JP2015025712A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の誤検知を防止することができる超音波センサを提供する。
【解決手段】間欠的に超音波を送波し、対象物Ｘ１によって反射した反射超音波を受波するマイクロフォン１と、受波信号（反射超音波）の振幅と閾値電圧とを比較する比較処理を行い、振幅が閾値電圧以上である場合に対象物Ｘ１が存在すると判断して検知信号の信号レベルをＨに設定し、振幅が閾値電圧未満である場合に対象物Ｘ１が存在しないと判断して検知信号の信号レベルをＬに設定する演算部４とを備え、演算部４は、信号レベルがＬに設定された検知信号の出力時において対象物Ｘ１が存在すると判断した場合に、次回以降の比較処理に用いる閾値電圧を低減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波センサに関するものである。

従来、例えば車両のバンパーに設けられ、超音波を送受波することで障害物などの対象物を検知する超音波センサがある（例えば、特許文献１参照）。この種の超音波センサは、間欠的に超音波を送波し、対象物によって反射した反射超音波を受波するマイクロフォンを備える。そして、超音波センサは、受波した反射超音波の振幅と、所定値に設定された閾値電圧とを比較し、反射超音波の振幅が閾値電圧以上である場合に対象物が存在すると判断し、反射超音波の振幅が閾値電圧未満である場合に対象物が不在であると判断する。

特開２０１３−１０８８５８号公報

送受波される超音波は、マイクロフォン−対象物間の空気中を伝搬するため、風等の外乱の影響を受けて減衰する。反射超音波が減衰することによって、対象物が存在するにもかかわらず、反射超音波の振幅が閾値電圧を下回るおそれがあった。すなわち、従来の超音波センサは、対象物が存在するにもかかわらず、対象物が不在であると判断するという誤検知が発生するおそれがあった。

また、反射超音波が減衰しても対象物の検知を行えるように閾値電圧を予め低い値に設定した場合、対象物が不在であるにもかかわらず、ノイズ等によって反射超音波の振幅が閾値電圧を上回るおそれがあった。すなわち、従来の超音波センサは、対象物が不在であるにもかかわらず、対象物が存在すると判断するという誤検知が発生するおそれがあった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物の誤検知を防止することができる超音波センサを提供することにある。

本発明の超音波センサは、間欠的に超音波を送波し、対象物によって反射した反射超音波を受波するマイクロフォンと、前記反射超音波の信号要素と閾値とを比較する比較処理を行い、前記信号要素が前記閾値以上である場合に前記対象物が存在すると判断して前記対象物の存在を示す第１の信号を出力し、前記信号要素が前記閾値未満である場合に前記対象物が存在しないと判断して前記対象物の不在を示す第２の信号を出力する演算部とを備え、前記演算部は、前記第２の信号の出力時において前記対象物が存在すると判断した場合に、次回以降の前記比較処理に用いる前記閾値を低減させることを特徴とする。

この超音波センサにおいて、前記信号要素は、前記反射超音波の振幅であり、前記閾値は、前記振幅と比較される閾値電圧であることが好ましい。

この超音波センサにおいて、前記信号要素は、前記反射超音波の振幅が閾値電圧以上である受波期間であり、前記閾値は、前記受波期間と比較される閾値時間であることが好ましい。

この超音波センサにおいて、前記信号要素は、前記反射超音波の振幅および、前記反射超音波の前記振幅が閾値電圧以上である受波期間であり、前記閾値は、前記振幅と比較される前記閾値電圧および、前記受波期間と比較される閾値時間であることが好ましい。

この超音波センサにおいて、前記マイクロフォンが前記超音波を送波してから前記反射超音波を受波するまでの時間差に基づいて、前記マイクロフォンから前記対象物までの対象物距離を算出する距離算出部を備え、前記演算部は、前記距離算出部が算出した前記対象物距離が長くなるにつれて前記閾値の低減量を大きくすることが好ましい。

この超音波センサにおいて、前記演算部は、前記第１の信号の出力時において前記対象物が存在しないと判断した場合に、低減させた前記閾値の値を元に戻すことが好ましい。

以上説明したように、本発明では、対象物を検知した場合、次回以降の比較処理に用いる閾値を低減させるので、対象物の誤検知を防止することができるという効果がある。

本発明の実施形態１の超音波センサのブロック構成図である。 同上のフローチャートである。 送受波される超音波の概略波形図である。 対象物距離に対する閾値電圧の値を示すデータテーブルである。 実施形態１の超音波センサの別構成のフローチャートである。 実施形態２の超音波センサのフローチャートである。 送受波される超音波の概略波形図である。 対象物距離に対する閾値時間の値を示すデータテーブルである。 実施形態２の超音波センサの別構成のフローチャートである。 実施形態２の超音波センサの別構成のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の超音波センサのブロック構成図を図１に示す。本実施形態の超音波センサは、例えば車両のバンパーに設けられ、超音波を送受波することで対象物Ｘ１の存在有無を検知するものであり、マイクロフォン１，送波回路２，受波回路３，演算部４で構成されている。

マイクロフォン１は、例えば圧電素子等の振動子で構成されており、車両のバンパーから露出するように設けられている。

送波回路２は、マイクロフォン１の駆動回路であり、発振器を有している。そして、送波回路２は、発振器から出力される送波信号をマイクロフォン１に出力する。マイクロフォン１は、入力された送波信号によって圧電素子が振動することで、超音波を車両の外側に向かって送波する。なお、送波回路２は、マイクロフォン１から超音波を連続的に送波させるのではなく、所定周期で間欠的に超音波を送波させる。そして、マイクロフォン１は、超音波の送波方向に対象物Ｘ１が存在する場合、対象物Ｘ１によって反射した超音波（反射超音波）を受波する。マイクロフォン１は、受波した反射超音波によって圧電素子が振動することで、反射超音波を電気信号（受波信号）に変換して受波回路３に出力する。なお、対象物Ｘ１が存在しない場合は、反射超音波が発生しない。

受波回路３は、受波信号を信号処理（例えば、増幅など）して演算部４に出力する。

演算部４は、受波信号の振幅［Ｖ］すなわち反射超音波の振幅（信号要素）と、閾値電圧［Ｖ］（閾値）とを比較する比較処理を行うことで、対象物Ｘ１の存在有無を判断する。そして、演算部４は、対象物Ｘ１の存在有無の判断結果に応じて、外部に出力する検知信号の信号レベルをＨまたはＬに設定する。具体的には、演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧以上である場合に対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに設定する。すなわち、信号レベルがＨに設定された検知信号（第１の信号）は、対象物Ｘ１が存在することを示している。一方、演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧未満である場合に対象物Ｘ１が存在しないと判断し、検知信号の信号レベルをＬに設定する。すなわち、信号レベルがＬに設定された検知信号（第２の信号）は、対象物Ｘ１が不在であることを示している。

演算部４は、超音波の送波間隔に合わせて上記比較処理を所定周期ごとに行い、対象物Ｘ１の存在有無を判断している。なお、比較処理の結果に基づいて設定された検知信号の信号レベルは、次回の比較処理まで維持される。したがって、対象物Ｘ１を検知可能な検知エリアに対象物Ｘ１が存在しない場合、受波信号の振幅が閾値電圧未満となり、演算部４は検知信号の信号レベルをＬに維持する。そして、検知エリアに対象物Ｘ１が存在すると、受波信号の振幅が閾値電圧以上となり、演算部４は検知信号の信号レベルをＬからＨに切り替える。そして、検知エリアに対象物Ｘ１が存在している間は、受波信号の振幅が閾値以上となるので、演算部４は検知信号の信号レベルをＨに維持する。

ここで、超音波はマイクロフォン１−対象物Ｘ１間の空気中を伝搬するため、風等の外乱の影響を受けて減衰する。そのため、従来の超音波センサでは、対象物Ｘ１を誤検知するおそれがあった。そこで、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１の誤検知を防止するために、比較処理に用いる閾値電圧を変動させる処理を行う。この閾値電圧の変動処理について、図２に示すフローチャートおよび、図３に示す波形図を用いて説明する。なお、以下の説明では、超音波センサの検知エリアに対象物Ｘ１が存在する場合について説明する。また、図３に示す波形図は、マイクロフォン１が送波する超音波（送波超音波Ｓｔ１）および、マイクロフォン１が受波する超音波（反射超音波Ｓｒ１）の概略波形図である。

超音波センサが対象物Ｘ１の検知を開始すると（Ｓ１）、まず送波回路２が送波信号を出力することで、マイクロフォン１から１回目の超音波（送波超音波Ｓｔ１）が送波される（Ｓ２）。なお、この時点では、まだ比較処理を行っておらず、対象物Ｘ１の未検知状態であるので、演算部４が出力する検知信号の信号レベルはＬとなる。

そして、対象物Ｘ１によって反射した超音波（反射超音波Ｓｒ１）をマイクロフォン１が受波し、演算部４が受波信号の振幅と閾値電圧とを比較する比較処理を行う。ここで、比較処理に用いる閾値電圧の値には、初期値α１が予め設定されている。したがって、演算部４は、初期値α１に設定された閾値電圧と、受波信号（反射超音波Ｓｒ１）の振幅とを比較する比較処理を行う（Ｓ３，図３参照）。なお、初期値α１は、対象物Ｘ１が不在であるにもかかわらず、ノイズ等によって受波信号の振幅が閾値電圧を上回らないように、比較的大きい値に設定されている。

演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧以上である場合（Ｓ３のＹｅｓ）、対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに設定する。ここで、演算部４は、ステップＳ３の比較処理時における検知信号の信号レベルがＬであるか否か、すなわち対象物Ｘ１の検知回数が１回目であるか否かを確認する（Ｓ４）。ここでは、上述したように、比較処理を行うまでは対象物Ｘ１の未検知状態（検知回数がゼロ）であったので、比較処理時における検知信号の信号レベルはＬである（Ｓ４のＹｅｓ）。この場合、演算部４は、閾値電圧の値を初期値α１よりも小さい値であるα２に設定することで、閾値電圧の値を初期値α１から低減させる（Ｓ５，図３参照）。

そして、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から２回目の超音波が送波され（Ｓ２）、演算部４は、値α２に設定された閾値電圧と、受波信号の振幅とを比較する比較処理を行う（Ｓ３）。そして、演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧以上である場合（Ｓ３のＹｅｓ）、対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに再設定（維持）する。さらに、演算部４は、ステップＳ３の比較処理時における検知信号の信号レベルがＬであるか否かを確認する（Ｓ４）。ここでは、上述したように既に対象物Ｘ１を検知しており、比較処理時における検知信号の信号レベルはＨである（Ｓ４のＮｏ）。この場合、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から超音波が再送され、値α２に設定された閾値電圧を用いた比較処理が繰り返される（Ｓ２，Ｓ３）。

そして、対象物Ｘ１が検知エリアから外れた場合、受波信号の振幅が値α２に設定された閾値電圧未満となる（Ｓ３のＮｏ）。この場合、演算部４は、対象物Ｘ１が不在であると判断して検知信号の信号レベルをＬに設定し、対象物Ｘ１の検知回数がリセットされる。さらに、演算部４は、閾値電圧の値を初期値α１に設定する（Ｓ６）。すなわち、演算部４は、比較処理時おける検知信号の信号レベルがＨである場合、値α２に設定された閾値電圧の値を元に戻すリセット処理を行い、初期値α１を設定する。そして、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から超音波が再送され、対象物Ｘ１が再検知されるまでは、初期値α１に設定された閾値電圧を用いた比較処理が繰り返される（Ｓ２，Ｓ３）。対象物Ｘ１が再検知された場合は、閾値電圧の値が初期値α１から値α２に再度低減され、次回以降の比較処理では値α２に設定された閾値電圧が用いられる。

なお、上記では、対象物Ｘ１が検知エリアに存在する場合および、検知エリアから外れた場合について説明したが、対象物Ｘ１が検知エリアに存在しない場合は、対象物Ｘ１が検知されるまで、初期値α１に設定された閾値電圧を用いた比較処理が繰り返される。

すなわち、対象物Ｘ１の未検知状態（検知回数がゼロ）である場合、初期値α１に設定された閾値電圧が比較処理に用いられ、対象物Ｘ１の検知中（検知回数が１回目以降）は、値α２（＜初期値α１）に設定された閾値電圧が比較処理に用いられる。

このように、本実施形態の超音波センサは、マイクロフォン１と演算部４とを備える。

マイクロフォン１は、間欠的に超音波を送波し、対象物Ｘ１によって反射した反射超音波を受波する。

演算部４は、受波信号（反射超音波）の振幅（信号要素）と閾値電圧（閾値）とを比較する比較処理を行う。そして、演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧以上である場合に対象物Ｘ１が存在すると判断して、信号レベルがＨに設定された検知信号（対象物Ｘ１の存在を示す第１の信号）を出力する。また、演算部４は、受波信号の振幅が閾値電圧未満である場合に対象物Ｘ１が存在しないと判断して、信号レベルがＬに設定された検知信号（対象物Ｘ１の不在を示す第２の信号）を出力する。そして、演算部４は、信号レベルがＬに設定された検知信号の出力時において、対象物Ｘ１が存在すると判断した場合に、次回以降の比較処理に用いる閾値電圧を低減させる。さらに、演算部４は、信号レベルがＨに設定された検知信号の出力時において、対象物Ｘ１が存在しないと判断した場合に、低減させた閾値電圧の値を元に戻す。

すなわち、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１の未検知状態である場合、受波信号の振幅との比較に用いられる閾値電圧の値が、比較的大きい初期値α１に設定される。これにより、対象物Ｘ１が不在である場合に、ノイズ等によって受波信号の振幅が閾値電圧を上回ることを防止することができる。すなわち、対象物Ｘ１が不在であるにかかわらず、対象物Ｘ１が存在すると判断するという誤検知を防止することができる。

さらに、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１を検知中である場合、受波信号の振幅との比較に用いられる閾値電圧の値が、初期値α１よりも小さい値α２に設定される。これにより、風等の外乱の影響によって反射超音波の振幅が減衰した場合であっても、対象物Ｘ１を見失うことなく対象物Ｘ１が存在すると判断し続けることができる。すなわち、対象物Ｘ１が存在するにもかかわらず、対象物Ｘ１が不在であると判断するという誤検知を防止し、検知中の対象物Ｘ１を見失って失報することを防止することができる。

また、超音波は、マイクロフォン１から対象物Ｘ１までの距離（対象物距離）が長くなるにつれて風等の外乱の影響が大きくなり、減衰量も大きくなる。そこで、以下に説明するように、対象物距離に応じて閾値電圧の値をα２ａ〜α２ｄのいずれかに設定するように構成してもよい。

演算部４は、距離算出部４１，記憶部４２を備えている。距離算出部４１は、マイクロフォン１に入出力される送波信号，受波信号から、マイクロフォン１が超音波を送波するタイミングおよび受波するタイミングを取得する。そして、距離算出部４１は、マイクロフォン１が超音波を送波してから反射超音波を受波するまでの時間差に基づいて、マイクロフォン１から対象物Ｘ１までの対象物距離を算出する。

記憶部４２は、対象物距離に対する閾値電圧の値α２ａ〜α２ｄを示すデータテーブルを格納している（図４参照）。本実施形態では、検知エリアを対象物距離に応じて「近距離」，「中間距離」，「遠距離」，「最遠距離」の４つに分割している。なお、近距離，中間距離，遠距離，最遠距離の順に対象物距離が長くなる。そして、記憶部４２に格納されているデータテーブルには、近距離，中間距離，遠距離，最遠距離のそれぞれに対応する閾値電圧の値α２ａ〜α２ｄ、具体的には初期値α１に対する比率が格納されている。

そして、演算部４は、図５に示すフローチャートのステップ５ａにおいて、閾値電圧の値を初期値α１から低減させる際に、距離算出部４１が算出した対象物距離に応じて、記憶部４２から閾値電圧の値α２ａ〜α２ｄのいずれかを取得して設定する。したがって、対象物距離が近距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値電圧の値はα２ａ＝α１×０．９となる。また、対象物距離が中間距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値電圧の値はα２ｂ＝α１×０．８となる。また、対象物距離が遠距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値電圧の値はα２ｃ＝α１×０．７となる。また、対象物距離が最遠距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値電圧の値はα２ｄ＝α１×０．６となる。

すなわち、対象物距離が長くなるにつれて、閾値電圧の低減量が大きくように閾値電圧の値が設定される。これにより、閾値電圧の値が必要以上に低く設定されることがないので、ノイズによる対象物Ｘ１の誤検知を防止することができる。

（実施形態２）
本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１の存在有無を判断するために行う比較処理の対象が実施形態１の超音波センサと異なる。なお、本実施形態の超音波センサの構成は、図１に示す実施形態１の超音波センサと同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の演算部４は、受波信号（反射超音波）の振幅が閾値電圧以上である受波期間［ｓｅｃ］（信号要素）と、閾値時間［ｓｅｃ］（閾値）とを比較する比較処理を行うことで対象物Ｘ１の存在有無を判断している。演算部４は、受波期間が閾値時間以上である場合に対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに設定する。一方、演算部４は、受波期間が閾値時間未満である場合に対象物Ｘ１が存在しないと判断し、検知信号の信号レベルをＬに設定する。このように、本実施形態では、受波期間と閾値時間とを比較する比較処理を行うことで、対象物Ｘ１の存在有無を判断している。

ここで、超音波はマイクロフォン１−対象物Ｘ１間の空気中を伝搬するため、風等の外乱の影響を受けて減衰する。そこで、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１の誤検知を防止するために、比較処理に用いる閾値時間を変動させる処理を行う。この閾値時間の変動処理について、図６に示すフローチャートおよび、図７に示す波形図を用いて説明する。なお、以下の説明では、超音波センサの検知エリアに対象物Ｘ１が存在する場合について説明する。また、図７に示す波形図は、マイクロフォン１が送波する超音波（送波超音波Ｓｔ１）および、マイクロフォン１が受波する超音波（反射超音波Ｓｒ１）の概略波形図である。

超音波センサが対象物Ｘ１の検知を開始すると（Ｓ１１）、まず送波回路２が送波信号を出力することで、マイクロフォン１から１回目の超音波（送波超音波Ｓｔ１）が送波される（Ｓ１２）。なお、この時点では、まだ比較処理を行っておらず、対象物Ｘ１の未検知状態であるので、演算部４が出力する検知信号の信号レベルはＬとなる。

そして、対象物Ｘ１によって反射した超音波（反射超音波Ｓｒ１）をマイクロフォン１が受波し、演算部４が、受波信号の振幅が閾値電圧以上である受波期間と閾値時間とを比較する比較処理を行う。なお、閾値電圧の値には、固定値α１が設定され、比較処理に用いる閾値時間の値には、初期値Ｔ１が予め設定されている。したがって、演算部４は、初期値Ｔ１に設定された閾値時間と受波期間とを比較する比較処理を行う（Ｓ１３，図７参照）。

演算部４は、受波期間が閾値時間以上である場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに設定する。ここで、演算部４は、ステップ１３の比較処理時における検知信号の信号レベルがＬであるか否か、すなわち対象物Ｘ１の検知回数が１回目であるか否かを確認する（Ｓ１４）。ここでは、上述したように、比較処理を行うまでは対象物Ｘ１の未検知状態（検知回数がゼロ）であったので、比較処理時における検知信号の信号レベルはＬである（Ｓ１４のＹｅｓ）。この場合、演算部４は、閾値時間の値を初期値Ｔ１よりも短い値であるＴ２に設定することで、閾値時間の値を初期値Ｔ１から低減させる（Ｓ１５，図７参照）。

そして、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から２回目の超音波が送波され（Ｓ１２）、演算部４は、値Ｔ２に設定された閾値時間と、受波期間とを比較する比較処理を行う（Ｓ１３）。そして、演算部４は、受波期間が閾値時間以上である場合（Ｓ１３のＹｅｓ）、対象物Ｘ１が存在すると判断し、検知信号の信号レベルをＨに再設定（維持）する。さらに、演算部４は、ステップＳ１３の比較処理時における検知信号の信号レベルがＬであるか否かを確認する（Ｓ１４）。ここでは、上述したように既に対象物Ｘ１を検知しており、比較処理時における検知信号の信号レベルはＨである（Ｓ１４のＮｏ）。この場合、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から超音波が再送され、値Ｔ２に設定された閾値時間を用いた比較処理が繰り返される（Ｓ１２，Ｓ１３）。

そして、対象物Ｘ１が検知エリアから外れた場合、受波期間が値Ｔ２に設定された閾値時間未満となる（Ｓ１３のＮｏ）。この場合、演算部４は、対象物Ｘ１が不在であると判断して検知信号の信号レベルをＬに設定し、対象物Ｘ１の検知回数がリセットされる。さらに、演算部４は、閾値時間の値を初期値Ｔ１に設定する（Ｓ１６）。すなわち、演算部４は、比較処理時における検知信号の信号レベルがＨである場合、値Ｔ２に設定された閾値時間の値を元に戻すリセット処理を行い、初期値Ｔ１を設定する。そして、所定期間が経過したのち、マイクロフォン１から超音波が再送され、対象物Ｘ１が再検知されるまでは、初期値Ｔ１に設定された閾値時間を用いた比較処理が繰り返される（Ｓ１２，Ｓ１３）。対象物Ｘ１が再検知された場合は、閾値時間の値が初期値Ｔ１から値Ｔ２に再度低減され、次回以降の比較処理では値Ｔ２に設定された閾値時間が用いられる。

なお、上記では、対象物Ｘ１が検知エリアに存在する場合および、検知エリアから外れた場合について説明したが、対象物Ｘ１が検知エリアに存在しない場合は、対象物Ｘ１が検知されるまで、初期値Ｔ１に設定された閾値時間を用いた比較処理が繰り返される。

すなわち、対象物Ｘ１の未検知状態（検知回数がゼロ）である場合、初期値Ｔ１に設定された閾値時間が比較処理に用いられ、対象物Ｘ１の検知中（検知回数が１回目以降）は、値Ｔ２（＜初期値Ｔ１）に設定された閾値時間が比較処理に用いられる。

このように、本実施形態の超音波センサは、マイクロフォン１と演算部４とを備える。

マイクロフォン１は、間欠的に超音波を送波し、対象物Ｘ１によって反射した反射超音波を受波する。

演算部４は、受波信号（反射超音波）の振幅が閾値電圧以上である受波期間（信号要素）と閾値時間（閾値）とを比較する比較処理を行う。そして、演算部４は、受波期間が閾値時間以上である場合に対象物Ｘ１が存在すると判断して、信号レベルがＨに設定された検知信号（対象物Ｘ１の存在を示す第１の信号）を出力する。また、演算部４は、受波期間が閾値時間未満である場合に対象物Ｘ１が存在しないと判断して、信号レベルがＬに設定された検知信号（対象物Ｘ１の不在を示す第２の信号）を出力する。そして、演算部４は、信号レベルがＬに設定された検知信号の出力時において、対象物Ｘ１が存在すると判断した場合に、次回以降の比較処理に用いる閾値時間を低減させる。さらに、演算部４は、信号レベルがＨに設定された検知信号の出力時において、対象物Ｘ１が存在しないと判断した場合に、低減させた閾値時間の値を元に戻す。

すなわち、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１の未検知状態である場合、受波期間との比較に用いられる閾値時間の値が、比較的大きい初期値Ｔ１に設定される。これにより、対象物Ｘ１の不在時に、ノイズ等によって受波信号の振幅が瞬間的に閾値電圧を上回った場合であっても、対象物Ｘ１が存在するとは判断されない。すなわち、対象物Ｘ１が不在であるにもかかわらず、対象物Ｘ１が存在すると判断するという誤検知をより確実に防止することができる。

さらに、本実施形態の超音波センサは、対象物Ｘ１を検知中である場合、受波期間との比較に用いられる閾値時間の値が、初期値Ｔ１よりも短い値Ｔ２に設定される。これにより、風等の外乱の影響によって反射超音波の振幅が減衰した場合であっても、対象物Ｘ１を見失うことなく対象物Ｘ１が存在すると判断し続けることができる。すなわち、対象物Ｘ１が存在するにもかかわらず、対象物Ｘ１が不在であると判断するという誤検知を防止し、検知中の対象物Ｘ１を見失って失報することを防止することができる。

また、超音波は、マイクロフォン１から対象物Ｘ１までの距離（対象物距離）が長くなるにつれて風等の外乱の影響が大きくなり、減衰量も大きくなる。そこで、以下に説明するように、対象物距離に応じて閾値電圧の値をＴ２ａ〜Ｔ２ｄのいずれかに設定するように構成してもよい。

記憶部４２は、対象物距離に対する閾値時間の値Ｔ２ａ〜Ｔ２ｄを示すデータテーブルを格納している（図８参照）。本実施形態では、検知エリアを対象物距離に応じて「近距離」，「中間距離」，「遠距離」，「最遠距離」の４つに分割している。そして、記憶部４２に格納されているデータテーブルには、近距離，中間距離，遠距離，最遠距離のそれぞれに対応する閾値時間の値Ｔ２ａ〜Ｔ２ｄ、具体的には初期値Ｔ１に対する比率が格納されている。

そして、演算部４は、図９に示すフローチャートのステップ１５ａにおいて、閾値時間の値を初期値Ｔ１から低減させる際に、距離算出部４１が算出した対象物距離に応じて、記憶部４２から閾値時間の値Ｔ２ａ〜Ｔ２ｄのいずれかを取得して設定する。したがって、対象物距離が近距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値時間の値はＴ２ａ＝Ｔ１×０．９となる。また、対象物距離が中間距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値時間の値はＴ２ｂ＝Ｔ１×０．８となる。また、対象物距離が遠距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値時間の値はＴ２ｃ＝Ｔ１×０．７となる。また、対象物距離が最遠距離である場合、次回以降の比較処理に用いられる閾値時間の値はＴ２ｄ＝Ｔ１×０．６となる。

すなわち、対象物距離が長くなるにつれて、閾値時間の低減量が大きくなるように閾値時間の値が設定される。これにより、閾値時間の値が必要以上に低く設定されることがないので、ノイズによる対象物Ｘ１の誤検知を防止することができる。

また、本実施形態では、閾値時間の値のみを低減させるように構成しているが、閾値電圧と閾値時間との両方を低減させるように構成してもよい。このように構成した場合、演算部４は、図１０に示すフローチャートのステップ１５ｂにおいて、閾値時間の値を初期値Ｔ１よりも短い値Ｔ２に設定し、閾値電圧の値を固定値（初期値）α１よりも低い値α２に設定する。そして、次回以降の比較処理では、受波信号の振幅が値α２に設定された閾値電圧以上である受波期間と、値Ｔ２に設定された閾値時間とを比較する。また、対象物Ｘ１が検知エリアから外れた場合、演算部４は、閾値電圧の値を初期値α１に設定し、閾値時間の値を初期値Ｔ１に設定する（Ｓ１６ｂ）。このように構成することによって、風等の外乱の影響によって反射超音波が大きく減衰した場合であっても、対象物Ｘ１を見失うことなく対象物Ｘ１が存在すると判断し続けることができる。

１ マイクロフォン
２ 送波回路
３ 受波回路
４ 演算部
４１ 距離算出部
４２ 記憶部
Ｘ１ 対象物

Claims (6)

1. 間欠的に超音波を送波し、対象物によって反射した反射超音波を受波するマイクロフォンと、
   前記反射超音波の信号要素と閾値とを比較する比較処理を行い、前記信号要素が前記閾値以上である場合に前記対象物が存在すると判断して前記対象物の存在を示す第１の信号を出力し、前記信号要素が前記閾値未満である場合に前記対象物が存在しないと判断して前記対象物の不在を示す第２の信号を出力する演算部とを備え、
   前記演算部は、前記第２の信号の出力時において前記対象物が存在すると判断した場合に、次回以降の前記比較処理に用いる前記閾値を低減させる
   ことを特徴とする超音波センサ。
2. 前記信号要素は、前記反射超音波の振幅であり、
   前記閾値は、前記振幅と比較される閾値電圧である
   ことを特徴する請求項１記載の超音波センサ。
3. 前記信号要素は、前記反射超音波の振幅が閾値電圧以上である受波期間であり、
   前記閾値は、前記受波期間と比較される閾値時間である
   ことを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
4. 前記信号要素は、前記反射超音波の振幅および、前記反射超音波の前記振幅が閾値電圧以上である受波期間であり、
   前記閾値は、前記振幅と比較される前記閾値電圧および、前記受波期間と比較される閾値時間である
   ことを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
5. 前記マイクロフォンが前記超音波を送波してから前記反射超音波を受波するまでの時間差に基づいて、前記マイクロフォンから前記対象物までの対象物距離を算出する距離算出部を備え、
   前記演算部は、前記距離算出部が算出した前記対象物距離が長くなるにつれて前記閾値の低減量を大きくする
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の超音波センサ。
6. 前記演算部は、前記第１の信号の出力時において前記対象物が存在しないと判断した場合に、低減させた前記閾値の値を元に戻す
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の超音波センサ。
   
   
   
   
   

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