JP2007033122A - 位置測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体の位置を精度よく測定できる位置測定装置の提供。
【解決手段】 超音波信号を送信する送信部１と、その送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する第一受信部２ａおよび第二受信部２ｂと、第一受信部２ａおよび第二受信部２ｂが受信した複数の反射波信号に基づいて物体の位置を求める演算部３を設け、この演算部３が、複数の反射波信号の夫々を包絡線処理した包絡線信号を第一閾値により矩形波形に整形した複数の検波信号と、複数の前記反射波信号を第二閾値により矩形波形に整形した複数のパルス信号とに基づいて、物体の位置を求めるように構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波信号を送信する送信手段と、その送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する複数の受信手段と、それら複数の受信手段が受信した複数の前記反射波信号に基づいて前記物体の位置を求める演算手段とを設けている位置測定装置に関する。

上記のような位置測定装置は、送信手段が超音波信号を送信する送信時点から受信手段が反射波信号を受信する受信時点までの送受信時間により求められる複数の受信手段の夫々からの物体までの距離と、複数の受信手段における送受信時間の時間差により求められる物体の方位とから三角測量により物体の位置を求めるものである。
この位置測定装置は、多種の用途に適応可能であるが、例えば、水平軸心周りで揺動自在なバックドアを自動的に開閉する車両において、バックドアに位置測定装置を取り付け、バックドアを開く際に障害物となる物体の位置を測定し、バックドアを開くときの物体との衝突を防止するために用いることができる。

このような位置測定装置として、従来、送信手段と受信手段との二つの機能を兼用する送受信手段と、受信手段のみの機能を備えた受信専用手段とを同一平面上に設定間隔を隔てて配置し、演算手段が、送受信手段が受信する反射波信号と受信専用手段が受信する反射波信号とを包絡線処理した包絡線信号を閾値により矩形波形に整形した複数の検波信号に基づいて、物体の位置を求めるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１では、送受信手段がバースト状の超音波信号を送信する。そして、演算手段は、送受信手段が受信する反射波信号から整形した第一検波信号の立ち下がり時点を送受信手段が反射波信号を受信した受信時点として、送受信手段から物体までの第一距離を求め、かつ、受信専用手段が受信する反射波信号から整形した第二検波信号の立ち下がり時点を受信専用手段が反射波信号を受信した受信時点として、受信専用手段から物体までの第二距離を求める。また、演算手段は、第一検波信号の立ち下がり時点と第二検波信号の立ち下がり時点との位相差から送受信時間の時間差を求めている。

特開２００１−２８３３８９号公報

前記反射波信号を検波信号に整形する際に、反射波信号の立ち上がりに対応して検波信号の立ち下がりを整形するわけであるが、反射波信号の立ち上がり部分においては、その波形の振幅が徐々に大きくなるので、閾値によっては検波信号の立ち下がり時点が前後に変動する。
そして、上記特許文献１の如く、複数の検波信号に基づいて物体の位置を求めた場合には、検波信号の立ち下がり時点が変動する変動幅（例えば、反射波信号の１波長または１／２波長）に対応する幅を有する範囲を単位として、その単位でしか物体の位置を求めることができない。したがって、物体の位置を精度よく測定することができない虞がある。
例えば、送受信手段が送信する超音波の周波数を４０ｋＨｚとすると、１５μ秒程度の分解能となる。したがって、例えば、位置測定装置から９００ｍｍ離れた位置で±７５０ｍｍの幅を有する範囲内に物体が位置することしか測定できない。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、物体の位置を精度よく測定できる位置測定装置を提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明にかかる位置測定装置の特徴構成は、超音波信号を送信する送信手段と、その送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する複数の受信手段と、それら複数の受信手段が受信した複数の前記反射波信号に基づいて前記物体の位置を求める演算手段とを設けている位置測定装置において、前記演算手段が、複数の前記反射波信号の夫々を包絡線処理した包絡線信号を第一閾値により矩形波形に整形した複数の検波信号と、複数の前記反射波信号を第二閾値により矩形波形に整形した複数のパルス信号とに基づいて、前記物体の位置を求めるように構成している点にある。

前記パルス信号は、検波信号よりも細かな信号であるので、演算手段が、複数の検波信号に加え、複数のパルス信号に基づいて物体の位置を求めることにより、複数の検波信号のみに基づいて物体の位置を求めるよりも、物体の位置を細かく求めることができる。
したがって、物体の位置を精度よく測定できる位置測定装置を提供できるに至った。

本発明にかかる位置測定装置では、前記演算手段が、複数の前記検波信号に基づいて前記反射波信号の１波長または１／２波長単位での前記物体の位置に対する第一位置情報を求め、複数の前記パルス信号に基づいて前記反射波信号の１波長または１／２波長の範囲内における１波長または１／２波長よりも小さい単位での前記物体の位置に対する第二位置情報を求め、前記第一位置情報と前記第二位置情報とから前記物体の位置を求めるように構成すると好適である。

前記第一位置情報は、例えば、複数の受信手段の夫々からの物体までの距離、および、複数の検波信号の位相差とすることができる。前記第二位置情報は、例えば、複数のパルス信号の位相差とすることができる。
そして、演算手段は、複数の検波信号に基づいて第一位置情報を求めて、物体の位置を反射波信号の１波長または１／２波長単位での範囲として求めることができる。また、演算手段は、複数のパルス信号に基づいて第二位置情報を求めて、反射波信号の１波長または１／２波長単位での範囲内において物体の位置がどの位置であるかを求めることができる。
このようにして、第一位置情報から物体の位置をある範囲として求め、第二位置情報からその範囲内のどの位置であるかを絞り込むことができ、物体の位置を精度よく測定できる。

本発明にかかる位置測定装置では、前記超音波信号を繰り返し送信し、前記演算手段は、繰り返し入力される複数の前記検波信号の位相差を移動平均して前記第一位置情報を求めるように構成すると好適である。

前記演算手段は、入力される一回の検波信号から物体の位置を求めるのではなく、繰り返し入力される複数回の検波信号から物体の位置を求めるので、物体の位置を精度よく測定できる。
しかも、演算手段は、複数の検波信号の位相差を複数回で移動平均をとり、その移動平均により第一位置情報を求める。したがって、第一位置情報を精度よく求めることができ、物体の位置をより一層精度よく測定できる。

本発明にかかる位置測定装置では、前記反射波信号を包絡線処理した包絡線信号を第一閾値により前記検波信号に整形して前記演算手段に対して出力する検波手段と、前記反射波信号を第二閾値により前記パルス信号に整形して前記演算手段に対して出力するパルス手段とを、複数の前記受信手段の夫々に対応して設けると好適である。

前記検波手段とパルス手段とを設けることにより、反射波信号を検波信号とパルス信号とに整形して的確に演算手段に出力することができる。そして、単に、検波手段とパルス手段とを複数の受信手段の夫々に対応して設けるだけで、複数の受信手段が受信する複数の反射波信号に対して各別に処理を行うことができ、構成の簡素化を図ることができる。

本発明にかかる位置測定装置では、前記包絡線信号が、前記反射波信号を全波整流して得られた全波整流信号を前記包絡線処理したものであると好適である。

前記反射波信号を全波整流して得られた全波整流信号は、反射波信号を半波整流して得られる半波整流信号よりも、包絡線処理した包絡線波信号における波形を平滑にすることができる。したがって、包絡線波信号から検波信号を整形する際に、検波信号の立ち上がりまたは立ち下がりの時点が変動する変動範囲をより小さなものとでき、物体の位置を精度よく測定するために好適である。

本発明にかかる位置測定装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
この位置測定装置は、図１に示すように、超音波信号を送信する送信手段としての送信部１と、その送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する受信手段としての複数の受信部２と、それら複数の受信部２が受信した複数の反射波信号に基づいて物体の位置を求める演算手段としての演算部３とを設けている。
そして、超音波信号を送受信可能な送受信器４と、超音波信号を受信するだけの受信器５とを設けている。

前記送信部１は、演算部３からのタイミング信号が入力されるごとに送受信器４に発振信号を出力して、送受信器４から超音波信号を送信するように構成している。
前記受信部２としては、第一受信部２ａと第二受信部２ｂとの二つを設けている。そして、第一受信部２ａは、送受信器４にて受信する反射波信号を受信し、第二受信部２ｂは、受信機５にて受信する反射波信号を受信するように構成している。

この実施形態では、送受信器４にて受信する反射波信号を第一反射波信号とし、第一受信部２ａがこの第一反射波信号を受信する。また、受信器５にて受信する反射波信号を第二反射波信号とし、第二受信部２ｂがこの第二反射波信号を受信する。

前記第一受信部２ａにて受信した第一反射波信号を包絡線処理した包絡線波信号を第一閾値により矩形波形の第一検波信号に整形して演算部３に対して出力する第一検波部６ａと、第一反射波信号を第二閾値により矩形波形の第一パルス信号に整形して演算部３に対して出力する第一パルス部７ａとを設けている。
また、第二受信部２ｂにて受信した第二反射波信号についても、第一反射波信号と同様に、第二反射波信号を第二検波信号に整形して演算部３に対して出力する第二検波部６ｂと、第二反射波信号を第二パルス信号に整形して演算部３に対して出力する第二パルス部７ｂとを設けている。

前記第一検波部６ａと第二検波部６ｂとが、検波手段としての検波部６であり、第一パルス部７ａと第二パルス部７ｂとが、パルス手段としてのパルス部７である。このようにして、検波部６とパルス部７とを、二つの受信部２の夫々に対応して設けている。
そして、第一受信部２ａが受信する第一反射波信号は、第一検波部６ａにて第一検波信号に整形されて演算部３に出力されるとともに、第一パルス部６ｂにて第一パルス信号に整形されて演算部３に出力される。また、第二受信部２ｂが受信する第二反射波信号も、第一反射波信号と同様に、第二検波信号と第二パルス信号に整形されて演算部３に出力される。
前記演算部３は、第一検波信号と第二検波信号、および、第一パルス信号と第二パルス信号に基づいて、物体の位置を求める。

この位置測定装置は、図２に示すように、送受信器４と受信器５とを間隔ｄを隔てて同一平面Ｈ上に配置した状態で、送受信器４から超音波信号を送信して物体の位置Ｂを測定する。送信する超音波信号の１／２波長が間隔ｄよりも十分小さくなるように設定している。
そして、演算部３は、第一検波信号と第二検波信号とに基づいて反射波信号の１波長または１／２波長単位での物体の位置に対する第一位置情報を求め、第一パルス信号と第二パルス信号とに基づいて反射波信号の１波長または１／２波長の範囲内における１波長または１／２波長よりも小さい単位での物体の位置に対する第二位置情報を求め、第一位置情報と第二位置情報とから物体の位置を求めるように構成している。

前記第一位置情報は、送受信器４から物体Ｂまでの第一距離Ｌ１、受信器５から物体Ｂまでの第二距離Ｌ２、および、第一検波信号と第二検波信号との位相差についての情報である。そして、この第一位置情報によって、物品Ｂの位置を反射波信号の１波長または１／２波長の範囲Ｓとして求められる。
前記第二位置情報は、第一パルス信号と第二パルス信号との位相差についての情報である。この第二位置情報から、物体の位置Ｂが反射波信号の１波長または１／２波長の範囲Ｓのどの位置であるかが求められる。

このようにして、演算部３は、第一検波信号と第二検波信号とから求める第一位置情報により、物体の位置Ｂを反射波信号の１波長または１／２波長の範囲Ｓとして求めることができる。そして、演算部３は、第一パルス信号と第二パルス信号とから求める第二位置情報により、その範囲Ｓ内で物体の位置Ｂがどの位置であるかを絞り込むことができるので、物体の位置Ｂを精度よく測定することができる。

以下、各種信号の時間経過に伴う変化を示した図３に基づいて説明する。
図３（ａ）は、演算部３が出力するタイミング信号を示しており、図３（ｂ）は、送信部１が出力する発振信号を示している。図３（ｃ）は、第一受信部２ａの受信信号を示しており、図３（ｄ）は、第二受信部２ｂの受信信号を示している。図３（ｅ）は、第一検波部６ａが出力する第一検波信号を示しており、図３（ｆ）は、第二検波部６ｂが出力する第二検波信号を示している。図３（ｇ）は、第一パルス部７ａが出力する第一パルス信号を示しており、図３（ｈ）は、第二パルス部７ｂが出力する第二パルス信号を示している。

前記演算部３は、図３（ａ）に示すように、送信部１に対して設定間隔（例えば、１０ｍｓ〜５０ｍｓ）でタイミング信号を出力する。前記送信部１は、図３（ｂ）に示すように、演算部３からタイミング信号を入力すると、設定個（例えば、１０個）の波形を有する超音波信号を送信すべく、発振信号を出力する。前記送受信器４は、送信部１から発振信号を入力すると、バースト状の超音波信号を送信波信号として送信する。
物体Ｂにて反射された反射波信号は、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、送受信器４と受信器５とが受信するが、受信器５では、図３（ｄ）に示すように、反射波信号を受信する前に、送受信器４にて送信された送信波信号を直接受信する。

前記第一検波部６ａは、図３（ｅ）に示すように、第一反射波信号から第一検波信号を整形して演算部３に出力し、第二検波部６ｂは、図３（ｆ）に示すように、第二反射波信号から第二検波信号を整形して演算部３に出力する。前記第一パルス部７ａは、図３（ｇ）に示すように、第一反射波信号から第一パルス信号を整形して演算部３に出力し、第二パルス部７ｂは、図３（ｈ）に示すように、第二反射波信号から第二パルス信号を整形して演算部３に出力する。

前記第一検波部６ａおよび第二検波部６ｂが、反射波信号から検波信号を整形する処理について説明する。
前記第一検波部６ａと第二検波部６ｂとは、反射波信号に対して同様の処理を行うことにより検波信号を整形する。前記第一検波部６ａおよび第二検波部６ｂは、図４（ａ）に示す反射波信号を入力すると、まず、図４（ｂ）の点線で示すように、反射波信号のうち負の部分を反転させて、反射波信号を正の絶対値信号とした全波整流信号とする全波整流を行う。次に、包絡線処理を行うことにより、図４（ｂ）の実線で示す包絡線波信号を整形し、その包絡線波信号を第一閾値Ｐ１により、図４（ｃ）に示す矩形波形の検波信号に整形する。このとき、第一閾値Ｐ１は、反射波信号における波形の振幅中心に極力近い値とするのが好ましい。
前記第一検波部６ａは、上述と同様の処理を行うことにより、図３（ｅ）に示すように、送受信器４にて送信するバースト状の超音波信号である送信波信号についても、送信用検波信号に整形して演算部３に出力する。

前記第一パルス部７ａおよび第二パルス部７ｂが、反射波信号からパルス信号を整形する処理について説明する。
前記第一検波部６ａと第二検波部６ｂとは、反射波信号に対して同様の処理を行うことによりパルス信号を整形する。前記第一パルス部７ａおよび第二パルス部７ｂは、図５（ａ）に示す反射波信号を入力すると、その反射波信号を第二閾値Ｐ２により、図５（ｂ）に示すパルス信号に整形する。このとき、第二閾値Ｐ２は、反射波信号における波形の振幅中心としている。

前記演算部３は、第一検波信号と第二検波信号とから、送受信器４から物体Ｂまでの第一距離Ｌ１、受信器５から物体Ｂまでの第二距離Ｌ２、第一検波信号と第二検波信号との位相差を求める。
前記第一距離Ｌ１については、送信用検波信号の立ち上がり時点Ｑ１から第一検波信号の立ち上がり時点Ｑ２までの第一経過時間Ｔ１により求める。前記第二距離Ｌ２については、送信用検波信号の立ち上がり時点Ｑ１から第二検波信号の立ち上がり時点Ｑ３までの第二経過時間Ｔ２（＝Ｔ１＋ΔＷ）により求める。第一検波信号と第二検波信号との位相差として、第一検波信号の立ち上がり時点Ｑ２と第二検波信号の立ち上がり時点Ｑ３との検波用位相差ΔＷを求める。

前記演算部３は、第一パルス信号と第二パルス信号とから、その第一パルス信号と第二パルス信号との位相差を求める。この位相差として、第一パルス信号における設定個数目のパルスの立ち上がり時点Ｑ４と第二パルス信号における設定個数目のパルスの立ち上がり時点Ｑ５とのパルス用位相差ΔＲを求める。ちなみに、パルス用位相差ΔＲの求め方については、例えば、第一パルス信号における一つのパルスと第二パルス信号における一つのパルスとをＡＮＤ回路によりそれらのパルスの重なり部分を整形してその重なり部分の幅を計測することにより行うことができる。

前記演算部３は、第一距離Ｌ１、第二距離Ｌ２、検波用位相差ΔＷ、送受信器４と受信器５との間隔ｄなどによって、図２に示すように、物体の位置Ｂを反射波信号の１波長または１／２波長の範囲Ｓとして求めることができる。
前記検波用位相差ΔＷは、平面Ｈに対する物体Ｂの方位を反映している。例えば、図２に示すように、送受信器４と受信器５とを設けた平面Ｈの法線Ｖよりも物体の位置Ｂが送受信器４側にあると、送受信器４の方が受信器５よりも先に反射波信号を受信する。すると、図３（ｅ）（ｆ）に示すように、第一検波信号の方が第二検波信号よりも先行し、第一検波信号と第二検波信号との間に検波用位相差ΔＷが生じる。このようにして、検波用位相差ΔＷは、平面Ｈに対する物体Ｂの方位を反映しているので、この検波用位相差ΔＷによって平面Ｈに対する物体Ｂの方位を求めることができる。

そして、演算部３は、パルス用位相差ΔＲによって、反射波信号の１波長または１／２波長の範囲Ｓ内において物体の位置を求めることができる。
このパルス用位相差ΔＲは、範囲Ｓ内での物体の位置を反映している。例えば、図２に示すように、範囲Ｓ内において物体が送受信器４側の位置Ｂ１にあると、送受信器４の方が受信器５よりも先に反射波信号を受信する。すると、図３（ｇ）（ｈ）に示すように、第一パルス信号の方が第二パルス信号よりも先行し、第一パルス信号と第二パルス信号との間にパルス用位相差ΔＲが生じる。このようにして、パルス用位相差ΔＲは、範囲Ｓ内での物体の位置を反映しているので、このパルス用位相差ΔＲによって範囲Ｓ内において物体の位置がどの位置であるかを求めることができる。

そして、演算部３は、第一距離Ｌ１、第二距離Ｌ２、検波用位相差ΔＷの第一位置情報を用いて三角測量により物体の位置を範囲Ｓとして求め、パルス用位相差ΔＲの第二位置情報により範囲Ｓ内での物体の位置を絞り込んで物体の位置を求める。
また、物体の位置の求め方については、第一距離Ｌ１、第二距離Ｌ２、検波用位相差ΔＷの第一位置情報をパルス用位相差ΔＲの第二位置情報により修正し、その修正後の第一位置情報を用いて三角測量により物体の位置を求めることもでき、第一位置情報と第二位置情報とからどのようにして物体の位置を求めるかについては適宜変更が可能である。

前記演算部３は、上述の如く、第一反射波信号に基づく第一検波信号および第二パルス信号と、第二反射波信号に基づく第二検波信号および第二パルス信号とから、物体の位置を求めるわけであるが、受信した一回の反射波信号から物体の位置を求めるのではなく、受信した複数回の反射波信号から物体の位置を求める。

前記演算部３は、繰り返し入力される第一検波信号と第二検波信号の位相差を移動平均して第一位置情報を求める。演算部３は、タイミング信号ごとに繰り返し出力される第一検波信号と第二検波信号とについて、第一検波信号の立ち上がり時点Ｑ２と第二検波信号の立ち上がり時点Ｑ３との検波用位相差ΔＷを順次求める。
図６に示すように、例えば、４回のタイミング信号を出力していると、検波用位相差ΔＷ１〜Ｗ４から設定回数（例えば、４回）での移動平均Ｄを求める。５回目のタイミング信号が出力されると、そのタイミング信号に対応する第一検波信号と第二検波信号との検波用位相差ΔＷ５を求め、検波用位相差ΔＷ２〜Ｗ５から設定回数（例えば、４回）での移動平均Ｄを求める。以後、タイミング信号を出力するごとにこの動作を繰り返し、設定回数（例えば、４回）での移動平均Ｄを順次求める。

また、演算部３は、この移動平均Ｄを求める際に、前回求めた検波用位相差ΔＷと今回求めた検波用位相差ΔＷとの差が設定値未満であることが設定回数（例えば、３回）続くことにより、移動平均Ｄを求める。
例えば、図７に示すように、一回目に求めた検波用位相差ΔＷ１と二回目に求めた検波用位相差ΔＷ２との差｜ΔＷ１−ΔＷ２｜が設定値よりも大きいと、その二回目に求めた検波用位相差ΔＷ２を一回目とする。そして、前回求めた検波用位相差ΔＷと今回求めた検波用位相差ΔＷとの差が設定値未満であることが設定回数（例えば、３回）続くと、検波用位相差ΔＷ２〜Ｗ５から設定回数（例えば、４回）での移動平均Ｄを求める。

前記演算部３は、図６に示すように、タイミング信号を４回出力することにより移動平均Ｄを求めると、その移動平均Ｄを検波用位相差ΔＷとする。そして、演算部３は、図中点線で囲んだように、移動平均Ｄを求めたときの４回目の第一検波信号と第二検波信号とにより第一経過時間Ｔ１および第二経過時間Ｔ２を求める。以後、タイミング信号を出力するたび、同様の処理を繰り返し行いながら、物体の位置を求める。

また、演算部３は、図中点線で囲んだように、移動平均を求めたときの４回目の第一パルス信号と第二パルス信号とにより、パルス用位相差ΔＲを求める。
そして、演算部３は、第一パルス信号と第二パルス信号とからパルス用位相差ΔＲを求める際に、検波信号の立ち上がりから設定個数目（例えば、５個目）のパルスを用いるようにしている。図８に示すように、反射波信号の三つ目の波形が第一検波信号の立ち上がりとなっていると、その第一検波信号の立ち上がりから設定個数目（例えば、５個目）のパルスにより、パルス用位相差ΔＲを求める。このようにして、反射波信号の波形が極力安定したときのパルスを用いてパルス用位相差ΔＲを求めることにより、パルス用位相差ΔＲを精度よく求めることができる。

この位置測定装置は、送受信器４と受信器５とを間隔を隔てて同一平面Ｈ上に配置するように取り付けるわけであるが、この取り付け時に取り付け誤差を生じる可能性がある。
そこで、位置測定装置を取り付けた状態で、例えば、平面Ｈの法線Ｖ上に物体を位置させて、その物体の位置を測定する。このとき、測定した物体の位置と実際の物体の位置との間に差が生じると、その差を取り付け誤差とする。そして、例えば、実際に位置測定装置を使用するときには、測定した物体の位置を取り付け誤差にて補正して物体の位置を求める。また、予め取り付け誤差によって測定する物体のゼロ点を補正しておくこともできる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、検波部６とパルス部７とを二つの受信部２の夫々に対応して設けているが、反射波信号を検波信号とパルス信号とに整形して演算部３に出力するための構成については適宜変更が可能である。
例えば、一つの検波部６と一つのパルス部７とを設け、受信部２が受信する反射波信号を順次記憶するメモリーなどを設ける。そして、検波部６またはパルス部７がメモリーに記憶されている反射波信号に基づいて検波信号またはパルス信号を順次演算部３に出力する。

（２）上記実施形態では、演算部３が、繰り返し入力される複数の検波信号の位相差を移動平均して第一位置情報を求めるが、このような移動平均に限らず、単に一回入力される複数の検波信号の位相差から第一位置情報を求めたり、繰り返し入力される複数の検波信号の位相差を平均して第一位置情報を求めることもできる。

（３）上記実施形態では、包絡線信号が、反射波信号を全波整流して得られた全波整流信号を包絡線処理したものであるが、反射波信号を半波整流して得られた半波整流信号を包絡線処理して包絡線信号を得るようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、超音波信号を送信しかつ反射波信号を受信する送受信器４と、反射波信号を受信するだけの受信器５とを設けて実施しているが、例えば、超音波信号を送信するだけの送信器と反射波信号を受信するだけの複数の受信器とを設けて実施することも可能である。

（５）上記実施形態では、受信手段としての受信部２を二つ設けているが、三つまたは四つ以上設けて実施することも可能である。

本発明は、送信手段にて送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する複数の受信手段と、それら複数の受信手段が受信した複数の前記反射波信号に基づいて物体の位置を求める演算手段とを設けた各種の位置測定装置に適応可能である。

位置測定装置のブロック図 物体の位置を求める際の説明図 各種信号の時間経過に伴う変化を示す図 検波信号を整形するときにおける各種信号の時間経過に伴う変化を示す図 パルス信号を整形するときにおける各種信号の時間経過に伴う変化を示す図 複数の検波信号の位相差を移動平均するときにおける各種信号の時間経過に伴う変化を示す図 複数の検波信号の位相差を移動平均するときにおける各種信号の時間経過に伴う変化を示す図 パルス用位相差を求めるときにおける各種信号の時間経過に伴う変化を示す図

符号の説明

１ 送信手段（送信部）
２ 受信手段（受信部）
３ 演算手段（演算部）
６ 検波手段（検波部）
７ パルス手段（パルス部）

Claims (5)

1. 超音波信号を送信する送信手段と、その送信された超音波信号が物体にて反射した反射波信号を受信する複数の受信手段と、それら複数の受信手段が受信した複数の前記反射波信号に基づいて前記物体の位置を求める演算手段とを設けている位置測定装置であって、
   前記演算手段が、複数の前記反射波信号の夫々を包絡線処理した包絡線信号を第一閾値により矩形波形に整形した複数の検波信号と、複数の前記反射波信号を第二閾値により矩形波形に整形した複数のパルス信号とに基づいて、前記物体の位置を求めるように構成している位置測定装置。
2. 前記演算手段が、複数の前記検波信号に基づいて前記反射波信号の１波長または１／２波長単位での前記物体の位置に対する第一位置情報を求め、複数の前記パルス信号に基づいて前記反射波信号の１波長または１／２波長の範囲内における１波長または１／２波長よりも小さい単位での前記物体の位置に対する第二位置情報を求め、前記第一位置情報と前記第二位置情報とから前記物体の位置を求めるように構成している請求項１に記載の位置測定装置。
3. 前記送信手段が、前記超音波信号を繰り返し送信し、前記演算手段は、繰り返し入力される複数の前記検波信号の位相差を移動平均して前記第一位置情報を求めるように構成している請求項２に記載の位置測定装置。
4. 前記反射波信号を包絡線処理した包絡線信号を第一閾値により前記検波信号に整形して前記演算手段に対して出力する検波手段と、前記反射波信号を第二閾値により前記パルス信号に整形して前記演算手段に対して出力するパルス手段とを、複数の前記受信手段の夫々に対応して設けている請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置測定装置。
5. 前記包絡線信号は、前記反射波信号を全波整流して得られた全波整流信号を前記包絡線処理したものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の位置測定装置。

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