted from the piezoelectric element 3 as a transmission wave signal W1. Therefore, the value of m is called a wave number (hereinafter, m is called a wave number m).
  • the drive frequency f DRV is equal to the frequency of the drive current I DRV supplied to the primary coil L1 and the frequency of the alternating current voltage generated in the secondary coil L2, and is equal to the resonance frequency fr of the piezoelectric element 3 or piezoelectric The frequency is set close to the resonance frequency fr of the element 3.
  • the driving frequency f DRV is a frequency belonging to the ultrasonic band.
  • FIG. 9 shows the waveforms of the drive currents I DRV1 , I DRV2 , I DRV and the element applied voltage V3 in the basic transmission operation.
  • the element applied voltage V3 is the voltage applied across the piezoelectric element 3 (see FIG. 1).
  • the basic transmission operation is provided for comparison with the improved transmission operation described below. In the IC2, the basic transmission operation may not be performed or may be performed.
  • the value of the drive current I DRV is fixed to a constant value throughout the period during which the drive current I DRV is supplied to the primary coil L1.
  • the ceramic vibrator used as the piezoelectric element 3 has a characteristic that its input impedance is lower when it is vibrating at the resonance frequency fr than when it is at rest. That is, the input impedance of the piezoelectric element 3 in a state where the piezoelectric element 3 is not yet sufficiently vibrated immediately after the start of transmission of the transmission wave signal W1 is the same as the input impedance of the piezoelectric element 3 in a state where the piezoelectric element 3 is sufficiently vibrated.
  • the element applied voltage V3 In the basic transmission operation, it is necessary to prevent the element applied voltage V3 from exceeding the rated voltage of the piezoelectric element 3 immediately after starting transmission of the transmission wave signal W1, and the value of the drive current I DRV is set to satisfy this. . Then, the element applied voltage V3 during a period when the vibration of the piezoelectric element 3 is sufficiently large, that is, the element applied voltage V3 during a period when ultrasonic waves are efficiently generated, has an excessive margin with respect to the rated voltage, which is originally cannot be used effectively up to the rated voltage.
  • the IC2 is able to perform the following improved transmission operation as the transmission operation of the transmission wave signal W1.
  • FIG. 10 shows an example of a change pattern of the drive current I DRV in the improved transmission operation.
  • the drive current I DRV is supplied to the primary coil L1 from time t A10 to time t A20 .
  • the period from time t A10 to time t A20 is a period during which the drive current I DRV is supplied to the primary coil L1.
  • the drive currents I DRV1 and I DRV2 are alternately supplied to the primary coil L1, and each value of the drive currents I DRV1 and I DRV2 matches the value of the drive current I DRV .
  • the value of the drive current I DRV may be read as the magnitude of the drive current I DRV .
  • the control circuit 30 sets the value of the drive current I DRV at time t A10 to the current value I SET1 , and changes the value of the drive current I DRV as time passes from time t A10 to time t A11 .
  • the current value I SET1 is gradually increased toward the current value I SET2 (therefore, the current value I SET2 is larger than the current value I SET1 ).
  • Time t A11 is after time t A10 and before time t A20 .
  • the control circuit 30 fixes the value of the drive current I DRV between times t A11 and t A20 to the current value I SET2 .
  • FIG. 11 shows the waveforms of the drive currents I DRV1 , I DRV2 , I DRV and the element applied voltage V3 in the improved transmission operation.
  • m 12
  • each waveform is shown schematically and it is assumed that there is almost no reverberation.
  • the change pattern shown in FIG. 10 is adopted.
  • the drive current I DRV increases continuously and monotonically between times t A10 and t A11 , but in reality, it is better to increase the drive current I DRV step by step as shown in FIG. 11. .
  • the improved transmission operation consists of the first to twelfth unit operations.
  • the execution start time of the first unit operation corresponds to time t A10 in FIG. 10
  • the execution end time of the twelfth unit operation corresponds to time t A20 in FIG. 10.
  • the control circuit 30 sets the value of the drive current I DRV in the first unit operation to the current value I SET1 , and then drives the drive current during the execution period of the first to sixth unit operations.
  • the value of the current I DRV is increased by the value "(I SET2 - I SET1 )/5" every time one unit operation is executed.
  • the value of the drive current I DRV in the sixth unit operation becomes the current value I SET2 .
  • the control circuit 30 fixes the value of the drive current I DRV to the current value I SET2 in the sixth to twelfth unit operations.
  • the execution start time of the sixth unit operation corresponds to time t A11 in FIG. 10 .
  • the drive current I DRV is set relatively low when the input impedance of the piezoelectric element 3 is relatively high immediately after the start of transmission of the transmission wave signal W1 (immediately after time t A10 ), and then As time passes, the drive current I DRV increases in conjunction with the decrease in the input impedance of the piezoelectric element 3.
  • the piezoelectric element 3 can be effectively used up to the rated voltage, and the output intensity of the ultrasonic wave can be increased in comparison with the basic transmission operation.
  • m 12
  • the value of the drive current I DRV in the first and second unit operations is set to the current value I SET1
  • the drive current I DRV in the third and fourth unit operations is The value of is the current value (I SET1 + (I SET2 - I SET1 ) x 1/3)
  • the value of the drive current I DRV in the fifth and sixth unit operations is the current value (I SET1 + (I SET2 ) ⁇ I SET1 ) ⁇ 2/3)
  • the value of the drive current I DRV in the 7th to 12th unit operations may be set as the current value I SET2 .
  • k may be an integer of 3 or more.
  • the drive current I DRV may be increased over time over the entire supply period of the drive current I DRV .
  • the drive current I DRV is supplied to the primary coil L1 from time t A10 to time t A20 .
  • the value of the drive current I DRV at time t A10 is the current value I SET1
  • the value of the drive current I DRV changes from the current value I SET1 to the current value I SET2. gradually increasing towards
  • the improved transmission operation consists of the first to twelfth unit operations.
  • the control circuit 30 sets the value of the drive current I DRV in the first unit operation to the current value I SET1 , and thereafter sets the value of the drive current I DRV every time one unit operation is executed. is increased by the value "(I SET2 - I SET1 )/11". Then, the value of the drive current I DRV in the 12th unit operation becomes the current value I SET2 .
  • the value of the drive current I DRV may be increased every time k unit operations are performed.
  • control circuit 30 can variably set the change pattern of the drive current I DRV during the supply period of the drive current I DRV . This will be explained.
  • the control circuit 30 is provided with the information holding section 31.
  • the information holding unit 31 holds information that specifies a change pattern of the drive current I DRV during the supply period of the drive current I DRV (hereinafter referred to as current change pattern designation information).
  • current change pattern designation information information that specifies a change pattern of the drive current I DRV during the supply period of the drive current I DRV.
  • the control circuit 30 changes the value of the drive current I DRV according to the specified contents of the current change pattern specification information.
  • the control circuit 30 can variably set the current change pattern designation information.
  • the change pattern of the drive current I DRV can be adjusted in accordance with the characteristics of the piezoelectric element 3 incorporated into the ultrasonic sensor 1.
  • the fluctuation width of the element applied voltage V3 can be suppressed over the entire supply period of the drive current I DRV , and ideally the element applied voltage V3 can be kept approximately constant. It becomes possible.
  • the information holding unit 31 is composed of a nonvolatile memory in which information to be held can be rewritten.
  • Initial pattern designation information is held in advance in the information holding unit 31 as current change pattern designation information, and in the improved transmission operation in the initial state of the IC 2, the control circuit 30 controls the drive current I DRV according to the specified contents of the initial pattern designation information. You can change the value of .
  • the control circuit 30 rewrites the current change pattern designation information in the information holding section 31 according to the content of the setting command received from the MPU 4.
  • the control circuit 30 changes the value of the drive current I DRV according to the specified contents of the rewritten current change pattern specification information.
  • the current change pattern designation information may be rewritten multiple times.
  • the information holding unit 31 may be configured with a volatile memory classified as a register.
  • the MPU 4 transmits a setting command including current change pattern designation information to the IC 2, and the control circuit 30 writes the current change pattern designation information in the received setting command to the information storage unit 31. .
  • the control circuit 30 changes the value of the drive current I DRV according to the specified contents of the current change pattern specification information held in the information holding section 31.
  • the information holding unit 31 may be configured with a nonvolatile memory (one-time programmable memory) in which the information to be held cannot be rewritten.
  • a nonvolatile memory one-time programmable memory
  • appropriate current change pattern designation information in accordance with the characteristics of the piezoelectric element 3 incorporated into the ultrasonic sensor 1 can be written into the information holding unit 31, for example, during the manufacturing or shipping process of the IC 2.
  • the above-mentioned current values I SET1 and I SET2 are specified by the current change pattern specification information. That is, the current change pattern designation information includes information designating the current values I SET1 and I SET2 .
  • the control circuit 30 can change at least one of the current values I SET1 and I SET2 based on a setting command from the MPU 4 .
  • the process of increasing the value of the drive current I DRV from the current value I SET1 to the current value I SET2 during the supply period of the drive current I DRV is referred to as a current increasing process.
  • the characteristics of the change in the value of the drive current I DRV during the current increase process are also specified by the current change pattern specification information. That is, how the value of the drive current I DRV is changed in the current increase process is specified by the current change pattern specification information.
  • the control circuit 30 can change at least one of the current value ⁇ I and the number of times P of execution of the current increase process based on a setting command from the MPU 4.
  • the current value ⁇ I may be a fixed current value.
  • the current change pattern designation information may include information that designates the value of the drive current I DRV in each unit operation in the current increase process. That is, for example, when the value of the drive current I DRV in the first unit operation is the current value I SET1 , and the value of the drive current I DRV in the 6th to mth unit operations is the current value I SET2 . In this case, the values of the drive currents I DRV in the second to fifth unit operations may be individually designated by the current change pattern designation information.
  • the information holding unit 31 also holds drive frequency specification information that specifies the drive frequency f DRV and wave number specification information that specifies the wave number m.
  • the control circuit 30 drives the drive circuit 10 at a drive frequency f DRV according to the drive frequency designation information and a wave number m according to the wave number designation information. Based on the content of the setting command received from the MPU 4, the control circuit 30 can variably set the drive frequency designation information and wave number designation information (that is, can variably set the drive frequency f DRV and the wave number m).
  • the value of the drive current I DRV may be reduced to a current value lower than the current value I SET2 after time t A11 and before reaching time t A20 . good.
  • the single piezoelectric element 3 functions as a transmitter for the transmitted wave signal W1 and as a receiver for the reflected wave signal W2.
  • a piezoelectric element 3R as a wave receiver may be separately provided as shown in FIG.
  • the piezoelectric element 3 is not connected to the capacitors C1 and C2, but instead the first end of the piezoelectric element 3R is connected to the first end of the capacitor C1, and the second end of the capacitor C1 is connected to the input terminal IN1.
  • the piezoelectric element 3R is arranged at a position separated from the piezoelectric element 3, and receives the reflected wave signal W2 to generate a voltage signal between both ends of the piezoelectric element 3R.
  • the receiving circuit 20 is connected to the input terminals IN1 and IN2, and performs a receiving operation of the reflected wave signal W2.
  • the receiving circuit 20 receives the reflected wave signal W2 in the ultrasonic band using the piezoelectric element 3R. That is, the receiving circuit 20 receives the reflected wave signal W2 by receiving the voltage signal applied across the piezoelectric element 3R via the capacitors C1 and C2.
  • the capacitors C1 and C2 remove the DC component of the voltage signal applied across the piezoelectric element 3R, and only the AC component of the voltage signal applied across the piezoelectric element 3R is input to the receiving circuit 20 as the input signal Sin.
  • the input signal Sin corresponds to the received signal of the reflected wave signal W2 by the receiving circuit 20. It is as described above except that the piezoelectric element that generates the input signal Sin is the piezoelectric element 3R.
  • the configuration of the drive circuit 10 is not limited to the configuration shown in FIG. 5, but may be any configuration as long as it can supply alternating current to the primary coil L1.
  • the drive circuit 10a shown in FIG. 14 may be used as the drive circuit 10.
  • the drive circuit 10a includes switching elements 11a, 12a, and 14a, and a current source 13a. The configuration and operation of the drive circuit 10a will be explained.
  • the current source 13a is a constant current source having an input end and an output end, and operates so that the drive current I DRV flows from its own input end to its own output end.
  • An input end of the current source 13a is connected to a positive DC voltage application end, and an output end of the current source 13a is connected to a first end of the switching element 14a.
  • the second end of the switching element 14a is connected to the middle point (center tap) of the primary coil L1.
  • a first end of the switching element 11a is connected to a first end of the primary coil L1, and a first end of the switching element 12a is connected to a second end of the primary coil L1.
  • Each second end of switching elements 11a and 12a is connected to ground.
  • the switching elements 11a, 12a, and 14a can be configured with P-channel or N-channel MOSFETs, and the control circuit 30 controls the switching elements 11a, 12a, and 14a by controlling the gate potential of each of the switching elements 11a, 12a, and 14a. Turning on and off of 12a and 14a can be controlled individually.
  • the control circuit 30 alternately turns on and off the switching elements 11a and 12a while keeping the switching element 14a on.
  • the switching element 14a is on, if the switching elements 11a and 12a are on and off, respectively, the drive current I DRV from the current source 13a flows from the midpoint of the primary coil L1 to the first end of the primary coil L1. The current flows towards the switching element 11a.
  • the switching element 14a is on, if the switching elements 11a and 12a are off and on, respectively, the drive current I DRV from the current source 13a flows from the midpoint of the primary coil L1 to the second end of the primary coil L1. The current flows towards the switching element 12a.
  • the current source 13a is a variable constant current source configured to be able to change the value of the drive current I DRV .
  • the method of variable setting of the value of the drive current I DRV in the current source 13a is the same as that of the current source 13.
  • a drive circuit includes a current source (13, 13a) configured to generate a drive current I DRV , and a drive current I DRV that is directed in a first direction or a second direction with respect to a primary coil L1. It is only necessary to have a switch circuit configured to be supplied with Then, during the supply period of the drive current I DRV , the control circuit 30 alternately supplies the drive current I DRV in the first direction and the second direction to the primary coil L1 by controlling the switch circuit, This may cause the secondary coil L2 to generate an alternating current voltage.
  • the switch circuit includes switching elements 11 and 12.
  • the switch circuit includes switching elements 11a and 12a. Of the first direction and the second direction, one is a direction from the first end to the second end of the primary coil L1, and the other is a direction from the second end to the first end of the primary coil L1. be.
  • the piezoelectric element 3 is a ceramic vibrator.
  • the piezoelectric element 3 may be any type of piezoelectric element.
  • the input impedance of the piezoelectric element 3 at rest refers to the input impedance of the piezoelectric element 3 when the piezoelectric element 3 is at rest (that is, when it is not vibrating).
  • the input impedance of the piezoelectric element 3 during vibration refers to the input impedance of the piezoelectric element 3 when the piezoelectric element 3 is vibrating at its own resonance frequency fr.
  • switching elements 11 and 12 are configured with a MOSFET.
  • switching elements 11 and 12 may be any type of switching elements. That is, for example, it is also possible to configure each of the switching elements 11 and 12 with a junction FET, a bipolar transistor, or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • a piezoelectric element control device (2) supplies a drive current (I DRV ) to a primary coil (L1) of a transformer (TR), thereby controlling a secondary coil (L2) of the transformer.
  • a drive circuit (10) configured to drive a piezoelectric element (3) connected in parallel to the piezoelectric element (3); and a control circuit (30) configured to control the drive circuit;
  • This is a configuration (first configuration) in which the value of the drive current is increased over time during at least part of the drive current supply period.
  • the piezoelectric element can be used effectively up to its rated voltage, and the output intensity of sound waves can be increased.
  • the control circuit may have a configuration (second configuration) in which the change pattern of the drive current during the supply period of the drive current is variably configured.
  • the change pattern of the drive current can be adjusted according to the characteristics of the piezoelectric element.
  • the characteristics of the piezoelectric element it is possible to suppress the fluctuation range of the voltage applied to the piezoelectric element throughout the supply period of drive current, and ideally, it is possible to keep the voltage applied to the piezoelectric element approximately constant. becomes.
  • the control circuit includes an information holding section (31) configured to hold current change pattern designation information that specifies a change pattern of the drive current,
  • a configuration (third configuration) may be adopted in which the current change pattern designation information in the holding section can be rewritten.
  • the change pattern of the drive current can be adjusted according to the characteristics of the piezoelectric element.
  • the characteristics of the piezoelectric element it is possible to suppress the fluctuation range of the voltage applied to the piezoelectric element throughout the supply period of drive current, and ideally, it is possible to keep the voltage applied to the piezoelectric element approximately constant. becomes.
  • the control circuit increases the value of the drive current from a first current value (I SET1 ) to a second current value (I SET2 ) during the supply period of the drive current.
  • the first current value and the second current value are specified by the current change pattern designation information, and the value of the drive current is changed from the first current value to the second current value during the supply period of the drive current.
  • a configuration (fourth configuration) may be adopted in which characteristics of the change in the value of the drive current in the process of increasing the current value are specified.
  • the drive circuit includes a current source (13, 13a) configured to generate the drive current, and a current source (13, 13a) configured to generate the drive current, and a current source configured to generate the drive current.
  • a switch circuit (11 and 12, or 11a and 12a) configured to supply the drive current in a first direction or a second direction; During the supply period, the drive current is alternately supplied to the primary coil in the first direction and the second direction by controlling the switch circuit, thereby applying an alternating current voltage to the secondary coil. It may be a configuration (fifth configuration) that generates.
  • the drive circuit includes a current source (13) configured to generate the drive current, and a current source (13) configured to generate the drive current; A first switching element (11) inserted between the first end of the side coil and the current source, and a second switching element (11) inserted between the second end of the primary side coil and the current source.
  • the configuration may be such that the secondary coil generates an alternating current voltage.
  • the piezoelectric element vibrates at a resonant frequency compared to an input impedance of the piezoelectric element when the piezoelectric element is stationary.
  • a configuration (sixth configuration) may be adopted in which the input impedance of the piezoelectric element is lower when the input impedance is present.
  • a reflected wave signal (W2) from an object of a transmission wave signal (W1) transmitted from the piezoelectric element is transmitted to the piezoelectric element based on the drive current.
  • a signal processing circuit (40) configured to generate a detection signal (S40) based on the reflected wave signal received by the receiving circuit;
  • the configuration (seventh configuration) may also include the following.
  • An ultrasonic sensor (1) includes the piezoelectric element control device (2) according to the seventh configuration, the piezoelectric element (3), and the transformer (TR),
  • the drive circuit causes the piezoelectric element to transmit the transmission wave signal in the ultrasonic band by supplying the drive current in the ultrasonic band to the primary coil of the transformer, and the receiving circuit supplies the drive current in the ultrasonic band to the primary coil of the transformer.
  • This is a configuration (eighth configuration) for receiving the reflected wave signal.
  • the piezoelectric element can be used effectively up to the rated voltage, and the output intensity of ultrasonic waves can be increased. This contributes to increasing the measurable distance of the ultrasonic sensor.
  • the reflected wave signal (W2) by an object of the transmission wave signal (W1) transmitted from the piezoelectric element based on the drive current a receiving circuit (20) configured to receive using another piezoelectric element (3R) different from the piezoelectric element; and a receiving circuit (20) configured to generate a detection signal (S40) based on the reflected wave signal received by the receiving circuit.
  • the configuration (ninth configuration) may further include the configured signal processing circuit (40).
  • An ultrasonic sensor (1) includes a piezoelectric element control device (2) according to the ninth configuration, the piezoelectric element (3), the other piezoelectric element (3R), and the piezoelectric element control device (2) according to the ninth configuration.
  • a transformer (TR) the drive circuit causes the piezoelectric element to transmit the transmission wave signal in the ultrasonic band by supplying the drive current in the ultrasonic band to the primary coil of the transformer;
  • the receiving circuit may have a configuration (tenth configuration) that receives the reflected wave signal in the ultrasonic band.
  • the piezoelectric element can be used effectively up to the rated voltage, and the output intensity of ultrasonic waves can be increased. This contributes to increasing the measurable distance of the ultrasonic sensor.

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Abstract

圧電素子制御装置は、トランスの一次側コイルに駆動電流を供給することで、トランスの二次側コイルに並列接続された圧電素子を駆動するよう構成された駆動回路と、駆動回路を制御するよう構成された制御回路と、を備え、制御回路は、駆動電流の供給期間の少なくとも一部において、駆動電流の値を時間経過とともに増大させる。

Description

圧電素子制御装置及び超音波センサ
　本開示は、圧電素子制御装置及び超音波センサに関する。
　圧電素子に交流電圧を印加することで圧電素子にて音波を発生させることができる。
特開２０１８－９６７５２号公報
　圧電素子を駆動するにあたり、トランスを利用して駆動電圧を圧電素子に印加する方法が検討される。当該方法では、トランスの二次側コイルに対して圧電素子を並列接続しておき、トランスの一次側コイルに駆動電流を供給することで、変圧された高い駆動電圧を圧電素子に印加する。圧電素子への印加電圧を高めることで音波の出力強度を高めることができる。
　一方、圧電素子に対して定格電圧が定められおり、定格電圧を超える電圧を圧電素子に印加することはできない。印加電圧を定格電圧以下に抑えつつ、音波の出力強度を極力高めるためには工夫が必要である。
　本開示は、音波の出力強度向上に寄与する圧電素子制御装置及び超音波センサを提供することを目的とする。
　本開示に係る圧電素子制御装置は、トランスの一次側コイルに駆動電流を供給することで、前記トランスの二次側コイルに並列接続された圧電素子を駆動するよう構成された駆動回路と、前記駆動回路を制御するよう構成された制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間の少なくとも一部において、前記駆動電流の値を時間経過とともに増大させる。
　本開示によれば、音波の出力強度向上に寄与する圧電素子制御装置及び超音波センサを提供することが可能となる。
図１は、本開示の実施形態に係る超音波センサの全体構成図である。 図２は、本開示の実施形態に係る圧電素子制御ＩＣの外観斜視図である。 図３は、本開示の実施形態に係り、超音波センサの動作の概要を説明するための図である。 図４は、本開示の実施形態に係り、超音波センサによる送受信動作の説明図である。 図５は、本開示の実施形態に係り、駆動回路の内部構成と、駆動回路及び制御回路間の関係を示す図である。 図６は、本開示の実施形態に係り、駆動回路の動作説明図である。 図７は、本開示の実施形態に係り、駆動回路の動作説明図である。 図８は、本開示の実施形態に係り、送信動作において２つのスイッチング素子へ供給される制御信号の波形図である。 図９は、本開示の実施形態に係り、基本送信動作における駆動電流及び素子印加電圧の波形図である。 図１０は、本開示の実施形態に係り、改良送信動作における駆動電流の変化パターンの例を示す図である。 図１１は、本開示の実施形態に係り、改良送信動作における駆動電流及び素子印加電圧の波形図である。 図１２は、本開示の実施形態に属する第２実施例に係り、改良送信動作における駆動電流の変化パターンの例を示す図である。 図１３は、本開示の実施形態に属する第５実施例に係り、受信専用の圧電素子が受信回路に接続される様子を示す図である。 図１４は、本開示の実施形態に属する第６実施例に係り、駆動回路の変形構成を示す図である。
　以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。
　まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。ＩＣとは集積回路（Integrated　Circuit）の略称である。グランドとは、基準となる０Ｖ（ゼロボルト）の電位を有する基準導電部を指す又は０Ｖの電位そのものを指す。基準導電部は金属等の導体を用いて形成されて良い。０Ｖの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧はグランドから見た電位を表す。
　レベルとは電位のレベルを指し、任意の注目した信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の注目した信号又は電圧について、信号又は電圧がハイレベルにあるとは厳密には信号又は電圧のレベルがハイレベルにあることを意味し、信号又は電圧がローレベルにあるとは厳密には信号又は電圧のレベルがローレベルにあることを意味する。信号についてのレベルは信号レベルと表現されることがあり、電圧についてのレベルは電圧レベルと表現されることがある。
　任意の回路素子、配線、ノードなど、回路を形成する複数の部位間についての接続とは、特に記述なき限り、電気的な接続を指すと解して良い。
　図１に本開示の実施形態に係る超音波センサ１の全体構成を示す。超音波センサ１は、圧電素子制御装置の例である圧電素子制御ＩＣ２（以下、ＩＣ２と称され得る）と、圧電素子３と、トランスＴＲと、抵抗ＲTと、コンデンサＣT、Ｃ１及びＣ２と、を備える。ＩＣ２は、駆動回路１０、受信回路２０、制御回路３０及び信号処理回路４０を備える。駆動回路を送信回路と読み替えても良い。圧電素子３はセラミックにより形成されるセラミック振動子（セラミック製の圧電素子）である。
　ＩＣ２に対してＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）４が接続される。ＭＰＵ４は超音波センサ１の構成要素に含まれないと解しても良いし、超音波センサ１の構成要素に含まれると解しても良い。
　図２はＩＣ２の外観斜視図である。ＩＣ２は、半導体基板上に形成された半導体集積回路を有する半導体チップと、半導体チップを収容する筐体（パッケージ）と、筐体からＩＣ２の外部に対して露出する複数の外部端子と、を備えた電子部品である。半導体チップを樹脂にて構成された筐体（パッケージ）内に封入することでＩＣ２が形成される。尚、図２に示されるＩＣ２の外部端子の数及びＩＣ２の筐体の種類は例示に過ぎず、それらを任意に設計可能である。図１には、上記複数の外部端子に含まれる電源端子ＰＷ、グランド端子ＰＧＮＤ、出力端子ＤＲＶ１、出力端子ＤＲＶ２、入力端子ＩＮ１及び入力端子ＩＮ２が示されている。これら以外の外部端子もＩＣ２に設けられる。
　電源端子ＰＷに対して電源電圧ＶＣＣが供給される。ＩＣ２内の各回路は電源電圧ＶＣＣを元に駆動する。電源電圧ＶＣＣは所定の正の直流電圧値を有する。電源電圧ＶＣＣから他の内部電源電圧を生成する内部電源回路（不図示）がＩＣ２内に設けられていて良い。グランド端子ＰＧＮＤはグランドに接続される。
　トランスＴＲは一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２とを有し、一次側コイルＬ１及び二次側コイルＬ２は互いに電気的に絶縁されつつ磁気結合している。一次側コイルＬ１の第１端は出力端子ＤＲＶ１に接続され、一次側コイルＬ１の第２端は出力端子ＤＲＶ２に接続される。尚、電源端子ＰＷは抵抗Ｒ０を介して一次側コイルＬ１の中点（センタータップ）に接続される。より具体的には、電源端子ＰＷは抵抗Ｒ０の一端に接続され、抵抗Ｒ０の他端は一次側コイルＬ１の中点に接続されると共にコンデンサＣ０を介してグランドに接続される。
　二次側コイルＬ２に対して並列に圧電素子３が接続される。即ち、二次側コイルＬ２の第１端は圧電素子３の第１端に接続され、二次側コイルＬ２の第２端は圧電素子３の第２端に接続されると共にグランドに接続される。また、二次側コイルＬ２に対して並列にコンデンサＣT及び抵抗ＲTが接続される。更に、二次側コイルＬ２の第１端及び圧電素子３の第１端はコンデンサＣ１を介して入力端子ＩＮ１に接続される。即ち、二次側コイルＬ２の第１端及び圧電素子３の第１端はコンデンサＣ１の第１端に接続され、コンデンサＣ１の第２端は入力端子ＩＮ１に接続される。また、二次側コイルＬ２の第２端及び圧電素子３の第２端はコンデンサＣ２を介して入力端子ＩＮ２に接続される。即ち、二次側コイルＬ２の第２端及び圧電素子３の第２端はコンデンサＣ２の第１端に接続され、コンデンサＣ２の第２端は入力端子ＩＮ２に接続される。尚、コンデンサＣ１及びＣ２はＩＣ２に内蔵されていても良い。圧電素子３の両端間に加わる電圧を、以下、素子印加電圧Ｖ３と称することがある。素子印加電圧Ｖ３は圧電素子３の第２端の電位から見た圧電素子３の第１端の電位に相当する。
　図３を参照して超音波センサ１の動作の概要を説明する。尚、図３では、超音波センサ１の構成部品の内、圧電素子３のみを示している。超音波センサ１は、圧電素子３を用いて、超音波センサ１の外部空間に向け（超音波センサ１から離れる向きに）超音波帯域の送信波信号Ｗ１を送信する。送信波信号Ｗ１が検出対象物ＯＢＪにて反射することで反射波信号Ｗ２が生成される。反射波信号Ｗ２は、圧電素子３を用いて超音波センサ１にて受信される。
　超音波帯域は、人間の耳に聞こえる音波の帯域よりも高い周波数帯域であって且つ人間の耳に聞こえない周波数帯域を指し、一般には２０ｋＨｚ以上の帯域を指す。例えば、送信波信号Ｗ１は３０ｋＨｚ～８０ｋＨｚの範囲内の周波数を持つ。送信波信号Ｗ１及び反射波信号Ｗ２は共に超音波信号に属する。
　圧電素子３は自身の第１端及び第２端間に印加される電圧信号に応じて自身に機械的変位（振動）を生じさせ、自身の機械的変位により送信波信号Ｗ１を発生させる。故に、圧電素子３は送信波信号Ｗ１の送波器として機能する。また、圧電素子３は、自身に加わる機械的変位（振動）に応じて第１端及び第２端間に起電力を生じさせる特性を持ち、反射波信号Ｗ２の受波器としても機能する。
　ＩＣ２は、圧電素子３を用いて送信波信号Ｗ１の送信動作と反射波信号Ｗ２の受信動作を行う。以下、送信波信号Ｗ１の送信動作と反射波信号Ｗ２の受信動作を合わせたものを、送受信動作と称することがある。
　駆動回路１０は出力端子ＤＲＶ１及びＤＲＶ２に接続される。駆動回路１０は制御回路３０の制御の下、送信波信号Ｗ１の送信動作を行う。送信波信号Ｗ１の送信動作において、駆動回路１０は一次側コイルＬ１に交流の駆動電流を供給することで圧電素子３を駆動する。より具体的には、送信波信号Ｗ１の送信動作において、駆動回路１０は、出力端子ＤＲＶ１及びＤＲＶ２を介して一次側コイルＬ１に交流の駆動電流を供給することで二次側コイルＬ２に交流電圧を発生させる。二次側コイルＬ２にて発生した交流電圧が素子印加電圧Ｖ３として圧電素子３に加わることで圧電素子３にて送信波信号Ｗ１が発生し、送信波信号Ｗ１が圧電素子３から送信される。尚、一次側コイルＬ１の巻き数よりも二次側コイルＬ２の巻き数の方が大きく、一次側コイルＬ１の両端間に加わる交流電圧の振幅よりも大きな振幅を持つ交流電圧が二次側コイルＬ２の両端間に発生する。
　受信回路２０は入力端子ＩＮ１及びＩＮ２に接続され、反射波信号Ｗ２の受信動作を行う。反射波信号Ｗ２の受信動作において、受信回路２０は圧電素子３を用いて超音波帯域の反射波信号Ｗ２を受信する。即ち、受信回路２０は、圧電素子３の両端間に加わる電圧信号をコンデンサＣ１及びＣ２を介して受けることで反射波信号Ｗ２を受信する。コンデンサＣ１及びＣ２により、圧電素子３の両端間に加わる電圧信号の直流成分が除去され、圧電素子３の両端間に加わる電圧信号の交流成分のみが入力信号Ｓｉｎとして受信回路２０に入力される。入力信号Ｓｉｎが受信回路２０による反射波信号Ｗ２の受信信号に相当する。
　信号処理回路４０は受信回路２０にて受信された反射波信号Ｗ２に所定の信号処理を施すことで、反射波信号Ｗ２に基づく検出信号Ｓ４０を生成する。例えば、受信回路２０は、入力端子ＩＮ１及びＩＮ２間の信号Ｓｉｎを増幅する増幅処理を行い、増幅処理後の信号Ｓｉｎである信号Ｓｉｎ’を信号処理回路４０に送る。そして例えば、上記信号処理は、信号Ｓｉｎ’の包絡線を検出することで包絡線信号を生成する包絡線検波処理、及び、包絡線信号の大きさを予め定められた閾値と比較する比較処理を含んでいて良い。包絡線信号は受信回路２０への入力信号Ｓｉｎの振幅に比例する電圧値を有し、信号処理回路４０は包絡線信号の大きさ（電圧値）と上記閾値との大小関係を示す検出信号Ｓ４０を生成することができる。検出信号Ｓ４０は制御回路３０に送られる。尚、信号Ｓｉｎ’に基づき信号処理回路４０にて生成される検出信号Ｓ４０は、信号Ｓｉｎの強度と所定の基準強度との大小関係を示す信号であり、その信号を生成できる限り、信号処理の内容は任意である。例えば、包絡線検波の代わりに、信号Ｓｉｎ’に対して、直交検波又は相関処理による検波を行うことで、検出信号Ｓ４０を生成するようにしても良い。何れの検波も、超音波センサにおける検波の方式として公知であるため、ここでは詳細な説明を割愛する。
　図４は超音波センサ１による送受信動作を示す図である。検出信号Ｓ４０はハイレベル又はローレベルの信号レベルを持つ二値信号である。ここでは、包絡線信号の大きさ（電圧値）が上記閾値以上であるときに検出信号Ｓ４０はローレベルを持ち、包絡線信号の大きさ（電圧値）が上記閾値未満であるときに検出信号Ｓ４０はハイレベルを持つものとする。
　ＩＣ２とＭＰＵ４は双方向通信が可能な形態で互いに接続される。制御回路３０がＭＰＵ４と双方向通信を行う。ＭＰＵ４は測定指示コマンドをＩＣ２に送信できる。ＩＣ２にて測定指示コマンドが受信されると、制御回路３０は駆動回路１０に送信波信号Ｗ１の送信動作を行わせ、その送信動作に対応して反射波信号Ｗ２の受信動作により得られた検出信号Ｓ４０をＭＰＵ４に送信する。ＭＰＵ４は検出信号Ｓ４０に基づき物体検出処理を行う。
　物体検出処理は、超音波センサ１と検出対象物ＯＢＪとの距離（換言すれば圧電素子３と検出対象物ＯＢＪとの距離）を検出する距離検出処理であって良い。時刻ｔ１にて送信波信号Ｗ１を送信してから時刻ｔ３にて反射波信号Ｗ２を受信するまでの時間の長さ（即ち時刻ｔ１及びｔ３間の長さ）を測定することにより、超音波センサ１と検出対象物ＯＢＪとの距離を導出できる。時刻ｔ１は駆動回路１０及び圧電素子３を用いた送信波信号Ｗ１の送信開始時刻を表し、時刻ｔ３は受信回路２０及び圧電素子３を用いた反射波信号Ｗ２の受信開始時刻を表す。時刻ｔ２は駆動回路１０及び圧電素子３を用いた送信波信号Ｗ１の送信終了時刻を表す。時刻ｔ２は時刻ｔ３よりも前の時刻である。時刻ｔ１より前において検出信号Ｓ４０はハイレベルを有する。時刻ｔ１及びｔ２間において十分に大きな振幅の交流電圧が圧電素子３に印加されるため、検出信号Ｓ４０はローレベルとなり、時刻ｔ２を境に検出信号Ｓ４０はハイレベルに戻る。その後、対象検出部ＯＢＪからの反射波信号Ｗ２が時刻ｔ３にて受信されることで、検出信号Ｓ４０がハイレベルからローレベルに切り替わる。時刻ｔ３から時刻ｔ４まで反射波信号Ｗ２の受信が継続することで検出信号Ｓ４０がローレベルに維持され、検出信号Ｓ４０は時刻ｔ４を境にローレベルからハイレベルに切り替わる。時刻ｔ３及びｔ４間の長さは、理想的には時刻ｔ１及びｔ２間の長さと等しい。
　物体検出処理は接近検出処理であっても良い。接近検出処理において、ＭＰＵ４は、時刻ｔ１にて送信波信号Ｗ１を送信してから所定時間が経過するまでに反射波信号Ｗ２を受信した場合には超音波センサ１に対して検出対象物ＯＢＪが接近していると判定し、そうでない場合には、超音波センサ１に対して検出対象物ＯＢＪが接近していないと判定する。ＭＰＵ４は、時刻ｔ２の後、時刻ｔ１から見て所定時間内に検出信号Ｓ４０にハイレベルからローレベルへの切り替わりが生じた場合、超音波センサ１に対して検出対象物ＯＢＪが接近していると判定でき、そうでない場合には、超音波センサ１に対して検出対象物ＯＢＪが接近していないと判定できる。
　超音波センサ１は任意の装置に搭載される。超音波センサ１が搭載された装置を、便宜上、センサ搭載装置と称する。センサ搭載装置の典型例として自動車等の車両が挙げられる。超音波センサ１と検出対象物ＯＢＪとの距離は、センサ搭載装置と検出対象物ＯＢＪとの距離に相当する、とも言える。超音波センサ１に対する検出対象物ＯＢＪの接近とは、センサ搭載装置に対する検出対象物ＯＢＪの接近に相当する、とも言える。
　ここではＭＰＵ４にて物体検出処理が行われることを想定しているが、制御回路３０にて物体検出処理が行われても良い。この場合、制御回路３０による物体検出処理の結果がＭＰＵ４に送信される。
　尚、一次側コイルＬ１への駆動電流の供給開始を経て当該供給を停止した後も、圧電素子３は駆動電流の供給期間中に蓄積した機械エネルギに基づき、暫くの間、振動を継続する。駆動電流の供給停止後の圧電素子３の振動は残響と称される。残響の継続時間が長いと至近距離の物体の検出が難しくなる。コンデンサＣT及び抵抗ＲTは残響を低減するために設けられる。また、ＥＭＣ（electromagnetic  compatibility）の特性向上等を目的に、コンデンサＣ１及び入力端子ＩＮ１間への抵抗の挿入、コンデンサＣ２及び入力端子ＩＮ２間への抵抗の挿入、並びに、入力端子ＩＮ１及びＩＮ２間へのコンデンサの挿入が行われて良い。
　図５に、駆動回路１０の内部構成と、駆動回路１０及び制御回路３０間の関係を示す。駆動回路１０は、スイッチング素子１１及び１２と電流源１３とを備える。スイッチング素子１１の第１端（第１電極）は出力端子ＤＲＶ１に接続され、従って一次側コイルＬ１の第１端に接続される。スイッチング素子１１の第２端（第２電極）は電流源１３の入力端に接続される。スイッチング素子１２の第１端（第１電極）は出力端子ＤＲＶ２に接続され、従って一次側コイルＬ１の第２端に接続される。スイッチング素子１２の第２端（第２電極）は電流源１３の入力端に接続される。電流源１３は入力端及び出力端を有する定電流源であり、自身の入力端から自身の出力端に向けて駆動電流ＩDRVが流れるよう動作する。電流源１３の出力端はグランドに接続される。駆動電流ＩDRVは電流源１３の入力端から出力端（従ってグランド）に向けて流れる。
　制御回路３０はスイッチング素子１１に対して制御信号ＣＮＴ１を供給することで、スイッチング素子１１の状態（オン、オフ状態）を制御する。制御回路３０はスイッチング素子１２に対して制御信号ＣＮＴ２を供給することで、スイッチング素子１２の状態（オン、オフ状態）を制御する。制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２は夫々に“１”又は“０”の値を持つ。
　制御信号ＣＮＴ１が“１”の値を持つとき、スイッチング素子１１はオン状態となり、制御信号ＣＮＴ１が“０”の値を持つとき、スイッチング素子１１はオフ状態なる。スイッチング素子１１がオン状態であるとき、スイッチング素子１１の第１端及び第２端間が導通状態となり、スイッチング素子１１がオフ状態であるとき、スイッチング素子１１の第１端及び第２端間が遮断状態（非導通状態）となる。同様に、制御信号ＣＮＴ２が“１”の値を持つとき、スイッチング素子１２はオン状態となり、制御信号ＣＮＴ２が“０”の値を持つとき、スイッチング素子１２はオフ状態なる。スイッチング素子１２がオン状態であるとき、スイッチング素子１２の第１端及び第２端間が導通状態となり、スイッチング素子１２がオフ状態であるとき、スイッチング素子１２の第１端及び第２端間が遮断状態（非導通状態）となる。
　制御回路３０は制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２の値を同時に“１”とすることは無い。従って、制御信号ＣＮＴ１の値が“１”であれば制御信号ＣＮＴ２の値は“０”であり、制御信号ＣＮＴ２の値が“１”であれば制御信号ＣＮＴ１の値は“０”である。
　制御信号ＣＮＴ１が“１”の値を持つとき、図６に示す如く、一次側コイルＬ１の第１端が出力端子ＤＲＶ１及びスイッチング素子１１を通じて電流源１３と導通し、電流源１３の作用により、一次側コイルＬ１の第１端から出力端子ＤＲＶ１及びスイッチング素子１１を通じ電流源１３に向けて駆動電流ＩDRVが流れる。制御信号ＣＮＴ１が“１”の値を持つときに流れる駆動電流ＩDRVを特に駆動電流ＩDRV1と称する。駆動電流ＩDRV1は、コンデンサＣ０、一次側コイルＬ１の中点（センタータップ）及び一次側コイルＬ１の第１端を経由する電路を流れる（図１も参照）。
　制御信号ＣＮＴ２が“１”の値を持つとき、図７に示す如く、一次側コイルＬ１の第２端が出力端子ＤＲＶ２及びスイッチング素子１２を通じて電流源１３と導通し、電流源１３の作用により、一次側コイルＬ１の第２端から出力端子ＤＲＶ２及びスイッチング素子１２を通じ電流源１３に向けて駆動電流ＩDRVが流れる。制御信号ＣＮＴ２が“１”の値を持つときに流れる駆動電流ＩDRVを特に駆動電流ＩDRV2と称する。駆動電流ＩDRV2は、コンデンサＣ０、一次側コイルＬ１の中点（センタータップ）及び一次側コイルＬ１の第２端を経由する電路を流れる（図１も参照）。
　スイッチング素子１１及び１２の夫々は例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor  field-effect  transistor）により構成される。この場合、スイッチング素子１１、１２のドレインを夫々出力端子ＤＲＶ１、ＤＲＶ２に接続する一方で、スイッチング素子１１、１２の各ソースを電流源１３の入力端子に接続すれば良い。そして、制御信号ＣＮＴ１、ＣＮＴ２にて夫々スイッチング素子１１、１２のゲート電位を制御すれば良い。但し、スイッチング素子１１及び１２をＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴにて構成しても良い。
　電流源１３は駆動電流ＩDRVの値を変更可能に構成された可変定電流源である。制御回路３０は制御信号ＣＮＴ３を電流源１３に供給する。電流源１３は制御信号ＣＮＴ３に基づいて駆動電流ＩDRVの値を可変設定する。換言すれば、制御回路３０は、制御信号ＣＮＴ３を電流源１３に供給することで駆動電流ＩDRVの値を可変設定する。図１を参照し、制御回路３０は情報保持部３１を有するが、情報保持部３１の機能については後述される。
　図８に、１回分の送信動作（送信波信号Ｗ１における１回分の送信動作）での制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２の波形を示す。１回分の送信動作では、制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２を交互に“１”とする単位動作がｍ回繰り返される（即ち、スイッチング素子１１及び１２を交互にオン、オフとする単位動作がｍ回繰り返される）。１つの単位動作では、時間ΔＴだけ“（ＣＮＴ１，ＣＮＴ２）＝（１，０）”とした後、時間ΔＴだけ“（ＣＮＴ１，ＣＮＴ２）＝（０，１）”とされる。時間（２×ΔＴ）の逆数は、制御信号ＣＮＴ１及びＣＮＴ２の周波数であり、以下、駆動周波数ｆDRVと称する。ｍは２以上の整数値を持つ。１回分の送信動作において、ｍ周期分の音波が送信波信号Ｗ１として圧電素子３から送信される。このため、ｍの値は波数と称される（以下、ｍを波数ｍと称する）。尚、送信動作の非実行期間では、“（ＣＮＴ１，ＣＮＴ２）＝（０，０）”とされることで一次側コイルＬ１及び電流源１３間が遮断され、電流源１３による駆動電流ＩDRVは一次側コイルＬ１に供給されない。
　駆動周波数ｆDRVは、一次側コイルＬ１に供給される駆動電流ＩDRVの周波数、及び、二次側コイルＬ２に発生する交流電圧の周波数に等しく、圧電素子３の共振周波数ｆｒと一致する又は圧電素子３の共振周波数ｆｒに近い周波数に設定される。駆動周波数ｆDRVは超音波帯域に属する周波数である。駆動電流ＩDRVが一次側コイルＬ１に供給されることで圧電素子３から駆動周波数ｆDRVを有する送信波信号Ｗ１が発生し、受信回路２０にて駆動周波数ｆDRVを有する反射波信号Ｗ２が受信される。
　図９に、基本送信動作における駆動電流ＩDRV1、ＩDRV2、ＩDRV及び素子印加電圧Ｖ３の波形を示す。上述したように、素子印加電圧Ｖ３は圧電素子３の両端間に加わる電圧である（図１参照）。基本送信動作は後述の改良送信動作との対比に供される。ＩＣ２において、基本送信動作は行われなくても良いし、行われることがあっても良い。尚、図９では、“ｍ＝１２”であることが想定され、且つ、図示の便宜及び説明の簡略化等のため、各波形を概略的に示し且つ残響は略無いと仮定している。基本送信動作では、一次側コイルＬ１への駆動電流ＩDRVの供給期間の全体において、駆動電流ＩDRVの値が一定値に固定される。
　図１に示す如くトランスＴＲを用いて圧電素子３を駆動する構成において、より長距離の測定を行うためには駆動電流ＩDRVを増大させる必要がある。一方で、圧電素子３として用いられるセラミック振動子は、静止時に比べて共振周波数ｆｒで振動しているときの入力インピーダンスが低くなる特性を有する。即ち、送信波信号Ｗ１の送信開始直後にてまだ十分に圧電素子３が振動していない状態での圧電素子３の入力インピーダンスは、圧電素子３が十分に振動している状態での圧電素子３の入力インピーダンスよりも高い。このことから、基本送信動作の如く、駆動電流ＩDRVの値が一定値に固定されると、送信波信号Ｗ１の送信開始直後において素子印加電圧Ｖ３の振幅が相対的に大きくなり、その後、圧電素子３の振動の増大につれて素子印加電圧Ｖ３の振幅が低減してゆく。
　基本送信動作では、送信波信号Ｗ１の送信開始直後において素子印加電圧Ｖ３が圧電素子３の定格電圧を超えないようにする必要があり、これを満たすように駆動電流ＩDRVの値が設定される。そうすると、圧電素子３の振動が十分に大きくなる期間での素子印加電圧Ｖ３は、即ち効率的に超音波が生じる期間での素子印加電圧Ｖ３は、定格電圧に対して過度の余裕が生じ、本来の定格電圧まで有効に使用することができない。
　これを考慮し、ＩＣ２では、送信波信号Ｗ１の送信動作として以下の改良送信動作を実行可能とされる。図１０に改良送信動作における駆動電流ＩDRVの変化パターンの例を示す。ＭＰＵ４からの測定指示コマンドがＩＣ２にて受信されると、制御回路３０は駆動回路１０に送信波信号Ｗ１の送信動作として改良送信動作を行わせ、その改良送信動作に対応して反射波信号Ｗ２の受信動作により得られた検出信号Ｓ４０をＭＰＵ４に送信できる。
　１回分の改良送信動作では時刻ｔA10から時刻ｔA20まで駆動電流ＩDRVが一次側コイルＬ１に供給される。時刻ｔA10から時刻ｔA20までの期間は、一次側コイルＬ１に対する駆動電流ＩDRVの供給期間である。駆動電流ＩDRVの供給期間において一次側コイルＬ１に駆動電流ＩDRV1、ＩDRV2が交互に供給され、駆動電流ＩDRV1及びＩDRV2の各値は駆動電流ＩDRVの値と一致する。尚、本実施形態において、駆動電流ＩDRVの値を駆動電流ＩDRVの大きさに読み替えても良い。
　図１０の変化パターンにおいて、制御回路３０は、時刻ｔA10における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1に設定し、時刻ｔA10から時刻ｔA11にかけて、時間経過と共に駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1から電流値ＩSET2に向けて徐々に増大させてゆく（故に、電流値ＩSET2は電流値ＩSET1よりも大きい）。時刻ｔA11は時刻ｔA10より後であって且つ時刻ｔA20より前の時刻である。図１０の変化パターンにおいて、制御回路３０は、時刻ｔA11及びｔA20間における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET2に固定する。
　図１１に、改良送信動作における駆動電流ＩDRV1、ＩDRV2、ＩDRV及び素子印加電圧Ｖ３の波形を示す。尚、図１１では、“ｍ＝１２”であることが想定され、且つ、図示の便宜及び説明の簡略化等のため、各波形を概略的に示し且つ残響は略無いと仮定している。図１１の改良送信動作では図１０の変化パターンが採用される。図１０では、時刻ｔA10及びｔA11間にて駆動電流ＩDRVが連続的に単調増加しているが、実際には、図１１に示す如く、駆動電流ＩDRVを段階的に増加させると良い。
　即ち、図１１では“ｍ＝１２”であるため、改良送信動作は第１～第１２番目の単位動作から成る。第１番目の単位動作の実行開始時刻が図１０の時刻ｔA10に相当し、第１２番目の単位動作の実行終了時刻が図１０の時刻ｔA20に相当する。図１１の例において、制御回路３０は、第１番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1に設定した上で、第１～第６番目の単位動作の実行期間中、駆動電流ＩDRVの値を１単位動作が実行されるごとに値“（ＩSET2－ＩSET1）／５”だけ増加させる。そうすると、第６番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値は電流値ＩSET2となる。図１１の例において、制御回路３０は、第６～第１２番目の単位動作にて駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET2に固定する。第６番目の単位動作の実行開始時刻が図１０の時刻ｔA11に相当する。
　改良送信動作によれば、送信波信号Ｗ１の送信開始直後（時刻ｔA10の直後）にて圧電素子３の入力インピーダンスが相対的に高いときに駆動電流ＩDRVが相対的に低く設定され、その後、時間経過と共に、圧電素子３の入力インピーダンスの低下に連動して駆動電流ＩDRVが増大してゆく。
　このため、駆動電流ＩDRVの供給期間の全体に亘って、素子印加電圧Ｖ３の変動幅を抑えることができ、理想的には素子印加電圧Ｖ３を概ね一定に保つことが可能となる。結果、改良送信動作によれば圧電素子３を定格電圧まで有効に使用することができ、基本送信動作との対比において、超音波の出力強度を高めることが可能となる。
　尚、図１１の例では“ｍ＝１２”としているが、上述したようにｍは２以上の整数であれば任意であり、例えば“ｍ＝３２”とされて良い。
　以下、複数の実施例の中で、超音波センサ１に係る幾つかの具体的な動作例、応用技術、変形技術等を説明する。本実施形態にて上述した事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の各実施例に適用される。各実施例において、上述の事項と矛盾する事項がある場合には、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に示す複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。
＜＜第１実施例＞＞
　第１実施例を説明する。図１１の例では、駆動電流ＩDRVの供給期間の一部において、１単位動作が実行されるごとに駆動電流ＩDRVを増大させているが、ｋ単位動作が実行されるごとに駆動電流ＩDRVを増大させても良い。
　“ｋ＝２”である場合、例えば、第１番目及び第２番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1とし、第３番目及び第４番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値（ＩSET1＋（ＩSET2－ＩSET1）×１／３）とし、第５番目及び第６番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値（ＩSET1＋（ＩSET2－ＩSET1）×２／３）とし、第７番目～第１２番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET2として良い。ｋは３以上の整数でも良い。
＜＜第２実施例＞＞
　第２実施例を説明する。改良送信動作において、図１２に示す如く、駆動電流ＩDRVの供給期間の全体に亘り駆動電流ＩDRVを時間経過と共に増大させても良い。上述したように、１回分の改良送信動作では時刻ｔA10から時刻ｔA20まで駆動電流ＩDRVが一次側コイルＬ１に供給される。図１２の変化パターンにおいて、時刻ｔA10における駆動電流ＩDRVの値は電流値ＩSET1であり、時刻ｔA10から時刻ｔA20にかけて駆動電流ＩDRVの値は電流値ＩSET1から電流値ＩSET2に向けて徐々に増大してゆく。
　図１１の例と同様、“ｍ＝１２”である場合を考えると、改良送信動作は第１～第１２番目の単位動作から成る。第２実施例に係る制御回路３０は、第１番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1に設定し、その後、１単位動作が実行されるごとに駆動電流ＩDRVの値を値“（ＩSET2－ＩSET1）／１１”だけ増加させる。そうすると、第１２番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値は電流値ＩSET2となる。第２実施例に係る改良送信動作において、第１実施例の如く、駆動電流ＩDRVの値をｋ単位動作が実行されるごとに増大させても良い。
＜＜第３実施例＞＞
　第３実施例を説明する。制御回路３０は、改良送信動作において、駆動電流ＩDRVの供給期間での駆動電流ＩDRVの変化パターンを様々に可変設定できる。これについて説明する。
　上述したように（図１参照）、制御回路３０には情報保持部３１が設けられる。情報保持部３１に、駆動電流ＩDRVの供給期間における駆動電流ＩDRVの変化パターンを指定する情報（以下、電流変化パターン指定情報と称する）が保持される。駆動電流ＩDRVの供給期間において、制御回路３０は、電流変化パターン指定情報の指定内容に従って駆動電流ＩDRVの値を変化させる。ＭＰＵ４から受信した設定コマンドの内容に基づき、制御回路３０は電流変化パターン指定情報を可変設定できる。
　これにより、超音波センサ１に組み込まれる圧電素子３の特性に合わせて駆動電流ＩDRVの変化パターンを調整することができる。結果、圧電素子３の特性に応じて、駆動電流ＩDRVの供給期間の全体に亘り素子印加電圧Ｖ３の変動幅を抑えることができ、理想的には素子印加電圧Ｖ３を概ね一定に保つことが可能となる。
　情報保持部３１は保持されるべき情報を書き換え可能な不揮発性メモリにて構成される。情報保持部３１には初期パターン指定情報が電流変化パターン指定情報として予め保持されており、ＩＣ２の初期状態での改良送信動作において、制御回路３０は初期パターン指定情報の指定内容に従って駆動電流ＩDRVの値を変化させて良い。その後、ＭＰＵ４から電流変化パターン指定情報を書き換える旨の設定コマンドを受信すると、制御回路３０は、ＭＰＵ４から受信した設定コマンドの内容に従って、情報保持部３１内の電流変化パターン指定情報を書き換える。以後、改良送信動作において、制御回路３０は、書き換え後の電流変化パターン指定情報の指定内容に従って駆動電流ＩDRVの値を変化させる。電流変化パターン指定情報の書き換えは、複数回行われても良い。
　或いは、情報保持部３１は、レジスタに分類される揮発性メモリにて構成されても良い。この場合、ＩＣ２の起動のたびに、ＭＰＵ４が電流変化パターン指定情報を含む設定コマンドをＩＣ２に送信し、制御回路３０は、受信した設定コマンド中の電流変化パターン指定情報を情報保持部３１に書き込む。その後、改良送信動作において制御回路３０は、情報保持部３１に保持された電流変化パターン指定情報の指定内容に従って駆動電流ＩDRVの値を変化させる。
　但し、情報保持部３１は保持されるべき情報を書き換え不能な不揮発性メモリ（ワンタイムプログラマブルメモリ）にて構成されていても良い。この場合、超音波センサ１に組み込まれる圧電素子３の特性に合わせて適正な電流変化パターン指定情報を、例えばＩＣ２の製造又は出荷工程にて、情報保持部３１に書き込むことができる。
　電流変化パターン指定情報により上述の電流値ＩSET1及びＩSET2が指定される。即ち、電流変化パターン指定情報は電流値ＩSET1及びＩSET2を指定する情報を含む。制御回路３０は、ＭＰＵ４からの設定コマンドに基づき、電流値ＩSET1及びＩSET2の内、少なくとも一方を変更できる。
　また、駆動電流ＩDRVの供給期間にて駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET1から電流値ＩSET2に増大させる過程を、電流増大過程と称する。電流増大過程における駆動電流ＩDRVの値の変化の特性も、電流変化パターン指定情報にて指定される。即ち、電流増大過程において駆動電流ＩDRVの値をどのように変化させるかが、電流変化パターン指定情報にて指定される。
　例えば、制御回路３０は、電流増大過程において、１単位動作又はｋ単位動作が実行されるたびに、駆動電流ＩDRVの値を電流値ΔＩだけ増加させる電流増大処理を実行しても良い。この場合において、制御回路３０は電流増大過程において電流増大処理をＰ回だけ実行する。そうすると、“ＩSET2＝ＩSET1＋ΔＩ×Ｐ”が成立する。制御回路３０は、ＭＰＵ４からの設定コマンドに基づき、電流値ΔＩ及び電流増大処理の実行回数Ｐの内、少なくとも一方を変更できる。電流値ΔＩは固定電流値であっても良い。
　或いは、電流増大過程における各単位動作での駆動電流ＩDRVの値を指定する情報が電流変化パターン指定情報に含まれていても良い。即ち例えば、第１番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値が電流値ＩSET1であって且つ第６番目～第ｍ番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値が電流値ＩSET2である場合において、第２～第５番目の単位動作における駆動電流ＩDRVの値が個別に電流変化パターン指定情報にて指定されていても良い。
　尚、情報保持部３１には、電流変化パターン指定情報とは別に、駆動周波数ｆDRVを指定する駆動周波数指定情報及び波数ｍを指定する波数指定情報も保持される。制御回路３０は、駆動周波数指定情報に従う駆動周波数ｆDRV及び波数指定情報に従う波数ｍにて駆動回路１０を駆動させる。ＭＰＵ４から受信した設定コマンドの内容に基づき、制御回路３０は駆動周波数指定情報及び波数指定情報を可変設定できる（即ち駆動周波数ｆDRV及び波数ｍを可変設定できる）。
＜＜第４実施例＞＞
　第４実施例を説明する。特に図示しないが、図１０の変化パターンにおいて、時刻ｔA11の後、時刻ｔA20に至る前に、駆動電流ＩDRVの値を電流値ＩSET2よりも低い電流値に低下させることがあっても良い。
＜＜第５実施例＞＞
　第５実施例を説明する。図１の超音波センサ１では、単一の圧電素子３を送信波信号Ｗ１の送波器として機能させると共に反射波信号Ｗ２の受波器として機能させている。但し、超音波センサ１において、送波器としての圧電素子３に加えて、図１３に示す如く受波器としての圧電素子３Ｒを別途に設けるようにしても良い。この場合、圧電素子３はコンデンサＣ１及びＣ２に接続されず、代わりに、圧電素子３Ｒの第１端をコンデンサＣ１の第１端に接続すると共にコンデンサＣ１の第２端を入力端子ＩＮ１に接続し、且つ、圧電素子３Ｒの第２端をコンデンサＣ２の第１端に接続すると共にコンデンサＣ２の第２端を入力端子ＩＮ２に接続する。圧電素子３Ｒは圧電素子３と離間した位置に配置され、反射波信号Ｗ２を受けて電圧信号を自身の両端間に発生させる。
　受信回路２０は入力端子ＩＮ１及びＩＮ２に接続され、反射波信号Ｗ２の受信動作を行う。反射波信号Ｗ２の受信動作において、第５実施例に係る受信回路２０は圧電素子３Ｒを用いて超音波帯域の反射波信号Ｗ２を受信する。即ち、受信回路２０は、圧電素子３Ｒの両端間に加わる電圧信号をコンデンサＣ１及びＣ２を介して受けることで反射波信号Ｗ２を受信する。コンデンサＣ１及びＣ２により、圧電素子３Ｒの両端間に加わる電圧信号の直流成分が除去され、圧電素子３Ｒの両端間に加わる電圧信号の交流成分のみが入力信号Ｓｉｎとして受信回路２０に入力される。入力信号Ｓｉｎが受信回路２０による反射波信号Ｗ２の受信信号に相当する。入力信号Ｓｉｎの生成元の圧電素子が圧電素子３Ｒである点以外は、上述した通りである。
＜＜第６実施例＞＞
　第６実施例を説明する。駆動回路１０の構成は図５に示した構成に限定されず、一次側コイルＬ１に交流電流を供給できる構成であれば任意である。例えば、図１４に示す駆動回路１０ａが駆動回路１０として用いられても良い。駆動回路１０ａはスイッチング素子１１ａ、１２ａ及び１４ａと、電流源１３ａと、を備える。駆動回路１０ａの構成及び動作を説明する。
　電流源１３ａは入力端及び出力端を有する定電流源であり、自身の入力端から自身の出力端に向けて駆動電流ＩDRVが流れるよう動作する。電流源１３ａの入力端は正の直流電圧の印加端に接続され、電流源１３ａの出力端はスイッチング素子１４ａの第１端に接続される。スイッチング素子１４ａの第２端は一次側コイルＬ１の中点（センタータップ）に接続される。スイッチング素子１１ａの第１端は一次側コイルＬ１の第１端に接続され、スイッチング素子１２ａの第１端は一次側コイルＬ１の第２端に接続される。スイッチング素子１１ａ及び１２ａの各第２端はグランドに接続される。
　スイッチング素子１１ａ、１２ａ及び１４ａをＰチャネル型又はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴにて構成することができ、制御回路３０は、スイッチング素子１１ａ、１２ａ及び１４ａの各ゲート電位を制御することでスイッチング素子１１ａ、１２ａ及び１４ａのオン、オフを個別に制御できる。
　駆動電流ＩDRVを一次側コイルＬ１に供給すべき期間において、制御回路３０はスイッチング素子１４ａをオンに維持したまま、スイッチング素子１１ａ及び１２ａを交互にオン、オフする。スイッチング素子１４ａがオンであるときに、スイッチング素子１１ａ、１２ａが夫々オン、オフであれば、電流源１３ａからの駆動電流ＩDRVが一次側コイルＬ１の中点から一次側コイルＬ１の第１端に向け、スイッチング素子１１ａを通じて流れる。スイッチング素子１４ａがオンであるときに、スイッチング素子１１ａ、１２ａが夫々オフ、オンであれば、電流源１３ａからの駆動電流ＩDRVが一次側コイルＬ１の中点から一次側コイルＬ１の第２端に向け、スイッチング素子１２ａを通じて流れる。
　電流源１３ａは、電流源１３と同様に、駆動電流ＩDRVの値を変更可能に構成された可変定電流源である。電流源１３ａにおける駆動電流ＩDRVの値の可変設定方法は、電流源１３のそれと同じである。
　本開示に係る駆動回路は、駆動電流ＩDRVを発生させるよう構成された電流源（１３、１３ａ）と、一次側コイルＬ１に対して駆動電流ＩDRVが第１の向き又は第２の向きにて供給されるよう構成されたスイッチ回路と、を有していれば良い。そして、制御回路３０は、駆動電流ＩDRVの供給期間において、スイッチ回路を制御することにより一次側コイルＬ１に対して駆動電流ＩDRVを第１の向き、第２の向きに交互に供給し、これによって二次側コイルＬ２に交流電圧を発生させれば良い。
　図５の駆動回路１０においてスイッチ回路はスイッチング素子１１及び１２を有して構成される。図１４の駆動回路１０ａにおいてスイッチ回路はスイッチング素子１１ａ及び１２ａを有して構成される。第１の向き及び第２の向きの内、一方は一次側コイルＬ１の第１端から第２端に向かう向きであり、他方は一次側コイルＬ１の第２端から第１端に向かう向きである。
＜＜第７実施例＞＞
　第７実施例を説明する。
　圧電素子３がセラミック振動子である例を上述した。しかしながら、圧電素子３の静止時入力インピーダンスと比べて圧電素子３の振動時入力インピーダンスが低いという条件を満たす限り、圧電素子３は任意の種類の圧電素子であって良い。圧電素子３の静止時入力インピーダンスとは、圧電素子３が静止しているとき（即ち振動していないとき）における圧電素子３の入力インピーダンスを指す。圧電素子３の振動時入力インピーダンスとは、圧電素子３が自身の共振周波数ｆｒにて振動しているときにおける圧電素子３の入力インピーダンスを指す。
　スイッチング素子１１及び１２の夫々をＭＯＳＦＥＴにて構成する例を挙げた。しかしながら、スイッチング素子１１及び１２は任意の種類のスイッチング素子であって良い。即ち例えば、スイッチング素子１１及び１２の夫々を、接合型ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar　Transistor）にて構成することも可能である。
　任意の信号又は電圧に関して、上述の主旨を損なわない形で、それらのハイレベルとローレベルの関係は上述したものの逆とされ得る。
　本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
＜＜付記＞＞
　上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。
　本開示の一側面に係る圧電素子制御装置（２）は、トランス（ＴＲ）の一次側コイル（Ｌ１）に駆動電流（ＩDRV）を供給することで、前記トランスの二次側コイル（Ｌ２）に並列接続された圧電素子（３）を駆動するよう構成された駆動回路（１０）と、前記駆動回路を制御するよう構成された制御回路（３０）と、を備え、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間の少なくとも一部において、前記駆動電流の値を時間経過とともに増大させる構成（第１の構成）である。
　これにより、駆動電流の供給期間の全体に亘って、圧電素子の印加電圧の変動幅を抑えることができ、理想的には圧電素子の印加電圧を概ね一定に保つことが可能となる。結果例えば、圧電素子を定格電圧まで有効に使用することができ、音波の出力強度を高めることが可能となる。
　上記第１の構成に係る圧電素子制御装置において、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間における前記駆動電流の変化パターンを可変に構成される構成（第２の構成）であっても良い。
　これにより、圧電素子の特性に合わせて駆動電流の変化パターンを調整することができる。結果、圧電素子の特性に応じて、駆動電流の供給期間の全体に亘り圧電素子の印加電圧の変動幅を抑えることができ、理想的には圧電素子の印加電圧を概ね一定に保つことが可能となる。
　上記第２の構成に係る圧電素子制御装置において、前記制御回路は、前記駆動電流の変化パターンを指定する電流変化パターン指定情報を保持するよう構成された情報保持部（３１）を備え、前記情報保持部における前記電流変化パターン指定情報を書き換え可能である構成（第３の構成）であっても良い。
　これにより、圧電素子の特性に合わせて駆動電流の変化パターンを調整することができる。結果、圧電素子の特性に応じて、駆動電流の供給期間の全体に亘り圧電素子の印加電圧の変動幅を抑えることができ、理想的には圧電素子の印加電圧を概ね一定に保つことが可能となる。
　上記第３の構成に係る圧電素子制御装置において、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間において前記駆動電流の値を第１電流値（ＩSET1）から第２電流値（ＩSET2）まで増大させ、前記電流変化パターン指定情報により、前記第１電流値及び前記第２電流値が指定され、且つ、前記駆動電流の供給期間にて前記駆動電流の値を前記第１電流値から前記第２電流値に増大させる過程における前記駆動電流の値の変化の特性が指定される構成（第４の構成）であっても良い。
　上記第１～第４の構成の何れかに係る圧電素子制御装置において、前記駆動回路は、前記駆動電流を発生させるよう構成された電流源（１３、１３ａ）と、前記一次側コイルに対して前記駆動電流が第１の向き又は第２の向きにて供給されるよう構成されたスイッチ回路（１１及び１２、又は、１１ａ及び１２ａ）と、を有し、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間において、前記スイッチ回路を制御することにより前記一次側コイルに対して前記駆動電流を前記第１の向き、前記第２の向きに交互に供給し、これによって前記二次側コイルに交流電圧を発生させる構成（第５の構成）であっても良い。
　より具体的には例えば、上記第１～第４の構成の何れかに係る圧電素子制御装置において、前記駆動回路は、前記駆動電流を発生させるよう構成された電流源（１３）と、前記一次側コイルの第１端及び前記電流源との間に挿入された第１スイッチング素子（１１）と、前記一次側コイルの第２端及び前記電流源との間に挿入された第２スイッチング素子（１２）と、を有し、前記第１スイッチング素子のオン期間において前記一次側コイルの第１端から前記電流源に向けて前記駆動電流が流れ、前記第２スイッチング素子のオン期間において前記一次側コイルの第２端から前記電流源に向けて前記駆動電流が流れ、前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間において前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を交互にオン、オフすることで前記二次側コイルに交流電圧を発生させる構成であっても良い。
　上記第１～第５の構成の何れかに係る圧電素子制御装置において、前記圧電素子が静止しているときにおける前記圧電素子の入力インピーダンスと比べて、前記圧電素子が共振周波数にて振動しているときにおける前記圧電素子の入力インピーダンスの方が低い構成（第６の構成）であっても良い。
　上記第１～第６の構成の何れかに係る圧電素子制御装置において、前記駆動電流に基づき前記圧電素子から送信された送信波信号（Ｗ１）の物体による反射波信号（Ｗ２）を、前記圧電素子を用いて受信するよう構成された受信回路（２０）と、前記受信回路にて受信された前記反射波信号に基づく検出信号（Ｓ４０）を生成するよう構成された信号処理回路（４０）と、を更に備える構成（第７の構成）であっても良い。
　本開示の一側面に係る超音波センサ（１）は、上記第７の構成に係る圧電素子制御装置（２）と、前記圧電素子（３）と、前記トランス（ＴＲ）と、を備え、前記駆動回路は、前記トランスの一次側コイルに超音波帯域の前記駆動電流を供給することで前記圧電素子から前記超音波帯域の前記送信波信号を送信させ、前記受信回路は、前記超音波帯域の前記反射波信号を受信する構成（第８の構成）である。
　当該超音波センサによれば、圧電素子を定格電圧まで有効に使用することができ、超音波の出力強度を高めることが可能となる。これは、超音波センサの測定可能距離の増大に寄与する。
　上記第１～第６の構成の何れかに係る圧電素子制御装置において、前記駆動電流に基づき前記圧電素子から送信された送信波信（Ｗ１）号の物体による反射波信号（Ｗ２）を、前記圧電素子と異なる他の圧電素子（３Ｒ）を用いて受信するよう構成された受信回路（２０）と、前記受信回路にて受信された前記反射波信号に基づく検出信号（Ｓ４０）を生成するよう構成された信号処理回路（４０）と、を更に備える構成（第９の構成）であっても良い。
　本開示の一側面に係る超音波センサ（１）は、上記第９の構成に係る圧電素子制御装置（２）と、前記圧電素子（３）と、前記他の圧電素子（３Ｒ）と、前記トランス（ＴＲ）と、を備え、前記駆動回路は、前記トランスの一次側コイルに超音波帯域の前記駆動電流を供給することで前記圧電素子から前記超音波帯域の前記送信波信号を送信させ、前記受信回路は、前記超音波帯域の前記反射波信号を受信する構成（第１０の構成）であっても良い。
　当該超音波センサによれば、圧電素子を定格電圧まで有効に使用することができ、超音波の出力強度を高めることが可能となる。これは、超音波センサの測定可能距離の増大に寄与する。
　　１　超音波センサ
　　２　圧電素子制御ＩＣ
　　３、３Ｒ　圧電素子
　　４　ＭＰＵ
　１０、１０ａ　駆動回路
　１１、１２、１１ａ、１２ａ、１４ａ　スイッチング素子
　１３、１３ａ　電流源
　２０　受信回路
　３０　制御回路
　３１　情報保持部
　４０　信号処理回路
　ＴＲ　トランス
　Ｌ１　一次側コイル
　Ｌ２　二次側コイル
　Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、ＣT　コンデンサ
　Ｒ０、ＲT　抵抗
ＯＢＪ　検出対象物
　Ｗ１　送信波信号
　Ｗ２　反射波信号
ＶＣＣ　電源電圧
Ｓｉｎ　入力信号
Ｓ４０　検出信号
　Ｖ３　素子印加電圧
ＩDRV　駆動電流
ＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３　制御信号

Claims (10)

  1. 　トランスの一次側コイルに駆動電流を供給することで、前記トランスの二次側コイルに並列接続された圧電素子を駆動するよう構成された駆動回路と、
    　前記駆動回路を制御するよう構成された制御回路と、を備え、
    　前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間の少なくとも一部において、前記駆動電流の値を時間経過とともに増大させる
    、圧電素子制御装置。
  2. 　前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間における前記駆動電流の変化パターンを可変に構成される
    、請求項１に記載の圧電素子制御装置。
  3. 　前記制御回路は、前記駆動電流の変化パターンを指定する電流変化パターン指定情報を保持するよう構成された情報保持部を備え、前記情報保持部における前記電流変化パターン指定情報を書き換え可能である
    、請求項２に記載の圧電素子制御装置。
  4. 　前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間において前記駆動電流の値を第１電流値から第２電流値まで増大させ、
    　前記電流変化パターン指定情報により、前記第１電流値及び前記第２電流値が指定され、且つ、前記駆動電流の供給期間にて前記駆動電流の値を前記第１電流値から前記第２電流値に増大させる過程における前記駆動電流の値の変化の特性が指定される
    、請求項３に記載の圧電素子制御装置。
  5. 　前記駆動回路は、前記駆動電流を発生させるよう構成された電流源と、前記一次側コイルに対して前記駆動電流が第１の向き又は第２の向きにて供給されるよう構成されたスイッチ回路と、を有し、
    　前記制御回路は、前記駆動電流の供給期間において、前記スイッチ回路を制御することにより前記一次側コイルに対して前記駆動電流を前記第１の向き、前記第２の向きに交互に供給し、これによって前記二次側コイルに交流電圧を発生させる
    、請求項１～４の何れかに記載の圧電素子制御装置。
  6. 　前記圧電素子が静止しているときにおける前記圧電素子の入力インピーダンスと比べて、前記圧電素子が共振周波数にて振動しているときにおける前記圧電素子の入力インピーダンスの方が低い
    、請求項１～５の何れかに記載の圧電素子制御装置。
  7. 　前記駆動電流に基づき前記圧電素子から送信された送信波信号の物体による反射波信号を、前記圧電素子を用いて受信するよう構成された受信回路と、
    　前記受信回路にて受信された前記反射波信号に基づく検出信号を生成するよう構成された信号処理回路と、を更に備える
    、請求項１～６の何れかに記載の圧電素子制御装置。
  8. 　請求項７に記載の圧電素子制御装置と、
    　前記圧電素子と、
    　前記トランスと、を備え、
    　前記駆動回路は、前記トランスの一次側コイルに超音波帯域の前記駆動電流を供給することで前記圧電素子から前記超音波帯域の前記送信波信号を送信させ、前記受信回路は、前記超音波帯域の前記反射波信号を受信する
    、超音波センサ。
  9. 　前記駆動電流に基づき前記圧電素子から送信された送信波信号の物体による反射波信号を、前記圧電素子と異なる他の圧電素子を用いて受信するよう構成された受信回路と、
    　前記受信回路にて受信された前記反射波信号に基づく検出信号を生成するよう構成された信号処理回路と、を更に備える
    、請求項１～６の何れかに記載の圧電素子制御装置。
  10. 　請求項９に記載の圧電素子制御装置と、
    　前記圧電素子と、
    　前記他の圧電素子と、
    　前記トランスと、を備え、
    　前記駆動回路は、前記トランスの一次側コイルに超音波帯域の前記駆動電流を供給することで前記圧電素子から前記超音波帯域の前記送信波信号を送信させ、前記受信回路は、前記超音波帯域の前記反射波信号を受信する
    、超音波センサ。
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