(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-19
(54)【発明の名称】駐車支援システム用超音波センサアレイ
(51)【国際特許分類】
H04R 17/00 20060101AFI20240711BHJP
【ＦＩ】
H04R17/00 332A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024502202
(86)(22)【出願日】2022-07-11
(85)【翻訳文提出日】2024-03-11
(86)【国際出願番号】 US2022036704
(87)【国際公開番号】W WO2023287713
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】17/373,279
(32)【優先日】2021-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500454987
【氏名又は名称】ロバート ボッシュ ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐｏｓｔｆａｃｈ ３００２２０， Ｄ－７０４４２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ （ＤＥ）
(74)【代理人】
【識別番号】100079980
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 伸行
(74)【代理人】
【識別番号】100167139
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ベッカー，マティアス
(72)【発明者】
【氏名】ペトコフ，ウラジミール
(72)【発明者】
【氏名】イ，セオウ ユン
【テーマコード（参考）】
5D019
【Ｆターム（参考）】
5D019BB19
5D019FF01
(57)【要約】
【構成】本発明の超音波センサはフレームを有し、このフレームは外周部、内周部、および中央部を有し、この中央部が内周部間に延在する。本センサはさらに２つかそれ以上のトランスデューサ素子を有する。これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子が内周部内に位置し、かつ第１圧電層および第２圧電層を備える底部を有する１つかそれ以上の膜を有する。また、これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子がそれぞれ中央部から分離し、それぞれ送信モードおよび受信モードを作動する。送信モードでは信号を送信し、そして受信モードでは信号を受信する。第２トランスデューサ素子が送信モードを作動しない場合には、第１トランスデューサ素子が送信モードを作動する。
【選択図】図３０
【選択図】図３０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波センサであって、外周部、内周部、および中央部を有し、前記中央部が前記内周部を横切って延びるフレームと、
前記内周部内に位置し、かつ第１圧電層および第２圧電層を備えた底部を有する１つかそれ以上の膜を有する２つかそれ以上のトランスデューサ素子と、を有し、
前記２つかそれ以上のトランスデューサ素子がそれぞれ前記中央部から離間し、これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子がそれぞれ送信モードおよび受信モードを作動するように構成され、前記送信モードが信号を送信するように構成され、かつ、前記受信モードが信号を受信するように構成され、第２トランスデューサ素子が前記送信モードを作動しない場合に第１トランスデューサ素子が上記送信モードを作動し、そして前記第１トランスデューサ素子および前記第２トランスデューサ素子がさらに前記送信モードおよび前記受信モードに対応する画角を調節するように構成された、超音波センサ。
【請求項2】
前記第１トランスデューサ素子が前記送信モードを作動しない場合に、前記第２トランスデューサ素子が前記送信モードを作動する請求項１に記載の超音波センサ。【請求項3】
前記画角が前記超音波センサに対して実質的に垂直な水平面に対して＋／－２０度までの角度を有する請求項１に記載の超音波センサ。【請求項4】
ガスケットが前記内周部を取り囲む請求項１に記載の超音波センサ。【請求項5】
前記第１トランスデューサ素子および前記第２トランスデューサ素子のそれぞれの中心点がほぼ半波長離間するように該第１トランスデューサ素子および該第２トランスデューサ素子を配置する請求項１に記載の超音波センサ。【請求項6】
前記フレームは、前記１つかそれ以上のトランスデューサ素子の上面及び前記中央部から離間して延在する前記フレームの底部に取り付けられる延在部分を有する請求項１に記載の超音波センサ。【請求項7】
前記フレームはハウジングによって取り囲まれ、前記センサが前記フレームと前記ハウジングとの間にシール部分を有し、このシール部分が前記フレームを取り囲む請求項１に記載の超音波センサ。【請求項8】
前記の２つかそれ以上のトランスデューサ素子が同期して動作するように構成され、かつ、前記送信モードと前記受信モードとの間で多重化される請求項１に記載の超音波センサ。【請求項9】
前記の２つかそれ以上のトランスデューサ素子が前記送信モードおよび前記受信モードの両者を使用するフェーズドアレイとして動作するように構成された請求項１に記載の超音波センサ。【請求項10】
前記フェーズドアレイが＋／－２０度でのビームステアリングを制限するように構成された請求項９に記載の超音波センサ。【請求項11】
超音波センサであって、フレームであって、外周部、内周部、該フレームの上面から離間して延在する垂直中央部、および水平中央部を有し、この水平中央部が該フレームの前記内周部を横切って延び、そして前記垂直中央部が上側列のトランスデューサ素子と下側列のトランスデューサ素子とを分離するフレームと、
前記内周部内に位置する４つかそれ以上のトランスデューサ素子と、を有し、
前記４つかそれ以上のトランスデューサ素子はそれぞれ送信モードおよび受信モードを動作させ、前記送信モードが信号を送信するように構成され、かつ前記受信モードが信号を受信するように構成され、第２トランスデューサ素子が前記送信モードを作動しない場合に、第１トランスデューサ素子が前記送信モードを作動し、そして前記第１および第２トランスデューサ素子がさらに前記送信モードおよび前記受信モードに対応する迎角を調節するように構成された、超音波センサ。
【請求項12】
第２対のトランスデューサ素子が前記送信モードを作動しない場合に、第１対のトランスデューサ素子が前記送信モードを作動する請求項１１に記載の超音波センサ。【請求項13】
前記第１対のトランスデューサ素子が前記上側列であり、そして前記第２対のトランスデューサ素子が前記下側列である請求項１２に記載の超音波センサ。【請求項14】
前記第１対のトランスデューサ素子が前記下側列であり、そして前記第２対のトランスデューサ素子が前記上側列である請求項１２に記載の超音波センサ。【請求項15】
前記第１対のトランスデューサ素子の位相および前記第２対のトランスデューサ素子の位相がずれている請求項１４に記載の超音波センサ。【請求項16】
前記第１対のトランスデューサ素子の位相および前記第２対のトランスデューサ素子の位相が一致している請求項１４に記載の超音波センサ。【請求項17】
超音波センサであって、外周部、内周部、および水平中央部を有し、前記水平中央部が前記内周部を横切って延びるフレームと、
前記内周部内に位置する２つかそれ以上のトランスデューサ素子と、を有し、
前記２つかそれ以上のトランスデューサ素子は、相互に離間した第１圧電層および第２圧電層を備える底部を有する１つかそれ以上の膜を有し、これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子はそれぞれ送信モードおよび受信モードを作動するように構成され、前記送信モードは信号を送信し、かつ前記受信モードは信号を受信するように構成され、第２トランスデューサ素子が前記送信モードを作動しない場合に、第１トランスデューサ素子が前記送信モードを作動し、そして前記第１トランスデューサ素子および前記第２トランスデューサ素子がさらに前記送信モードおよび前記受信モードに対応する画角を調節するように構成された、超音波センサ。
【請求項18】
前記フレームは、前記水平中央部及び該フレームの上面から離間して延在する垂直中央部を有する請求項１７に記載の超音波センサ。【請求項19】
前記画角が前記超音波センサに対して実質的に垂直な水平面に対して＋／－２０度の角度を有する請求項１７に記載の超音波センサ。【請求項20】
前記第１トランスデューサ素子および前記第２トランスデューサ素子のそれぞれの中心点がほぼ半波長離間するように該第１トランスデューサ素子および該第２トランスデューサ素子を配置する請求項１７に記載の超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、２０２１年７月１２日に出願された米国出願第１７／３７３，２４６号の利益および優先権を主張する。この出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本開示は、駐車支援システムで利用されるものなど、超音波センサまたは他のタイプのセンサに関する。
【背景技術】
【0003】
既存の駐車支援システムは、車両の１つのバンパーまたは各バンパーに沿った別個の位置に取り付けられた超音波センサ（例えば、４～６個のバルク）を利用することができる。各センサは、典型的にはアルミニウムから構築され、音圧波を送受信する屈曲膜を用いて実施されてもよい。送信された波は、特定の距離にある標的物体に移動し、反射した後に膜に戻り、そこで電圧信号を生成する。電圧は読み出し電子回路によって検出され、飛行時間が推定され、ターゲットまでの距離の推定値が得られる。
【発明の概要】
【0004】
一つの実施態様の超音波センサはフレームを有し、このフレームは外周部、内周部、および中央部を有し、中央部は内周部間に延在する。本センサはさらに２つかそれ以上のトランスデューサ素子を有する。２つかそれ以上のトランスデューサ素子は内周部内に位置し、第１圧電層および第２圧電層を備える底部を有する１つかそれ以上の膜を有する。２つかそれ以上のトランスデューサ素子はそれぞれ中央部から分離し、これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子はそれぞれ送信モードおよび受信モードを作動する。送信モードでは信号を送信し、そして受信モードでは信号を受信する。第２トランスデューサ素子が送信モードを作動しない場合には、第１トランスデューサ素子が送信モードを作動する。第１トランスデューサ素子および第２トランスデューサ素子はさらに送信モードおよび受信モードに対応する画角ないし視野角（ｆｉｅｌｄ－ｏｆ－ｖｉｅｗ ａｎｇｌｅ）を調節する構成を有する。
【0005】
第２実施態様の超音波センサはフレームを有し、このフレームは外周部、内周部、フレームの上面から離間延在する垂直中央部、および水平中央部を有する。水平中央部はフレームの内周部間に延在し、垂直中央部が上側列のトランスデューサ素子および下側列のトランスデューサ素子を分離する。本センサはさらに４つかそれ以上のトランスデューサ素子を有する。これら４つかそれ以上のトランスデューサ素子は内周部内に位置し、それぞれ送信モードおよび受信モードを作動し、送信モードでは信号を送信し、かつ受信モードでは信号を受信する。第２トランスデューサ素子が送信モードを作動しない場合には第１トランスデューサ素子が送信モードを作動し、第１トランスデューサ素子および第２トランスデューサ素子がさらに送信モードおよび受信モードに対応する迎角を調節する構成を有する。
【0006】
第３実施態様の超音波センサはフレームを有し、このフレームが外周部、内周部、および中央部を有し、この中央部が内周部間に延在する。本センサは２つかそれ以上のトランスデューサ素子を有し、これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子は内周部内に位置し、第１圧電層および第２圧電層を備える底部を有する１つかそれ以上の膜を有する。これら２つかそれ以上のトランスデューサ素子はそれぞれ中央部から分離し、それぞれ送信モードおよび受信モードを作動する。送信モードでは信号を発信し、そして受信モードでは信号を受信する。第２トランスデューサ素子が送信モードを作動しない場合には第１トランスデューサ素子が送信モードを作動し、そしてさらに第１トランスデューサ素子および第２トランスデューサ素子が送信モードおよび受信モードに対応する画角ないし視野角を調節する構成を有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】トランスデューサの例示的な実施形態の図である。
【図2】ピストンモードのトランスデューサの例示的な実施形態の図である。
【図3A】平行な屈曲モードおよびピストンモードの側面図の一例である。
【図3B】トランスデューサが作動しているときの屈曲モードを示す図である。
【図3C】トランスデューサの屈曲モードとピストンモードとの両方が作動しているときの側面図である。
【図4】様々なピストンモード設計の様々な実施形態を全体の変形と比較するグラフである。
【図5A】矩形形状の膜を有する実施形態の断面図である。
【図5B】膜が除去されたトランスデューサの実施形態の上面図である。
【図6】トランスデューサ内のピストン膜のシミュレートされた変位を示す図である。
【図7】フレームまたはガスケットのないトランスデューサの作動の側面図である。
【図8】トランスデューサの作動の側面図の代替実施形態を示す図である。
【図9】支持構造内に２つのトランスデューサを有するアレイの実施形態を示す図である。
【図10A】底部のハードストップ実施態様を利用するトランスデューサの側面図の一例である。
【図10B】半径方向外側に延在するハードストップ実施態様の一例を示す。
【図10C】支持構造の頂部におけるハードストップ実施態様を利用するトランスデューサの側面図の一例である。
【図11】屈曲カンチレバーの上面透視図の実施形態を開示する図である。
【図12】カンチレバーが分布された上面透視図の実施形態を開示する図である。
【図13A】ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第１の実施形態を開示する図である。
【図13B】ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第２の実施形態を開示する図である。
【図13C】ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第３の実施形態を開示する図である。
【図13D】ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第４の実施形態を開示する図である。
【図14A】ピストン膜の中心に質量を加えた代替的な実施形態の底面斜視図の実施形態を開示する図である。
【図14B】８つのカンチレバーを含む、ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の実施形態を開示する図である。
【図15A】膜に取り付けられた懸架部分を有するカンチレバーの例示的な実施形態を開示する図である。
【図15B】ハードストップとして作用する基板を有するカンチレバーの例示的な実施形態を開示する図である。
【図15C】基板に取り付けられていないカンチレバー部分の例示的な実施形態を開示する図である。
【図16A】カンチレバーと基板との間の小さな追加の層を利用する実施形態を開示する図である。
【図16B】カンチレバーと基板との間のキャビティを含む実施形態を開示する図である。
【図17A】カンチレバーにボトムスタブを有するカンチレバーの実施形態を示す図である。
【図17B】両端にスタブを有し、基板に接続されたカンチレバーの実施形態を開示する図である。
【図17C】２つのカンチレバーを利用する実施形態を開示する図である。
【図18】静電作動を利用するカンチレバーの実施形態を開示する図である。
【図19A】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図19B】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図19C】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図19D】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図19E】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図19F】自由端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20A】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20B】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20C】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20D】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20E】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図20F】固定ガイド端を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図21A】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図21B】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図21C】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図21D】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図21E】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図21F】支持構造に接続されたブリッジの様々な実施形態を開示する図である。
【図22A】カンチレバーの第１の例示的な実施形態を開示する図である。
【図22B】ボトムスタブを有するカンチレバーの実施例を開示する図である。
【図23A】分散された質量負荷の不整合の実施例を開示する図である。
【図23B】ボトムスタブおよび底部上のハードストップを有するカンチレバーの実施例を開示する図である。
【図24A】ギャップがカンチレバーに接続する材料（例えば、接着剤、シールガラスなど）層によって判定される実施形態を開示する図である。
【図24B】ギャップが基板上の予めエッチングされた凹部によって判定され得るカンチレバーの実施形態を開示する図である。
【図24C】静電作動による分散質量負荷を有するカンチレバーの実施形態を開示する図である。
【図24D】キャビティの静電作動による分散質量負荷を有するカンチレバーの実施形態を開示する図である。
【図25A】ほぼ完全から完全に整列したカンチレバーを開示する図である。
【図25B】オフセットして整列したカンチレバーを開示する図である。
【図26A】トップスタブ設計を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図26B】トップスタブ設計を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図26C】トップスタブ設計を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図26D】トップスタブ設計を有するカンチレバーの様々な実施形態を開示する図である。
【図27A】駐車支援センサの実施形態を開示する図である。
【図27B】動作中の駐車支援センサの図を開示する図である。
【図28】正方形のトランスデューサ素子を有するトランスデューサのアレイを有するセンサ素子の上面図を開示する図である。
【図29A】送信する要素の一方の列と受信する要素の他方の列とを利用する実施形態、ならびに付随する図およびグラフを開示する図である。
【図29B】すべての要素が送信と受信との両方のために同期して動作するように構成され、標準的な駐車支援システムと同様の性能をもたらす動作モードを示す実施形態、ならびに付随する図およびグラフを開示する図である。
【図29C】位相シフトステアリングで動作し、ＦｏＶが短距離検出のために下方に向けられる結果となる、１つまたは複数のトランスデューサ素子の実施形態、ならびに付随する図およびグラフを開示する図である。
【図29D】位相シフトステアリングで動作し、ＦｏＶが長距離検出のために上方に向けられる結果となる、１つまたは複数のトランスデューサ素子の実施形態、ならびに付随する図およびグラフを開示する図である。
【図30】矩形ビームを含むように開示されたセンサ素子構成を開示する図である。
【図31A】２つのトランスデューサ素子を有するフレームを含むアレイの実施形態を開示する図である。
【図31B】２つの素子のアレイに関連するフレームを開示する図であり、トランスデューサ素子が欠落していることを示している。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本開示の実施形態を本明細書で説明する。しかしながら、開示された実施形態は単なる例であり、他の実施形態は様々な代替形態をとることができることを理解されたい。図は必ずしも縮尺通りではない。特定の構成要素の詳細を示すために、いくつかの特徴を誇張または最小化することができる。したがって、本明細書に開示された特定の構造的および機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に当業者に実施形態を様々に使用することを教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。当業者が理解するように、図のいずれか１つを参照して図示および説明された様々な特徴は、１つまたは複数の他の図に示された特徴と組み合わせて、明示的に図示または説明されていない実施形態を生成することができる。図示の特徴の組み合わせは、典型的な用途の代表的な実施形態を提供する。しかしながら、本開示の教示と一致する特徴の様々な組み合わせおよび修正は、特定の用途または実施態様に望ましい可能性がある。
【0009】
以下の実施態様に機能を強化した超音波センサを示す。以下に記載する例示的な実施態様では、標準的な超音波センサ単体のフォームファクター内に含まれるいくつかのピストン形式トランスデューサを使用する。トランスデューサ領域を独立した素子に仕切ることで、センサ機能にいくつかの改善を得ることができる。下記の実施態様では、異なる個数の素子の作動時に、視野を動的に変更できる。本センサでは個別の素子からの送受信を同時に実施できるため、最小検出可能範囲を改善できる。さらに、トランスデューサがフェーズドアレイとして動作する場合に、ビームステアリング機能を実現でき、ターゲットイメージングの回数を増やすことができる。
【0010】
図１は、トランスデューサ１００の第１の実施形態の一例である。トランスデューサは、支持領域１０１および膜１０５を含むことができる。支持領域１０１は、膜の固定支持領域であってもよい。トランスデューサが自動車、産業、医療、または他の用途（完全なシールが必要なマイクロポンプなど）などの過酷な環境に曝されると、トランスデューサは、高速粒子からの衝撃に耐え、汚染に対するバリアを提供し、寒冷な気候で凍結する可能性がある空気中の水分への曝露を防止し、過酷な化学物質または流体への曝露を回避し、高圧洗浄プロセスに耐えるなどする必要があり得る。そのような用途では、設計の選択は、通常、衝撃に耐えるための特定の厚さの連続膜、または、より脆弱な膜であるが、過酷な環境から膜を保護することができるハウジングまたは包装を有する。しかしながら、ハウジングまたはパッケージは、信号または性能の損失を引き起こすことが多く、望ましくない。さらに、特定の厚さを有する連続膜の場合、膜の厚さが厚いほど、衝撃によりよく耐えることができるが、同時に、そのような膜を撓ませることがより困難でもある。したがって、本発明の記録では、大きな信号または膜の変位を達成しながら過酷な環境に対処するための新しいトランスデューサ設計方法が導入される。
【0011】
パークパイロットトランスデューサの車両用途では、このような過酷な環境（例えば、泥、氷、石の衝突）に耐えることができ、共振周波数を特定のパラメータ（例えば４８ｋＨｚ）に設定し、測定範囲を５．５ｍにし、製造コストを最小限に抑えることが重要であり得る。広い測定範囲を達成するために、トランスデューサは、十分な音圧レベルを生成することができなければならず、これはひいては、十分な量の空気を変位させることができる膜を意味し、また、顕著な機械的振動が電気出力信号に変換されなければならないような方法で膜によって吸収されなければならない到来波にも敏感でなければならない。
【0012】
実施形態によれば、膜の屈曲モードは、膜１０３、１０４のすべての境界が固定支持体に接続され、膜の中心１０５のみが撓む（例えば、膜１０５の中心は最も大きく撓むが、支持領域１０１は撓まない）場合であり得る。したがって、膜の境界１０３，１０４は、膜の中心１０５自体よりも少ない動きを生成し得る。中心１０５が支持領域１０１から離れるように面外に移動するにつれて、支持構造１０１の近くに位置する他の境界は、中心１０５よりも少ない振動を有することができる。例えば、境界１０３は、境界１０４よりも少ない面外移動を有することができる。
【0013】
図２は、トランスデューサのピストンモードの一例である。ピストンモードでは、膜のすべての境界が自由に動き、膜は、表面全体が等しく変位するように撓む。固定支持領域２０１は、トランスデューサ２００の膜の中心２０５を囲むことができる。中心膜２０５は、ガスケット２０３またはシール２０３を介して固定支持領域２０１に接続することができる。固定支持領域２０１は、固定支持領域２０１に対して運動を有さなくてもよく、または面外運動をほとんど有さなくてもよい。トランスデューサ２００は、膜２０５の運動に基づいて超音波信号の送信を生成することができる。膜２０５に対する運動が多いほど、超音波信号の送信のパワーが大きくなる。
【0014】
図３Ａは、平行な屈曲モードおよびピストンモードの側面図の一例である。図３Ｂは、トランスデューサが作動しているときの屈曲モードの側面図である。図３Ｃは、屈曲モードとピストンモードとの両方が作動されている状態の側面図である。多くの実施形態では、超音波トランスデューサの屈曲モードとピストンモードとを組み合わせる複数の方法があり得る。一実施形態では、屈曲モードとピストンモードとの両方が同じ膜に作用する。代替的な実施形態では、屈曲モードのカンチレバーまたは膜は、運動をピストンモードの膜に移行する。そのような実施形態は、固定支持体および境界条件がどのように判定されるかに応答することができる。いくつかの実施形態では、圧電（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））作動および感知を例として説明しているが、そのような実施形態は、静電作動または容量性感知、ならびに電磁などに拡張することができる。一実施形態では、システムは屈曲モードとピストンモードとの並列接続を有してもよい。
【0015】
従来、屈曲モードの膜の場合、圧電層を膜の中心に配置することができ、電圧が印加されると、圧電層は膜上に面外変位を生成しながら膜と面内で膨張または収縮（例えば、逆圧電効果として知られている）することができる。膜の縁部は、固定支持体に境界付けられ、縁部の動きを制限することができる。この屈曲モードは、大きな変位を達成することができる可撓性の薄い膜に最も効果的であり得る。同様に、感知のために、膜への圧力は圧電層に撓みを引き起こし、機械エネルギーを電気エネルギーに変換し（圧電効果として知られている）、電圧変化が記録される。膜の可撓性が高いほど、撓みが大きくなり、したがって電圧変化が大きくなる。
【0016】
図３Ａに示すように、膜３０１の縁部上の固定支持体の代わりに、膜３０１は、支持構造３０５に接続され、外側縁部上でも膜３０１の平面外への移動を可能にし、屈曲モード変位のみよりも高い膜変位を生成する。膜は、中間圧電層３０３または外側圧電層３０３を含むことができる圧電層３０３を含むことができる。中間圧電層３０３は、膜３０１の中間または中心に配置されてもよい。外側圧電層３０３は、膜３０１を支持構造３０５に接続していてもよい。したがって、圧電層は、膜３０１と支持構造３０５との間の層であってもよいが、変換器は、圧電層または支持構造を含まない膜３０１の底面の下の部分を含んでもよい。圧電層３０３は、様々な信号および作動に応答して電気信号を生成するために利用することができる。圧電層３０３は、膜の中心にあってもよく、膜と同心であってもよい。さらに、第１の圧電層は、膜の外縁と位置合わせされた第２の圧電層に接触または当接しなくてもよい。第１および第２の圧電層は、軸方向に整列し、互いに平行であってもよい。図３Ａに示すように、膜の上面および底面は実質的に平行である。膜３０１の縁部上の固定支持体の代わりに、膜３０１は、支持構造３０５に接続され、平面外への移動を可能にし、屈曲モード変位のみよりも高い膜変位を生成する。別の実施形態では、中間圧電層３０３は、中空中心を有するリングであってもよく、したがって中実ディスクでなくてもよい。
【0017】
図３Ｂは、トランスデューサが作動されるときの屈曲モード３１０である。そのような実施形態では、屈曲モードのみを作動させることができ、したがってピストンモードは作動されない。そのようなシナリオにおける支持構造３０５は、剛性であり、膜３０１の上面および底面から離れる動きをほとんど提供しない場合がある。支持構造３０５は、シリコンまたは任意の他の材料であってもよく、第１のパッシブピストン移動（図示せず）を可能にする。したがって、中心圧電層３０３は、膜の中心部分に向かって膜３０１の面外移動を引き起こすことができる。
【0018】
図３Ｃは、トランスデューサの屈曲モードとピストンモード３２０との両方が作動しているときの側面図である。図示されているように、そのようなモードは、膜３０１の上面から離れる移動と、平行に膜を横切って延びる軸からの面外移動とを引き起こす。両方の支持構造を横切る水平軸から軸方向に離れた膜３０１の一部もまた、水平軸から離れる動きを引き起こすことができる。図３Ｃに示すように、膜３０１の上面から離れる動きは、圧電層３０３に隣接する膜の各領域にある。
【0019】
図４は、様々なピストンモード設計の様々な実施形態を全体の変形と比較するグラフの図である。グラフは、様々な設計の変形を示すことができ、本出願の実施形態は右端にある。本出願は、膜の中心に圧電層を含み、支持構造および膜を取り付ける。グラフは、すべての側に固定支持体を有するトランスデューサの一例を示すことができ、したがって、固定支持体は、膜の各軸方向側にあり、膜の中央部分に圧電層を有することができる。別の例では、固定支持体は、膜および圧電層に取り付けられてもよい。さらに別の例では、圧電層は、膜の中心セクションのみにあってもよい。シミュレーションから、屈曲モード設計とピストンモード設計との組み合わせで１０倍もの改善を達成することができる。これを図４に示す。
【0020】
もちろん、代替的な実施形態では、システムに連続面が必要な場合、材料のばね定数が縁部の膜の動きを制限しないように十分に低い限り、構造全体をより低いヤング率の材料と接続してトランスデューサとその周囲のシステムとの間のギャップをシールすることができる。
【0021】
厚いビーム／膜を有する従来のセンサ用のクランプ締め－クランプ締めされたビームまたは円形膜を囲むガスケットでは、２ｕｍの厚さのＰＺＴ層に堆積されたＭＥＭＳを用いてそのような構造を作動させることは非常に非効率的であり得る。したがって、別の実施形態では、周囲のガスケットを有するピストン設計が図５に示されている。ピストン膜は、その下の屈曲モードのカンチレバーによって作動され得る。移行は屈曲モードからピストンモードに変化する。このような設計では、薄いカンチレバーの作動に費やされるエネルギーは、厚いビームを屈曲させるために費やされるエネルギーよりも効率的であり得る。
【0022】
図５Ａは、トランスデューサ５００の矩形形状の膜５０１を有する実施形態の透視図の断面を示す。膜５０１はピストンのように（例えば、均一に）機能することができ、一方、ガスケット５０３のリングは、膜の動きを知覚的に制限することなく環境に対してシールするのに十分な支持を提供することに留意されたい。この実施形態は、依然として過酷な環境に耐えながら大きな撓みを達成することができる。カンチレバーも利用することができる。カンチレバーは、ガスケット５０３を囲む領域内の膜の動きを可能にするピストンモードへの駆動部として作用することができる。カンチレバーは、膜を作動させるために利用されるように、膜または膜の一部を取り囲む１つの完全な包囲または複数のカンチレバーを含むことができる。ガスケット５０３は、膜５０１を囲み、膜５０１を支持構造に取り付けるために利用することができる。そのような代替の実施形態では、構造は、屈曲モードとピストンモードとの直列接続を含むことができる。
【0023】
屈曲モードとピストンモードとの並列接続を含む実施形態は、可撓性で薄い膜に対してより大きな変位を達成することができるが、より剛性でより厚い膜を偏向させることはより困難であり得る。並列接続は、トランスデューサの支持構造に剛性を付加するために利用することができる構成または設定で支持体またはカンチレバービームを配置することを指すことができる。代替的な実施形態では、変位をピストンモード膜に移行するために屈曲モードのカンチレバーを利用することができる。したがって、薄くて柔軟なカンチレバー（約１～１００μｍ）を偏向させることは、厚くて堅い膜（厚さ＞１００μｍ）を撓ませることよりも容易である。粒子からの衝撃に耐えるために、より厚い膜（＞１００μｍ）が必要とされ得るので、より厚い膜は、ピストンモード構成で可撓性カンチレバーによって作動され得る。さらに、環境への連続面のために、より低いヤング率の材料（例えば、シリコーンゲルまたはゴムシリコーン）を使用して、より厚い膜の周りのリングをシールすることができ、ガスケットの効果が縁部での膜の動きを制限する際に比較的低いガスケットと同様である。
【0024】
圧電作動のための実施形態の１つの例示的な構成では、カンチレバーまたは屈曲要素は、圧電厚さ２μｍに対して１００μｍよりも薄く、またはそれに対応して、圧電厚さ１μｍに対して５０μｍよりも薄くなければならない。さらに、代替的な設計では、カンチレバー５０５のばね定数は、ガスケット材料の温度または環境に対する変動性がトランスデューサの全体的な性能に与える影響が少なくなるように、ガスケット材料のばね定数よりも少なくとも一桁大きくなければならない。剛性のこの大きさの差の程度は、カンチレバービームがシステムの主要な剛性であることを保証する。したがって、超音波センサの共振周波数は主にカンチレバービームの剛性によって判定されるが、ガスケットの剛性の変化はほとんど影響を及ぼさない。したがって、共振周波数は、カンチレバービームの剛性に関連付けられる。共振周波数の変動を低減するために、カンチレバービームをシリコンで作ることができ、これはガスケットに使用される典型的な材料（例えば、ゴムまたはシリコーン）よりも機械的に安定し得る。
【0025】
カンチレバーを有するこの代替実施形態を使用することによるさらなる利点は、ピストンモード装置が他の実施形態とは対照的に約１／２のサイズ（上記の例）であり、依然として同じ体積の空気を移動させることができるため、はるかに小さくすることができることである。また、屈曲膜の場合、円形または楕円形の幾何学的形状を使用して、２次元の所望の指向性の音響および／または超音波信号を生成することが必須である。しかしながら、ピストン運動のための膜の形状はいずれの方法でも限定されない。この点は、膜形状が音響または超音波発生器用のセンサの作動容積を画定し、新しい機能的特徴および構成要素の小型化に関する可能性を許容するので、特に重要である。
【0026】
デバイス（膜なしで示されている）の上面図を示す図５Ｂに示されているように、８つのカンチレバー５０７の組み合わせは、カンチレバー５０９の中心に示されている部分を有する膜のピストン運動の駆動部としての役割を果たす）。図５Ｂのそのような図では、膜の正方形部分は、カンチレバー５０７を強調するために透明である。８つのカンチレバー５０７は、圧電材料を収容するために利用することができ、これは膜の上面および面外変位で正方形膜を移動させるために利用することができる。ガスケット５０３は、図示されていない膜の外縁に取り付けるために利用することができる。
【0027】
図６は、トランスデューサ６００におけるピストン膜のシミュレートされた変位を示す。図６に示すように、膜６０５およびガスケット６０３は、ピストンモードで移動することができる。図６は、ピストン膜の中心セクションにおけるピストン膜６０５のシミュレートされた変位を示す。したがって、膜６０５は変位することができ、要素のカンチレバーまたは他の剛性部分６０１（例えば、支持構造）の残りは堅固であり得る。したがって、トランスデューサのピストンモードが作動されると、膜およびガスケットは移動を可能にするが、支持構造はいかなる移動も可能にしない。
【0028】
図７は、トランスデューサ７００の作動の側面図を示す。図示のように、膜７０５は、正のｚ方向に面外になるように作動される。膜７１１の上面および膜７１２の底面は、支持構造またはガスケット（図示せず）からの支持なしで互いに平行である。膜７０５は、膜の底面をカンチレバー７０６および支持構造７０１に接続する中心部分７０９を含むことができる。そのような実施形態では、作動は、図示のように正のｚ方向において面外であり、膜７０５が面外であるとき、支持構造７０１と膜７０５との間にギャップが存在し得る。
【0029】
図８は、トランスデューサ８００の作動の別の側面図／断面図を示す。図示のように、膜８０５は、負のｚ方向（または側面透視で半径方向内側）において面外の作動を有することができる。膜８０５は、図７で説明したように支持構造８０１に接続することができる。したがって、膜８０５が負のｚ方向において面外で作動しているとき、膜８０５は支持構造８０１と接触していてもよく、またはそれに近接していてもよい。したがって、図７および図８はトランスデューサの作動を示し（ガスケットはよりよく説明するために示されていない）、図７は正のｚ方向の面外作動を示し、図８は負のｚ方向の面外作動を示す。
【0030】
図９は、支持構造９０１内の２つのトランスデューサ膜９０５のアレイ９００の実施形態を示し、一方は正のｚ方向（例えば９０５ａ）を有するピストンモードで作動され、他方は負のｚ方向（例えば９０５ｂ）で作動される。このような実施形態では、２素子アレイ構成がある。そのような実施形態では、一方のピストン膜の作動は、作動中に他方の膜に影響を及ぼさない（例えば、ここではクロスカップリング効果がない）。これらの個々の要素は、アレイ構成で配置された複数の要素に複製することができる。例えば、アレイ内に任意の数のトランスデューサが存在してもよい。トランスデューサ９０５（ａ、ｂ）は、同期的または非同期的に（例えば、図９に示すように）作用することができる。アレイおよびフレームのさらなる実施例を以下に説明する。
【0031】
図１０Ａは、底部のハードストップ実施態様を利用するカンチレバーアクチュエータの側面図の一例を示している。図示のように、カンチレバー１００３は、支持構造１００４に取り付けられた一端と、膜１００１における一端または膜に取り付けられた接続部分とを有することができる。ハードストップ１００５は底部にあり、カンチレバー１００３が内側に移動して破断点を通過するのを防止することができる。したがって、作動中のカンチレバー１００３の破損および故障を防止することができる。さらに、ハードストップ１００５は、支持構造１００４の一部として形成されてもよい。したがって、ハードストップ部１００５は、支持構造１００４から軸方向外側に延在してもよい。したがって、ハードストップ１００５と支持構造１００４との両方が軸方向外側に延在してもよい。
【0032】
図１０Ｂは、支持構造１０１５の間にギャップを有して半径方向外側に延在するハードストップ実施態様の一例を示す。カンチレバー１０１３は、一端で膜１０１１に取り付けられてもよい。そのような実施態様におけるハードストップ１０１６は、カンチレバー１０１３が下方に移動して破断点を通過するのを防止することができる。そのような実施形態に示すように、カンチレバー１０１３は、支持構造１０１５から離れて軸方向に延在してもよい。しかしながら、ハードストップ１０１６の実施態様は、カンチレバー１０１３が軸に向かって半径方向内側に移動することおよび面内で移動することを防止することができる。そのような実施形態では、停止は、ハードストップ１０１６の上面で起こり得る。
【0033】
図１０Ｃは、支持構造１０２４の上部のハードストップ実施態様を利用するカンチレバーアクチュエータの側面図の一例を示す。そのような実施形態では、ハードストップ１０２５は、カンチレバー１０２３と比較して半径方向外側にある支持構造１０２４の点から半径方向外側に延在してもよい。したがって、ハードストップ部は支持構造１０２４から軸方向外側に延在してもよい。ピストン運動するように曲がる設計に加えて、カンチレバーの破断点を越えて曲がるよりもさらに変位すること（押す力または引く力）を制限するために、カンチレバーの片側または両側にハードストップを実施することもできる。したがって、移動が半径方向内側になるのを防止するために、底部ハードストップ１０２５が実施されてもよい。また、上部ハードストップ１０２７は、半径方向上方への移動を防止することができる。ハードストップにより、ピストン膜１０２１は過酷な環境にさらに耐えることができる。
【0034】
図１１は、屈曲カンチレバーの上面図の一例である。構造は、屈曲カンチレバーが、純粋に支持体を接続するためにそこにある未使用の角１１０１を有することを含む。領域は必要とされない場合があり、そのようなデバイスを製造する全体的なコストを増加させる可能性がある。さらに、質量の追加された重量は、車両の全重量に追加し得る。機能領域１１０３は、屈曲カンチレバーに実際の支持を提供するために利用することができる。したがって、機能領域１１０３は、十分に強固で堅固な構造を有する必要があり得る。フレーム１１０５は、構造を支持することができる。
【0035】
図１２は、カンチレバーが分散された上面透視図の実施形態を開示する図である。一方、図１２では、分散カンチレバーを用いて、面積を浪費することなくカンチレバーに面積が最適に利用される。カンチレバーに必要な面積がより小さいと、利用される材料および製造コストを低減することができるため、コストを低減することができる。トランスデューサ１２００は、各カンチレバーに必要な機能領域を含むことができる。この例では、各関連するカンチレバーに対して４つの機能領域１２０１ａ、１２０１ｂ、１２０１ｃ、１２０１ｄが存在してもよい。したがって、そのような実施形態におけるカンチレバーは、不要な材料（例えば、シリコン材料）を取り除き、カンチレバーを広げることができる。膜は、１つの固体材料であってもよい。膜は、カンチレバーよりも大きくてもよい。
【0036】
図１３Ａは、ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第１の実施形態を開示する図である。そのような設計では、機能領域は、トランスデューサのフレーム／基板の内周の四隅に配置されてもよい。機能領域は、カンチレバーの機能領域として利用するために、４つの側部のそれぞれの外周から離れるように延在する長方形または正方形の支持体を有することができる。図１３Ｂは、ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第２の実施形態を開示する図である。そのような実施形態では、機能領域は、膜の内周の２つの平行な側部のみから離れて延在する。したがって、側部のうちの２つは、利用される機能領域を有さないが、隣接していてもよい。図１３Ｃは、ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第３の実施形態を開示する図である。図１３Ｄは、ピストン膜に対するカンチレバーの変位構成の第４の実施形態を開示する図である。したがって、図１３Ａ～図１３Ｄは、ピストン膜に対するカンチレバーの異なる配置および構成の例を示す。第１モード共振周波数、および高次モード共振周波数は、カンチレバーの配置、および膜に対するカンチレバーの配向によって判定され得る。特定の構成では、揺動モード周波数は、望ましくないピストンモード周波数よりも低くなり得る。
【0037】
図１４Ａは、膜１４００の代替的な実施形態の底面斜視図の実施形態を開示する。膜１４００は、ピストン膜１４００の中心に付加質量１４０１を含むことができる。付加質量１４０１は、膜の中心に位置してもよい。カンチレバーの設計を超音波トランスデューサのプラットフォームまたは膜１４００から切り離すことにより、トランスデューサ設計をスケーリングまたは変更することがより容易かつ便利になる。膜１４００は、膜足部１４０３ａ、１４０３ｂ、１４０３ｃ、１４０３ｄを含むことができる。膜足部はすべて、上述のように、分散カンチレバーの実施形態に一致およびマッチするように異なる構成を有してもよい。膜足部１４０３ａは、右下コーマに延在し、外周の底面に当接してもよい。膜足部１４０３ｂは、左下隅に延在し、外周の左側に当接してもよい。膜足部１４０３ｃは、左上隅から延在し、上側に当接してもよい。膜足部１４０３ｄは、右上隅から延在し、右側に当接してもよい。
【0038】
図１４Ｂは、膜のプラットフォームに取り付けられるカンチレバー設計の一例を開示する。そのような例では、プラットフォームまたは膜を拡大する必要がある場合（例えば、音波の音圧レベルまたは開口角）、カンチレバーの厚さを変更するだけで、または同じ共振周波数を維持するために異なる数のカンチレバーを使用しながら、カンチレバーの設計を同じままにすることができる。これにより、デザインの汎用性が高まる。そのような実施形態では、機能領域１４１０は各カンチレバーに必要とされ得る。
【0039】
図１５Ａは、膜に取り付けられた懸架部分を有するカンチレバーの一例を開示する。膜１５０１はまた、プラットフォームであってもよい。膜１５０１は、膜１５０１の底面から離れて延在し、カンチレバーに取り付けられる足部を含むことができる。カンチレバーは、膜１５０１に接続する接続部分１５０３を含むことができる。カンチレバーはまた、ＰＣＢまたは別の基板もしくは構造の上に懸架された懸架カンチレバー部分１５０５を含むことができる。カンチレバーは、圧電層１５０７を含むことができる。圧電層１５０７は、反対の極性を有する２つ以上の層、および代替の実施形態では単層を含んでもよい。カンチレバーはまた、基板（例えば、ＰＣＢ）に取り付けられる支持部分１５０９を含むことができる。このように、カンチレバーは、懸架部分１５０５と、接続部分１５０３と、支持部分１５０９とを含んでいてもよい。本開示では、圧電またはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の作動および感知を例として説明しているが、この方法は、静電作動または容量性感知、および電磁などに拡張することができる。さらに、トランスデューサは、感知装置、送信装置、または感知送信装置としてその両方で機能することができる。
【0040】
図１５Ｂは、ハードストップとして作用する基板を有するカンチレバーの例示的な実施形態を開示する図である。第１の圧電体層部分１５１７および第２の圧電体層１５１７部分は、懸架カンチレバー部分上にあってもよい。第１の圧電体層部分と第２の圧電体層部分とは、例えば、反対の極性を有していてもよい。カンチレバーは、カンチレバーの一端で基板１５１８の一部である支持部１５１９から離れて延在するが、カンチレバー１５１３の反対側の端部のスタブ（図示せず）または膜に取り付けられてもよい。カンチレバー１５１３は、トランスデューサまたは車両システムのワイヤまたは他の構成要素に接続するためのボンド電気接続１５１６を含むことができる。
【0041】
図１５Ｃは、それ自体では基板に取り付けられていないカンチレバー１５２３の実施形態を開示している。カンチレバーは、一または複数の圧電層１５２７を含むことができる。圧電層１５２７は、一実施形態では反対の極性であってもよく、別の実施形態では転舵位相シフトされてもよい。圧電層１５２７は、すべて同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。そのような実施形態では、カンチレバー１５２３は、支持体、ハードストップ、または基板などのトランスデューサの構成要素とは別個の材料であってもよい。カンチレバー１５２３は、接着剤または機械的接続を介して別の構成要素に接続されてもよい。次いで、カンチレバー１５２３を別の基板（例えば、ＰＣＢ）に取り付けることができる。カンチレバー１５２３は、トランスデューサまたは車両システムのワイヤまたは他の構成要素に接続するためのボンド電気接続１５２６を含むことができる。
【0042】
図１６Ａは、カンチレバーと基板との間に小さな層（例えば、シールガラス、エピタキシャル成長シリコン、接着剤など）を利用する実施形態を開示する。カンチレバー１６０３は、接着層１６０２を介して基板１６０１に接続されてもよい。接着層１６０２は、接着層、ガラス、またはカンチレバー１６０３を基板１６０１に取り付けるための任意の他の種類の材料であってもよい。構成要素の高さは、接着層１６０２の高さに基づいて調整することができる。したがって、接着層１６０２が多いほど、カンチレバー１６０３の底面と基板１６０１の最上層との間の空隙が大きくなる。
【0043】
図１６Ｂは、カンチレバーと基板との間のキャビティを含む実施形態を開示する図である。キャビティ１６１４は、基板１６１１の底面および側面によって画定されてもよい。キャビティ１６１４は、基板１６１１が典型的に提供するハードストップの多くを排除するため、カンチレバー１６１３の屈曲の柔軟性を高めることができる。キャビティ１６１４は、カンチレバーのさらなる屈曲を可能にする任意の形状およびサイズであってもよい。
【0044】
図１７Ａは、カンチレバーにボトムスタブを有するカンチレバーの実施形態を示す図である。電気ボンド１７０２は、様々なワイヤをカンチレバーに接続するために利用することができる。カンチレバーは、第１のスタブ１７０４ａおよび第２のスタブ１７０４ｂを含んでもよい。そのような実施形態では、カンチレバーはスタブ１７０４ａ、１７０４ｂと共に示されているが、いずれの基板にも取り付けられておらず、したがって分離されている。一実施形態では、スタブ１７０４ａ、１７０４ｂは同じ高さを有さなくてもよいが、異なる高さであってもよい。別の実施形態では、スタブは、
【0045】
図１７Ｂは、両端にスタブを有し、基板に接続されたカンチレバーの実施形態を開示する図である。破断点を超える屈曲によるカンチレバーの損傷を防止するために、そのような損傷を回避するためにハードストップを見ることができる。カンチレバーの破断は、わずか１～５０ｕｍ（またはそれより小さいか大きい）の大きさの屈曲で発生する可能性がある。このような実施形態では、図１５Ｂの実施形態とは対照的に、カンチレバーは、単一の連続的な構成要素ではなく、両端にスタブ１７４１ａ、１７４１ｂが取り付けられた構成要素である。ギャップ１７１６は、ある程度の柔軟性を可能にし得るスタブ１７４１ｂの一端間に存在し得る。ハードストップ１７１７は、極端な屈曲を緩和し、可撓性の破損を防止するために実施されてもよい。一実施形態では、圧電層１７０３は反対の極性を含むことができる。代替的な実施形態では、ハードストップ１７１７はカンチレバーの別個の構成要素または１つの連続した構成要素であってもよい。電気ボンドパッド１７１２は、様々なワイヤをカンチレバーに接続するために利用することができる。
【0046】
図１７Ｃは、２つのカンチレバーを利用する設計を開示する図である。２つのカンチレバー１７２４ａ、１７２４ｂは、ハードストップ保護に接続された共通の中間スタブ１７２８（例えば、中間柱）によって接続することができる。ハードストップ保護はシリコン製であってもよい。電気ボンディング接続部は、電線を介した作動を可能にするように配置されてもよい（１７２２）。ギャップ１７２６は、カンチレバーの自由な振動を可能にすることができる。ギャップ１７２６は、典型的には１～５０μｍの間であり得る。ギャップ１７２６は、カンチレバー１７２４ａ、１７２４ｂの支持部分の底部または中間柱１７２８の間に形成されてもよい。複数の圧電層１７２３が含まれ、カンチレバー上に配置されてもよい。圧電層１７２３は、各対がそのグループ内で反対の極性を含む対であってもよい。
【0047】
図１８は、静電作動を利用するカンチレバーを開示する。圧電層の代替として、静電作動を利用することができる。そのような実施形態では、カンチレバー１８０１と基板１８０７との両方に電極を堆積させることができる。カンチレバー上の電極１８０５が図の上部に示されているが、電極はカンチレバーの底部にあるように構成することもできる。様々な実施形態では、電極１８０５は、カンチレバーの上部または下部のいずれかにあってもよく、また、カンチレバー１８０１の上部および下部の両方にあってもよい。カンチレバー１８０１は、作動のためにワイヤをカンチレバー１８０１に接続するための電気接合接続部１８０３を含むことができる。実施形態では、電極がカンチレバーの底部にあるとき、プラットフォームの取り付けは、電極の位置によって妨げられ得る。
【0048】
図１９Ａ～図１９Ｆは、自由端を有し、カンチレバーの上に質量が分布している様々なカンチレバーを開示している。図１９Ａは、支持構造１９０３の上面に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。カンチレバー１９０１は、円形、長方形などの様々な形状およびサイズを含むことができる。プラットフォームは、カンチレバーとして利用することができる。プラットフォームは、基板とプラットフォームの底部との間に空隙を含むことができる。様々な実施形態では、プラットフォームはまた、カンチレバー設計に加えて、ブリッジ設計またはダイアフラム設計を含むことができる。プラットフォームは、長方形、円形、丸い形などの任意の形状であってもよい。そのような実施形態では、カンチレバーは、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止する支持構造１９０３のアンカー底部を有してもよい。図１９Ｂは、上面とは反対側の支持構造１９０３の側部に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。
【0049】
図１９Ｃは、支持構造１９０３の上面に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。そのような実施形態では、カンチレバーは、支持構造の反対側の端部で上下に移動する可撓性を有することができる。上記の実施形態とは異なり、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止するアンカー底部はなくてもよい。図１９Ｄは、支持構造１９０３の側部に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。そのような実施形態では、支持構造の側部にアンカーが存在しないため、カンチレバー１９０１は自由端の変位を有することができる。
【0050】
図１９Ｅは、支持質量１９０７を有する支持構造１９０３の上面に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。そのような実施形態では、カンチレバーは、支持構造の反対側の端部で上下に移動する可撓性を有することができる。上記の実施形態とは異なり、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止するアンカー底部はなくてもよい。図１９Ｆは、支持質量１９０７を有する、支持構造１９０３の側部に取り付けられたカンチレバー１９０１を開示している。そのような実施形態では、支持構造の側部にアンカーが存在しないため、カンチレバー１９０１は自由端の変位を有することができる。カンチレバー１９０１はまた、超音波センサの膜であり得るか、または膜へのアタッチメントであり得る支持質量１９０７を含むことができる。したがって、分散質量および支持構造へのカンチレバー取り付けに関して超音波トランスデューサに利用することができる様々な実施形態がある。
【0051】
図２０Ａは、支持構造２００３の上面に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。図２０Ａは、支持構造２００３の上面に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態では、カンチレバーは、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止する支持構造２００３にアンカー底部を有してもよい。図２０Ｂは、上面とは反対側の支持構造２００３の側部に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態に示すように、カンチレバーは、支持構造に取り付けられた端部から離れるにつれて、分散質量に向かって上方に移動する。
【0052】
図２０Ｃは、支持構造２００３の上面に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態では、カンチレバーは、支持構造の反対側の端部で上下に移動する可撓性を有することができる。これにより、自由端が固定され、案内される。そのような実施形態では、カンチレバー２００１はガイドされてもよく、したがって平坦で基板と平行でなくてもよい。自由端カンチレバーと固定ガイドビームとの間の差は、移動端の軌道にあり得る。一方の側は基板に固定されてもよく、まったく移動しない。他方の側は、自由端カンチレバーの湾曲軌道に沿って自由に揺動することができる。言い換えれば、ビームは、移動端上で何も移動を抑制することなく固定端の周りで屈曲する。したがって、変曲点が存在しなくてもよい。固定ガイドビームでは、移動端が基板と平行になるように制限されてもよい。したがって、ビームは、両端で基板に平行であってもよい。一方の端部は上下に動くことができ、他方の端部は基板に固定または取り付けられる。これは、中心に変曲点を強制し、変位したビームの「Ｓ」形状をもたらすことができる。上記の実施形態とは異なり、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止するアンカー底部はない。図２０Ｄは、支持構造２００３の側部に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態では、支持構造の側部にアンカーが存在しないため、カンチレバー２００１は自由端の変位を有することができる。そのような実施形態では、自由端は固定され、案内される。
【0053】
図２０Ｅは、支持構造２００３の上面に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態では、カンチレバーは、支持構造の反対側の端部で上下に移動する可撓性を有することができる。これにより、自由端が固定され、案内される。一実施形態では、カンチレバーの移動またはカンチレバーの屈曲を防止するアンカー底部はなくてもよい。図２０Ｆは、支持構造２００３の側部に取り付けられたカンチレバー２００１を開示している。そのような実施形態では、支持構造の側部にアンカーが存在しないため、カンチレバー２００１は自由端の変位を有することができる。そのような実施形態では、自由端は固定され、案内される。
【0054】
一方、ブリッジは、カンチレバーと同様であり、最も一般的な構成は、長方形のブリッジの短い方の縁部の両方が支持体に固定され、長い方の縁部が自由に曲がるか、または撓むことである。実施形態は、すべての縁部が支持体に境界付けられるかまたは固定される完全にクランプされた膜およびダイアフラムであってもよい。膜およびダイアフラムの中心のみが屈曲するか、または撓む。
【0055】
図２１Ａは、左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示している。アンカーは、左右の支持構造に接続するためにブリッジ２１０１の底部にあってもよい。ブリッジは、長方形ブリッジの短い方の縁部の両方が支持部に固定されているが、長い方の縁部は自由に曲がるか撓むことができるという点で、カンチレバーと同様であってもよい。そのような実施形態では、アンカーはブリッジの底面にあってもよい。
【0056】
図２１Ｂは、ブリッジ２１０１の左端２１２０および右端２１２０において左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示している。したがって、ブリッジ２１０１の底面が支持構造上に載置される代わりに、ブリッジの端部が支持構造に接続される。そのような実施形態では、アンカーはブリッジの側部にあってもよい。
【0057】
図２１Ｃは、左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示しており、ブリッジ２１０１の中心に屈曲部２１１５を含んでいる。アンカーは、左右の支持構造に接続するためにブリッジ２１０１の底部にあってもよい。ブリッジは、長方形ブリッジの短い方の縁部の両方が支持部に固定されているが、長い方の縁部は自由に曲がるか撓むことができるという点で、カンチレバーと同様であってもよい。そのような実施形態では、アンカーはブリッジの底面にあってもよい。ブリッジは、ある程度の可撓性および屈曲を可能にすることができる。
【0058】
図２１Ｄは、左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示しており、ブリッジ２１０１の中心に屈曲部２１１５を含んでいる。アンカーは、ブリッジ２１０１の側部にあって、表面とは対照的に、側部で左右の支持構造に接続することができる。ブリッジは、長方形ブリッジの短い方の縁部の両方が支持部に固定されているが、長い方の縁部は自由に曲がるか撓むことができるという点で、カンチレバーと同様であってもよい。ブリッジは、ある程度の可撓性および屈曲を可能にすることができる。
【0059】
図２１Ｅは、左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示しており、ブリッジ２１０１の中心に屈曲部２１１５を含み、屈曲部２１１５に分散質量２１１７を含んでいる。アンカーは、左右の支持構造に接続するためにブリッジ２１０１の底部にあってもよい。ブリッジは、長方形ブリッジの短い方の縁部の両方が支持部に固定されているが、長い方の縁部は自由に曲がるか撓むことができるという点で、カンチレバーと同様であってもよい。そのような実施形態では、アンカーはブリッジの底面にあってもよい。ブリッジは、ある程度の可撓性および屈曲を可能にすることができる。
【0060】
図２１Ｆは、左支持構造２１０３ａおよび右支持構造２１０３ｂに接続されたブリッジ２１０１を開示しており、ブリッジ２１０１の中心に屈曲部２１１５を含み、屈曲部２２１５に分散質量２２１７を含んでいる。アンカーは、ブリッジ２１０１の側部にあって、表面とは対照的に、側部で左右の支持構造に接続することができる。ブリッジは、長方形ブリッジの短い方の縁部の両方が支持部に固定されているが、長い方の縁部は自由に曲がるか撓むことができるという点で、カンチレバーと同様であってもよい。ブリッジは、ある程度の可撓性および屈曲を可能にすることができる。
【0061】
図６などの上記の図および説明に示すように、ピストンダイアフラムは均一に上方に偏向されてもよく、ピストン構造の支持部分またはフレームまたはキャップは偏向を有さなくてもよい。そのようなピストンダイアフラムはまた、カンチレバーまたはブリッジまたは膜を用いて底部から駆動することができる。例えば、図５Ａおよび図５Ｂは、カンチレバーを利用するそのような例を示す。全体として、そのようなシステムの共振周波数は、カンチレバーの質量ばねシステムと同様の方程式からモデル化することができる。カンチレバーが示されているが、ブリッジおよびダイアフラムも利用することができる。
【0062】
質量ばねシステムの周波数応答特性は、カンチレバーの寸法によって判定することができ、これはばね定数およびシステムの質量を判定することができる。分散質量負荷を有する単純な質量ばねシステムでは、分散質量負荷が完全に剛性であると仮定することができる。しかしながら、質量が可撓性であるシステムでは、周波数応答の判定はより複雑であり、さらに分散質量負荷の剛性に依存する。有限要素モデリング（ＦＥＭ）を、より複雑なこのようなシステムの周波数応答特性を見つけるツールとして利用することができる。
【0063】
シミュレーションまたは計算によってシステムを正確に分析することができるが、製造中の位置ずれは、そのようなシステムの最終的な特性を劇的に変化させる可能性がある。したがって、設計の実施形態は、システム特性の影響を最小限に抑えるために位置ずれを考慮する必要がある。
【0064】
図２２Ａは、カンチレバーの単純な設計を開示している。カンチレバー自体は、基板への支持部分２２０５、懸架カンチレバー部分２２０７、および分散質量負荷２２０３への接触領域部分２２０５の３つのセクションに分割することができる。１つまたは複数の圧電体層部分２２０１は、懸架カンチレバー部分２２０７を含むカンチレバー上に配置することができる。圧電体層部分２２０１は、反対の極性であってもよく、または位相遅延によって駆動されてもよい。例えば、一方の圧電体層部分２２０１が正極性であってもよく、他方が負極性であってもよい。接触領域部分２２０５は、プラットフォーム、ダイアフラム、または膜に接続されているため、剛性であってもよい。支持領域２２０９は、基板に支持されるため剛性であってもよい。
【0065】
カンチレバーおよび分散質量が２つの異なる部品からなり、別個のステップで一緒に組み立てられると仮定すると、分散質量負荷は製造に基づいて位置ずれする可能性がある。位置ずれは、固定ガイドカンチレバーの周波数応答を変化させる可能性があり、したがって、位置合わせの方法の精度が重要であり得る。例えば、分布質量負荷が右にずれている場合、懸架カンチレバーの長さが増加するため、ばね定数が減少する。
【0066】
ばね質量システムの共振周波数は以下のようになる。
【0067】
【数1】
【0068】
ここで、ｋはばね定数であり、ｍは質量である。
【0069】
したがって、ばね定数を小さくすると、共振周波数が低下する。逆に、位置ずれが左方および支持基板に向かう場合、懸架カンチレバーの長さは減少し、したがってばね定数および共振周波数の増加が続く。カンチレバーシステムの位置ずれの影響を最小限に抑える１つの方法は、ボトムスタブを有する懸架カンチレバーの長さを事前に判定し、したがって周波数に大きく影響する懸架部分の影響を軽減することである。
【0070】
図２２Ｂは、ボトムスタブを有するカンチレバーの実施例を開示する図である。カンチレバーは、懸架カンチレバー部分２２５３を含むことができる。ボトムスタブの目的は、それが非可撓性になる部分を判定し、したがって懸架カンチレバー部分の長さおよびカンチレバーのばね定数を固定し、分散質量負荷の位置の影響を低減することである。基板は、支持用の左部分２２５１および支持用の右部分２２５５を含むことができる。カンチレバーは、正の層２２５７ａと負の層２２５７ｂとの両方を有する圧電層２２５７を含むことができる。代替的な実施形態では、圧電層２２５７は、１８０度の遅延ステアリングで位相シフトされてもよい。
【0071】
図２３Ａは、右すぎる場合の分布質量負荷の不整合の一例を開示しているが、ボトムスタブが、懸架カンチレバー部分の長さの変化を制限し、したがって共振周波数への影響を制限する。図２３Ａに示すように、分散質量負荷２３０１は、ボトムスタブ２３０３から少し偏心してシフトしている可能性がある。したがって、その質量負荷は、スタブ２３０３と同一平面上に位置せず、分散質量負荷の右側に垂れ下がっていてもよい。一実施形態では、基板（図示せず）は、中心に穴を有してもよい。
【0072】
図２３Ｂは、ボトムスタブおよび底部上のハードストップを有するカンチレバーの実施例を開示する図である。図２３Ｂに示すように、カンチレバーは、ハードストップとして作用する基板とボトムスタブとの間のギャップ２３５１を伴って基板２３５５に取り付けることができる。破壊限界を超えないようにカンチレバーの総変位を制限する場合、ギャップが許容される最大変位を判定するように、カンチレバーの底部にハードストップ（例えば、この実施形態における基板２３５５）を追加することができる。カンチレバーは、基板とカンチレバーとの間に必ずしもギャップを含まない固定接続スタブ２３５７を含んでもよい。図２３Ｂの例では、ハードストップ２３５５はボトムスタブを有するカンチレバーに一体化されてもよい。例えば、ハードストップは、ウエハボンド技術を使用してカンチレバーに取り付けることができる。ボトムスタブ２３５３を有するカンチレバー用のハードストップ２３５５を実施するための複数の異なる方法があり得る。
【0073】
図２４Ａは、ギャップがカンチレバーに接続する層（例えば、接着剤、シールガラス、または別の接着剤または材料）によって判定される実施形態を開示する。層２４０６は、典型的には１～１０μｍの範囲の厚さであってもよいが、もちろん任意のサイズであってもよい。層２４０６は、高さを増加させるために追加されてもよい。したがって、層２４０６で利用される接着剤が多いほど、高さが高くなる。ボトムスタブ２４０２を含むカンチレバー２４０４を利用することができる。いくつかの実施形態では、ボトムスタブ２４０２は層を含まなくてもよい。基板２４０８は、層２４０６が配置され得る上面を含み得る。
【0074】
図２４Ｂは、ギャップが基板上の予めエッチングされた凹部によって判定され得るカンチレバーの実施形態を開示する図である。そのような実施形態では、基板の高さは、分散質量負荷２４１０の下のボトムスタブ部分２４１２の下の特定の角でわずかに低減される場合がある。基板２４１８は、基板２４１８の上面およびカンチレバー２４１４の底面に沿ってキャビティ２４１５を含むことができる。分散質量負荷２４１０は、ボトムスタブ２４１２の上方に配置されてもよい。
【0075】
図２４Ｃは、静電作動による分布された質量負荷を有するカンチレバーの実施形態を開示する図である。分散質量負荷２４２０は、カンチレバー２４２４の上面に配置することができる。静電アクチュエータ２４２９は、ボトムスタブ２４２２の底面および基板２４２８の上面に配置されてもよい。２つの静電作動層２４２９の間にはギャップがあってもよい。基板は、一実施形態ではプリント回路基板材料であってもよい。基板２４２８は、カンチレバーの固定ガイド端の支持体とハードストップとの両方として作用してもよい。
【0076】
図２４Ｄは、キャビティ２４３５の静電作動による分散質量負荷２４３０を有するカンチレバーの実施形態を開示する図である。キャビティ２４３５は、任意選択のキャビティであってもよい。分散質量負荷２４３０は、カンチレバー２４３８の上面に配置することができる。静電アクチュエータ２４３９は、ボトムスタブ２４３２の底面および基板２４３８の上面に配置されてもよい。基板は、一実施形態ではプリント回路基板材料であってもよい。基板２４３８は、カンチレバーの固定ガイド端の支持体とハードストップとの両方として作用してもよい。
【0077】
図２５Ａは、完全に整列したカンチレバーを開示している。図示のように、足部２５０１は、ボトムスタブ２５０３の中心に一致するように位置合わせされる。そのような実施形態では、分散質量負荷は中心にあり、足の当接面はボトムスタブの面積よりも小さく、中心に完全に整列している。
【0078】
図２５Ｂは、オフセットして整列したカンチレバーを開示する図である。図示のように、足部２５０１は前方に移動し２５０５、圧電層に近づく。足部２５０１は、膜と一体であるか、または膜の底面から離れて延在し、カンチレバーの上面に取り付けられた別個の材料片であってもよい。そのような実施形態では、位置ずれは、スタブ２５０３に起因する共振の任意の変化を緩和することができる。そのような実施形態では、スタブ２５０３は、カンチレバーの表面から離れるように延在するボトムスタブである。したがって、プラットフォームの足部の面積（例えば、ダイアフラムおよび膜）がカンチレバー上のボトムスタブの面積よりも小さくなるように設計されている場合、位置ずれを最小限に抑えることができる。したがって、足部２５０１の面積が小さいほど、カンチレバーのばね定数への影響を最小限に抑えて位置ずれを可能にすることができる。
【0079】
図２６Ａは、トップスタブ設計を利用したカンチレバー設計の一例である。本質的に、カンチレバー２６０４は上下逆に反転されてもよいが、依然として位置ずれの影響を軽減する同様の設計を提供する。そのような例では、カンチレバー２６０４は、上部支持体２６０１およびトップスタブ２６０３を有する。トップスタブ２６０３は、分散質量負荷２６００（例えば、膜、足など）に接続することができる。基板２６０８は、フリップチップボンディング２６０７を介してカンチレバーに接続されてもよい。フリップチップボンディング２６０７は、基板２６０８への電気的接続を提供することができる。
【0080】
図２６Ｂは、接着剤または任意の他の層を含むことができる材料層を有するトップスタブ設計を利用するカンチレバーおよび基板の一例である。基板２６１８は、カンチレバー２６１４の固定ガイド端の支持体とハードストップとの両方として作用してもよい。カンチレバー２６１４は、接着剤層２６１２を介して基板２６１８に取り付けられてもよい。接着剤層２６１２は、カンチレバー２６１４の高さを増加させ、カンチレバー２６１４と基板２６１８との間にギャップを形成するために利用することができる。トップスタブ２６１３は、カンチレバー２６１４の上層表面から離れて延在してもよい。トップスタブ２６１３は、分散質量負荷２６１０に取り付けることができ、これは、膜、足、または分散質量負荷の他の部分であってもよい。
【0081】
図２６Ｃは、シリコン基板設計のためのトップスタブカンチレバーの別の例である。そのような実施形態では、ＰＣＢの代わりにシリコン基板２６３８を利用することができる。そのような実施形態では、シリコン基板２６３８は、シリコン基板２６３８と一体のカンチレバー２６３４設計を有することができる。カンチレバー部分２６３４の底面からシリコン基板２６３８部分の上面にはギャップが存在してもよい。トップスタブ部分２６３３は、別の部分であってもよい。トップスタブ部分２６３３は、ウエハボンド２６３２を介してカンチレバー部分２６３４に接続されてもよい。ウエハボンディングプロセス２６３２は、正確な製造のために利用することができる。
【0082】
図２６Ｄは、追加のボトムスタブ（複数可）も含むトップスタブ設計のさらに別の実施形態である。そのような実施形態では、カンチレバー２６４４は、分散質量負荷２６４０に接続されたトップスタブ２６４３と、ボトムスタブ２６４６との両方を含むことができる。トップスタブ２６４３およびボトムスタブ２６４６は、実施形態では同様の表面積を含むことができる。さらに別の実施形態では、ボトムスタブ２６４６はより短くてもよい。ボトムスタブ２６４６の表面は、基板２６４８の上面に隣接していてもよい。上部支持部分２６４１はまた、カンチレバー２６４４に取り付けられてもよい。一実施形態では、圧電層２６４５は、カンチレバー２６４４の底面に配置されてもよい。別の実施形態では、圧電層２６４５はまた、カンチレバー２６４４の上面にあってもよい。圧電層２６４５は、各層ごとに異なる極性であってもよい。カンチレバー２６４４は、電気的接続のためにフリップチョップボンディング２６４７を介して基板２６４８に取り付けられてもよい。
【0083】
図２７Ａは、駐車支援システムの個々のセンサを示す。図２７Ｂは、一般的な駐車支援システムの動作の実施形態を示す。センサのサイズおよびインターフェースは、典型的には、すべての製造業者にわたって標準的であり得る。標準サイズはまた、センサ膜のバンパーの開口部を規定する。図示のように、センサ２７０１は、様々な形状のハウジングを含むことができる。センサ２７０１のハウジング内には、１つまたは複数のトランスデューサ素子が利用され収容されてもよい。
【0084】
２７５０において、駐車支援システムを利用する車両２７５３の図。車両のセンサは、車両２７５３に近接する物体を判定するために送信信号２７５５を発することができる。信号２７５７は、車両２７５３の後側の送信信号２７５５の全カバレッジを示す。物体は信号を反射し、車両２７５３内のセンサは受信し、主車両２７５３に近接する一台または複数の車両を識別することを可能にする。
【0085】
超音波駐車支援システムのコストおよび性能を判定することができるいくつかの要因がある。これらの中には、システムが物体を検出することができる最大および最小範囲、ならびにシステムがカバーする視野（ＦｏＶ）がある。これらのパラメータを最適化することは、特定のトレードオフを伴う。より広い視野を垂直方向に開くことにより、より高い高さの障害物、例えば半開放ガレージドア、ならびに縁石および落下物などの車両に近い地面上の障害物を検出することが可能になる。他方、より広い垂直視野はまた、特により長い距離にある標的が関心対象である場合に、システムにおいて望ましくないより多くの地面反射を引き起こす。水平方向のより広いＦｏＶも空間カバレッジを改善するが、複数のターゲットの同時検出につながり、デジタル処理バックエンドにより高い負荷をかける。理想的には、関心のある小さな領域に焦点を合わせることができると同時に、車両の周囲の空間全体をカバーする機会を得たい。これは、走査ナロービームを使用して空間画像を構築するフェーズドアレイシステムで可能である。そのようなシステムのコストおよびサイズは、短期的に大量採用するには法外である。妥協として、本発明者らは、フェーズドアレイの完全な性能を達成することなく、特定の重要な態様において機能性を向上させる装置を提案する。
【0086】
図２８は、トランスデューサ２８０１のアレイの構成の実施形態の上面図を開示する。第１のステップとして、２つの動作モード、すなわち、より狭いＦｏＶでより大きな距離にある物体を撮像するための動作モードと、広いＦｏＶでより近い物体を撮像するための第２の動作モードとを考える。波放射の原理は、視野が波長に正比例し、放射素子のサイズに反比例することを示している。したがって、適応ＦｏＶは、放射（および受信）トランスデューサ表面の適応サイズを必要とする。これを達成するために、本発明者らは、トランスデューサ膜を個別に制御されるセクションに分割することを提案する。各セクションは、独立したトランスデューサまたはビーム２８０３であってもよい。これは、ピストンのような方法で面外に移動する膜を有する４つの矩形要素２８０３を含むことができる。トランスデューサ素子は、互いに半波長離れた中心点を有してもよい。ガスケット２８０５は、水分および汚染に対して各要素の周囲を密封する。装置は、標準的な超音波センサ２８０１の膜領域内にフィットすることができるが、アレイのフレーム２８０７に対するセンサのサイズを縮小することも可能である。例として４つの要素を使用するが、装置は、任意の数の要素２８０３を含む他の構成も使用することができる。アレイのフレーム２８０７とセンサハウジング２８１１との間のシーリング２８０９を利用して、過酷な環境から要素をさらに保護および固定することができるが、ハウジングのフレームとセンサハウジングとをシーリング２８０９を有さずに一要素として組み合わせることも可能である。
【0087】
図２９Ａは、トランスデューサ素子の下側列を作動させる実施形態に関連するグラフおよびビームパターンを開示する。図２９Ｂは、トランスデューサ素子の上側列と下側列との両方を作動させる実施形態に関連するグラフおよびビームパターンを開示する。図２９Ｃは、上側列のトランスデューサ素子とそれに続く下側列のトランスデューサ素子を作動させる実施形態に関連するグラフおよびビームパターンを開示する。図２９Ｄは、下側列のトランスデューサ素子とそれに続く上側列のトランスデューサ素子を作動させる実施形態に関連するグラフおよびビームパターンを開示する。図２９Ａでは、一方の列の要素を使用して信号を送信し、他方の列を使用して信号を受信するために使用することができる。そのような実施形態では、下側列２９０３をアクティブ化することができる。これにより、ほぼ＋／－９０度の視野が得られ、地上の近接物体の検出が可能になり得る。この場合の送信電力は利用可能な合計の半分であり、したがって最大範囲はより低い。さらに、送信および受信に異なる要素が使用されるので、膜リングダウンのためのデッドタイムを導入する必要がなく、センサは、標準的な動作と比較してより近い最小範囲で物体を検出することができる。それにもかかわらず、送信要素のリングダウンはまた、飛行時間測定を可能にする信号を受信するために使用することができ、これにより、受信信号の高さ測定が可能になる。２９０１において、システムは、上部トランスデューサ素子２９０２が作動されていない間に、下部トランスデューサ素子２９０３が作動されて信号を提供することができることを示すことができる。ビームパターン２９０５は、短距離であるが広い視野を示すことができる。そのようなシナリオでは、車両および運転者が地面を見ることが有用であり得る。
【0088】
図２９Ｂは、すべての要素が同期して動作し、送信と受信との両方に使用される標準動作モードを示す。これは、ほとんどのセンサ機能の動作と同様であり得る。それは、ビームパターン２９１５において最大信号電力を提供し、関心のある遠くの物体を検出するための長距離を提供する。送信と受信との間のトランスデューサの多重化により、デッドタイムおよび図２９Ａよりも高い最小検出可能範囲が存在し得る。また、放射面の有効開口が大きいほど、視野が約半分に減少する。これは、地面反射を低減し、遠くの物体の信号品質をさらに改善することができる。しかしながら、地面上の近接物体は検出されない場合がある。したがって、すべてのトランスデューサ素子２９１３を作動させることができ、２９１１においてトランスデューサ素子は同期して送信および受信することができ、飛行時間評価による受信信号の物体の高さ測定も可能にする。
【0089】
図２９Ｃは、短距離で下方に操向するビームパターンの図を示す。トランスデューサ素子２９２２の上半分を最初に作動させて、トランスデューサ素子２９２３の下半分と同期させないようにしてもよい。したがって、ビームパターン２９２５は、様々な障害物のために地面を調べるために下方に傾けられてもよい。したがって、素子は静止しているが、信号間の位相差は異なる素子に印加され、ビームを傾斜させる。そのような実施形態では、要素の上側列２９２２および要素の下側列２９２３（例えば、要素によって形成されるビームは１つのみである）は、位相がずれて作動されてもよい。したがって、車両から放射されるビームパターン２９２５は、地面および地面により近い車両の下部の障害物に向かって向きを変えることができる。
【0090】
図２９Ｄは、長距離で上方に操向するビームパターンの例示的な図を示す。したがって、長距離は、少なくとも５メートルの距離で信号を送信することができる。そのような実施形態では、下側列の要素２９３５を最初に作動させて送信し、続いて上側列の要素２９３３を作動させることができる。そのような実施形態では、ビームパターン２９３５は、地面反射を回避するために上方に向けられてもよく、最終的には、地面反射による望ましくない入力が少なく、遠距離にある障害物を示すことができる。図示のように、要素の列は、２９３０のグラフに基づいて位相がずれて作動されてもよい。
【0091】
図３０では、トランスデューサ素子が長方形のビームで示されている場合がある。トランスデューサ素子３００３は、正方形または長方形の形状、および任意の他の形状（例えば、円形）であってもよい。トランスデューサ素子３００３は、幅２．６ｍｍ、長さ２．６ｍｍであってもよい。ガスケット３００５は、水分および汚染に対して各要素の周囲を封止する。外側フレーム３００７（例えば、第１のレベルフレーム）は、１．０ｍｍの幅および０．４ｍｍの内側フレーム幅を有することができる。図３０では、図２８の構成とは対照的に、トランスデューサ素子は、３．４ｍｍ×２．６ｍｍのトランスデューサ素子を有する長方形の形状であってもよい。これにより、第１のレベルフレーム３００７の高さをより高くすることができる（例えば、８．８ｍｍに対して１０．４ｍｍ）。したがって、シール３００９は、より大きくて長方形の形状であってもよい。シーリング３００９は、第１のレベルのハウジング３００７と第２のレベルのハウジング３０１１との間にあってもよく、過酷な環境から要素をさらに保護および固定するために利用されてもよい。
【0092】
典型的な円形センサレイ３００１は１５．５ｍｍの外径を有することができるので、寸法の態様は重要であり得る。これは、外側ハウジングに利用することができる。最後に、トランスデューサのサイジングは、センサがフェーズドアレイとして動作し、ある程度の指向性を提供することも可能にするようなものであってもよい。特に、要素は、グレーティングローブを避けるために半波長（約０．７＊ラムダ＜空間＜１．４＊ラムダ）だけ離間されてもよい。これは、フェーズドアレイの条件であり得る。２つの要素のフェーズドアレイは、＋／－２０度程度の非常に限られたビームステアリング能力を提供する。それにもかかわらず、これは、遠方のターゲットを撮像するときにビームを垂直方向に上方に傾斜させ、したがって地面反射の影響を低減するのに十分であり得る。逆に、それはまた、下方に傾けられ、地面上の近接標的の撮像を可能にすることができる。例えば、図２９Ｃおよび図２９Ｄは、２つのモードを示す。それらは、追加の情報を提供し、撮像能力を向上させることができる。同様に、ビームステアリングを水平方向に達成することができる。送信された信号の電力はまた、異なる関心範囲に対して変化させることができる。
【0093】
図３０のアレイ３００１に開示された実施形態は、異なる水平および垂直視野を得るために利用されるセンサ素子構成を開示する。いくつかの用途は、瞬間電流センサの視野に正確に一致する動作モードをセンサが有することを必要とする場合がある。この場合、個々の要素は、同期して動作するときに元のセンサと同じ等価の開口を提供するようなサイズにする必要がある。指定されたＦｏＶに応じて、これは半波長要件に違反する可能性があり、ビームステアリング能力を制限する。このトレードオフを考慮に入れるべきである。そのような構成では、センサは、より狭い垂直視野を有する必要があり得る。装置のこの構成は、依然として水平ビームステアリングを提供することができるが、垂直方向では、要素が半波長を超えて離間されているため、ステアリング範囲はグレーティングローブの外観によって制限される。
【0094】
図３１Ａおよび図３１Ｂは、２つの素子のアレイの例示的な例を示す。図３１Ａは、例えば、フレーム３１００内の２つのセンサ素子３１０１を示す。適切な動作のために、要素間の最小限の交差結合が必要とされ得る。例えば、１つの要素が作動されるとき、それは周囲の要素に影響を与えたり振動させたりすべきではない。フレームは、振動または影響の緩和を確実にすることができる。一実施形態では、フレーム材料は、断面部分から延設されてもよい。したがって、これを確実にする１つの方法は、図３１Ｂに示すように、延長されて底部基板に取り付けられた要素間にフレーム材料を有することである。４つのトランスデューサ素子を有する実施形態では、フレーム材料は、図３０に示す垂直中央セクション３１０５と水平中央セクション３１０３との両方から離れて延在してもよい。したがって、垂直中央セクション３１０５は、トランスデューサ素子３１０１を分離し、フレーム３１００の上面３１０７から離れて底面（図示せず）に向かって延びることによって振動を緩和することができる。図３１Ｂでは、垂直中央セクション３１０５の間にギャップがあってもよいが、他の実施形態では、その部分を充填してもよい。
【0095】
本明細書で開示されるプロセス、方法、またはアルゴリズムは、任意の既存のプログラム可能な電子制御ユニットまたは専用の電子制御ユニットを含むことができる処理デバイス、コントローラ、またはコンピュータによって実現／実施することができる。同様に、プロセス、方法、またはアルゴリズムは、ＲＯＭデバイスなどの書き込み不可能な記憶媒体に永続的に記憶された情報、ならびに、フロッピーディスク、磁気テープ、ＣＤ、ＲＡＭデバイス、ならびに他の磁気および光媒体などの書き込み可能な記憶媒体に変更可能に記憶された情報を含むがこれらに限定されない多くの形態で、コントローラまたはコンピュータによって実行可能なデータおよび命令として記憶することができる。プロセス、方法、またはアルゴリズムは、ソフトウェア実行可能オブジェクトに実施することもできる。あるいは、プロセス、方法、またはアルゴリズムは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ステートマシン、コントローラ、もしくは他のハードウェアコンポーネントもしくはデバイスなどの適切なハードウェアコンポーネント、またはハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアコンポーネントの組み合わせを使用して、全体的または部分的に具現化することができる。
【0096】
例示的な実施形態を上述したが、このことは、これらの実施形態が、特許請求の範囲に包含されるすべての可能な形態を説明することを意図していない。本明細書で使用される文言は、限定ではなく説明の文言であり、本開示の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることが理解される。前述のように、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、明示的に説明または図示されていない本発明のさらなる実施形態を形成することができる。様々な実施形態は、１つまたは複数の所望の特性に関して他の実施形態または従来技術の実施態様よりも利点を提供するかまたは好ましいものとして説明することができたが、当業者は、１つまたは複数の特徴または特性が、特定の用途および実施態様に依存する所望の全体的なシステム属性を達成するために損なわれる可能性があることを認識する。これらの属性は、コスト、強度、耐久性、ライフサイクルコスト、市場性、外観、包装、サイズ、保守性、重量、製造性、組み立て易さなどを含むことができるが、これらに限定されない。したがって、任意の実施形態が１つまたは複数の特性に関して他の実施形態または従来技術の実施態様よりも望ましくないものとして説明される限り、これらの実施形態は本開示の範囲外ではなく、特定の用途に望ましい可能性がある。
【符号の説明】
【0097】
１００ トランスデューサ
１０１ 支持領域
１０３ 膜
１０３ 膜の境界
１０３ 境界
１０４ 膜
１０４ 膜の境界
１０４ 境界
１０５ 膜
１０５ 膜の中心
１０５ 中心
２００ トランスデューサ
２０１ 固定支持領域
２０３ ガスケット
２０３ シール
２０５ 膜の中心
２０５ 中心膜
２０５ 膜
３０１ 膜
３０３ 中間圧電層
３０３ 外側圧電層
３０３ 圧電層
３０３ 中心圧電層
３０５ 支持構造
３１０ 屈曲モード
３２０ ピストンモード
５００ トランスデューサ
５０１ 矩形形状の膜
５０１ 膜
５０３ ガスケット
５０５ カンチレバー
５０７ カンチレバー
５０９ カンチレバー
６００ トランスデューサ
６０１ 剛性部分
６０３ ガスケット
６０５ 膜
６０５ ピストン膜
７００ トランスデューサ
７０１ 支持構造
７０５ 膜
７０６ カンチレバー
７０９ 中心部分
７１１ 膜
７１２ 膜
８００ トランスデューサ
８０１ 支持構造
８０５ 膜
９００ アレイ
９０１ 支持構造
９０５ トランスデューサ膜
９０５ トランスデューサ
１００１ 膜
１００３ カンチレバー
１００４ 支持構造
１００５ ハードストップ
１０１１ 膜
１０１３ カンチレバー
１０１５ 支持構造
１０１６ ハードストップ
１０２１ ピストン膜
１０２３ カンチレバー
１０２４ 支持構造
１０２５ 底部ハードストップ
１０２５ ハードストップ
１０２７ ハードストップ
１１０１ 角
１１０３ 機能領域
１１０５ フレーム
１２００ トランスデューサ
１２０１ａ 機能領域
１２０１ｂ 機能領域
１２０１ｃ 機能領域
１２０１ｄ 機能領域
１４００ 膜
１４０１ 付加質量
１４０３ａ 膜足部
１４０３ｂ 膜足部
１４０３ｃ 膜足部
１４０３ｄ 膜足部
１４１０ 機能領域
１５０１ 膜
１５０３ 接続部分
１５０５ 懸架カンチレバー部分
１５０７ 圧電層
１５０９ 支持部分
１５１３ カンチレバー
１５１６ ボンド電気接続
１５１７ 第１の圧電体層部分
１５１７ 第２の圧電体層
１５１８ 基板
１５１９ 支持部
１５２３ カンチレバー
１５２６ ボンド電気接続
１５２７ 圧電層
１６０３ カンチレバー
１６０２ 接着層
１６０１ 基板
１６０２ 接着層
１６０３ カンチレバー
１６１１ 基板
１６１３ カンチレバー
１６１４ キャビティ
１７０２ 電気ボンド
１７０３ 圧電層
１７０４ａ 第１のスタブ
１７０４ｂ 第２のスタブ
１７０４ａ スタブ
１７０４ｂ スタブ
１７１２ 電気ボンドパッド
１７１６ ギャップ
１７１７ ハードストップ
１７２３ 圧電層
１７２４ａ カンチレバー
１７２４ｂ カンチレバー
１７２６ ギャップ
１７２８ 中間スタブ
１７４１ａ スタブ
１７４１ｂ スタブ
１８０１ カンチレバー
１８０３ 電気接合接続部
１９０３ 支持構造
１８０５ 電極
１８０７ 基板
１９０１ カンチレバー
１９０７ 支持質量
２００１ カンチレバー
２００３ 支持構造
２１０１ ブリッジ
２１０３ａ 左支持構造
２１０３ｂ 右支持構造
２１１５ 屈曲部
２１１７ 分散質量
２１２０ 左端
２１２０ 右端
２２０１ 圧電体層部分
２２０３ 分散質量負荷
２２０５ 接触領域部分
２２０５ 支持部分
２２０７ 懸架カンチレバー部分
２２０９ 支持領域
２２５１ 左部分
２２５３ 懸架カンチレバー部分
２２５５ 右部分
２２５７ａ 正の層
２２５７ｂ 負の層
２２５７ 圧電層
２３０１ 分散質量負荷
２３０３ ボトムスタブ
２３０３ スタブ
２３５１ ギャップ
２３５５ 基板
２３５５ ハードストップ
２３５７ 固定接続スタブ
２４０２ ボトムスタブ
２４０４ カンチレバー
２４０６ 層
２４０８ 基板
２４１０ 分散質量負荷
２４１２ ボトムスタブ部分
２４１４ カンチレバー
２４１５ キャビティ
２４１８ 基板
２４２０ 分散質量負荷
２４２２ ボトムスタブ
２４２４ カンチレバー
２４２８ 基板
２４２９ 静電アクチュエータ
２４２９ 静電作動層
２４３０ 分散質量負荷
２４３２ ボトムスタブ
２４３５ キャビティ
２４３８ カンチレバー
２４３９ 静電アクチュエータ
２４３８ 基板
２５０１ 足部
２５０３ ボトムスタブ
２５０３ スタブ
２６００ 分散質量負荷
２６０１ 上部支持体
２６０３ トップスタブ
２６０４ カンチレバー
２６０７ フリップチップボンディング
２６０８ 基板
２６１０ 分散質量負荷
２６１２ 接着剤層
２６１３ トップスタブ
２６１４ カンチレバー
２６１８ 基板
２６３２ ウエハボンド
２６３２ ウエハボンディングプロセス
２６３３ トップスタブ部分
２６３４ カンチレバー
２６３４ カンチレバー部分
２６３８ シリコン基板
２６４０ 分散質量負荷
２６４１ 上部支持部分
２６４３ トップスタブ
２６４４ カンチレバー
２６４４ カンチレバー
２６４５ 圧電層
２６４６ ボトムスタブ
２６４７ フリップチョップボンディング
２６４８ 基板
２７０１ センサ
２７５３ 車両
２７５５ 送信信号
２７５７ 信号
２８０１ トランスデューサ
２８０１ 超音波センサ
２８０３ ビーム
２８０３ 矩形要素
２８０３ 要素
２８０９ シーリング
２８０５ ガスケット
２８０７ フレーム
２８１１ センサハウジング
２９０２ 上部トランスデューサ素子
２９０３ 下側列
２９０３ 下部トランスデューサ素子
２９０５ ビームパターン
２９１５ ビームパターン
２９１３ トランスデューサ素子
２９２２ トランスデューサ素子
２９２２ 要素の上側列
２９２３ トランスデューサ素子
２９２３ 要素の下側列
２９２５ ビームパターン
２９３３ 上側列の要素
２９３５ 下側列の要素
３００１ 円形センサレイ
３００１ アレイ
３００３ トランスデューサ素子
３００５ ガスケット
３００７ 外側フレーム
３００７ 第１のレベルフレーム
３００７ 第１のレベルのハウジング
３００９ シール
３００９ シーリング
３０１１ 第２のレベルのハウジング
３１００ フレーム
３１０１ センサ素子
３１０１ トランスデューサ素子
３１０３ 水平中央セクション
３１０５ 垂直中央セクション
３１０７ 上面
１０１ 支持領域
１０３ 膜
１０３ 膜の境界
１０３ 境界
１０４ 膜
１０４ 膜の境界
１０４ 境界
１０５ 膜
１０５ 膜の中心
１０５ 中心
２００ トランスデューサ
２０１ 固定支持領域
２０３ ガスケット
２０３ シール
２０５ 膜の中心
２０５ 中心膜
２０５ 膜
３０１ 膜
３０３ 中間圧電層
３０３ 外側圧電層
３０３ 圧電層
３０３ 中心圧電層
３０５ 支持構造
３１０ 屈曲モード
３２０ ピストンモード
５００ トランスデューサ
５０１ 矩形形状の膜
５０１ 膜
５０３ ガスケット
５０５ カンチレバー
５０７ カンチレバー
５０９ カンチレバー
６００ トランスデューサ
６０１ 剛性部分
６０３ ガスケット
６０５ 膜
６０５ ピストン膜
７００ トランスデューサ
７０１ 支持構造
７０５ 膜
７０６ カンチレバー
７０９ 中心部分
７１１ 膜
７１２ 膜
８００ トランスデューサ
８０１ 支持構造
８０５ 膜
９００ アレイ
９０１ 支持構造
９０５ トランスデューサ膜
９０５ トランスデューサ
１００１ 膜
１００３ カンチレバー
１００４ 支持構造
１００５ ハードストップ
１０１１ 膜
１０１３ カンチレバー
１０１５ 支持構造
１０１６ ハードストップ
１０２１ ピストン膜
１０２３ カンチレバー
１０２４ 支持構造
１０２５ 底部ハードストップ
１０２５ ハードストップ
１０２７ ハードストップ
１１０１ 角
１１０３ 機能領域
１１０５ フレーム
１２００ トランスデューサ
１２０１ａ 機能領域
１２０１ｂ 機能領域
１２０１ｃ 機能領域
１２０１ｄ 機能領域
１４００ 膜
１４０１ 付加質量
１４０３ａ 膜足部
１４０３ｂ 膜足部
１４０３ｃ 膜足部
１４０３ｄ 膜足部
１４１０ 機能領域
１５０１ 膜
１５０３ 接続部分
１５０５ 懸架カンチレバー部分
１５０７ 圧電層
１５０９ 支持部分
１５１３ カンチレバー
１５１６ ボンド電気接続
１５１７ 第１の圧電体層部分
１５１７ 第２の圧電体層
１５１８ 基板
１５１９ 支持部
１５２３ カンチレバー
１５２６ ボンド電気接続
１５２７ 圧電層
１６０３ カンチレバー
１６０２ 接着層
１６０１ 基板
１６０２ 接着層
１６０３ カンチレバー
１６１１ 基板
１６１３ カンチレバー
１６１４ キャビティ
１７０２ 電気ボンド
１７０３ 圧電層
１７０４ａ 第１のスタブ
１７０４ｂ 第２のスタブ
１７０４ａ スタブ
１７０４ｂ スタブ
１７１２ 電気ボンドパッド
１７１６ ギャップ
１７１７ ハードストップ
１７２３ 圧電層
１７２４ａ カンチレバー
１７２４ｂ カンチレバー
１７２６ ギャップ
１７２８ 中間スタブ
１７４１ａ スタブ
１７４１ｂ スタブ
１８０１ カンチレバー
１８０３ 電気接合接続部
１９０３ 支持構造
１８０５ 電極
１８０７ 基板
１９０１ カンチレバー
１９０７ 支持質量
２００１ カンチレバー
２００３ 支持構造
２１０１ ブリッジ
２１０３ａ 左支持構造
２１０３ｂ 右支持構造
２１１５ 屈曲部
２１１７ 分散質量
２１２０ 左端
２１２０ 右端
２２０１ 圧電体層部分
２２０３ 分散質量負荷
２２０５ 接触領域部分
２２０５ 支持部分
２２０７ 懸架カンチレバー部分
２２０９ 支持領域
２２５１ 左部分
２２５３ 懸架カンチレバー部分
２２５５ 右部分
２２５７ａ 正の層
２２５７ｂ 負の層
２２５７ 圧電層
２３０１ 分散質量負荷
２３０３ ボトムスタブ
２３０３ スタブ
２３５１ ギャップ
２３５５ 基板
２３５５ ハードストップ
２３５７ 固定接続スタブ
２４０２ ボトムスタブ
２４０４ カンチレバー
２４０６ 層
２４０８ 基板
２４１０ 分散質量負荷
２４１２ ボトムスタブ部分
２４１４ カンチレバー
２４１５ キャビティ
２４１８ 基板
２４２０ 分散質量負荷
２４２２ ボトムスタブ
２４２４ カンチレバー
２４２８ 基板
２４２９ 静電アクチュエータ
２４２９ 静電作動層
２４３０ 分散質量負荷
２４３２ ボトムスタブ
２４３５ キャビティ
２４３８ カンチレバー
２４３９ 静電アクチュエータ
２４３８ 基板
２５０１ 足部
２５０３ ボトムスタブ
２５０３ スタブ
２６００ 分散質量負荷
２６０１ 上部支持体
２６０３ トップスタブ
２６０４ カンチレバー
２６０７ フリップチップボンディング
２６０８ 基板
２６１０ 分散質量負荷
２６１２ 接着剤層
２６１３ トップスタブ
２６１４ カンチレバー
２６１８ 基板
２６３２ ウエハボンド
２６３２ ウエハボンディングプロセス
２６３３ トップスタブ部分
２６３４ カンチレバー
２６３４ カンチレバー部分
２６３８ シリコン基板
２６４０ 分散質量負荷
２６４１ 上部支持部分
２６４３ トップスタブ
２６４４ カンチレバー
２６４４ カンチレバー
２６４５ 圧電層
２６４６ ボトムスタブ
２６４７ フリップチョップボンディング
２６４８ 基板
２７０１ センサ
２７５３ 車両
２７５５ 送信信号
２７５７ 信号
２８０１ トランスデューサ
２８０１ 超音波センサ
２８０３ ビーム
２８０３ 矩形要素
２８０３ 要素
２８０９ シーリング
２８０５ ガスケット
２８０７ フレーム
２８１１ センサハウジング
２９０２ 上部トランスデューサ素子
２９０３ 下側列
２９０３ 下部トランスデューサ素子
２９０５ ビームパターン
２９１５ ビームパターン
２９１３ トランスデューサ素子
２９２２ トランスデューサ素子
２９２２ 要素の上側列
２９２３ トランスデューサ素子
２９２３ 要素の下側列
２９２５ ビームパターン
２９３３ 上側列の要素
２９３５ 下側列の要素
３００１ 円形センサレイ
３００１ アレイ
３００３ トランスデューサ素子
３００５ ガスケット
３００７ 外側フレーム
３００７ 第１のレベルフレーム
３００７ 第１のレベルのハウジング
３００９ シール
３００９ シーリング
３０１１ 第２のレベルのハウジング
３１００ フレーム
３１０１ センサ素子
３１０１ トランスデューサ素子
３１０３ 水平中央セクション
３１０５ 垂直中央セクション
３１０７ 上面
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図19E】
【図19F】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図20E】
【図20F】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図21E】
【図21F】
【図22A】
【図22B】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図25A】
【図25B】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図26D】
【図27A】
【図27B】
【図28】
【図29A】
【図29B】
【図29C】
【図29D】
【図30】
【図31A】
【図31B】
【国際調査報告】