WO2020213153A1 - Ultrasonic transmission/reception device - Google Patents
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- WO2020213153A1 WO2020213153A1 PCT/JP2019/016793 JP2019016793W WO2020213153A1 WO 2020213153 A1 WO2020213153 A1 WO 2020213153A1 JP 2019016793 W JP2019016793 W JP 2019016793W WO 2020213153 A1 WO2020213153 A1 WO 2020213153A1
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- G01S7/521—Constructional features
Definitions
- the present invention relates to an ultrasonic transmitter / receiver.
- Patent Document 1 discloses an ultrasonic transmission / reception device for an obstacle detection device.
- the ultrasonic transmitter / receiver for the obstacle detection device it is required to realize the directivity suitable for the obstacle detection device. For example, a narrow directivity is required in the vertical direction and a wide directivity is required in the horizontal direction. This is to suppress the occurrence of false detection of obstacles based on the reflected waves from the road surface. This is also to reliably detect obstacles around the vehicle.
- the ultrasonic sensor has a rectangular vibrating portion (4).
- the four side portions (4a, 4b) of the vibrating portion (4) the two side portions (4a) facing each other are coupled to the vibration suppressing portion (5).
- the dimensions (L1 and L2) of the vibrating portion (4) are set to values corresponding to the required directivity characteristics.
- the directivity required for the ultrasonic transmitter / receiver for the obstacle detection device (hereinafter referred to as "required directivity”) can change while the vehicle is running.
- the demand-oriented characteristics can change in response to changes in the surrounding environment while the vehicle is running.
- the ultrasonic transmission / reception device described in Patent Document 1 the directivity is fixed. Therefore, the ultrasonic transmission / reception device described in Patent Document 1 has a problem that it cannot cope with a change in the required directivity while the vehicle is traveling.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make the directivity of the ultrasonic transmitter / receiver variable.
- the ultrasonic transmission / reception device of the present invention includes a holder for an ultrasonic sensor, an ultrasonic sensor housed in a recess of the holder, and a drive mechanism for changing the relative position of the ultrasonic sensor with respect to the holder.
- a holder for an ultrasonic sensor for an ultrasonic sensor
- an ultrasonic sensor housed in a recess of the holder for changing the relative position of the ultrasonic sensor with respect to the holder.
- the directivity of the ultrasonic transmitter / receiver can be made variable.
- FIG. 2A It is explanatory drawing which shows the ultrasonic sensor, the holder and the case for the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1.
- FIG. 2B It is explanatory drawing which shows the main part of the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1, and is explanatory drawing which shows the state which the protrusion
- FIG. It is a block diagram which shows the main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a characteristic diagram which shows the directivity characteristic of the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the hardware configuration of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the other hardware configuration of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is explanatory drawing which shows the ultrasonic sensor, the holder and the case for the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 2.
- FIG. 10B It is explanatory drawing which shows the ultrasonic sensor, the holder and the case for the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 3.
- FIG. 10B It is explanatory drawing which shows the ultrasonic wave sensor for the ultrasonic wave transmitting and receiving device which concerns on Embodiment 3, and shows the state seen from the radiation surface part side of the ultrasonic wave sensor.
- It is explanatory drawing which shows the main part of the ultrasonic wave transmission / reception device which concerns on Embodiment 3 and is explanatory drawing which shows the state which the protruding amount of the ultrasonic wave sensor is smaller than the state shown in FIG. 10B.
- FIG. 1 is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the first embodiment.
- FIG. 2A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the first embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 2B.
- FIG. 2B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the first embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 2A.
- FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the first embodiment. The ultrasonic wave transmission / reception device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
- the ultrasonic sensor 1 has a piezoelectric element 11.
- the piezoelectric element 11 is provided in the case (hereinafter referred to as “main body case”) 12 of the main body of the ultrasonic sensor 1.
- the main body case 12 has a substantially columnar outer shape. That is, the main body case 12 has a front surface portion (hereinafter referred to as “radiating surface portion”) 13, a side surface portion 14, and a back surface portion 15.
- the ultrasonic sensor 1 is held by a resin holder 2.
- the holder 2 is made of, for example, a silicone resin.
- the holder 2 has a substantially columnar recess 21.
- the recess 21 is bottomed and has an opening 22 and a bottom surface 23. More specifically, the ultrasonic sensor 1 is housed in the recess 21 of the holder 2.
- a portion of the main body case 12 including at least the radial surface portion 13 is exposed to the outside of the holder 2 by the opening 22.
- the holder 2 is housed in a resin or metal case 3.
- the outer shape of the case 3 is, for example, substantially cylindrical or substantially polygonal columnar.
- the case 3 defines the outer shape of the ultrasonic wave transmission / reception device 100. Therefore, the outer shape of the ultrasonic transmission / reception device 100 is also, for example, substantially cylindrical or substantially polygonal.
- A shows the central axis of the ultrasonic transmission / reception device 100. More specifically, A indicates the central axis of the ultrasonic sensor 1, the holder 2, and the case 3.
- Case 3 has a first recess 31 and a second recess 32. More specifically, the holder 2 is housed in the first recess 31 of the case 3. The motor 4 and the control device 5 are housed in the second recess 32 of the case 3.
- the motor 4 is composed of a linear motor, a so-called “linear motor”.
- the motor 4 linearly moves the shaft member 6 in the direction D along the central axis A (hereinafter referred to as "axial direction") D under the control of the control device 5.
- the shaft member 6 is provided along the central axis A. More specifically, the shaft member 6 is provided so that its axis coincides with the central axis A.
- the ultrasonic sensor 1 is fixed to the end of the shaft member 6. Therefore, when the shaft member 6 moves linearly in the axial direction D, the ultrasonic sensor 1 also moves in the axial direction D.
- the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 (hereinafter, may be simply referred to as “relative position”) changes.
- the protrusion amount ⁇ P of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 changes.
- first direction a direction in which the protrusion amount ⁇ P increases
- second direction a direction in which the protrusion amount ⁇ P decreases
- the area (hereinafter referred to as “exposed area”) of the portion (hereinafter referred to as “exposed portion”) exposed to the outside of the holder 2 in the side surface portion 14 of the main body case 12 changes.
- the directivity of the ultrasonic transmitter / receiver 100 (hereinafter, may be simply referred to as “directivity”) changes.
- the piezoelectric element 11 vibrates, so that the radiating surface portion 13 of the main body case 12 bends and vibrates, and the side surface portion 14 of the main body case 12 bends and vibrates. More specifically, the radial surface portion 13 is bent in a convex shape and the side surface portion 14 is bent in a concave shape, and the radial surface portion 13 is bent in a concave shape and the side surface portion 14 is bent in a concave shape. The state of being bent in a convex shape is repeated alternately.
- the bending vibration of the exposed portion causes the ultrasonic waves.
- Ultrasound is emitted. Therefore, the directivity changes as the exposed area changes. The same applies when the ultrasonic sensor 1 receives ultrasonic waves.
- the main part of the drive mechanism 7 is composed of the motor 4 and the shaft member 6. That is, the drive mechanism 7 is a mechanism that changes the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2.
- a bezel portion 33 is formed at the end of the case 3 on the side of the first recess 31. That is, when the ultrasonic transmission / reception device 100 is for an obstacle detection device, the case 3 is attached to, for example, a bumper portion of a vehicle having the obstacle detection device.
- the control device 5 will be described below.
- the control device 5 is electrically connected to the ultrasonic sensor 1 by lead wires 8 and 9. More specifically, the control device 5 is electrically connected to the piezoelectric element 11 by lead wires 8 and 9.
- the transmission control unit 51 vibrates the piezoelectric element 11 by supplying an electric signal to the ultrasonic sensor 1 using the lead wire 8.
- the electric signal output by the transmission control unit 51 is, for example, a pulse burst electric signal.
- the transmitted ultrasonic wave is reflected by an obstacle and a part of the reflected ultrasonic wave reaches the ultrasonic wave transmission / reception device 100
- the radiation surface portion 13 of the main body case 12 bends and vibrates, and the main body case 12
- the side surface portion 14 of the above bends and vibrates.
- the piezoelectric element 11 vibrates.
- the piezoelectric element 11 outputs an electric signal corresponding to the vibration.
- the reception control unit 52 acquires the electric signal output by the piezoelectric element 11 by using the lead wire 9. In addition, the reception control unit 52 executes a process of detecting an obstacle by using the acquired electric signal. Various known processes can be used for the process of detecting an obstacle. Therefore, detailed description of these processes will be omitted.
- the process of detecting an obstacle may be executed by a control device different from the control device 5.
- the process of detecting an obstacle may be executed by a dedicated ECU (Electronic Control Unit).
- the relative position detection unit 53 detects the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2. Specifically, for example, the relative position detection unit 53 detects the linear motion position of the shaft member 6 by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the motor 4 or the shaft member 6. Detect relative position.
- the directivity characteristic setting unit 54 sets the directivity characteristic of the ultrasonic wave transmission / reception device 100 by setting the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 based on the detection result by the relative position detection unit 53.
- the protrusion amount ⁇ P of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 changes as the relative position changes.
- the exposed area of the side surface portion 14 of the main body case 12 changes.
- the directivity changes as the exposed area changes.
- the directivity characteristic setting unit 54 stores in advance information indicating the correspondence between the plurality of relative positions and the plurality of directivity characteristics (hereinafter referred to as "correspondence relationship information").
- the directivity characteristic setting unit 54 acquires information indicating which of the plurality of directivity characteristics is the required directivity characteristic (hereinafter referred to as “requested directivity characteristic information”).
- the directivity characteristic setting unit 54 selects one relative position corresponding to the required directivity characteristic from the plurality of relative positions included in the correspondence information.
- the directivity characteristic setting unit 54 linearly moves the shaft member 6 so that the relative position detected by the relative position detection unit 53 corresponds to the selected relative position, so that the ultrasonic sensor 1 Performs control to move.
- a motor 4 is used for the linear motion of the shaft member 6. In this way, the demand-oriented characteristics are realized.
- FIG. 4 is a characteristic diagram showing the experimental results of directivity.
- the characteristic line I shows the directivity in the state shown in FIG. 2A. That is, it shows the directivity in a state where only the radial surface portion 13 of the main body case 12 is exposed to the outside of the holder 2.
- the characteristic line II shows the directivity in the state shown in FIG. 2B. That is, in addition to the radial surface portion 13 being exposed to the outside of the holder 2, a directional characteristic is shown in a state where a part of the side surface portion 14 (that is, the exposed portion) is exposed to the outside of the holder 2.
- the horizontal axis corresponds to the value of the azimuth angle with respect to the front direction of the radial surface portion 13 (that is, 0 degree).
- the vertical axis corresponds to a value obtained by normalizing the reception voltage at each angle by the reception voltage at the reference angle (that is, 0 degrees), that is, the value of the standardized sound pressure. Therefore, the unit on the vertical axis is a so-called "arbitrary unit" ("au" in the figure).
- the characteristic line II shows a wider directivity than the characteristic line I. This is because the ultrasonic wave is radiated by the exposed portion of the side surface portion 14 in addition to the ultrasonic wave being radiated by the radiating surface portion 13. That is, the ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic transmission / reception device 100 is an ultrasonic wave obtained by adding the ultrasonic wave radiated by the radiation surface portion 13 and the ultrasonic wave radiated by the exposed portion of the side surface portion 14. .
- the directivity gradually widens as the protrusion amount ⁇ P increases (that is, as the exposed area of the side surface portion 14 increases). In other words, as the protrusion amount ⁇ P becomes smaller (that is, as the exposed area of the side surface portion 14 becomes smaller), the directivity becomes gradually narrower.
- the directivity is variable.
- the ultrasonic transmission / reception device 100 is for an obstacle detection device and the required directivity changes while the vehicle having the obstacle detection device is running, it is possible to respond to the change in the required directivity. ..
- the main part of the control device 5 is composed of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53, and the directivity characteristic setting unit 54.
- the main part of the ultrasonic transmission / reception device 100 is configured.
- the control device 5 has a processor 55 and a memory 56.
- the memory 56 stores a program for realizing the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53, and the directivity characteristic setting unit 54.
- the processor 55 reads out and executes the stored program, the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53, and the directivity characteristic setting unit 54 are realized.
- the control device 5 has a processing circuit 57.
- the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53, and the directivity characteristic setting unit 54 are realized by the dedicated processing circuit 57.
- control device 5 has a processor 55, a memory 56, and a processing circuit 57 (not shown).
- processor 55 some of the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53, and the directivity characteristic setting unit 54 are realized by the processor 55 and the memory 56, and the remaining functions are dedicated. It is realized by the processing circuit 57 of.
- the processor 55 is composed of one or a plurality of processors.
- a CPU Central Processing Unit
- a GPU Graphics Processing Unit
- a microprocessor a microcontroller
- DSP Digital Signal Processor
- the memory 56 is composed of one or a plurality of non-volatile memories. Alternatively, the memory 56 is composed of one or more non-volatile memories and one or more volatile memories. Each volatile memory uses, for example, a RAM (Random Access Memory).
- the individual non-volatile memories include, for example, a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Erasable Advanced Storage), a Small DriveSlide (Erasable Digital Disk) Drive) is used.
- the processing circuit 57 is composed of one or a plurality of digital circuits. Alternatively, the processing circuit 57 is composed of one or more digital circuits and one or more analog circuits. That is, the processing circuit 57 is composed of one or a plurality of processing circuits.
- the individual processing circuits include, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and a System-System (System) System. ) Is used.
- control device 5 may have only one of the transmission control unit 51 and the reception control unit 52.
- the obstacle detection device is realized by providing the vehicle with an ultrasonic transmission / reception device 100 having a transmission control unit 51 and another ultrasonic wave transmission / reception device 100 having a reception control unit 52 in the vehicle. It may be one.
- the application of the ultrasonic wave transmission / reception device 100 is not limited to the obstacle detection device.
- the ultrasonic wave transmission / reception device 100 can be used in any device as long as it requires transmission / reception of ultrasonic waves.
- the ultrasonic transmission / reception device 100 may be used as a device for detecting an object different from an obstacle.
- the structure of the drive mechanism 7 is not limited to the above specific example.
- the drive mechanism 7 may have any structure as long as the ultrasonic sensor 1 can be moved in at least one direction of the first direction D_1 or the second direction D_2.
- the ultrasonic sensor 1 may be moved in both the first direction D_1 and the second direction D_2 from the viewpoint of responding to a change in the required orientation acquisition characteristic. It is preferable to use a structure that can be used.
- the ultrasonic transmitter / receiver 100a, 100b, 100c having other drive mechanisms 7a, 7b, 7c will be described, respectively.
- the ultrasonic transmission / reception device 100 of the first embodiment includes the holder 2 for the ultrasonic sensor 1, the ultrasonic sensor 1 housed in the recess 21 of the holder 2, and the ultrasonic sensor 1 for the holder 2.
- a drive mechanism 7 for changing the relative position is provided, and at least a portion of the ultrasonic sensor 1 including the radiation surface portion 13 is exposed to the outside of the holder 2 by the opening 22 of the recess 21, and the relative position changes.
- the protrusion amount ⁇ P of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 changes.
- the directivity can be made variable.
- the ultrasonic transmission / reception device 100 uses information (correspondence relationship information) indicating a correspondence relationship between the relative position and the directivity characteristic of the ultrasonic transmission / reception device 100, and sets the directivity characteristic by setting the relative position.
- a setting unit 54 is provided.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the second embodiment.
- FIG. 7A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the protrusion amount of the ultrasonic wave sensor is smaller than the state shown in FIG. 7B.
- FIG. 7B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the second embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 7A.
- FIG. 8 is an explanatory diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment. The ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
- FIGS. 6 to 7 the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- FIG. 8 the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- a male screw portion 16 is formed on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1. More specifically, the male screw portion 16 is formed on a substantially half portion of the side surface portion 14 of the main body case 12 on the back surface portion 15 side. Further, a female screw portion 24 is formed on the inner peripheral portion of the recess 21. More specifically, the female screw portion 24 is formed in a substantially half portion of the inner peripheral portion of the recess 21 on the bottom surface portion 23 side. The male screw portion 16 is freely screwable with the female screw portion 24.
- the motor 4a is composed of a rotary motor.
- the motor 4a rotates the shaft member 6a around the axis of the shaft member 6a as a rotation axis under the control of the control device 5a.
- the shaft member 6a is provided along the central axis A. Specifically, for example, the shaft member 6a is provided so that its axis coincides with the central axis A.
- the ultrasonic sensor 1 is fixed to the end of the shaft member 6a. Therefore, as the shaft member 6a rotates, the ultrasonic sensor 1 rotates about the axis (that is, the central axis A) of the shaft member 6a as a rotation axis.
- the ultrasonic sensor 1 rotates while the male screw portion 16 is screwed with the female screw portion 24, the ultrasonic sensor 1 moves in the axial direction D. That is, the shaft member 6a is configured to be rotatable or expandable according to the movement of the ultrasonic sensor 1 in addition to being rotatable by the output of the motor 4a.
- the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 changes.
- the protrusion amount ⁇ P of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 changes.
- the exposed area of the side surface portion 14 changes.
- the directivity of the ultrasonic transmission / reception device 100a changes.
- the main part of the drive mechanism 7a is composed of the male screw portion 16, the female screw portion 24, the motor 4a, and the shaft member 6a. That is, the drive mechanism 7a is a mechanism that changes the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2.
- the relative position detection unit 53a detects the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2. Specifically, for example, the relative position detection unit 53a detects the amount of rotation of the shaft member 6a by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the motor 4a or the shaft member 6a. Detect the position.
- the relative position detection unit 53a may detect a position relative to the axial direction D. That is, it is not necessary to detect the position relative to the rotation direction.
- the directivity characteristic setting unit 54a sets the directivity characteristic of the ultrasonic wave transmission / reception device 100a by setting the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 based on the detection result by the relative position detection unit 53a.
- the directivity characteristic setting unit 54a stores correspondence information in advance.
- the directivity characteristic setting unit 54a acquires the required directivity characteristic information.
- the directivity characteristic setting unit 54a selects one relative position corresponding to the required directivity characteristic from the plurality of relative positions included in the correspondence information.
- the directivity characteristic setting unit 54a rotates the shaft member 6a so that the relative position detected by the relative position detection unit 53a is a position corresponding to the selected relative position, thereby causing the ultrasonic sensor 1 to operate. Perform control to move.
- a motor 4a is used to rotate the shaft member 6a. In this way, the demand-oriented characteristics are realized.
- the main part of the control device 5a is composed of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53a, and the directivity characteristic setting unit 54a.
- the main part of the ultrasonic transmission / reception device 100a is configured.
- the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53a, and the directivity characteristic setting unit 54a may be realized by, for example, the processor 55 and the memory 56, or a dedicated processing circuit. It may be realized by 57.
- the application of the ultrasonic transmission / reception device 100a is not limited to the obstacle detection device.
- the ultrasonic transmission / reception device 100a can be used for various purposes similar to the ultrasonic wave transmission / reception device 100.
- the drive mechanism 7a has a male screw portion 16 provided on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1 and a female screw portion 16 provided on the inner peripheral portion of the recess 21.
- the relative position is changed by rotating the ultrasonic sensor 1 in a state where the male screw portion 16 is screwed with the female screw portion 24, including the screw portion 24 and the motor 4a for rotating the ultrasonic sensor 1. It is something that changes. In this way, the drive mechanism 7a can be realized.
- FIG. 9A is an explanatory view showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the third embodiment.
- FIG. 9B is an explanatory view showing an ultrasonic sensor for the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state seen from the radiation surface portion side of the ultrasonic sensor.
- FIG. 10A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 10B.
- FIG. 10A is an explanatory view showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the third embodiment.
- FIG. 9B is an explanatory view showing an ultrasonic sensor for the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and
- FIG. 10B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 10A.
- FIG. 11 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the third embodiment. The ultrasonic transmission / reception device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
- FIGS. 9 to 10 the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 11, the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- a plurality of protrusions 17 are provided on the outer peripheral portion (that is, the side surface portion 14 of the main body case 12) of the ultrasonic sensor 1.
- the plurality of protrusions 17 are arranged in a direction along the axial direction D. Further, each protrusion 17 has an inclination with respect to a certain direction. More specifically, the individual protrusions 17 have an inclination with respect to the second direction D_2. Further, the tip of each protrusion 17 can be brought into contact with the inner peripheral portion of the recess 21.
- each protrusion 17 is made of silicon resin or the like.
- the individual protrusions 17 are formed as separate members from the main body case 12, and are adhered to the main body case 12.
- the individual protrusions 17 are radially provided on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1 (see FIG. 9B).
- the inclination angle ⁇ of the protrusion 17 with respect to the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1 is set to an acute angle (0 ° ⁇ ⁇ 90 °).
- some protrusions 17 are not shown.
- the piezoelectric element 11 vibrates, so that the radial surface portion 13 of the main body case 12 bends and vibrates, and the side surface portion 14 of the main body case 12 bends and vibrates.
- the individual protrusions 17 have an inclination with respect to a certain direction (more specifically, the second direction D_2), and the tip of at least a part of the protrusions 17 is recessed.
- the bending vibration of the side surface portion 14 is converted into the propulsive force of the ultrasonic sensor 1.
- the ultrasonic sensor 1 moves in the direction opposite to the tilt direction of the protrusion 17 (that is, the second direction D_2) (that is, the first direction D_1).
- the motor 4b is composed of a linear motor.
- the motor 4b directly moves the shaft member 6b in the second direction D_2 under the control of the control device 5b.
- the shaft member 6b is provided along the central axis A. Specifically, for example, the shaft member 6b is provided so that its axis coincides with the central axis A.
- the ultrasonic sensor 1 is fixed to the end of the shaft member 6b. Therefore, when the shaft member 6b moves linearly in the second direction D_2, the ultrasonic sensor 1 moves in the second direction D_2. That is, in addition to being able to move linearly in the second direction D_2 by the output of the motor 4b, the shaft member 6b moves the ultrasonic sensor 1 due to the vibration of the piezoelectric element 11 (that is, the ultrasonic sensor 1 with respect to the first direction D_1). It is configured to be linearly movable in the first direction D_1 according to (movement of).
- the main part of the drive mechanism 7b is composed of the protrusion 17, the motor 4b, and the shaft member 6b. That is, the drive mechanism 7b is a mechanism that changes the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2.
- the relative position detection unit 53b detects the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2. Specifically, for example, the relative position detection unit 53b detects the linear motion position of the shaft member 6b by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the motor 4b or the shaft member 6b. Detect relative position.
- the directivity characteristic setting unit 54b sets the directivity characteristic of the ultrasonic wave transmission / reception device 100b by setting the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 based on the detection result by the relative position detection unit 53b.
- the directivity characteristic setting unit 54b stores correspondence information in advance.
- the directivity characteristic setting unit 54b acquires the required directivity characteristic information.
- the directivity characteristic setting unit 54b selects one relative position corresponding to the required directivity characteristic from the plurality of relative positions included in the correspondence information.
- the directional characteristic setting unit 54b vibrates the piezoelectric element 11 so that the relative position detected by the relative position detection unit 53b is a position corresponding to the selected relative position, thereby causing the ultrasonic sensor 1 to operate.
- the control of moving the ultrasonic sensor 1 in the first direction D_1 or the control of moving the ultrasonic sensor 1 in the second direction D_1 by directly moving the shaft member 6b is selectively executed.
- An electric signal output by the transmission control unit 51 is used for the vibration of the piezoelectric element 11.
- a motor 4b is used for the linear motion of the shaft member 6b. In this way, the demand-oriented characteristics are realized.
- the main part of the control device 5b is composed of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53b, and the directivity characteristic setting unit 54b.
- the main part of the ultrasonic transmission / reception device 100b is configured.
- the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53b, and the directivity characteristic setting unit 54b may be realized by, for example, the processor 55 and the memory 56, or a dedicated processing circuit. It may be realized by 57.
- the individual protrusions 17 may have an inclination with respect to the first direction D_1 instead of the inclination with respect to the second direction D_1.
- the directional characteristic setting unit 54b controls the movement of the ultrasonic sensor 1 in the first direction D_1 by directly moving the shaft member 6b using the motor 4b, or the ultrasonic sensor by vibrating the piezoelectric element 11.
- the control for moving 1 in the second direction D_2 may be selectively executed.
- the drive mechanism 7b may not have the motor 4b.
- the drive mechanism 7b may move the ultrasonic sensor 1 in only one direction.
- the drive mechanism 7b may move the ultrasonic sensor 1 only in the first direction D_1.
- the movement of the ultrasonic sensor 1 with respect to the other direction may be, for example, due to the urging force of a spring (not shown) or manually.
- the relative position detection unit 53b may detect the linear motion position of the shaft member 6b by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the shaft member 6b.
- some protrusions 17 are not shown.
- the application of the ultrasonic transmission / reception device 100b is not limited to the obstacle detection device.
- the ultrasonic transmission / reception device 100b can be used for various purposes similar to the ultrasonic wave transmission / reception device 100.
- the drive mechanism 7b includes a plurality of protrusions 17 provided on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1, and the individual protrusions 17 are directed in a certain direction. It has an inclination and can come into contact with the inner peripheral portion of the recess 21, and the relative position changes as the ultrasonic sensor 1 moves according to the inclination direction of the protrusion 17 when the ultrasonic sensor 1 vibrates. It is a thing. In this way, the drive mechanism 7b can be realized.
- FIG. 13A is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the fourth embodiment.
- FIG. 13B is an explanatory view showing a holder for the ultrasonic wave transmission / reception device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state seen from the opening side of the holder.
- FIG. 14A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 14B.
- FIG. 14A is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the fourth embodiment.
- FIG. 13B is an explanatory view showing a holder for the ultrasonic wave transmission / reception device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing
- FIG. 14B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 14A.
- FIG. 15 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the fourth embodiment. The ultrasonic transmission / reception device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15.
- FIGS. 13 to 14 the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 15, the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- a plurality of protrusions 25 are provided on the inner peripheral portion of the recess 21.
- the plurality of protrusions 25 are arranged in a direction along the axial direction D. Further, each protrusion 25 has an inclination with respect to a certain direction. More specifically, the individual protrusions 25 have an inclination with respect to the first direction D_1. Further, the tip of each protrusion 25 can be brought into contact with the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1. That is, the tip portions of the individual protrusions 25 can be brought into contact with the side surface portions 14 of the main body case 12.
- the individual protrusions 25 are made of the same material as the material of the holder 2.
- the individual protrusions 25 are formed as separate members from the holder 2 and are adhered to the holder 2.
- the individual protrusions 25 are integrally molded with the holder 2.
- the individual protrusions 25 are provided on the inner peripheral portion of the holder 2 in a reverse radial pattern (see FIG. 13B). When the individual protrusions 25 are pressed against the side surface portion 14 by the bending vibration of the side surface portion 14, the individual protrusions 25 are elastically deformable by the pressing force.
- each protrusion 25 with respect to the inner peripheral portion of the holder 2 is set to an acute angle (0 ° ⁇ ⁇ 90 °).
- some protrusions 25 are not shown.
- each of the protrusions 25 has an inclination with respect to a certain direction (more specifically, the first direction D_1), and the tip of at least a part of the protrusions 25 is a side surface.
- the bending vibration of the side surface portion 14 is converted into the propulsive force of the ultrasonic sensor 1.
- the ultrasonic sensor 1 moves in the direction (that is, the first direction D_1) corresponding to the inclination direction of the protrusion 25 (that is, the first direction D_1).
- the motor 4c is composed of a linear motor.
- the motor 4c directly moves the shaft member 6c in the second direction D_2 under the control of the control device 5c.
- the shaft member 6c is provided along the central axis A. Specifically, for example, the shaft member 6c is provided so that its axis coincides with the central axis A.
- the ultrasonic sensor 1 is fixed to the end of the shaft member 6c. Therefore, when the shaft member 6c moves linearly in the second direction D_2, the ultrasonic sensor 1 moves in the second direction D_2. That is, the shaft member 6c can move linearly in the second direction D_2 by the output of the motor 4c, and the ultrasonic sensor 1 moves due to the vibration of the piezoelectric element 11 (that is, the ultrasonic sensor 1 with respect to the first direction D_1). It is configured to be linearly movable in the first direction D_1 according to (movement of).
- the main part of the drive mechanism 7c is composed of the protrusion 25, the motor 4c and the shaft member 6c. That is, the drive mechanism 7c is a mechanism that changes the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2.
- the relative position detection unit 53c detects the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2. Specifically, for example, the relative position detection unit 53c detects the linear motion position of the shaft member 6c by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the motor 4c or the shaft member 6c. Detect relative position.
- the directivity characteristic setting unit 54c sets the directivity characteristic of the ultrasonic wave transmission / reception device 100c by setting the relative position of the ultrasonic sensor 1 with respect to the holder 2 based on the detection result by the relative position detection unit 53c.
- the directivity characteristic setting unit 54c stores correspondence information in advance.
- the directivity characteristic setting unit 54c acquires the required directivity characteristic information.
- the directivity characteristic setting unit 54c selects one relative position corresponding to the required directivity characteristic from the plurality of relative positions included in the correspondence information.
- the directional characteristic setting unit 54c vibrates the piezoelectric element 11 so that the relative position detected by the relative position detection unit 53c becomes a position corresponding to the selected relative position, thereby causing the ultrasonic sensor 1 to operate.
- the control of moving the ultrasonic sensor 1 in the first direction D_1 or the control of moving the ultrasonic sensor 1 in the second direction D_1 by directly moving the shaft member 6c is selectively executed.
- An electric signal output by the transmission control unit 51 is used for the vibration of the piezoelectric element 11.
- a motor 4c is used for the linear motion of the shaft member 6c. In this way, the demand-oriented characteristics are realized.
- the main part of the control device 5c is composed of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53c, and the directivity characteristic setting unit 54c.
- the main part of the ultrasonic transmission / reception device 100c is configured.
- the functions of the transmission control unit 51, the reception control unit 52, the relative position detection unit 53c, and the directivity characteristic setting unit 54c may be realized by, for example, the processor 55 and the memory 56, or a dedicated processing circuit. It may be realized by 57.
- the individual protrusions 25 may have an inclination with respect to the second direction D_1 instead of the inclination with respect to the first direction D_1.
- the directional characteristic setting unit 54c controls the movement of the ultrasonic sensor 1 in the first direction D_1 by directly moving the shaft member 6c using the motor 4c, or the ultrasonic sensor by vibrating the piezoelectric element 11.
- the control for moving 1 in the second direction D_2 may be selectively executed.
- the drive mechanism 7c may not have the motor 4c.
- the drive mechanism 7c may move the ultrasonic sensor 1 in only one direction.
- the drive mechanism 7c may move the ultrasonic sensor 1 only in the first direction D_1.
- the movement of the ultrasonic sensor 1 with respect to the other direction may be, for example, due to the urging force of a spring (not shown) or manually.
- the relative position detection unit 53c may detect the linear motion position of the shaft member 6c by using an output signal from a sensor (not shown) provided on the shaft member 6c. In FIG. 16B, some protrusions 25 are not shown.
- the application of the ultrasonic transmission / reception device 100c is not limited to the obstacle detection device.
- the ultrasonic transmission / reception device 100c can be used for various purposes similar to the ultrasonic wave transmission / reception device 100.
- the drive mechanism 7c includes a plurality of protrusions 25 provided on the inner peripheral portion of the recess 21, and the individual protrusions 25 are tilted with respect to a certain direction.
- the ultrasonic sensor 1 is free to come into contact with the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor 1, and the ultrasonic sensor 1 moves according to the tilting direction of the plurality of protrusions 25 when the ultrasonic sensor 1 vibrates. Is what changes. In this way, the drive mechanism 7c can be realized.
- the ultrasonic transmission / reception device of the present invention can be used, for example, as an obstacle detection device.
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Abstract
Description
本発明は、超音波送受信装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic transmitter / receiver.
従来、超音波センサを用いて超音波を送信、受信又は送信及び受信(以下総称して「送受信」という。)する装置、すなわち超音波送受信装置が開発されている。また、車両に設けられた超音波送受信装置を用いて、当該車両の周囲における障害物等の物体(以下単に「障害物」という。)を検知する装置、すなわち障害物検知装置が開発されている。特許文献1には、障害物検知装置用の超音波送受信装置が開示されている。
Conventionally, a device for transmitting, receiving or transmitting and receiving (hereinafter collectively referred to as "transmission / reception") ultrasonic waves using an ultrasonic sensor, that is, an ultrasonic transmission / reception device has been developed. Further, a device for detecting an object such as an obstacle (hereinafter, simply referred to as "obstacle") around the vehicle by using an ultrasonic transmission / reception device provided in the vehicle, that is, an obstacle detection device has been developed. ..
障害物検知装置用の超音波送受信装置においては、障害物検知装置に適した指向特性を実現することが求められる。例えば、鉛直方向に対して狭い指向特性が要求されるとともに、水平方向に対して広い指向特性が要求される。これは、路面による反射波に基づく障害物の誤検知の発生を抑制するためである。また、車両の周囲における障害物を確実に検知するためである。 In the ultrasonic transmitter / receiver for the obstacle detection device, it is required to realize the directivity suitable for the obstacle detection device. For example, a narrow directivity is required in the vertical direction and a wide directivity is required in the horizontal direction. This is to suppress the occurrence of false detection of obstacles based on the reflected waves from the road surface. This is also to reliably detect obstacles around the vehicle.
特許文献1記載の超音波送受信装置においては、超音波センサが矩形状の振動部(4)を有している。振動部(4)の四辺部(4a,4b)のうちの互いに対向する二辺部(4a)は、振動抑制部(5)と結合されている。これにより、上記のような指向特性が実現される。また、振動部(4)の寸法(L1,L2)は、要求される指向特性に応じた値に設定されている。
In the ultrasonic transmission / reception device described in
ここで、障害物検知装置用の超音波送受信装置に要求される指向特性(以下「要求指向特性」という。)は、車両の走行中に変化し得るものである。例えば、要求指向特性は、車両の走行中における周囲の環境の変化に応じて変化し得るものである。これに対して、特許文献1記載の超音波送受信装置においては、指向特性が固定である。このため、特許文献1記載の超音波送受信装置は、車両の走行中における要求指向特性の変化に対応することができない問題があった。
Here, the directivity required for the ultrasonic transmitter / receiver for the obstacle detection device (hereinafter referred to as "required directivity") can change while the vehicle is running. For example, the demand-oriented characteristics can change in response to changes in the surrounding environment while the vehicle is running. On the other hand, in the ultrasonic transmission / reception device described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、超音波送受信装置の指向特性を可変にすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make the directivity of the ultrasonic transmitter / receiver variable.
本発明の超音波送受信装置は、超音波センサ用のホルダと、ホルダの凹部に収容された超音波センサと、ホルダに対する超音波センサの相対位置を変化させる駆動機構と、を備え、超音波センサのうちの少なくとも放射面部を含む部位が凹部の開口部によりホルダ外に露出しており、相対位置が変化することにより、ホルダに対する超音波センサの突出量が変化するものである。 The ultrasonic transmission / reception device of the present invention includes a holder for an ultrasonic sensor, an ultrasonic sensor housed in a recess of the holder, and a drive mechanism for changing the relative position of the ultrasonic sensor with respect to the holder. Of these, at least a portion including the radiation surface portion is exposed to the outside of the holder by the opening of the recess, and the amount of protrusion of the ultrasonic sensor with respect to the holder changes as the relative position changes.
本発明によれば、上記のように構成したので、超音波送受信装置の指向特性を可変にすることができる。 According to the present invention, since it is configured as described above, the directivity of the ultrasonic transmitter / receiver can be made variable.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る超音波送受信装置用の超音波センサ、ホルダ及びケースを示す説明図である。図2Aは、実施の形態1に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図2Bに示す状態に比して超音波センサの突出量が小さい状態を示す説明図である。図2Bは、実施の形態1に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図2Aに示す状態に比して超音波センサの突出量が大きい状態を示す説明図である。図3は、実施の形態1に係る超音波送受信装置における制御装置の要部を示すブロック図である。図1~図3を参照して、実施の形態1に係る超音波送受信装置について説明する。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the first embodiment. FIG. 2A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the first embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 2B. FIG. 2B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the first embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 2A. FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the first embodiment. The ultrasonic wave transmission / reception device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図中、1は超音波センサである。超音波センサ1は、圧電素子11を有している。圧電素子11は、超音波センサ1の本体部のケース(以下「本体ケース」という。)12内に設けられている。本体ケース12は、略円柱状の外形を有している。すなわち、本体ケース12は、表面部(以下「放射面部」という。)13、側面部14及び裏面部15を有している。
In the figure, 1 is an ultrasonic sensor. The
超音波センサ1は、樹脂製のホルダ2により保持されている。ホルダ2は、例えば、シリコン樹脂により構成されている。ホルダ2は、略円柱状の凹部21を有している。凹部21は、有底状であり、開口部22及び底面部23を有している。超音波センサ1は、より具体的には、ホルダ2の凹部21に収容されている。本体ケース12のうちの少なくとも放射面部13を含む部位は、開口部22によりホルダ2外に露出している。
The
ホルダ2は、樹脂製又は金属製のケース3に収容されている。ケース3の外形は、例えば、略円柱状又は略多角柱状である。ケース3は、超音波送受信装置100の外形を規定している。したがって、超音波送受信装置100の外形も、例えば、略円柱状又は略多角柱状である。図中Aは、超音波送受信装置100における中心軸を示している。より具体的には、Aは、超音波センサ1、ホルダ2及びケース3における中心軸を示している。
The
ケース3は、第1凹部31及び第2凹部32を有している。ホルダ2は、より具体的には、ケース3の第1凹部31に収容されている。ケース3の第2凹部32には、モータ4及び制御装置5が収容されている。
モータ4は、直動型のモータ、いわゆる「リニアモータ」により構成されている。モータ4は、制御装置5による制御の下、軸部材6を中心軸Aに沿う方向(以下「軸方向」という。)Dに直動させるものである。軸部材6は、中心軸Aに沿うように設けられている。より具体的には、軸部材6は、その軸心が中心軸Aと一致するように設けられている。
The
ここで、超音波センサ1は、軸部材6の端部に固定されている。したがって、軸部材6が軸方向Dに直動することにより、超音波センサ1も軸方向Dに移動する。超音波センサ1が移動することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置(以下単に「相対位置」ということがある。)が変化する。相対位置が変化することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の突出量ΔPが変化する。すなわち、軸部材6が直動することにより、超音波センサ1は、突出量ΔPが増加する方向(以下「第1方向」という。)D_1又は突出量ΔPが減少する方向(以下「第2方向」という。)D_2に移動する。
Here, the
突出量ΔPが変化することにより、本体ケース12の側面部14のうちのホルダ2外に露出している部位(以下「露出部」という。)の面積(以下「露出面積」という。)が変化する。露出面積が変化することにより、超音波送受信装置100の指向特性(以下単に「指向特性」ということがある。)が変化する。
As the protrusion amount ΔP changes, the area (hereinafter referred to as “exposed area”) of the portion (hereinafter referred to as “exposed portion”) exposed to the outside of the
すなわち、超音波センサ1が超音波を送信するとき、圧電素子11が振動することにより、本体ケース12の放射面部13が屈曲振動するとともに、本体ケース12の側面部14が屈曲振動する。より具体的には、放射面部13が凸状に屈曲しており、かつ、側面部14が凹状に屈曲している状態と、放射面部13が凹状に屈曲しており、かつ、側面部14が凸状に屈曲している状態とが交互に繰り返される。
That is, when the
このとき、放射面部13の屈曲振動により超音波が放射されるのに加えて、側面部14の一部(すなわち露出部)がホルダ2外に露出している場合、この露出部の屈曲振動により超音波が放射される。このため、露出面積が変化することにより、指向特性が変化するのである。超音波センサ1が超音波を受信するときも同様である。
At this time, in addition to the ultrasonic waves being radiated by the bending vibration of the radiating
モータ4及び軸部材6により、駆動機構7の要部が構成されている。すなわち、駆動機構7は、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を変化させる機構である。
The main part of the
ケース3の第1凹部31側の端部には、ベゼル部33が形成されている。すなわち、ケース3は、超音波送受信装置100が障害物検知装置用である場合、例えば、当該障害物検知装置を有する車両のバンパ部に取り付けられるものである。
A
以下、制御装置5について説明する。制御装置5は、リード線8,9により超音波センサ1と電気的に接続されている。より具体的には、制御装置5は、リード線8,9により圧電素子11と電気的に接続されている。
The
送信制御部51は、リード線8を用いて、超音波センサ1に電気信号を供給することにより、圧電素子11を振動させるものである。送信制御部51により出力される電気信号は、例えば、パルスバースト電気信号である。上記のとおり、圧電素子11が振動することにより、本体ケース12の放射面部13が屈曲振動するとともに、本体ケース12の側面部14が屈曲振動する。これにより、超音波が送信される。
The
当該送信された超音波が障害物により反射されて、当該反射された超音波の一部が超音波送受信装置100に到達したとき、本体ケース12の放射面部13が屈曲振動するとともに、本体ケース12の側面部14が屈曲振動する。これにより、圧電素子11が振動する。圧電素子11は、当該振動に対応する電気信号を出力する。
When the transmitted ultrasonic wave is reflected by an obstacle and a part of the reflected ultrasonic wave reaches the ultrasonic wave transmission /
受信制御部52は、リード線9を用いて、圧電素子11により出力された電気信号を取得するものである。また、受信制御部52は、当該取得された電気信号を用いて、障害物を検知する処理を実行する。障害物を検知する処理には、公知の種々の処理を用いることができる。このため、これらの処理についての詳細な説明は省略する。
The
なお、障害物を検知する処理は、制御装置5と異なる制御装置により実行されるものであっても良い。例えば、障害物を検知する処理は、専用のECU(Electronic Control Unit)により実行されるものであっても良い。
Note that the process of detecting an obstacle may be executed by a control device different from the
相対位置検出部53は、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を検出するものである。具体的には、例えば、相対位置検出部53は、モータ4又は軸部材6に設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6の直動位置を検出することにより、相対位置を検出する。
The relative
指向特性設定部54は、相対位置検出部53による検出結果に基づき、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を設定することにより、超音波送受信装置100の指向特性を設定するものである。
The directivity
すなわち、上記のとおり、相対位置が変化することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の突出量ΔPが変化する。突出量ΔPが変化することにより、本体ケース12の側面部14の露出面積が変化する。露出面積が変化することにより、指向特性が変化する。
That is, as described above, the protrusion amount ΔP of the
そこで、例えば、指向特性設定部54には、複数の相対位置と複数の指向特性との対応関係を示す情報(以下「対応関係情報」という。)が予め記憶されている。指向特性設定部54は、当該複数の指向特性のうちのいずれの指向特性が要求指向特性であるかを示す情報(以下「要求指向特性情報」という。)を取得する。指向特性設定部54は、対応関係情報に含まれる複数の相対位置のうち、要求指向特性に対応する一の相対位置を選択する。指向特性設定部54は、相対位置検出部53により検出される相対位置が、当該選択された一の相対位置に対応する位置となるように、軸部材6を直動させることにより超音波センサ1を移動させる制御を実行する。軸部材6の直動には、モータ4が用いられる。このようにして、要求指向特性が実現される。
Therefore, for example, the directivity
ここで、図4を参照して、相対位置と指向特性との対応関係の例について説明する。 Here, an example of the correspondence between the relative position and the directivity will be described with reference to FIG.
図4は、指向特性の実験結果を示す特性図である。図中、特性線Iは、図2Aに示す状態における指向特性を示している。すなわち、本体ケース12のうちの放射面部13のみがホルダ2外に露出している状態における指向特性を示している。他方、特性線IIは、図2Bに示す状態における指向特性を示している。すなわち、放射面部13がホルダ2外に露出しているのに加えて、側面部14の一部(すなわち露出部)がホルダ2外に露出している状態における指向特性を示している。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the experimental results of directivity. In the figure, the characteristic line I shows the directivity in the state shown in FIG. 2A. That is, it shows the directivity in a state where only the
図中、横軸は、放射面部13の正面方向を基準(すなわち0度)とする方位角度の値に対応している。また、縦軸は、各角度における受信電圧を基準角度(すなわち0度)における受信電圧により規格化してなる値、すなわち規格化音圧の値に対応している。したがって、縦軸の単位は、いわゆる「任意単位」である(図中「a.u.」)。 In the figure, the horizontal axis corresponds to the value of the azimuth angle with respect to the front direction of the radial surface portion 13 (that is, 0 degree). Further, the vertical axis corresponds to a value obtained by normalizing the reception voltage at each angle by the reception voltage at the reference angle (that is, 0 degrees), that is, the value of the standardized sound pressure. Therefore, the unit on the vertical axis is a so-called "arbitrary unit" ("au" in the figure).
図4に示す如く、特性線IIは、特性線Iに比して広い指向特性を示している。これは、放射面部13により超音波が放射されるのに加えて、側面部14の露出部により超音波が放射されるためである。すなわち、超音波送受信装置100により送信される超音波が、放射面部13により放射される超音波と側面部14の露出部により放射される超音波とを足し合わせてなる超音波となるためである。
As shown in FIG. 4, the characteristic line II shows a wider directivity than the characteristic line I. This is because the ultrasonic wave is radiated by the exposed portion of the
したがって、超音波送受信装置100においては、突出量ΔPが大きくなるにつれて(すなわち側面部14の露出面積が大きくなるにつれて)、次第に指向特性が広くなるものである。換言すれば、突出量ΔPが小さくなるにつれて(すなわち側面部14の露出面積が小さくなるにつれて)、次第に指向特性が狭くなるものである。
Therefore, in the ultrasonic transmission /
このように、超音波送受信装置100においては、指向特性が可変である。これにより、超音波送受信装置100が障害物検知装置用である場合において、当該障害物検知装置を有する車両の走行中に要求指向特性が変化したとき、要求指向特性の変化に対応することができる。
As described above, in the ultrasonic wave transmission /
送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53及び指向特性設定部54により、制御装置5の要部が構成されている。
The main part of the
このようにして、超音波送受信装置100の要部が構成されている。
In this way, the main part of the ultrasonic transmission /
次に、図5を参照して、制御装置5の要部のハードウェア構成について説明する。
Next, the hardware configuration of the main part of the
図5Aに示す如く、制御装置5は、プロセッサ55及びメモリ56を有している。メモリ56には、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53及び指向特性設定部54の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。当該記憶されているプログラムをプロセッサ55が読み出して実行することにより、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53及び指向特性設定部54の機能が実現される。
As shown in FIG. 5A, the
または、図5Bに示す如く、制御装置5は、処理回路57を有している。この場合、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53及び指向特性設定部54の機能が専用の処理回路57により実現される。
Alternatively, as shown in FIG. 5B, the
または、制御装置5は、プロセッサ55、メモリ56及び処理回路57を有している(不図示)。この場合、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53及び指向特性設定部54の機能のうちの一部の機能がプロセッサ55及びメモリ56により実現されるとともに、残余の機能が専用の処理回路57により実現される。
Alternatively, the
プロセッサ55は、1個又は複数個のプロセッサにより構成されている。個々のプロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はDSP(Digital Signal Processor)を用いたものである。
The
メモリ56は、1個又は複数個の不揮発性メモリにより構成されている。または、メモリ56は、1個又は複数個の不揮発性メモリ及び1個又は複数個の揮発性メモリにより構成されている。個々の揮発性メモリは、例えば、RAM(Random Access Memory)を用いたものである。個々の不揮発性メモリは、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、SSD(Solid State Drive)又はHDD(Hard Disk Drive)を用いたものである。
The
処理回路57は、1個又は複数個のデジタル回路により構成されている。または、処理回路57は、1個又は複数個のデジタル回路及び1個又は複数個のアナログ回路により構成されている。すなわち、処理回路57は、1個又は複数個の処理回路により構成されている。個々の処理回路は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、SoC(System-on-a-Chip)又はシステムLSI(Large-Scale Integration)を用いたものである。
The
なお、制御装置5は、送信制御部51又は受信制御部52のうちのいずれか一方のみを有するものであっても良い。この場合、送信制御部51を有する超音波送受信装置100が車両に設けられるとともに、受信制御部52を有する他の超音波送受信装置100が当該車両に設けられることにより、障害物検知装置が実現されるものであっても良い。
Note that the
また、超音波送受信装置100の用途は、障害物検知装置に限定されるものではない。超音波送受信装置100は、超音波の送受信を要する装置であれば、如何なる装置にも用いることができる。例えば、超音波送受信装置100は、障害物と異なる物体を検知する装置に用いられるものであっても良い。
Further, the application of the ultrasonic wave transmission /
また、駆動機構7の構造は、上記の具体例に限定されるものではない。駆動機構7は、超音波センサ1を第1方向D_1又は第2方向D_2のうちの少なくとも一方向に移動させることができるものであれば、如何なる構造を有するものであっても良い。ただし、超音波送受信装置100が障害物検知装置用である場合、要求指向得特性の変化に対応する観点から、超音波センサ1を第1方向D_1及び第2方向D_2の両方向に移動させることができる構造を用いるのが好適である。後述する実施の形態2~4においては、他の駆動機構7a,7b,7cを有する超音波送受信装置100a,100b,100cについてそれぞれ説明する。
Further, the structure of the
以上のように、実施の形態1の超音波送受信装置100は、超音波センサ1用のホルダ2と、ホルダ2の凹部21に収容された超音波センサ1と、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を変化させる駆動機構7と、を備え、超音波センサ1のうちの少なくとも放射面部13を含む部位が凹部21の開口部22によりホルダ2外に露出しており、相対位置が変化することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の突出量ΔPが変化するものである。これにより、指向特性を可変にすることができる。
As described above, the ultrasonic transmission /
また、超音波送受信装置100は、相対位置と超音波送受信装置100の指向特性との対応関係を示す情報(対応関係情報)を用いて、相対位置を設定することにより指向特性を設定する指向特性設定部54を備える。これにより、超音波送受信装置100が障害物検知装置用である場合において、当該障害物検知装置を有する車両の走行中に要求指向特性が変化したとき、要求指向特性の変化に対応することができる。
Further, the ultrasonic transmission /
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る超音波送受信装置用の超音波センサ、ホルダ及びケースを示す説明図である。図7Aは、実施の形態2に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図7Bに示す状態に比して超音波センサの突出量が小さい状態を示す説明図である。図7Bは、実施の形態2に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図7Aに示す状態に比して超音波センサの突出量が大きい状態を示す説明図である。図8は、実施の形態2に係る超音波送受信装置における制御装置の要部を示す説明図である。図6~図8を参照して、実施の形態2に係る超音波送受信装置について説明する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the second embodiment. FIG. 7A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the protrusion amount of the ultrasonic wave sensor is smaller than the state shown in FIG. 7B. FIG. 7B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the second embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 7A. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment. The ultrasonic wave transmission / reception device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
なお、図6~図7において、図1~図2に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。また、図8において、図3に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。 Note that, in FIGS. 6 to 7, the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 8, the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図6~図7に示す如く、超音波センサ1の外周部に雄螺子部16が形成されている。より具体的には、本体ケース12の側面部14のうちの裏面部15側の略半部に雄螺子部16が形成されている。また、凹部21の内周部に雌螺子部24が形成されている。より具体的には、凹部21の内周部のうちの底面部23側の略半部に雌螺子部24が形成されている。雄螺子部16は、雌螺子部24と螺合自在である。
As shown in FIGS. 6 to 7, a
モータ4aは、回転型のモータにより構成されている。モータ4aは、制御装置5aによる制御の下、軸部材6aの軸心を回転軸として軸部材6aを回転させるものである。軸部材6aは、中心軸Aに沿うように設けられている。具体的には、例えば、軸部材6aは、その軸心が中心軸Aと一致するように設けられている。
The
ここで、超音波センサ1は、軸部材6aの端部に固定されている。したがって、軸部材6aが回転することにより、超音波センサ1が軸部材6aの軸心(すなわち中心軸A)を回転軸として回転するようになっている。雄螺子部16が雌螺子部24と螺合している状態にて超音波センサ1が回転することにより、超音波センサ1が軸方向Dに移動する。すなわち、軸部材6aは、モータ4aの出力により回転自在であるのに加えて、超音波センサ1の移動に応じて直動自在又は伸縮自在に構成されている。
Here, the
超音波センサ1が移動することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置が変化する。相対位置が変化することにより、ホルダ2に対する超音波センサ1の突出量ΔPが変化する。突出量ΔPが変化することにより、側面部14の露出面積が変化する。露出面積が変化することにより、超音波送受信装置100aの指向特性が変化する。
As the
雄螺子部16、雌螺子部24、モータ4a及び軸部材6aにより、駆動機構7aの要部が構成されている。すなわち、駆動機構7aは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を変化させる機構である。
The main part of the
相対位置検出部53aは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を検出するものである。具体的には、例えば、相対位置検出部53aは、モータ4a又は軸部材6aに設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6aの回転量を検出することにより、相対位置を検出する。なお、相対位置検出部53aは、軸方向Dに対する相対位置を検出するものであれば良い。すなわち、回転方向に対する相対位置の検出は不要である。
The relative position detection unit 53a detects the relative position of the
指向特性設定部54aは、相対位置検出部53aによる検出結果に基づき、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を設定することにより、超音波送受信装置100aの指向特性を設定するものである。
The directivity
例えば、指向特性設定部54aには、対応関係情報が予め記憶されている。指向特性設定部54aは、要求指向特性情報を取得する。指向特性設定部54aは、対応関係情報に含まれる複数の相対位置のうち、要求指向特性に対応する一の相対位置を選択する。指向特性設定部54aは、相対位置検出部53aにより検出される相対位置が、当該選択された一の相対位置に対応する位置となるように、軸部材6aを回転させることにより超音波センサ1を移動させる制御を実行する。軸部材6aの回転には、モータ4aが用いられる。このようにして、要求指向特性が実現される。
For example, the directivity
送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53a及び指向特性設定部54aにより、制御装置5aの要部が構成されている。
The main part of the
このようにして、超音波送受信装置100aの要部が構成されている。
In this way, the main part of the ultrasonic transmission /
制御装置5aの要部のハードウェア構成は、実施の形態1にて図5を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。すなわち、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53a及び指向特性設定部54aの機能は、例えば、プロセッサ55及びメモリ56により実現されるものであっても良く、又は専用の処理回路57により実現されるものであっても良い。
Since the hardware configuration of the main part of the
なお、超音波送受信装置100aの用途は、障害物検知装置に限定されるものではない。超音波送受信装置100aは、超音波送受信装置100と同様の種々の用途に用いることができる。
The application of the ultrasonic transmission /
以上のように、実施の形態2の超音波送受信装置100aにおいて、駆動機構7aは、超音波センサ1の外周部に設けられた雄螺子部16と、凹部21の内周部に設けられた雌螺子部24と、超音波センサ1を回転させるモータ4aと、を含み、雄螺子部16が雌螺子部24と螺合している状態にて超音波センサ1が回転することにより、相対位置が変化するものである。このようにして、駆動機構7aを実現することができる。
As described above, in the ultrasonic transmission /
実施の形態3.
図9Aは、実施の形態3に係る超音波送受信装置用の超音波センサ、ホルダ及びケースを示す説明図である。図9Bは、実施の形態3に係る超音波送受信装置用の超音波センサを示す説明図であって、超音波センサの放射面部側から見た状態を示す説明図である。図10Aは、実施の形態3に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図10Bに示す状態に比して超音波センサの突出量が小さい状態を示す説明図である。図10Bは、実施の形態3に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図10Aに示す状態に比して超音波センサの突出量が大きい状態を示す説明図である。図11は、実施の形態3に係る超音波送受信装置における制御装置の要部を示すブロック図である。図9~図11を参照して、実施の形態3に係る超音波送受信装置について説明する。
FIG. 9A is an explanatory view showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the third embodiment. FIG. 9B is an explanatory view showing an ultrasonic sensor for the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state seen from the radiation surface portion side of the ultrasonic sensor. FIG. 10A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 10B. FIG. 10B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 10A. FIG. 11 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the third embodiment. The ultrasonic transmission / reception device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
なお、図9~図10において、図1~図2に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。また、図11において、図3に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。 Note that, in FIGS. 9 to 10, the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 11, the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図9~図10に示す如く、超音波センサ1の外周部(すなわち本体ケース12の側面部14)に複数個の突起17が設けられている。複数個の突起17は、軸方向Dに沿う方向に配列されている。また、個々の突起17は、一定方向に対する傾きを有している。より具体的には、個々の突起17は、第2方向D_2に対する傾きを有している。また、個々の突起17の先端部は、凹部21の内周部に当接自在である。
As shown in FIGS. 9 to 10, a plurality of
具体的には、例えば、個々の突起17は、シリコン樹脂等により構成されている。個々の突起17は、本体ケース12と別部材に構成されており、本体ケース12に接着されている。個々の突起17は、超音波センサ1の外周部に放射状に設けられている(図9B参照)。個々の突起17は、側面部14の屈曲振動により凹部21の内周部に押圧されたとき、かかる押圧により弾性変形自在である。超音波センサ1の外周部に対する突起17の傾き角度θは、鋭角に設定されている(0°<θ<90°)。なお、図9A、図10A及び図10Bにおいて、一部の突起17は図示を省略している。
Specifically, for example, each
制御装置5bによる制御の下、圧電素子11が振動することにより、本体ケース12の放射面部13が屈曲振動するのに加えて、本体ケース12の側面部14が屈曲振動する。このとき、個々の突起17が一定方向(より具体的には第2方向D_2)に対する傾きを有しており、かつ、複数個の突起17のうちの少なくとも一部の突起17の先端部が凹部21の内周部に当接していることにより、側面部14の屈曲振動が超音波センサ1の推進力に変換される。この結果、突起17の傾き方向(すなわち第2方向D_2)に対する逆方向(すなわち第1方向D_1)に超音波センサ1が移動する。
Under the control of the
モータ4bは、リニアモータにより構成されている。モータ4bは、制御装置5bによる制御の下、軸部材6bを第2方向D_2に直動させるものである。軸部材6bは、中心軸Aに沿うように設けられている。具体的には、例えば、軸部材6bは、その軸心が中心軸Aと一致するように設けられている。
The
ここで、超音波センサ1は、軸部材6bの端部に固定されている。したがって、軸部材6bが第2方向D_2に直動することにより、超音波センサ1が第2方向D_2に移動するようになっている。すなわち、軸部材6bは、モータ4bの出力により第2方向D_2に直動自在であるのに加えて、圧電素子11の振動による超音波センサ1の移動(すなわち第1方向D_1に対する超音波センサ1の移動)に応じて第1方向D_1に直動自在に構成されている。
Here, the
突起17、モータ4b及び軸部材6bにより、駆動機構7bの要部が構成されている。すなわち、駆動機構7bは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を変化させる機構である。
The main part of the
相対位置検出部53bは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を検出するものである。具体的には、例えば、相対位置検出部53bは、モータ4b又は軸部材6bに設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6bの直動位置を検出することにより、相対位置を検出する。
The relative
指向特性設定部54bは、相対位置検出部53bによる検出結果に基づき、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を設定することにより、超音波送受信装置100bの指向特性を設定するものである。
The directivity
例えば、指向特性設定部54bには、対応関係情報が予め記憶されている。指向特性設定部54bは、要求指向特性情報を取得する。指向特性設定部54bは、対応関係情報に含まれる複数の相対位置のうち、要求指向特性に対応する一の相対位置を選択する。指向特性設定部54bは、相対位置検出部53bにより検出される相対位置が、当該選択された一の相対位置に対応する位置となるように、圧電素子11を振動させることにより超音波センサ1を第1方向D_1に移動させる制御、又は軸部材6bを直動させることにより超音波センサ1を第2方向D_2に移動させる制御を選択的に実行する。圧電素子11の振動には、送信制御部51により出力される電気信号が用いられる。軸部材6bの直動には、モータ4bが用いられる。このようにして、要求指向特性が実現される。
For example, the directivity
送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53b及び指向特性設定部54bにより、制御装置5bの要部が構成されている。
The main part of the
このようにして、超音波送受信装置100bの要部が構成されている。
In this way, the main part of the ultrasonic transmission /
制御装置5bの要部のハードウェア構成は、実施の形態1にて図5を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。すなわち、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53b及び指向特性設定部54bの機能は、例えば、プロセッサ55及びメモリ56により実現されるものであっても良く、又は専用の処理回路57により実現されるものであっても良い。
Since the hardware configuration of the main part of the
なお、個々の突起17は、第2方向D_2に対する傾きに代えて、第1方向D_1に対する傾きを有するものであっても良い。この場合、指向特性設定部54bは、モータ4bを用いて軸部材6bを直動させることにより超音波センサ1を第1方向D_1に移動させる制御、又は圧電素子11を振動させることにより超音波センサ1を第2方向D_2に移動させる制御を選択的に実行するものであっても良い。
Note that the
また、図12に示す如く、駆動機構7bは、モータ4bを有しないものであっても良い。この場合、駆動機構7bは、超音波センサ1を一方向のみに移動させるものであっても良い。例えば、駆動機構7bは、超音波センサ1を第1方向D_1のみに移動させるものであっても良い。他方向(例えば第2方向D_2)に対する超音波センサ1の移動は、例えば、バネ(不図示)の付勢力によるものであっても良く、又は手動によるものであっても良い。相対位置検出部53bは、軸部材6bに設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6bの直動位置を検出するものであっても良い。なお、図12A及び図12Bにおいて、一部の突起17は図示を省略している。
Further, as shown in FIG. 12, the
また、超音波送受信装置100bの用途は、障害物検知装置に限定されるものではない。超音波送受信装置100bは、超音波送受信装置100と同様の種々の用途に用いることができる。
Further, the application of the ultrasonic transmission /
以上のように、実施の形態3の超音波送受信装置100bにおいて、駆動機構7bは、超音波センサ1の外周部に設けられた複数個の突起17を含み、個々の突起17は、一定方向に対する傾きを有し、かつ、凹部21の内周部に当接自在であり、超音波センサ1の振動時に突起17の傾き方向に応じて超音波センサ1が移動することにより、相対位置が変化するものである。このようにして、駆動機構7bを実現することができる。
As described above, in the ultrasonic transmission /
実施の形態4.
図13Aは、実施の形態4に係る超音波送受信装置用の超音波センサ、ホルダ及びケースを示す説明図である。図13Bは、実施の形態4に係る超音波送受信装置用のホルダを示す説明図であって、ホルダの開口部側から見た状態を示す説明図である。図14Aは、実施の形態4に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図14Bに示す状態に比して超音波センサの突出量が小さい状態を示す説明図である。図14Bは、実施の形態4に係る超音波送受信装置の要部を示す説明図であって、図14Aに示す状態に比して超音波センサの突出量が大きい状態を示す説明図である。図15は、実施の形態4に係る超音波送受信装置における制御装置の要部を示すブロック図である。図13~図15を参照して、実施の形態4に係る超音波送受信装置について説明する。
FIG. 13A is an explanatory diagram showing an ultrasonic sensor, a holder, and a case for the ultrasonic transmitter / receiver according to the fourth embodiment. FIG. 13B is an explanatory view showing a holder for the ultrasonic wave transmission / reception device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state seen from the opening side of the holder. FIG. 14A is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is smaller than the state shown in FIG. 14B. FIG. 14B is an explanatory view showing a main part of the ultrasonic wave transmitting / receiving device according to the fourth embodiment, and is an explanatory view showing a state in which the amount of protrusion of the ultrasonic sensor is larger than that in the state shown in FIG. 14A. FIG. 15 is a block diagram showing a main part of the control device in the ultrasonic wave transmission / reception device according to the fourth embodiment. The ultrasonic transmission / reception device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15.
なお、図13~図14において、図1~図2に示す構成部材と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。また、図15において、図3に示すブロックと同様のブロックには同一符号を付して説明を省略する。 Note that, in FIGS. 13 to 14, the same components as those shown in FIGS. 1 to 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 15, the same blocks as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図13~図14に示す如く、凹部21の内周部に複数個の突起25が設けられている。複数個の突起25は、軸方向Dに沿う方向に配列されている。また、個々の突起25は、一定方向に対する傾きを有している。より具体的には、個々の突起25は、第1方向D_1に対する傾きを有している。また、個々の突起25の先端部は、超音波センサ1の外周部に当接自在である。すなわち、個々の突起25の先端部は、本体ケース12の側面部14に当接自在である。
As shown in FIGS. 13 to 14, a plurality of
具体的には、例えば、個々の突起25は、ホルダ2の材料と同一の材料により構成されている。個々の突起25は、ホルダ2と別部材に構成されており、ホルダ2に接着されている。または、個々の突起25は、ホルダ2と一体成形されている。個々の突起25は、ホルダ2の内周部に逆放射状に設けられている(図13B参照)。個々の突起25は、側面部14の屈曲振動により側面部14に押圧されたとき、かかる押圧により弾性変形自在である。ホルダ2の内周部に対する個々の突起25の傾き角度φは、鋭角に設定されている(0°<φ<90°)。なお、図13A及び図14Bにおいて、一部の突起25は図示を省略している。
Specifically, for example, the
制御装置5cによる制御の下、圧電素子11が振動することにより、本体ケース12の放射面部13が屈曲振動するのに加えて、本体ケース12の側面部14が屈曲振動する。このとき、個々の突起25が一定方向(より具体的には第1方向D_1)に対する傾きを有しており、かつ、複数個の突起25のうちの少なくとも一部の突起25の先端部が側面部14に当接していることにより、側面部14の屈曲振動が超音波センサ1の推進力に変換される。この結果、突起25の傾き方向(すなわち第1方向D_1)に対応する方向(すなわち第1方向D_1)に超音波センサ1が移動する。
Under the control of the
モータ4cは、リニアモータにより構成されている。モータ4cは、制御装置5cによる制御の下、軸部材6cを第2方向D_2に直動させるものである。軸部材6cは、中心軸Aに沿うように設けられている。具体的には、例えば、軸部材6cは、その軸心が中心軸Aと一致するように設けられている。
The
ここで、超音波センサ1は、軸部材6cの端部に固定されている。したがって、軸部材6cが第2方向D_2に直動することにより、超音波センサ1が第2方向D_2に移動するようになっている。すなわち、軸部材6cは、モータ4cの出力により第2方向D_2に直動自在であるのに加えて、圧電素子11の振動による超音波センサ1の移動(すなわち第1方向D_1に対する超音波センサ1の移動)に応じて第1方向D_1に直動自在に構成されている。
Here, the
突起25、モータ4c及び軸部材6cにより、駆動機構7cの要部が構成されている。すなわち、駆動機構7cは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を変化させる機構である。
The main part of the
相対位置検出部53cは、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を検出するものである。具体的には、例えば、相対位置検出部53cは、モータ4c又は軸部材6cに設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6cの直動位置を検出することにより、相対位置を検出する。
The relative
指向特性設定部54cは、相対位置検出部53cによる検出結果に基づき、ホルダ2に対する超音波センサ1の相対位置を設定することにより、超音波送受信装置100cの指向特性を設定するものである。
The directivity
例えば、指向特性設定部54cには、対応関係情報が予め記憶されている。指向特性設定部54cは、要求指向特性情報を取得する。指向特性設定部54cは、対応関係情報に含まれる複数の相対位置のうち、要求指向特性に対応する一の相対位置を選択する。指向特性設定部54cは、相対位置検出部53cにより検出される相対位置が、当該選択された一の相対位置に対応する位置となるように、圧電素子11を振動させることにより超音波センサ1を第1方向D_1に移動させる制御、又は軸部材6cを直動させることにより超音波センサ1を第2方向D_2に移動させる制御を選択的に実行する。圧電素子11の振動には、送信制御部51により出力される電気信号が用いられる。軸部材6cの直動には、モータ4cが用いられる。このようにして、要求指向特性が実現される。
For example, the directivity
送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53c及び指向特性設定部54cにより、制御装置5cの要部が構成されている。
The main part of the
このようにして、超音波送受信装置100cの要部が構成されている。
In this way, the main part of the ultrasonic transmission /
制御装置5cの要部のハードウェア構成は、実施の形態1にて図5を参照して説明したものと同様であるため、図示及び説明を省略する。すなわち、送信制御部51、受信制御部52、相対位置検出部53c及び指向特性設定部54cの機能は、例えば、プロセッサ55及びメモリ56により実現されるものであっても良く、又は専用の処理回路57により実現されるものであっても良い。
Since the hardware configuration of the main part of the
なお、個々の突起25は、第1方向D_1に対する傾きに代えて、第2方向D_2に対する傾きを有するものであっても良い。この場合、指向特性設定部54cは、モータ4cを用いて軸部材6cを直動させることにより超音波センサ1を第1方向D_1に移動させる制御、又は圧電素子11を振動させることにより超音波センサ1を第2方向D_2に移動させる制御を選択的に実行するものであっても良い。
Note that the
また、図16に示す如く、駆動機構7cは、モータ4cを有しないものであっても良い。この場合、駆動機構7cは、超音波センサ1を一方向のみに移動させるものであっても良い。例えば、駆動機構7cは、超音波センサ1を第1方向D_1のみに移動させるものであっても良い。他方向(例えば第2方向D_2)に対する超音波センサ1の移動は、例えば、バネ(不図示)の付勢力によるものであっても良く、又は手動によるものであっても良い。相対位置検出部53cは、軸部材6cに設けられているセンサ(不図示)による出力信号を用いて、軸部材6cの直動位置を検出するものであっても良い。なお、図16Bにおいて、一部の突起25は図示を省略している。
Further, as shown in FIG. 16, the
また、超音波送受信装置100cの用途は、障害物検知装置に限定されるものではない。超音波送受信装置100cは、超音波送受信装置100と同様の種々の用途に用いることができる。
Further, the application of the ultrasonic transmission /
以上のように、実施の形態4の超音波送受信装置100cにおいて、駆動機構7cは、凹部21の内周部に設けられた複数個の突起25を含み、個々の突起25は、一定方向に対する傾きを有し、かつ、超音波センサ1の外周部に当接自在であり、超音波センサ1の振動時に複数個の突起25の傾き方向に応じて超音波センサ1が移動することにより、相対位置が変化するものである。このようにして、駆動機構7cを実現することができる。
As described above, in the ultrasonic transmission /
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, it is possible to freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component in each embodiment. ..
本発明の超音波送受信装置は、例えば、障害物検知装置に用いることができる。 The ultrasonic transmission / reception device of the present invention can be used, for example, as an obstacle detection device.
1 超音波センサ、2 ホルダ、3 ケース、4,4a,4b,4c モータ、5,5a,5b,5c 制御装置、6,6a,6b,6c 軸部材、7,7a,7b,7c 駆動機構、8 リード線、9 リード線、11 圧電素子、12 ケース(本体ケース)、13 表面部(放射面部)、14 側面部、15 裏面部、16 雄螺子部、17 突起、21 凹部、22 開口部、23 底面部、24 雌螺子部、25 突起、31 第1凹部、32 第2凹部、33 ベゼル部、51 送信制御部、52 受信制御部、53,53a,53b,53c 相対位置検出部、54,54a,54b,54c 指向特性設定部、55 プロセッサ、56 メモリ、57 処理回路、100,100a,100b,100c 超音波送受信装置。 1 Ultrasonic sensor, 2 holder, 3 case, 4,4a, 4b, 4c motor, 5,5a, 5b, 5c control device, 6,6a, 6b, 6c shaft member, 7,7a, 7b, 7c drive mechanism, 8 lead wire, 9 lead wire, 11 piezoelectric element, 12 case (main body case), 13 front surface (radiating surface), 14 side surface, 15 back surface, 16 male screw part, 17 protrusion, 21 recess, 22 opening, 23 bottom part, 24 female screw part, 25 protrusions, 31 first recess, 32 second recess, 33 bezel part, 51 transmission control unit, 52 reception control unit, 53, 53a, 53b, 53c relative position detection unit, 54, 54a, 54b, 54c directional characteristic setting unit, 55 processor, 56 memory, 57 processing circuit, 100, 100a, 100b, 100c ultrasonic transmitter / receiver.
Claims (7)
前記超音波センサのうちの少なくとも放射面部を含む部位が前記凹部の開口部により前記ホルダ外に露出しており、
前記相対位置が変化することにより、前記ホルダに対する前記超音波センサの突出量が変化するものである
ことを特徴とする超音波送受信装置。 A holder for an ultrasonic sensor, the ultrasonic sensor housed in a recess of the holder, and a drive mechanism for changing the relative position of the ultrasonic sensor with respect to the holder are provided.
A portion of the ultrasonic sensor including at least the radiation surface portion is exposed to the outside of the holder by the opening of the recess.
An ultrasonic transmission / reception device characterized in that the amount of protrusion of the ultrasonic sensor with respect to the holder changes as the relative position changes.
前記雄螺子部が前記雌螺子部と螺合している状態にて前記超音波センサが回転することにより、前記相対位置が変化するものである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の超音波送受信装置。 The drive mechanism includes a male screw portion provided on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor, a female screw portion provided on the inner peripheral portion of the recess, and a motor for rotating the ultrasonic sensor.
The first or second aspect, wherein the relative position is changed by rotating the ultrasonic sensor in a state where the male screw portion is screwed with the female screw portion. Ultrasonic transmitter / receiver.
個々の前記突起は、一定方向に対する傾きを有し、かつ、前記凹部の内周部に当接自在であり、
前記超音波センサの振動時に前記突起の傾き方向に応じて前記超音波センサが移動することにより、前記相対位置が変化するものである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の超音波送受信装置。 The drive mechanism includes a plurality of protrusions provided on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor.
The individual protrusions have an inclination with respect to a certain direction and can be brought into contact with the inner peripheral portion of the recess.
The ultrasonic wave according to claim 1 or 2, wherein the relative position changes when the ultrasonic sensor moves according to the inclination direction of the protrusion when the ultrasonic sensor vibrates. Transmitter / receiver.
個々の前記突起は、一定方向に対する傾きを有し、かつ、前記超音波センサの外周部に当接自在であり、
前記超音波センサの振動時に前記突起の傾き方向に応じて前記超音波センサが移動することにより、前記相対位置が変化するものである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の超音波送受信装置。 The drive mechanism includes a plurality of protrusions provided on the inner peripheral portion of the recess.
The individual protrusions have an inclination with respect to a certain direction and can be brought into contact with the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor.
The ultrasonic wave according to claim 1 or 2, wherein the relative position changes when the ultrasonic sensor moves according to the inclination direction of the protrusion when the ultrasonic sensor vibrates. Transmitter / receiver.
前記指向特性設定部は、前記障害物検知装置における要求指向特性に対応する位置に前記相対位置を設定する
ことを特徴とする請求項2記載の超音波送受信装置。 The ultrasonic transmission / reception device is used for an obstacle detection device.
The ultrasonic wave transmission / reception device according to claim 2, wherein the directivity setting unit sets the relative position at a position corresponding to the required directivity in the obstacle detection device.
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| JP2021514769A JP7019867B2 (en) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | Ultrasonic transmitter / receiver |
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