JP2792960B2

JP2792960B2 - 超音波検知器

Info

Publication number: JP2792960B2
Application number: JP1300373A
Authority: JP
Inventors: 昭次郎川口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH03160388A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は車両等に用いる超音波検知器に係り、特に検
知エリア内に存在する水滴による誤検知を防止する超音
波検知器に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば車両のバンパー上に配置され、障害物等
の物体を検出する超音波検知器が知られている。すなわ
ち、第11図に示すように、超音波検知器の送受波器８を
車両９のバンパー10のコーナーに配置し、上記送受波器
８から超音波を送波するとともに、物体（障害物）から
の反射波を受波することにより、超音波検知器は上記物
体を検知するようにしている。

このような超音波検知器では、送受波器８から比較的
遠距離の物体も検知すべく、受波増幅回路のゲインを高
くして、物体の検知可能なエリアを広げるようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、超音波検知器の検知エリアを広げ過ぎる
と、第12図に示すように、検知エリアP₁がバンパー10に
まで広がることになる。この場合、降雨や洗車等により
バンパー10に水滴が付着すると、超音波検知器はこの水
滴からの反射波を物体信号と誤検知する虞れがある。

また、この水滴の付着による誤検知を防止すべく、第
13図に示すように、受波増幅回路のゲインをその分低く
設定することも可能であるが、このようにすると、例え
ば晴天日のように、水滴が付着していないときでも狭い
検知エリアP₂で物体を検知することになり、これでは遠
距離の物体が検知できなくなる等、本来の検知能力が充
分に生かされていないことになる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、検知エ
リアを広くしたまま、検知エリア内の水滴による誤検知
を防止することができる超音波検知器を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、車体に取り付
けられた送受波部から超音波パルスを空間方向に向けて
送受波し、検知エリア内の物体を検知する超音波検知器
において、水滴の有無を検知する水滴検知手段と、超音
波パルスが車体の一部から帰来するのに要する時間幅に
設定され、該時間幅に相当するエリア切換信号を出力す
る信号発生手段と、上記水滴が検知されたときは、上記
エリア切換信号の出力中検知エリアを狭くするエリア変
更手段とを備えたものである。

（作用）上記構成の超音波検知器によれば、水滴が検知された
ときは、車体に付着した水滴から帰来する反射波に対し
ては検知エリアが狭くされ、一方、空間の物体からの反
射波は通常の検知エリアで検知されるため、水滴による
誤検知が防止される。また、水滴が検知されないとき
は、通常の検知エリアに対して物体が検知されるので、
遠距離等のより広い検知エリア内の物体の検知精度が低
下されることがなくなる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る超音波検知器の第１実施例の全
体回路図である。

超音波検知器は、例えば車両等に設置され、所定周波
数の超音波パルスを所定周期で、あるいはドライバーの
操作に応じて送波するとともに、障害物等の物体からの
反射波を受波して上記物体を検知するものである。

マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１は
送波する超音波パルスの送波タイミングの制御や、受波
信号に対する各種信号処理等を行うものである。送波増
幅回路２はマイコン１からの送波指示信号を受けて所定
幅の発振出力信号を電力増幅（第４図、波形ａ）して送
受波器３を励振させるものである。送受波器３は超音波
振動子等からなり、車両９のバンパー10（第11図）のコ
ーナー等に設置されるものである。そして、送受波器３
は送波増幅回路２からの励振信号を超音波パルスに変換
して指向範囲内に送波するとともに物体からの反射波を
受送する。

受波増幅回路４は送受波器３で受波された物体からの
帰来反射波信号を検波回路５にて処理可能なレベルまで
増幅（第４図、波形b₁,b₂）すべく、予め所定のゲイン
が設定されたものである。なお、この受波増幅回路４は
後述するように水滴検知回路６からの信号によってゲイ
ンが変更されるようになされている。検波回路５は受波
増幅回路４で増幅された受波信号を包絡線検波するとと
もに、この検波信号から一定レベル（閾値）以上の検波
信号を、例えばパルス整形し、物体信号（第４図、波形
c₁,c₂）としてマイコン１へ出力するものである。上記
マイコン１は内部に送波と同期して動作を開始する図示
しない計時手段（または、距離カウンタ）を備えてお
り、この計時情報（または、距離カウンタの計数値）を
用いて、検波回路５からの物体信号の有無や物体までの
距離を演算処理して求める。

水滴検知回路６は送受波器３付近の車両９上に取り付
けられた水滴検知器60により水滴の付着が検知される
と、水滴検知信号を受波増幅回路４に出力するものであ
る。そして、上記受波増幅回路４は水滴検知信号が入力
されると、ゲイン（増幅率）が所定の低レベルに変更さ
れる。

なお、上記構成では送波および受波を送受波器３で行
うようにしたが、送受波器３に代えて送波器と受波器と
を別個に構成してもよい。

次に、上記水滴検知部60の一実施例の構成について第
２図を用いて説明する。

水滴検知部60は絶縁体63上に降雨や洗車等により付着
する水滴でも短絡される程度の所定ギャップ64を挟んで
形成された平行直線状の電極61,62からなるものであ
る。そして、水滴検知部60に水滴が付着していないとき
は、電極61,62間が開放状態になり、電極61,62間に水滴
が付着すると電極61,62間が低抵抗状態になる。

次に、水滴検知回路６の一実施例の回路構成について
第３図を用いて説明する。

電源端I₁,I₂間は水滴検知部60の電極61,62と抵抗R₁か
らなる直列回路が接続され、また、同様に抵抗R₂とトラ
ンジスタQ₁のコレクタ、エミッタからなる直列回路が接
続されている。さらに、水滴検知部60と抵抗R₁の接続点
がトランジスタQ₁のベースに接続されている。そして、
抵抗R₂とトランジスタQ₁のコレクタの接続点が出力端O₁
とされる。

そして、水滴検知部60に水滴が付着していないとき
は、電極61,62間が開放状態にあり、ベースに電流が流
れないため、トランジスタQ₁はオフになり、出力端O₁か
らハイレベルが出力される。一方、水滴検知部60に水滴
が付着すると、電極61,62間が低抵抗状態となってトラ
ンジスタQ₁はオンし、出力端O₁からローレベルが水滴検
知信号として出力される。

次に、第１実施例の動作について第４図を用いて説明
する。なお、説明の便宜上、検知エリア内には物体は１
個しかないものとする。また、物体は水滴に比べて大き
く、従って物体からの反射波のレベルは水滴からの反射
波のレベルよりも高い。さらに、受波増幅回路４が低い
ゲインに変更されたときは、水滴からの反射波を増幅し
た信号が検波回路５の一定レベル（閾値）V₁を越えない
ように設計されている。

まず、バンパー10（第11図）に水滴が付着していない
場合の動作について説明する。すなわち、水滴検知部60
が開放状態のときに超音波パルスA₁,A₁が送受波器３か
ら送波され、物体に反射すると、この反射波信号が送受
波器３で受波される。そして、残響および上記受波信号
が受波増幅回路４により所定の高ゲイン増幅された後、
これらの信号B₁,B₂が検知回路５で包絡線検波され、こ
の検波信号から閾値V₁以上の信号C₁,C₂がマイコン１に
入力される。

マイコン１は残響を除去するゲート信号を用いて上記
信号C₁,C₂から物体からの反射波に係る物体信号C₂を識
別するとともに、内部の計時手段により、例えば送波開
始のt₁時点から物体信号C₂が入力されるt₂時点までを計
時し、この計時結果から物体までの距離を演算する。そ
して、この距離が所定距離以内であれば、マイコン１は
ブザー、音声あるいはLED等の表示手段でドライバーに
報知する。

一方、降雨等によりバンパー10に水滴が付着すると、
残響、物体および水滴からの反射波が送受波器３に受波
され、受波増幅回路４で増幅される。このとき、水滴検
知部60に水滴が付着しているので、水滴検知回路６から
水滴検知信号が出力されているため、受波増幅回路４の
ゲインが切り換えられ、所定の低ゲインに変更される。
従って、残響信号B₁、物体信号B₂および水滴からの反射
波に係る信号B₃（第４図、波形b₂の各二点鎖線）の出力
レベルは、それぞれ信号B₁₁,B₁₂,B₁₃（第４図、波形b₂
の各実線）に低下する。

ところで、上述したように、水滴からの反射波は物体
からの反射波に比べて小さいので、受波増幅回路４のゲ
インが所定の低ゲインに変更されたときには、水滴から
の反射波に係る信号B₁₃は閾値V₁よりも小さくなる。一
方、残響や物体からと反射波は元々レベルが高いため、
上記信号B₁₁,B₁₂は閾値V₁以上になる。従って、検波回
路５から残響信号C₁₁および物体信号C₁₂がマイコン１に
出力される。

そして、マイコン１は残響を除去するゲート信号を用
いて上記信号C₁₁,C₁₂から物体信号C₁₂を識別するととも
に、内部の計時手段を用いて物体までの距離を演算し、
この距離が所定距離以内であれば、前述同様、音声等に
よりドライバーに報知する。

このように、第１実施例では、水滴検知回路６により
水滴の付着が検知されると、受波増幅回路４のゲインが
切り換えられて所定の低ゲインに変更されるので、検波
回路５の検知レベルが相対的に高くなり、水滴からの反
射波に係る信号が検知レベルを越えなくなる。すなわ
ち、閾値V₁以上の反射波が得られる検知エリアが第12図
から第13図に示すように狭められることになり、水滴を
物体と誤検知することが防止できる。

次に、本発明に係る超音波検知器の第２実施例につい
て第５図を用いて説明する。この実施例は第１実施例の
回路にノア回路７を追加するとともに、マイコン１内部
にゲート出力手段11を設けたものである。また、第１実
施例の受波増幅回路４に代えて受波増幅回路41が設けら
れている。第２実施例では、送受波器３の近傍に付着
し、反射波レベルの比較的高い水滴の影響を除去すべ
く、水滴検知回路６により水滴の付着が検知されると、
比較的近距離に対応する所定期間のみ受波増幅回路41の
ゲインを切り換え、所定の低ゲインに変更するようにし
ている。なお、図中、第１図と同一番号が付されたもの
は同一機能を果たすものである。

上記ゲート出力手段11は送波開始からT₁期間経過毎に
ローレベルになる幅T₂のゲートパルス（第６図、波形
ｄ）をノア回路７に出力するものである。すなわち、こ
のゲートパルスｄの出力期間はバンパー10（第11図）の
送受波器３の近傍に付着した水滴からの反射波の受波期
間に対応するようになされている。ノア回路７の一方の
入力端にはゲート出力手段11からのゲート信号ｄが入力
され、他方の入力端には水滴検知回路６の出力信号が入
力されるようになされている。そして、ノア回路７は上
記ローレベルの水滴検知信号の入力期間内に、ゲート出
力手段11からのローレベルのゲートパルスｄが入力され
ると、ハイレベルのゲイン切換信号（第６図、波形ｅ）
を受波増幅回路41に出力する。受波増幅回路41はノア回
路７からの上記ゲイン切換信号ｅの入力期間のみゲイン
を切り換えて所定の低ゲインに変更するようになされて
いる。

次に、本発明に係る超音波検知器の第２実施例の動作
について第６図を用いて説明する。なお、バンパー10に
水滴が付着していない場合は、ノア回路７は常にハイレ
ベルにあるため、物体検知動作は第１実施例と同様とな
るので説明は省略する。

降雨等によりバンパー10に水滴が付着すると、残響、
物体および水滴からの反射波が送受波器３に受波され、
受波増幅回路41で信号B₁,B₂,B₃のように増幅される。こ
のとき、水滴検知部60に水滴が付着しているので、水滴
検知回路６から水滴検知信号が出力される。一方、ゲー
ト出力手段11から送波開始からT₁期間経過毎に幅T₂のゲ
ートパルスｄが出力される。

このゲートパルスｄの出力期間、ノア回路７からゲイ
ン切換信号ｅが出力され、上記出力期間中、受波増幅回
路41のゲインは切り換えられ、所定の低ゲインに変更さ
れる。このため、水滴からの反射波に係る信号は所定の
高ゲインで増幅された場合の信号B₃（第６図、波形b₃の
二点鎖線）に対して所定の低ゲインで増幅された信号B
₁₃（第６図、波形b₃の実線）のようにレベルが低く、検
波回路５の閾値V₁を越えなくなる。すなわち、検波回路
５から信号C₄,C₅のみがマイコン１に出力される。

従って、マイコン１は残響を除去するゲート信号を用
いて上記信号C₄,C₅から物体信号C₅を識別し、計時手段
を用いて物体までの距離を演算し、この距離が所定距離
以内であれば、音声等によりドライバーに報知する。

このように、第２実施例では、バンパー10の送受波器
３の近傍に付着した水滴による反射波が受波される比較
的近距離に対応する所定期間のみ受波増幅回路41のゲイ
ンを切り換え、所定の低ゲインに変更するので、この所
定期間は閾値V₁以上の反射波が得られる検知エリアが第
12図から第13図に示すように狭められるとともに、この
所定期間以外では受波増幅回路41は通常のゲインで信号
を増幅するので、遠距離の物体の検知精度を低下させる
ことなく、水滴を物体と誤検知することを防止すること
ができる。

次に、本発明に係る超音波検知器の第３実施例につい
て第７図を用いて説明する。この実施例は第１実施例の
検波回路５に代えて検波回路51を設けるとともに、水滴
検知回路６の出力を検波回路51に接続したものである。
第３実施例では、水滴検知回路６により水滴の付着が検
知されると、検波回路51の閾値を切り換えて高レベルに
変更するようにしている。なお、図中、第１図と同一番
号が付されたものは同一機能を果たすものである。

すなわち、検波回路51は水滴検知回路６からの水滴検
知信号の入力期間中、閾値V₂を切り換えて所定閾値V
₃（＞閾値V₂）に変更するようになされている。そし
て、検波回路51は受波増幅回路４からの増幅信号（第８
図、波形b₄）を包絡線検波し、この検波信号から閾値以
上の信号をパルス整形して（第８図、波形c₄）、マイコ
ン１へ出力する。

次に、本発明に係る超音波検知器の第３実施例の動作
について第８図を用いて説明する。なお、所定閾値V₃は
物体信号（第８図、信号B₂）のレベルと水滴からの反射
波に係る信号（第８図、信号B₃）のレベルの中間に設定
されている。

まず、バンパー10に水滴が付着していない場合、残響
および物体からの反射波信号が送受波器３で送波され、
受波増幅回路４で増幅された後、検波回路51で包絡線検
波されるとともに、得られた検波信号から閾値V₂以上の
信号がマイコン１へ出力される。そして、マイコン１は
上述したように物体信号を識別するとともに、計時手段
を用いて物体までの距離を演算する。そして、この距離
が所定距離以内であれば、マイコン１は音声等でドライ
バーに報知する。

一方、降雨等によりバンパー10に水滴が付着すると、
残響、物体および上記水滴からの反射波が送受波器３に
受波され、受波増幅回路４で増幅され、残響信号B₁、物
体信号B₂および水滴からの反射波に係る信号B₃が検波回
路51に出力される。このとき、水滴検知部60に水滴が付
着しているので、水滴検知回路６から水滴検知信号が出
力され、検波回路51の閾値V₂が切り換えられ、所定閾値
V₃に変更される。このため、上記信号B₁,B₂,B₃の内、水
滴からの反射波に係る信号B₃のみが所定閾値V₃以下とな
り、検破回路51からは残響信号C₆および物体信号C₇のみ
がマイコン１に出力される。

そして、マイコン１は上記信号C₆,C₇から物体信号C₇
を識別し、計時手段を用いて物体までの距離を演算し、
この距離が所定距離以内であれば、音声等によりドライ
バーに報知する。

このように、第３実施例では、水滴検知回路６により
水滴の付着が検知されると、検波回路51の閾値V₂が切り
換えられ、所定閾値V₃（＞閾値V₂）に変更されるので、
検波回路51の検知レベルが高くなり、水滴からの反射波
に係る信号が検知レベルよりも小さくなる。すなわち、
閾値V₂以上の反射波信号が得られる検知エリアが第12図
から第13図に示すように所定閾値V₃のレベルまで狭めら
れることになり、水滴を物体と誤検知することが防止さ
れる。

次に、本発明に係る超音波検知器の第４実施例につい
て第９図を用いて説明する。この実施例では、第２実施
例の検波回路51に代えて検波回路52が設けられるととも
に、ノア回路７の出力が検波回路52に入力される。第４
実施例では、送受波器３の近傍に付着した反射波レベル
が比較的高い水滴の影響を除去すべく、水滴検知回路６
により水滴の付着が検知されると、比較的近距離に対応
する所定期間のみ検波回路53の閾値V₂を所定閾値（＞閾
値V₂）に切り換えて変更するようにしている。なお、図
中、第２図と同一番号が付されたものは同一機能を果た
すものである。

すなわち、検波回路52はノア回路７からのゲイン切換
信号の入力期間のみ閾値V₂を切り換えて所定閾値V₃に変
更するものである。

次に、本発明に係る超音波検知器の第４実施例の動作
について第10図を用いて説明する。なお、バンパー10に
水滴が付着していない場合は、ノア回路７は常にハイレ
ベルにあるため、物体検出動作は第２実施例と同様とな
るので説明は省略する。

降雨等によりバンパー10に水滴が付着すると、残響、
物体および水滴からの反射波が送受波器３に受波され、
受波増幅回路41で増幅され、残響信号B₁、物体信号B₂お
よび水滴からの反射波信号に係る信号B₃が検波回路52に
出力される。このとき、水滴検知部60に水滴が付着して
いるので、水滴検知回路６から水滴検知信号が出力され
る。一方、ゲート出力手段11から送波開始からT₁期間経
過毎に幅T₂のゲートパルスが出力され、このゲートパル
スの出力期間中、ノア回路７からゲイン切換信号ｅが出
力される。

この結果、検波回路52の閾値V₂が切り換えられて所定
閾値V₃に変更され、上記信号B₁,B₂,B₃の内、上記水滴か
らの反射波に係る信号B₃のみが所定閾値V₃以下となり、
検波回路52から残響信号C₈および物体信号C₉がマイコン
１に出力される。

マイコン１は上記信号C₈,C₉から物体信号C₉を識別
し、計時手段を用いて物体までの距離を演算し、この距
離が所定距離以内であれば、音声等によりドライバーに
報知する。

このように、第４実施例では、バンパー10の送受波器
３の近傍に付着した水滴による反射波が比較的近距離付
近に対応する所定期間のみ検波回路52の閾値V₂を切り換
えて所定閾値V₃に変更するので、この所定期間は閾値V₂
以上の反射波が得られる検知エリアが第12図から第13図
に示すように狭められるとともに、この所定期間以外で
は検波回路52は通常の閾値V₂であるので、遠距離の物体
の検知精度を低下させることなく、水滴を物体と誤検知
することを防止することができる。

なお、水滴検知部60の電極61,62は、第２図に示すよ
うに平行直線状に限らず、より複雑なパターン形状であ
ってもよい。すなわち、電極61,62は、例えば同心円状
に形成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、水滴が検知されたときは、車体に付着した
水滴から帰来する反射波に対しては検知エリアを狭く、
空間の物体からの反射波は通常の検知エリアで検知する
こととしたので水滴を誤って検知することが防止でき
る。また、水滴が検知されないときは、通常の検知エリ
アに対して物体を検知するので遠距離等のより広い検知
エリア内の物体の検知精度を低下させることがなく、超
音波検知器の本来の検知能力をできる限り発揮させて物
体を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波検知器の第１実施例の全体
回路図、第２図は水滴検知部の一実施例の構成図、第３
図は水滴検知回路の一実施例の回路図、第４図は第１実
施例の動作を説明する各波形図、第５図は本発明に係る
超音波検知器の第２実施例の全体回路図、第６図は第２
実施例の動作を説明する各波形図、第７図は本発明に係
る超音波検知器の第３実施例の全体回路図、第８図は第
３実施例の動作を説明する各波形図、第９図は本発明に
係る超音波検知器の第４実施例の全体回路図、第10図は
第４実施例の動作を説明する各波形図、第11図は超音波
検知器の車両のバンパーへの取付状態を示す図、第12図
および第13図は従来の超音波検知器の課題を説明するた
めの図である。１……マイクロコンピュータ、２……送波増幅回路、３
……送受波器、4,41……送波増幅回路、5,51,52……検
波回路、６……水滴検知回路、７……ノア回路、11……
ゲート出力手段、60……水滴検知部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車体に取り付けられた送受波部から超音波
パルスを空間方向に向けて送受波し、検知エリア内の物
体を検知する超音波検知器において、水滴の有無を検知
する水滴検知手段と、超音波パルスが車体の一部から帰
来するのに要する時間幅に設定され、該時間幅に相当す
るエリア切換信号を出力する信号発生手段と、上記水滴
が検知されたときは、上記エリア切換信号の出力中検知
エリアを狭くするエリア変更手段とを備えたことを特徴
とする超音波検知器。