JP2019066192A - 物体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャープ信号ごとの検知性能の差を低減できる物体検知装置を提供する。【解決手段】物体検知装置は、探査波の音圧を調整して、探査波または探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする送信音圧調整部１２を備える。送信部３、４は、探査波として、周波数が時間とともに変化する第１探査波と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波とを送信し、送信音圧調整部１２は、第１探査波と第２探査波それぞれについて、探査波または探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。

従来、超音波を送信するとともに、送信した超音波の反射波を受信して、超音波を反射した物体を検知する物体検知装置が提案されている。このような物体検知装置を車両等に搭載して障害物検知に用いると、周辺の車両が発する超音波信号との混信により物体の検知精度が低下するおそれがある。

これについて例えば特許文献１では、送信波の周波数を掃引し、送信波と同様に周波数が変化するチャープ信号が受信波に含まれるか否かに基づいて、自身が送信した超音波の反射波と他の装置が発生させた超音波とを判別する物体検知装置が提案されている。

独国特許出願公開第１０１０６１４２号明細書

チャープ信号を用いる物体検知装置において、超音波の判別精度を向上させるために、例えば周波数が互いに異なる変化率で変化する複数のチャープ信号を用いることが考えられる。

しかしながら、共振型マイクロホンの共振帯域は狭く、さらに、個体差によるばらつきがあるため、チャープ信号ごとに送信波の音圧が異なり、検知開始距離などの検知性能に差が生じるおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、チャープ信号ごとの検知性能の差を低減できる物体検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、探査波として超音波を送信する送信部（３、４）と、超音波を受信して信号を出力する受信部（３、７）と、受信部が受信した超音波の周波数が探査波の周波数と同様に変化したときに、受信部の出力信号に基づいて物体との距離を検出する距離検出部（９）と、を備える物体検知装置であって、探査波の音圧を調整して、探査波または探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする送信音圧調整部（１２）を備え、送信部は、探査波として、周波数が時間とともに変化する第１探査波と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波とを送信し、送信音圧調整部は、第１探査波と第２探査波それぞれについて、探査波または探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする。

このように、第１探査波と第２探査波それぞれについて、音圧が送信目標範囲に含まれるようにすることにより、第１探査波の反射波と第２探査波の反射波との音圧の差が小さくなる。したがって、第１探査波を送信した場合と第２探査波を送信した場合の検知性能の差を低減することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。 マイクロホンの特性を示すグラフである。 上りチャープ信号が含まれる受信波の振幅および周波数のグラフである。 下りチャープ信号が含まれる受信波の振幅および周波数のグラフである。 超音波センサに調整装置が接続された様子を示す構成図である。 音圧調整用のパラメータの決定処理のフローチャートである。 第２実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。 第３実施形態におけるパルス信号の周波数のグラフである。 第４実施形態にかかる物体検知装置および調整装置の構成図である。 感度係数の決定処理のフローチャートである。 第４実施形態の変形例の構成図である。 第５実施形態にかかる物体検知装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の物体検知装置は、いわゆる超音波ソナー装置であって、車両の周囲における物体の存在及び物体との距離などを検知するものである。図１に示すように、物体検知装置は、ＥＣＵ１と、超音波センサ２とを備えている。

超音波センサ２は、マイクロホン３と、送信回路４と、パルス生成部５と、制御部６と、受信回路７と、信号判定部８と、距離判定部９と、通信部１０と、パラメータ記憶部１１と、パラメータ選択部１２とを備えている。

マイクロホン３は、車両の外表面に面して配置されており、物体を検知するための探査波である超音波を車両の外側に向けて送信するものである。具体的には、マイクロホン３は、互いに対向する２つの電極の間に圧電膜が配置された構成の図示しない圧電素子を備えている。そして、２つの電極は送信回路４に接続されており、送信回路４から交流電圧が印加されて圧電膜が変形することにより、マイクロホン３から車両の外側へ超音波が送信される。

送信回路４は、入力された信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された電圧を出力するものである。送信回路４にはパルス信号を生成するパルス生成部５が接続されており、送信回路４は、パルス生成部５から入力されたパルス信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された交流電圧をマイクロホン３に印加する。

このように、マイクロホン３および送信回路４は、パルス生成部５が生成したパルス信号を超音波に変換して送信するものであり、送信部に相当する。

送信回路４が出力する交流電圧の振幅は、外部から入力される信号によって変化するようになっており、入力信号が大きいほど交流電圧の振幅が大きくなる。本実施形態では、送信回路４にパラメータ選択部１２から入力される電流値によって交流電圧の振幅が変化する。

なお、マイクロホン３、送信回路４、パルス生成部５、制御部６は、周波数が時間とともに変化するチャープ信号を含む探査波がマイクロホン３から送信されるように構成されている。さらに、異なる種類のチャープ信号を含む複数のパターンの探査波がマイクロホン３から送信されるようになっており、探査波のパターンは、制御部６からパルス生成部５に出される送波指示によって定まる。本実施形態では、マイクロホン３は、周波数が時間とともに変化する第１探査波と、周波数が第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波とを送信する。

具体的には、制御部６からパルス生成部５に第１パターンの送波指示が出されると、パルス生成部５は周波数が時間の経過とともに増加するパルス信号を生成する。これにより、周波数が時間の経過とともに増加する上りチャープ信号を含む第１探査波がマイクロホン３から送信される。

また、制御部６からパルス生成部５に第２パターンの送波指示が出されると、パルス生成部５は周波数が時間の経過とともに減少するパルス信号を生成する。これにより、周波数が時間の経過とともに減少する下りチャープ信号を含む第２探査波がマイクロホン３から送信される。

マイクロホン３は、超音波を送信するとともに、超音波を受信し、受信した超音波の音圧に応じた電圧を出力するように構成されている。具体的には、マイクロホン３が備える圧電素子の２つの電極は、受信回路７にも接続されており、超音波を受信して圧電膜が変形したときの２つの電極間の電圧が受信回路７に入力されるようになっている。

受信回路７は、マイクロホン３から入力された電圧をＡ／Ｄ変換する。そして、受信回路７は、Ａ／Ｄ変換によって生成された信号を用いて、直交復調により受信波の周波数および振幅を検出し、周波数情報および振幅情報を信号判定部８に送信する。

このように、マイクロホン３および受信回路７は、超音波を受信して、受信した超音波に応じた信号を出力するように構成されており、受信部に相当する。

信号判定部８は、マイクロホン３が受信した超音波が、マイクロホン３が送信した探査波の反射波であるか否かを判定するものである。具体的には、信号判定部８は、受信回路７から送信された周波数情報に基づいて、マイクロホン３が受信した超音波に含まれるチャープ信号を検出する。そして、マイクロホン３が第１探査波を送信した場合には、信号判定部８は、検出したチャープ信号が上りチャープ信号であるときに、受信波がマイクロホン３から送信された探査波の反射波であると判定する。また、マイクロホン３が第２探査波を送信した場合には、信号判定部８は、検出したチャープ信号が下りチャープ信号であるときに、受信波がマイクロホン３から送信された探査波の反射波であると判定する。

このように、信号判定部８は、受信波の周波数が探査波の周波数と同様に変化している場合に、マイクロホン３が受信した超音波が、マイクロホン３が送信した探査波の反射波であると判定する。信号判定部８は、判定結果、および、受信回路７から送信された振幅情報を距離判定部９に送信する。

距離判定部９は、マイクロホン３が探査波を送信してから探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、車外の物体との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下であるか否かを判定するものである。具体的には、距離判定部９は、マイクロホン３から探査波が送信されてから、受信回路７が検出した受信波の振幅が所定値以上となるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出する。距離判定部９は、距離検出部に相当する。

なお、距離判定部９は、信号判定部８によって、マイクロホン３が受信した超音波が、マイクロホン３が送信した探査波の反射波であると判定された場合にのみ、物体との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下であるか否かを判定する。距離判定部９は、判定結果を通信部１０に送信する。

通信部１０は、ＥＣＵ１との通信を行うものである。距離判定部９の判定結果は、通信部１０を介してＥＣＵ１に送信される。そして、距離判定部９によって物体との距離が所定の閾値以下であると判定された場合には、ＥＣＵ１に接続された図示しないモニタ、ブザー等で構成された報知部が、所定の距離よりも近い距離に物体があることを運転者へ報知する。

制御部６、距離判定部９等は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。

物体検知装置の作動について説明する。物体検知装置では、ＥＣＵ１から通信部１０を介して送信された指示に従って、制御部６がパルス生成部５に送波指示を送り、パルス生成部５がパルス信号の生成を開始する。パルス生成部５が生成したパルス信号が送信回路４によってＤ／Ａ変換され、送信回路４からマイクロホン３に交流電圧が印加されると、マイクロホン３から探査波である超音波が送信される。このとき、パルス生成部５は、制御部６からの送波指示に応じて、生成するパルス信号の周波数を時間とともに変化させる。これにより、マイクロホン３から第１探査波または第２探査波が送信される。

探査波が車外の物体で反射し、マイクロホン３が探査波の反射波を受信すると、マイクロホン３が備える圧電素子の２つの電極間の電圧が変化する。この電圧は受信回路７に入力され、受信回路７は、入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、これにより生成された信号を用いた直交復調により、受信波の周波数および振幅を検出する。

信号判定部８は、受信回路７が検出した周波数から受信波の周波数の変化を検出し、受信波の周波数がパルス生成部５によって生成されたパルス信号と同様に変化しているか否かを判定する。すなわち、マイクロホン３が第１探査波を送信した場合には、周波数が時間の経過とともに増加する上りチャープ信号が受信波に含まれているか否かを判定する。また、マイクロホン３が第２探査波を送信した場合には、周波数が時間の経過とともに減少する下りチャープ信号が受信波に含まれているか否かを判定する。

マイクロホン３が受信する超音波には、マイクロホン３が送信した探査波の反射波の他に、例えば他の車両が送信した超音波が含まれることがある。これに対し、このように探査波の周波数に特徴を設け、受信波と探査波の周波数の変化を比較し、受信波がマイクロホン３から送信された探査波の反射波であるか否かを判定することにより、混信を回避し、物体の検知精度を向上させることができる。

信号判定部８によって受信波の周波数がパルス生成部５で生成されたパルス信号と同様に変化していると判定されると、距離判定部９は、探査波を反射した車外の物体との距離を算出する。距離判定部９は、マイクロホン３が探査波を送信してから受信波の振幅が所定値以上となるまでに経過した時間に基づいて物体との距離を算出し、算出した距離が所定の閾値以下であるか否かを判定し、判定結果を通信部１０に送信する。

距離判定部９によって物体との距離が所定の閾値以下であると判定されると、ＥＣＵ１は図示しない報知部に指示を出し、運転者への報知を行う。

図２に示すように、マイクロホン３の送信波の音圧、および、受信感度は、それぞれ送信波および受信波の周波数によって変化し、マイクロホン３の共振周波数でピーク値をとり、共振周波数から離れるに従って小さくなる。

このような送信音圧と受信感度の周波数特性には、マイクロホン３の個体差によって、ばらつきが生じる。すなわち、実線で示す設計上の周波数特性に対して、破線で示すように低周波数側にシフトした特性になったり、一点鎖線で示すように高周波数側にシフトした特性になったりする。

例えば一点鎖線で示す特性のマイクロホン３を備える超音波センサ２において、設計上の共振周波数を中心とした周波数帯域でパルス信号の周波数を掃引してチャープ信号を生成すると、受信波の振幅および周波数は、図３、図４に示すようになる。

すなわち、上りチャープ信号では共振周波数から大きく離れた周波数から掃引が開始されるので、送信音圧が小さくなる。一方、下りチャープ信号では、共振周波数付近の周波数から掃引が開始されるので、送信音圧が大きくなる。

本実施形態では、このような特性のばらつきを抑えるために、送信回路４が出力する交流電圧の振幅をチャープ信号ごとに調整し、マイクロホン３が送信する超音波の音圧が所定の範囲に含まれるようにする。

具体的には、パラメータ記憶部１１には、マイクロホン３が探査波として第１探査波を送信する場合に探査波の音圧が所定の範囲に含まれるようにする音圧調整用のパラメータが記憶されている。この所定の範囲を送信目標範囲とする。そして、制御部６が第１探査波の送信を指示したときには、パラメータ選択部１２によってこのパラメータが選択され、送信回路４に送信される。これにより、送信回路４が生成する交流電圧の振幅が調整され、マイクロホン３が送信する第１探査波の振幅が送信目標範囲に含まれるようになる。

また、パラメータ記憶部１１には、マイクロホン３が探査波として第２探査波を送信する場合に探査波の音圧が送信目標範囲に含まれるようにする音圧調整用のパラメータが記憶されている。そして、制御部６が第２探査波の送信を指示したときには、パラメータ選択部１２によってこのパラメータが選択され、送信回路４に送信される。これにより、送信回路４が生成する交流電圧の振幅が調整され、マイクロホン３が送信する第２探査波の振幅が送信目標範囲に含まれるようになる。

このように、パラメータ選択部１２は、第１探査波の音圧と第２探査波の音圧それぞれを送信目標範囲に含まれるように調整するものであり、送信音圧調整部に相当する。また、パラメータ記憶部１１は、探査波の音圧を調整するためのパラメータを記憶するものであり、送信パラメータ記憶部に相当する。

なお、本実施形態では、探査波の音圧を調整するためのパラメータとして送信回路４の駆動電流値が用いられており、送信回路４が生成する交流電圧の振幅はパラメータ選択部１２から入力される電流値で変化する。しかしながら、音圧を調整するためのパラメータとして送信回路４の駆動電圧値を用い、送信回路４が生成する交流電圧の振幅がパラメータ選択部１２から入力される電圧値で変化する構成としてもよい。

また、パラメータ記憶部１１を超音波センサ２の外部、例えばＥＣＵ１に配置してもよいが、パラメータ記憶部１１を超音波センサ２の内部に配置することで、パラメータの調整をソフトウェア的に行うことができる。

第１、第２探査波の音圧調整用のパラメータは、例えば超音波センサ２の出荷前に設定され、パラメータ記憶部１１に記憶される。音圧調整用のパラメータの設定方法について、図５および図６を用いて説明する。

図５に示すように、音圧調整用のパラメータの設定は、超音波センサ２に調整装置１３を接続して行われる。なお、図５では、受信回路７、信号判定部８、距離判定部９の図示を省略している。

調整装置１３は、受信回路１４と、信号判定部１５と、振幅判定部１６と、制御部１７と、通信部１８とを備えている。また、調整装置１３には、マイクロホン３と同様の構成とされた測定用マイク１９が接続されている。測定用マイク１９はマイクロホン３が送信した超音波を受信するように配置されており、測定用マイク１９が超音波を受信すると、受信波の音圧に応じた電圧が測定用マイク１９から受信回路１４へ入力される。

受信回路１４は、超音波センサ２の受信回路７と同様の構成とされており、測定用マイク１９が受信した超音波の周波数および振幅を検出する。信号判定部１５は、受信回路１４が検出した周波数に基づいて、受信波の周波数の変化を検出し、受信波に含まれるチャープ信号を検出する。振幅判定部１６は、受信回路１４が検出した振幅が所定の範囲に含まれているか否かを判定する。

制御部１７は、信号判定部１５および振幅判定部１６の判定結果に基づいて、送信回路４に入力される信号の補正値をチャープ信号ごとに決定し、通信部１８を介して超音波センサ２に送信するものである。制御部１７は、図６に示すステップＳ１１〜ステップＳ１７によって、送信回路４に入力される電流値をチャープ信号ごとに補正する。

ステップＳ１１では、制御部１７は、通信部１８および通信部１０を介して超音波センサ２の制御部６に送波指示を送る。すると、制御部６からパルス生成部５へ送波指示が出され、パルス生成部５は制御部６から指定されたパターンのパルス信号を生成する。そして、マイクロホン３から第１探査波または第２探査波が送信され、送信された探査波を測定用マイク１９が受信する。

制御部１７は、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、ステップＳ１２およびステップＳ１３によって、受信波の音圧の測定値と狙い値との差が０であるか否かを判定する。狙い値は、マイクロホン３が送信する超音波の、所望の音圧に応じて設定されている。

ステップＳ１２では、制御部１７は、測定用マイク１９が受信した超音波のチャープ信号と音圧についての情報を取得する。具体的には、測定用マイク１９がマイクロホン３からの探査波を受信すると、測定用マイク１９から受信回路１４へ電圧が入力される。受信回路１４は、入力された電圧をＡ／Ｄ変換した後に直交復調を行い、これによって得られた周波数情報および振幅情報をそれぞれ信号判定部１５および振幅判定部１６に送信する。信号判定部１５は、受信回路１４から送信された周波数情報に基づいて受信波のチャープ信号を判定し、判定結果を制御部１７に送信する。また、振幅判定部１６は、受信回路１４から送信された振幅情報に基づいて、受信波の音圧の測定値が狙い値と等しいか、狙い値よりも大きいか、狙い値よりも小さいかを判定し、判定結果を制御部１７に送信する。

ステップＳ１３では、制御部１７は、振幅判定部１６から送信された判定結果に基づいて、受信波の音圧の測定値と狙い値との差が０であるか否かを判定する。

なお、ここでは、狙い値は範囲を持った値とされている。すなわち、ステップＳ１２において、振幅判定部１６は測定値が送信目標範囲に含まれているか否かを判定し、送信目標範囲に含まれている場合に測定値−狙い値＝０であるとしている。なお、探査波の音圧が所望の音圧から±２ｄＢの範囲にあることが望ましい。すなわち、送信目標範囲が、所望の音圧を中心として最大値と最小値との差が４ｄＢ以下となる範囲であることが望ましい。また、探査波の音圧が所望の音圧から±０．５ｄＢの範囲にあることがさらに望ましい。

また、ここでは、音圧振幅のピーク値を狙い値と比較し、探査波の音圧のピーク値が送信目標範囲に含まれるようにしている。しかしながら、受信波のうち所定の周波数における音圧振幅の大きさを狙い値と比較してもよい。所定の周波数における音圧振幅の大きさを狙い値と比較する場合には、例えば、パルス生成部５が生成するパルス信号の掃引開始から掃引終了までの周波数において、測定用マイク１９が受信した超音波の音圧振幅が送信目標範囲に含まれるようにしてもよい。

ピーク値を狙い値と比較する方法では、調整装置１３を簡易な構成とすることができる。また、所定の周波数における音圧振幅の大きさを狙い値と比較する方法では、高精度に音圧を調整することができる。

ステップＳ１３にて測定値−狙い値＝０であると判定すると、制御部１７はステップＳ１４に進み、ステップＳ１１にてパラメータ選択部１２から送信回路４に入力された音圧調整用のパラメータを記録する。具体的には、制御部１７から通信部１８および通信部１０を介して制御部６に送信回路４の駆動電流値を記録する指示が出され、制御部６はパラメータ記憶部１１に送信回路４の駆動電流値を記憶させる。

ステップＳ１３にて測定値−狙い値＝０でないと判定すると、制御部１７はステップＳ１５に進み、ステップＳ１２で振幅判定部１６から送信された判定結果に基づいて、測定値−狙い値＞０であるか否かを判定する。

ステップＳ１５にて測定値−狙い値＞０であると判定すると、制御部１７はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６にて、制御部１７は、送信回路４に入力される駆動電流値が小さくなるように補正値を設定し、超音波センサ２に送信する。一方、音圧の測定値が狙い値よりも小さく、ステップＳ１５にて、測定値−狙い値＞０でないと判定されると、制御部１７はステップＳ１７に進み、送信回路４に入力される駆動電流値が大きくなるように補正値を設定する。

なお、ステップＳ１６、ステップＳ１７では、制御部１７は、ステップＳ１２で信号判定部１５から送信された判定結果に応じて、第１探査波用、第２探査波用の駆動電流値から一方を選択して、補正値を設定する。

設定された補正値は通信部１８および通信部１０を介して制御部６に送られ、制御部６は補正値に応じて駆動電流値を補正する。制御部１７は、ステップＳ１６、ステップＳ１７からステップＳ１１に進む。そして、補正された駆動電流値がパラメータ選択部１２を介して送信回路４に送信され、補正された駆動電流値に応じた振幅の交流電圧が生成されることで、音圧が補正された超音波がマイクロホン３から送信される。

このように送信回路４の駆動電流値の補正を繰り返すことにより、測定値−狙い値が０に近づき、マイクロホン３が送信する超音波の音圧が送信目標範囲に含まれるようになる。そして、そのときの送信回路４の駆動電流値が、ステップＳ１４によってパラメータ記憶部１１に記憶される。

図６に示す処理は、第１、第２探査波それぞれについて行われ、パラメータ記憶部１１には、第１、第２探査波それぞれについての音圧調整用のパラメータが記憶される。そして、パラメータ選択部１２が、パラメータ記憶部１１に記憶されたパラメータから探査波に応じたパラメータを選択し、送信回路４に送信することにより、第１、第２探査波それぞれの音圧が送信目標範囲に含まれるようになる。

このように、第１探査波用のパラメータと第２探査波用のパラメータをそれぞれ調整し、音圧が所定の範囲に含まれるようにすることで、第１探査波と第２探査波との検出可能な距離の差を小さくすることができる。したがって、第１探査波を送信した場合と第２探査波を送信した場合の検知性能の差を低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して音圧調整用のパラメータを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、本実施形態ではパラメータ選択部１２がパルス生成部５に接続されており、周波数値がパルス生成部５に指示されるようになっている。パルス生成部５は、指示された周波数値に応じて、生成するパルス信号の周波数の掃引範囲を変化させる。

上記の周波数値は、第１実施形態と同様に調整装置１３によって補正され、マイクロホン３の特性の個体差に対応した値となる。

例えば、図２の一点鎖線で示す特性のマイクロホン３を備える超音波センサ２では、チャープ信号の周波数の掃引範囲を、実線で示す特性のマイクロホン３に対応した範囲とすると、上りチャープ信号の音圧振幅が小さくなる。そして、ステップＳ１５にて測定値−狙い値＞０でないと判定されると、ステップＳ１７にて周波数の掃引範囲が高周波数側にシフトされる。

また、例えば、図２の破線で示す特性のマイクロホン３を備える超音波センサ２では、チャープ信号の周波数の掃引範囲を、実線で示す特性のマイクロホン３に対応した範囲とすると、下りチャープ信号の音圧振幅が小さくなる。そして、ステップＳ１５にて測定値−狙い値＞０でないと判定されると、ステップＳ１７にて周波数の掃引範囲が低周波数側にシフトされる。

このように、探査波の音圧を調整するためのパラメータとしてパルス信号の周波数を用い、周波数の掃引範囲を変化させることにより、送信波の音圧振幅を増加させ、送信目標範囲に含まれるようにすることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対してパルス生成部５の作動および音圧調整用のパラメータを変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図８に示すように、本実施形態では、一定周波数でパルス信号が生成され、一定周波数の超音波が送信された後に、パルス信号の周波数掃引が開始される。なお、図８では、一定周波数の探査波の後に第１探査波を送信する場合について図示しているが、第２探査波を送信する場合にも、第２探査波の前に一定周波数の探査波が送信される。そして、パラメータ選択部１２は、一定周波数のパルス信号の数をパルス生成部５に指示する。

一定周波数のパルス信号を生成した後にパルス信号の周波数掃引を開始することで、掃引開始時の探査波の音圧が増加し、受信波の周波数変化をとらえやすくなる。そして、本実施形態では、ステップＳ１６にて一定周波数のパルス信号の数を減らし、ステップＳ１７にて一定周波数のパルス信号の数を増やすことにより、送信波の音圧が送信目標範囲に含まれるようにすることができる。

このように、探査波の音圧を調整するためのパラメータとして、一定周波数の探査波を送信するために送信回路４に入力されるパルス信号の数を用いることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して受信回路７の出力信号を補正するための構成を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では第１、第２探査波それぞれの音圧を補正したが、本実施形態では、さらに、超音波の受信感度を受信波に含まれるチャープ信号ごとに補正する。

図９に示すように、本実施形態の超音波センサ２はパラメータ補正部２０を備えており、信号判定部８の出力信号は、パラメータ補正部２０を介して距離判定部９に入力される。

パラメータ補正部２０は、信号判定部８を介して入力される受信回路７の出力信号を所定の範囲に含まれるように補正するものであり、受信感度調整部に相当する。この所定の範囲を受信目標範囲とする。

パラメータ補正部２０は、マイクロホン３が第１探査波の反射波を受信したときの受信回路７の出力信号と、マイクロホン３が第２探査波の反射波を受信したときの受信回路７の出力信号それぞれを受信目標範囲に含まれるように補正する。

具体的には、パラメータ記憶部１１には、第１、第２探査波それぞれについて、受信回路７の出力信号を補正するためのパラメータとして感度係数が記憶されており、パラメータ選択部１２は、探査波に応じて感度係数を選択し、パラメータ補正部２０に送信する。パラメータ記憶部１１は、受信パラメータ記憶部に相当する。

そして、マイクロホン３が第１探査波を送信し、かつ、信号判定部８によって受信波がマイクロホン３から送信された探査波の反射波であると判定されたとき、パラメータ補正部２０は、受信回路７が検出した振幅に第１探査波用の感度係数を掛けたものを出力する。また、マイクロホン３が第２探査波を送信し、かつ、信号判定部８によって受信波がマイクロホン３から送信された探査波の反射波であると判定されたとき、パラメータ補正部２０は、受信回路７が検出した振幅に第２探査波用の感度係数を掛けたものを出力する。

パラメータ補正部２０は、このようにして、マイクロホン３が第１探査波の反射波を受信したときの受信回路７の出力信号と、マイクロホン３が第２探査波の反射波を受信したときの受信回路７の出力信号それぞれを、受信目標範囲に含まれるように補正する。距離判定部９は、パラメータ補正部２０の出力信号に基づいて、物体との距離を検出する。

感度係数の設定方法について、図９および図１０を用いて説明する。図９に示すように、感度係数の設定は、超音波センサ２に調整装置１３を接続し、マイクロホン３から送信された探査波を反射する位置に調整用物体２１を配置して行う。調整装置１３は、振幅判定部１６と、制御部１７と、通信部１８とを備えている。本実施形態では、振幅判定部１６は、制御部１７からの信号に基づいて受信波の振幅が所定の範囲に含まれているか否かを判定する。

制御部１７は、振幅判定部１６の判定結果に基づいて、チャープ信号ごとに感度係数の補正値を決定し、通信部１８を介して超音波センサ２に送信する。具体的には、制御部１７は、図１０に示すステップＳ２１〜ステップＳ２７によって、パラメータ補正部２０が用いる感度係数をチャープ信号ごとに補正する。

ステップＳ２１では、制御部１７は、通信部１８および通信部１０を介して超音波センサ２の制御部６に送波指示を送る。すると、制御部６からパルス生成部５へ送波指示が出され、パルス生成部５は制御部６から指定されたパターンのパルス信号を生成する。そして、マイクロホン３から第１探査波または第２探査波が送信され、マイクロホン３は探査波の調整用物体２１での反射波を受信する。

制御部１７は、ステップＳ２１からステップＳ２２に進み、パラメータ補正部２０が検出した受信波の振幅を測定する。具体的には、マイクロホン３が反射波を受信すると、マイクロホン３から受信回路７へ電圧が入力され、受信回路７は入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、直交復調を行って受信波の周波数および振幅を検出する。パラメータ補正部２０は、受信回路７が検出した振幅に感度係数を掛け、制御部６、通信部１０、通信部１８を介して制御部１７に送信する。そして、制御部１７は、パラメータ補正部２０から送られた振幅情報に基づいて、マイクロホン３が受信した超音波の音圧を算出する。

制御部１７は、ステップＳ２１からステップＳ２２に進み、ステップＳ２２およびステップＳ２３によって、受信波の音圧の測定値と狙い値との差が０であるか否かを判定する。狙い値は、マイクロホン３が受信する超音波の、所望の音圧に応じて設定されている。なお、ここでは、第１実施形態のステップＳ１３と同様に、狙い値は範囲を持った値とされている。

ステップＳ２２では、制御部１７は、受信波のチャープ信号と音圧についての情報を取得する。具体的には、マイクロホン３が超音波を受信すると、マイクロホン３から受信回路７へ電圧が入力される。受信回路７は、入力された電圧をＡ／Ｄ変換した後に直交復調を行い、これによって得られた周波数情報および振幅情報を信号判定部８に送信する。信号判定部８は、受信回路７から送信された周波数情報に基づいて受信波のチャープ信号を判定し、判定結果、および、受信回路７から送信された振幅情報をパラメータ補正部２０に送信する。パラメータ補正部２０は、送信された振幅に感度係数を掛けたものを、制御部６等を介して制御部１７に送信する。

振幅判定部１６は、制御部１７に送信された信号に基づいて、受信波の音圧の測定値が狙い値と等しいか、狙い値よりも大きいか、狙い値よりも小さいかを判定し、判定結果を制御部１７に送信する。

ステップＳ２３では、制御部１７は、振幅判定部１６から送信された判定結果に基づいて、受信波の音圧の測定値と狙い値との差が０であるか否かを判定する。

なお、前述したように、狙い値は範囲を持った値とされている。すなわち、ステップＳ２２において、振幅判定部１６は測定値が受信目標範囲に含まれているか否かを判定し、受信目標範囲に含まれている場合に測定値−狙い値＝０であるとしている。

ステップＳ２３にて測定値−狙い値＝０であると判定すると、制御部１７はステップＳ２４に進み、ステップＳ２１にてパラメータ補正部２０が用いた感度係数を記録する。具体的には、制御部１７から通信部１８および通信部１０を介して制御部６に感度係数を記録する指示が出され、制御部６はパラメータ記憶部１１に感度係数を記憶させる。

ステップＳ２３にて測定値−狙い値＝０でないと判定すると、制御部１７はステップＳ２５に進み、ステップＳ２２で振幅判定部１６から送信された判定結果に基づいて、測定値−狙い値＞０であるか否かを判定する。

ステップＳ２５にて測定値−狙い値＞０であると判定すると、制御部１７はステップＳ２６に進む。ステップＳ２６にて、制御部１７は、パラメータ補正部２０に入力される感度係数が小さくなるように補正値を設定し、超音波センサ２に送信する。一方、測定値が狙い値よりも小さく、ステップＳ２５にて、測定値−狙い値＞０でないと判定されると、制御部１７はステップＳ２７に進み、パラメータ補正部２０に入力される感度係数が大きくなるように補正値を設定する。

なお、ステップＳ２６、ステップＳ２７では、制御部１７は、ステップＳ２２における信号判定部８での判定結果に応じて、第１探査波用、第２探査波用の感度係数から一方を選択して、補正値を設定する。

設定された補正値は通信部１８および通信部１０を介して制御部６に送られ、制御部６は補正値に応じて感度係数を補正する。制御部１７は、ステップＳ２６、ステップＳ２７からステップＳ２１に進む。そして、補正された感度係数がパラメータ選択部１２を介してパラメータ補正部２０に送信され、受信回路７が検出した受信波の振幅に補正された感度係数が掛けられて、制御部１７に送信される。

このように感度係数の補正を繰り返すことにより、測定値−狙い値が０に近づき、受信回路７から信号判定部８、パラメータ補正部２０を介して距離判定部９に送信される信号の大きさが受信目標範囲に含まれるようになる。そして、そのときの感度係数が、ステップＳ２４によってパラメータ記憶部１１に記憶される。

図１０に示す処理は、第１、第２探査波それぞれについて行われ、パラメータ記憶部１１には、第１、第２探査波それぞれについての感度係数が記憶される。そして、物体を検知する際には、パラメータ選択部１２は、パラメータ記憶部１１に記憶された感度係数から探査波に応じた感度係数を選択し、パラメータ補正部２０に送信する。これにより、第１、第２探査波それぞれについて、距離判定部９が判定に用いる振幅が受信目標範囲に含まれるようになる。

このように、第１探査波用の感度係数と第２探査波用の感度係数をそれぞれ調整し、距離判定部９が判定に用いる受信波の振幅が所定の範囲に含まれるようにすることで、第１探査波と第２探査波との検出可能な距離の差を小さくすることができる。これにより、検知性能の差をさらに低減することができる。

また、物体検知装置が複数の超音波センサ２を備え、１つの超音波センサ２から送信された探査波の反射波を他の超音波センサ２で受信する場合にも、検知性能を超音波センサ２ごとに等しくすることができる。

なお、マイクロホン３が受信波を検知する時間が短く、受信回路７が周波数および振幅の検出に用いる信号のサンプル数が少ないと、受信回路７が検出する受信波の振幅が実際の振幅よりも小さくなることがある。そこで、この時間の長さを補正用のパラメータとして用いてもよい。すなわち、パラメータ補正部２０が受信回路７に受信波を検知する時間の長さを指示する構成とし、検出された振幅が小さい場合には、ステップＳ２７にて、この時間を長くして、受信回路７が周波数および振幅の検出に用いる信号のサンプル数を増やしてもよい。また、検出された振幅が大きい場合にはこの時間を短くしてもよい。

また、図１１に示すように、調整用送信部としての基準マイク２２を配置して感度係数の調整を行ってもよい。すなわち、基準マイク２２からマイクロホン３に向かってチャープ信号を含む超音波を送信し、この超音波をマイクロホン３で受信したときのパラメータ補正部２０の出力信号が受信目標範囲に含まれるように感度係数を補正してもよい。この場合、基準マイク２２が第１探査波と同様に周波数が変化する超音波をマイクロホン３に向かって送信し、この超音波をマイクロホン３が受信したときのパラメータ補正部２０の出力信号が受信目標範囲に含まれるように、感度係数を変更する。また、基準マイク２２が第２探査波と同様に周波数が変化する超音波をマイクロホン３に向かって送信し、この超音波をマイクロホン３が受信したときのパラメータ補正部２０の出力信号が受信目標範囲に含まれるように、感度係数を変更する。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して温度を検知するための構成を追加したものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１２に示すように、本実施形態の超音波センサ２は、環境の温度を検出する温度検知部２３を備えている。そして、パラメータ記憶部１１は、温度検知部２３が検出した温度に応じて、記憶しているパラメータを補正してパラメータ選択部１２に送信する。

例えば、マイクロホン３が、温度の上昇により感度が下がり、温度の低下により感度が上がる特性を有している場合には、パラメータ記憶部１１は、温度の上昇とともに感度係数を増加させ、温度の低下とともに感度係数を減少させる。

このように、パラメータ記憶部１１に記憶された感度係数を温度に応じて変化させることにより、検知性能の差をさらに低減することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態において、物体検知装置が超音波センサ２を複数備え、各超音波センサ２において、パラメータ選択部１２が第１、第２探査波それぞれの音圧を調整し、各探査波の音圧または反射波の音圧が送信目標範囲に含まれるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態において、第４実施形態の調整装置１３を超音波センサ２に接続するとともに調整用物体２１を配置して、探査波の音圧の調整を行ってもよい。すなわち、マイクロホン３からの探査波を調整用物体２１で反射し、反射波の音圧振幅を検出して、振幅判定部１６によって、この音圧振幅のピーク値が送信目標範囲に含まれると判定されるように、パラメータ記憶部１１に記憶されるパラメータを調整してもよい。なお、この場合には、第１探査波の反射波の音圧と第２探査波の反射波の音圧の両方が送信目標範囲に含まれるようにパラメータを調整する。

３ マイクロホン
４ 送信回路
７ 受信回路
９ 距離判定部
１２ パラメータ選択部

Claims (16)

1. 探査波として超音波を送信する送信部（３、４）と、
   超音波を受信して信号を出力する受信部（３、７）と、
   前記受信部が受信した超音波の周波数が前記探査波の周波数と同様に変化したときに、前記受信部の出力信号に基づいて物体との距離を検出する距離検出部（９）と、を備える物体検知装置であって、
   前記探査波の音圧を調整して、前記探査波または前記探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする送信音圧調整部（１２）を備え、
   前記送信部は、前記探査波として、周波数が時間とともに変化する第１探査波と、周波数が前記第１探査波とは異なる変化率で時間とともに変化する第２探査波とを送信し、
   前記送信音圧調整部は、前記第１探査波と前記第２探査波それぞれについて、前記探査波または前記探査波の反射波の音圧が所定の送信目標範囲に含まれるようにする物体検知装置。
2. 前記送信部、前記受信部、および、前記送信音圧調整部を有する超音波センサ（２）を複数備え、
   複数の前記超音波センサそれぞれにおいて、前記送信音圧調整部は、前記第１探査波の音圧と前記第２探査波の音圧をそれぞれ調整する請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記送信音圧調整部は、前記探査波の音圧のピーク値が前記送信目標範囲に含まれるように、前記探査波の音圧を調整する請求項１または２に記載の物体検知装置。
4. 前記送信音圧調整部は、前記探査波のうち所定の周波数帯域に含まれる部分の音圧が前記送信目標範囲に含まれるように、前記探査波の音圧を調整する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
5. 前記送信音圧調整部は、前記探査波の反射波の音圧のピーク値が前記送信目標範囲に含まれるように、前記探査波の音圧を調整する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
6. 前記送信音圧調整部は、前記探査波の音圧を調整するためのパラメータとして、前記送信部に入力される電流値を用いる請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
7. 前記送信音圧調整部は、前記探査波の音圧を調整するためのパラメータとして、前記送信部に入力される電圧値を用いる請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
8. 前記送信部は、パルス信号が入力されることにより探査波として超音波を送信する構成とされており、
   前記送信音圧調整部は、前記探査波の音圧を調整するためのパラメータとして、前記送信部に入力されるパルス信号の周波数を用いる請求項１ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
9. 前記送信部は、前記第１探査波または前記第２探査波の送信前に周波数が一定の超音波を送信し、
   前記送信音圧調整部は、前記探査波の音圧を調整するためのパラメータとして、該超音波を送信するために前記送信部に入力されるパルス信号の数を用いる請求項１ないし８のいずれか１つに記載の物体検知装置。
10. 前記探査波の音圧を調整するためのパラメータを記憶する送信パラメータ記憶部（１１）を備える請求項１ないし９のいずれか１つに記載の物体検知装置。
11. 前記送信目標範囲の最大値と最小値との差は、４ｄＢ以下である請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の物体検知装置。
12. 前記受信部の出力信号を所定の受信目標範囲に含まれるように補正する受信感度調整部（２０）を備え、
    前記受信感度調整部は、前記受信部が前記第１探査波の反射波を受信したときの出力信号と、前記受信部が前記第２探査波の反射波を受信したときの出力信号それぞれを、前記受信目標範囲に含まれるように補正する請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の物体検知装置。
13. 前記受信感度調整部は、前記受信部の出力信号を補正するためのパラメータとして、前記受信部の出力信号に掛ける感度係数を用いる請求項１２に記載の物体検知装置。
14. 前記受信感度調整部は、前記受信部の出力信号を補正するためのパラメータとして、前記受信部が受信波を検知する時間の長さを用いる請求項１２または１３に記載の物体検知装置。
15. 前記受信部の出力信号を補正するためのパラメータを記憶する受信パラメータ記憶部（１１）を備える請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
16. 環境の温度を検知する温度検知部（２３）を備え、
    前記受信パラメータ記憶部に記憶されたパラメータは、前記温度検知部が検知した温度に応じて補正される請求項１２ないし１５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
    

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