JP6765069B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体検知装置に関する。

従来、超音波を用いて障害物を検知する超音波センサが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の超音波センサは、圧電振動子（送信部及び受信部）と、複数のスイッチと、駆動回路と、出力信号処理回路と、マイコンとを備えている。圧電振動子は、駆動回路から出力される駆動信号に従って超音波を送信した後、障害物からの反射波を受信する。出力信号処理回路は、圧電振動子が取得した受信信号に基づいて残響時間をセンシングし、その結果に応じた制御信号をマイコンに出力する。マイコンは、出力信号処理回路からの制御信号に基づいて複数のスイッチのオンオフ駆動を行い、残響時間を調整する。

特開２００４−３４３４８２号公報

上述の特許文献１に記載の超音波センサでは、圧電振動子の異常を検知することができなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされており、送信部の異常を検知可能な物体検知装置を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の形態の物体検知装置は、機械的な振動を電気信号に変換する受信部が、送信部から間欠的に送信される複数の超音波に対する複数の反射波を受信するか否かに基づいて物体の有無を検知する検知部と、前記複数の超音波のそれぞれの送信期間の所定の時点から所定時間内に開始された判定区間のそれぞれにて前記電気信号のそれぞれが検知されない場合には前記送信部が正常と判定し、前記判定区間のそれぞれにて検知された前記電気信号のそれぞれの波形の相関値が規定値以上の場合には前記送信部が異常と判定し、前記相関値が前記規定値未満の場合には前記送信部が正常と判定する判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る第２の形態の物体検知装置は、第１の形態において、前記判定部の判定結果に基づいて前記送信部の異常を報知する報知部をさらに備えていることを特徴とする。

本発明に係る第３の形態の物体検知装置は、第１または第２の形態において、前記判定部は、前記判定区間のそれぞれにて前記電気信号のそれぞれの振幅と基準値とを比較し、前記比較した判定区間の全体に亘って前記振幅が前記基準値以上の場合には、前記相関値が前記規定値以上と判定することを特徴とする。

本発明に係る第４の形態の物体検知装置は、第１〜第３の形態のうちいずれかの形態において、前記判定部は、前記送信部が異常と判定した場合には、前記送信部に新たな超音波の送信を停止させることを特徴とする。

本発明に係る第５の形態の物体検知装置は、第１〜第３の形態のうちいずれかの形態において、前記判定部は、前記送信部が異常と判定した後の判定区間のうち隣り合う２つの判定区間における前記相関値が前記規定値未満の場合、前記送信部が異常との判定を解除することを特徴とする。

本発明に係る第６の形態の物体検知装置は、第１〜第５の形態のうちいずれかの形態において、前記検知部は、前記判定部が前記送信部の判定に用いた判定区間の数よりも多数の検知区間のそれぞれで連続して前記複数の反射波のそれぞれを受信した場合に前記物体が有ると判断することを特徴とする。

本発明に係る第７の形態の物体検知装置は、第１〜第６の形態のうちいずれかの形態において、前記送信期間の前記所定の時点は、前記送信部が前記複数の超音波のそれぞれの送信を終了する時点から規定時間経過した時点、又は、前記送信部が前記複数の超音波のそれぞれの送信を開始する時点であることを特徴とする。

本発明の物体検知装置は、送信部の異常を検知することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る物体検知装置のブロック図である。 図２Ａは、同上の物体検知装置に用いられる超音波センサを車両のバンパに取り付けた状態の正面図である。図２Ｂは、同上の物体検知装置に用いられる超音波センサを車両のバンパに取り付けた状態の断面図である。 図３Ａ〜図３Ｃは、同上の物体検知装置における超音波の波形図である。 図４は、同上の物体検知装置の検知部の動作を説明するための波形図である。 図５は、同上の物体検知装置の判定部の動作を説明するための波形図である。 図６は、同上の物体検知装置の動作を説明するフローチャートである。

以下の実施形態は、物体検知装置に関し、特に超音波を用いて物体を検知する物体検知装置に関する。

本実施形態の物体検知装置１は、図１に示すように、検知部１３と、判定部１４とを備えている。検知部１３は、機械的な振動を電気信号に変換する受信部１２が、送信部１１から間欠的に送信される超音波１００の反射波２００を受信するか否かに基づいて物体２の有無を検知する。判定部１４は、超音波１００の送信の開始時点から所定時間内に設定された判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３（図５参照）において電気信号が検知されない場合には、送信部１１が正常と判定する。判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３においてそれぞれ検知された複数の電気信号の波形（出力波形Ｗ２）（図５参照）の相関値が規定値以上の場合には、送信部１１が異常と判定する。さらに、判定部１４は、上記相関値が規定値未満の場合には、送信部１１が正常と判定する。

以下、本発明の実施形態に係る物体検知装置１について、図面を参照して具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の物体検知装置１は、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２と、検知部１３と、判定部１４と、第１報知部１５と、第２報知部１６と、駆動部１７とを備えている。この物体検知装置１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、例えば車両のバンパ１０に取り付けられた超音波センサ３の受信結果（出力結果）に基づいて、車両の周囲にある物体２を検知するために用いられる。

送信部１１は、電気信号を機械的な振動に変換するように構成されている。本実施形態では、送信部１１は、駆動部１７から出力される所定の駆動信号によって振動し、空気を振動させることで超音波１００を送信（送波）する。ここで、本実施形態では、送信部１１は、駆動部１７からの駆動信号に従って一定間隔で超音波１００を送信する。すなわち、送信部１１は、超音波１００を間欠的に送信する。

受信部１２は、機械的な振動を電気信号に変換するように構成されている。本実施形態では、受信部１２は、送信部１１から送信された超音波１００のうち物体２で反射した反射波２００を受信（受波）し、受信した反射波２００を電気信号に変換する。また、受信部１２は、変換した電気信号を検知部１３及び判定部１４に出力する。

第１報知部１５は、検知部１３が物体２を検知したときに報知を行うように構成されている。第１報知部１５は、例えばランプやブザー等を含んでおり、光や音によって利用者に報知を行う。本実施形態では、利用者は、車両の運転者または同乗者である。また、本実施形態では、第１報知部１５は、車両に搭載されているインジケータである。

第２報知部（報知部）１６は、判定部１４が送信部１１の異常を検知したときに報知を行うように構成されている。第２報知部１６は、第１報知部１５と同様に、例えばランプやブザー等を含んでおり、光や音によって利用者に報知を行う。本実施形態では、第２報知部１６も、車両に搭載されているインジケータである。

なお、本実施形態では、第１報知部１５と第２報知部１６とを別々に設けているが、報知部は１つであってもよい。すなわち、検知部１３が物体２を検知したときと、判定部１４が送信部１１の異常を検知したときとで、同じ報知部に報知を行わせるように構成されていてもよい。

検知部１３及び判定部１４は、例えばマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成として備えている。マイコンは、そのメモリに記録されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することにより、検知部１３及び判定部１４としての機能を実現する。プログラムは、予めマイコンのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。本実施形態では、検知部１３及び判定部１４は、車両に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）で構成されている。

検知部１３は、受信部１２の出力波形Ｗ２（後述する）に基づいて物体２の有無を検知する。また、検知部１３は、送信部１１が超音波１００を送信してから、受信部１２が反射波２００を受信するまでの時間に基づいて物体２までの距離を検知する。検知部１３の検知動作については後述する。

判定部１４は、受信部１２の出力波形Ｗ２に基づいて送信部１１が異常か否かを判定する。判定部１４の判定動作については後述する。

駆動部１７は、検知部１３から超音波１００の送信を開始させる送信開始指令を受け取ると、この送信開始指令に基づいて所定の駆動信号を出力し、送信部１１に超音波１００の送信を開始させる。また、駆動部１７は、検知部１３から超音波１００の送信を停止させる送信停止指令を受け取ると、この送信停止指令に基づいて駆動信号の出力を停止し、送信部１１に超音波１００の送信を停止させる。

超音波センサ３は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、超音波トランスデューサ３１と、基板３２と、ハウジング３３と、ベゼル３４と、緩衝用ゴム３５とを備えている。

超音波トランスデューサ３１は、ケース３１０と、圧電素子３１１と、一対の接続端子３１２（図２Ｂでは片方の接続端子３１２のみ図示）とを有している。ケース３１０は、例えばアルミニウムなどの金属材料により円筒状に形成されている。なお、ケース３１０は金属材料に限らず、合成樹脂により形成されていてもよい。圧電素子３１１は、ケース３１０に収納される。一対の接続端子３１２の各々は、基板３２の厚み方向に長い棒状であり、圧電素子３１１と基板３２との間を電気的に接続する。

圧電素子３１１は、電気信号（交流電圧）と機械的な振動とを相互に変換することにより、超音波１００の送信と反射波２００の受信との両方を実行可能に構成されている。圧電素子３１１は、基板３２に形成された駆動部１７から駆動信号が印加されると、ケース３１０を振動させる。これにより、空気が振動して超音波１００が発生する。また、圧電素子３１１は、超音波１００のうち物体２で反射した反射波２００によりケース３１０が振動すると、この振動を電気信号に変換し、変換した電気信号を基板３２に出力する。すなわち、圧電素子３１１は、電気信号を機械的な振動（超音波１００）に変換する送信部１１としての機能と、機械的な振動（反射波２００）を電気信号に変換する受信部１２としての機能とを有している。つまり、本実施形態では、圧電素子３１１により送信部１１及び受信部１２が構成されている。

基板３２は、例えば矩形平板状に形成されたプリント基板であり、少なくとも駆動部１７を構成する回路部品が実装されている。また、基板３２には、外部回路（本実施形態ではＥＣＵ）との間を電気的に接続する複数の接続端子３６（図２Ｂでは１つの接続端子３６のみ図示）が電気的に接続されている。基板３２は、複数の接続端子３６を介してＥＣＵから電力が供給され、かつＥＣＵに対して圧電素子３１１の受信結果である電気信号（受信部１２の出力波形Ｗ２）を出力する。

ハウジング３３は、例えば合成樹脂成形品である。ハウジング３３は、図２Ｂに示すように、一面（図２Ｂの下面）が開口する円筒状の第１筐体３３０と、箱状の第２筐体３３１と、一面（図２Ｂの右面）が開口する筒状の第３筐体３３２とを有している。第１筐体３３０の底部には、一対の接続端子３１２を通すための貫通孔３３０ａが設けられており、この貫通孔３３０ａによって第１筐体３３０の内部空間と第２筐体３３１の内部空間とがつながっている。第１筐体３３０には、図２Ｂに示すように、超音波トランスデューサ３１が収納される。第２筐体３３１には、基板３２が収納される。複数の接続端子３６は、図２Ｂに示すように、第２筐体３３１の内部空間と第３筐体３３２の内部空間とに跨るように配置されている。そして、複数の接続端子３６の一端部は、第２筐体３３１に収納された基板３２に電気的に接続されている。また、複数の接続端子３６の他端部は、第３筐体３３２の開口を臨むように配置されている。第３筐体３３２には、車両のＥＣＵに電気的に接続された電気ケーブルの先端に設けられたコネクタが接続され、この電気ケーブルを介してＥＣＵと基板３２とが電気的に接続される。

ベゼル３４は、例えば合成樹脂成形品である。ベゼル３４は、両端が開口する円筒状の本体部３４０を有する。本体部３４０の一方（図２Ｂの下側）の開口端縁には、鍔部３４１が全周に亘って設けられている。また、本体部３４０の外周面には、複数の突起部３４２が設けられている。複数の突起部３４２の各々は、超音波トランスデューサ３１の中心軸の方向（図２Ｂの上下方向）と直交する方向（図２Ｂの左右方向）に撓み可能である。

緩衝用ゴム３５は、一面（図２Ｂの下面）が開口する円筒状の本体部３５０を有する。本体部３５０の底部には、一対の接続端子３１２を通すための貫通孔３５０ａが設けられている。また、本体部３５０の外周面には、外向きに突出する複数の突起部３５１が設けられている。この緩衝用ゴム３５は、走行時の車両の振動が超音波トランスデューサ３１に伝わらないように、超音波トランスデューサ３１のケース３１０とハウジング３３の第１筐体３３０との間に配置される。

次に、超音波センサ３をバンパ１０に取り付ける手順について説明する。なお、以下では、超音波トランスデューサ３１、基板３２及び緩衝用ゴム３５が予めハウジング３３に組み付けられていると仮定して説明する。

まず最初に、作業者は、車両のバンパ１０に設けられた貫通孔１０１にベゼル３４の本体部３４０を挿通させてベゼル３４をバンパ１０に取り付ける。ここで、複数の突起部３４２が貫通孔１０１の開口端縁に接触する位置まで本体部３４０が挿通されると、複数の突起部３４２が内向き（貫通孔１０１の中心に向かう向き）に撓められる。その後、鍔部３４１がバンパ１０の表面に接触する位置まで本体部３４０が挿通されると、複数の突起部３４２がその弾性力によって外向きに移動する。その結果、鍔部３４１と複数の突起部３４２とでバンパ１０を挟み込むことで、ベゼル３４がバンパ１０に取り付けられる。その後、作業者は、ベゼル３４の本体部３４０内にハウジング３３の第１筐体３３０を差し込むことで、ベゼル３４にハウジング３３を組み付ける。このとき、ハウジング３３は、例えば第１筐体３３０及び本体部３４０の一方に設けられた凸部と、他方に設けられた凹部とが嵌合することで、ベゼル３４に取り付けられる。

図３Ａ〜図３Ｃは、本実施形態の物体検知装置１の波形図である。図３Ａ〜図３Ｃにおける「Ｗ１」は、送信部１１の出力波形である。図３Ａ〜図３Ｃにおける「Ｗ２」は、受信部１２の出力波形である。すなわち、「Ｗ２」は、受信部１２において反射波２００を変換した電気信号の波形である。図３Ａ〜図３Ｃにおける「Ｗ３」は、出力波形Ｗ２をＡ／Ｄ変換したデジタル波形である。デジタル波形Ｗ３は、出力波形Ｗ２の振幅が基準値Ｔｈ１以上のときにＨｉｇｈ、基準値Ｔｈ１未満のときにＬｏｗとなる。

図３Ａは、物体２を検知しない場合の波形図である。送信部１１は、時刻ｔ１になると超音波１００の送信を開始し、時刻ｔ２になると超音波１００の送信を停止する。すなわち、送信部１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間だけ超音波１００を送信する（出力波形Ｗ１参照）。一方、受信部１２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間では送信部１１から送信される超音波１００を受信し、この超音波１００に対応した電気信号を出力する（出力波形Ｗ２参照）。ここで、本実施形態の超音波トランスデューサ３１は、上述のように振動することによって超音波１００を発生させる構造であり、超音波１００の送信を停止した後も振動する（以下、「残響」と呼ぶ。）。このため、受信部１２は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の区間では残響による超音波１００を受信し、この超音波１００に対応した電気信号を出力する。時刻ｔ１から時刻ｔ３の区間では、出力波形Ｗ２の振幅が区間全体に亘って基準値Ｔｈ１以上であることから、この区間におけるデジタル波形Ｗ３はＨｉｇｈである。

ここで、本実施形態の物体検知装置１では、検知部１３が物体２の有無を検知する検知区間として、残響が終了する時刻ｔ３を開始点とする検知区間Ｔ１１が設定されている。この検知区間Ｔ１１は、近距離にある物体２を検知する近距離区間Ｔ１１１、中距離にある物体２を検知する中距離区間Ｔ１１２、遠距離にある物体２を検知する遠距離区間Ｔ１１３に分かれている。そして、検知部１３は、いずれの区間で反射波２００を受信したかで物体２までの距離を推定することができる。検知部１３は、図３Ａに示す例では、検知区間Ｔ１の全体に亘ってデジタル波形Ｗ３がＬｏｗであることから、近距離区間Ｔ１１１、中距離区間Ｔ１１２、遠距離区間Ｔ１１３のいずれにおいても反射波２００を受信していないと判断する。そして、検知部１３は、近距離区間Ｔ１１１、中距離区間Ｔ１１２、遠距離区間Ｔ１１のいずれにおいても反射波２００を受信していないことから、物体２がないと判断する。

図３Ｂは、物体２を検知した場合の波形図である。この場合、検知部１３は、近距離区間Ｔ１１１でデジタル波形Ｗ３がＨｉｇｈになっていることから、近距離区間Ｔ１１１で反射波２００を受信していると判断する。そして、検知部１３は、近距離区間Ｔ１１１で反射波２００を受信していることから、物体２が近距離にあると判断する。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ３の区間については図３Ａと同様であり、ここでは説明を省略する。

図３Ｃは、物体２を検知した場合の別の波形図である。この場合、検知部１３は、近距離区間Ｔ１１１及び中距離区間Ｔ１１２ではデジタル波形Ｗ３がＬｏｗであり、遠距離区間Ｔ１１３でデジタル波形Ｗ３がＨｉｇｈになっていることから、遠距離区間Ｔ１１３で反射波２００を受信していると判断する。そして、検知部１３は、遠距離区間Ｔ１１３で反射波２００を受信していることから、物体２が遠距離にあると判断する。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ３の区間については図３Ａと同様であり、ここでは説明を省略する。

ここで、本実施形態では、図４に示すように、検知部１３は、複数（ここでは４つ）の検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４において連続して反射波２００を受信した場合に、物体２があると判断するように構成されている。例えば、１つの検知区間Ｔ１１のみで物体２の有無を検知するように構成されていると、単発の音響ノイズなどにより物体２があると誤検知する可能性がある。これに対して、複数の検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４で連続してノイズが検知される可能性は低く、１つの検知区間Ｔ１１のみで物体２を検知する場合に比べて誤検知を抑えることができる。図４に示す例では、各検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４における時刻ｔ３から始まる区間（つまり、近距離区間）で反射波２００を受信していることから、検知部１３は、物体２が近距離にあると判断する。

ところで、本実施形態の物体検知装置１を搭載した車両を寒冷地で使用した場合、バンパ１０が金属製であると超音波トランスデューサ３１とベゼル３４に跨るように氷が付着する可能性がある（図２Ａの領域Ａ１、Ａ２参照）。この場合、超音波トランスデューサ３１がベゼル３４とともに振動することになり、図５に示すように、残響が伸びて、検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４（Ｔ１４は図示せず）の各々で同様の振動波形が検出されることになるすなわち、超音波トランスデューサ３１とベゼル３４とが一体に振動する構成では、超音波１００を正常に発生させることができない。この場合、検知部１３は、検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４の近距離区間において反射波２００を受信したと判断し、近距離で物体２を検知したと判断してしまう。すなわち、検知部１３は、近距離で物体２を検知したときと、超音波センサ３に不具合が生じているときとを判別することができない。言い換えれば、検知部１３は、近距離で物体２を検知したときと、送信部１１が異常のときとを判別することができない。

そこで、本実施形態の物体検知装置１では、近距離で物体２を検知したときと、送信部１１が異常のときとを判別できるように判定部１４が設けられている。以下、判定部１４の判定動作について図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、送信部１１の異常時には、物体２の有無に関わらず、同じ波形が出力されることに着目している。

判定部１４は、送信部１１が超音波１００の送信を開始する時刻ｔ１を開始点とする複数（ここでは３つ）の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が設定されている。そして、判定部１４は、これらの判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３でそれぞれ検知された複数の出力波形Ｗ２に基づいて送信部１１が異常か否かを判定する。各判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、例えば２．５〔ｍｓ〕に設定されている。

判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３においてそれぞれ検知された複数の出力波形Ｗ２が同じ波形であるか否かにより送信部１１が異常か否かを判定する。このとき、判定部１４は、複数の出力波形Ｗ２の相関値と所定の規定値とを比較する。そして、判定部１４は、上記相関値が規定値（例えば、０．８）以上の場合には送信部１１が異常と判定する。また、判定部１４は、上記相関値が規定値未満の場合には送信部１１が正常と判定する。さらに、判定部１４は、図３Ａに示すように、反射波２００を受信しない場合には、送信部１１が正常と判定する。

本実施形態では、判定部１４は、受信部１２の出力波形Ｗ２の振幅と基準値Ｔｈ１とを比較することにより、上記相関値と基準値とを比較する。例えば、送信部１１が異常の場合には、図５に示すように、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３においてほぼ同じ波形が検知されるため、上記相関値は規定値以上となり、判定部１４は、送信部１１が異常と判定する。つまり、判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の全体に亘って出力波形Ｗ２の振幅が基準値Ｔｈ１以上の場合、言い換えれば複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の全体に亘ってデジタル波形Ｗ３がＨｉｇｈの場合、上記相関値が規定値以上と判断する。

一方、送信部１１が正常であり、近距離にある物体２からの反射波２００を受信している場合には、図４に示すように、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３で検知される波形にばらつきがあり、判定部１４は、送信部１１が正常と判定する。つまり、判定部１４は、いずれかの判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３で出力波形Ｗ２の振幅が基準値Ｔｈ１未満となった場合、言い換えれば、いずれかの判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３でデジタル波形Ｗ３がＬｏｗになった場合、上記相関値が規定値未満と判断する。図４に示す例では、すべての判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３において、デジタル波形Ｗ３がＬｏｗになっていることから、判定部１４は、送信部１１が正常と判定する。

このように、本実施形態の物体検知装置１によれば、送信部１１の異常を検知することができる。

次に、本実施形態の物体検知装置１の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。なお、判定部１４の判定動作、及び検知部１３の検知動作については既に説明しているため、ここでは説明を省略する。

検知部１３は、超音波１００の送信を開始させる送信開始指令を駆動部１７に出力する。駆動部１７は、この送信開始指令に従って送信部１１に超音波１００の送信を開始させる（ステップＳ１）。判定部１４は、超音波１００の送信が開始されると、受信部１２の出力波形Ｗ２をＡ／Ｄ変換したデジタル波形Ｗ３に基づいて判定動作を行う（ステップＳ２）。すなわち、判定部１４は、ステップＳ２において送信部１１が異常か否かを判定する。そして、判定部１４は、ステップＳ２において送信部１１が正常と判定した場合、続けて検知部１３が検知動作を行う（ステップＳ３）。一方、判定部１４は、ステップＳ２において送信部１１が異常と判定した場合、報知を指示する報知信号を第２報知部１６に出力する。そして、第２報知部１６は、上記報知信号に従って報知を行う（ステップＳ５）。本実施形態では、第２報知部１６は、上記報知信号に従ってランプを点灯させ、かつブザーを連続的に鳴動させる。その後、検知部１３は、超音波１００の送信を停止させる送信停止指令を駆動部１７に出力する。駆動部１７は、この送信停止指令に従って送信部１１に超音波１００の送信を停止させる（ステップＳ６）。

検知部１３は、ステップＳ２において送信部１１が正常と判定されると検知動作を行う（ステップＳ３）。そして、検知部１３は、ステップＳ３において物体２を検知しない場合、ステップＳ１に移行し、ステップＳ１以降の動作を繰り返す。一方、検知部１３は、ステップＳ３において物体２を検知した場合、報知を指示する報知信号を第１報知部１５に出力する。そして、第１報知部１５は、上記報知信号に従って報知を行う（ステップＳ４）。例えば、物体２が近距離で検知された場合、第１報知部１５は、上記報知信号に従って１秒間隔でランプを点滅させ、かつ１秒間隔でブザーを鳴動させる。また、例えば物体２が遠距離で検知された場合、第１報知部１５は、上記報知信号に従って３秒間隔でランプを点灯させ、かつ３秒間隔でブザーを鳴動させる。

本実施形態の物体検知装置１では、上述のように、送信部１１が異常の場合には、ランプを点灯させ、かつブザーを連続的に鳴動させるので、車両の運転者（または同乗者）は送信部１１の異常を知ることができる。また、送信部１１が正常の場合には、物体２を検知すると、物体２までの距離に応じてランプを点滅させる間隔、及びブザーを鳴動させる間隔を変えているので、運転者（または同乗者）は、物体２までの距離を知ることができる。

ところで、判定部１４は、送信部１１が異常と判定した後において、送信部１１に超音波１００の送信を停止させなければ、判定区間Ｔ２１〜Ｔ２３を一定周期で繰り返すことができる。この場合、判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３のうち隣り合う２つの判定区間での上記相関値が規定値未満となった場合、送信部１１が異常との判定を解除するのが好ましい。例えば、超音波トランスデューサ３１とベゼル３４とを固着させていた氷が融けて、送信部１１が正常になった場合には、送信部１１が異常との判定が自動的に解除されるので、運転者や同乗者による解除操作が不要であるという利点がある。

また、本実施形態の物体検知装置１では、検知部１３は、４つの検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４のデジタル波形Ｗ３に基づいて物体２の有無及び物体２までの距離を検知している。これに対して、判定部１４は、３つの判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３のデジタル波形Ｗ３に基づいて送信部１１が異常か否かを判定している。つまり、本実施形態の物体検知装置１は、判定部１４の判定回数が検知部１３の検知回数よりも少なくなっている。この構成によれば、物体２の有無を検知する前に送信部１１が異常か否かを判定するので、検知部１３の誤検知による誤報知を抑えることができる。

なお、上述の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、超音波１００の送信の開始時点から所定時間内に設定されていればよい。したがって、判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の開始点は、上述のように、超音波１００の送信の開始時点に限らず、例えば超音波１００の送信の終了時点から規定時間経過した時点であってもよい。この場合、上述の残響時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間）の少なくとも一部が重なるように、判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３を設定するのが好ましい。この構成によれば、本来検知すべき反射波２００の検知漏れを抑えることができる。

また、本実施形態において、複数の出力波形Ｗ２の相関値と規定値との比較、及び各出力波形Ｗ２の振幅と基準値との比較において、「以上」としているところは、２値が等しい場合と、２値の一方が他方を上回っている場合との両方を含むことを意味している。ただし、これに限らず、「以上」は、２値の一方が他方を上回っている場合のみを含む「より大きい」と同義であってもよい。つまり、２値が等しい場合を含むか否かは、規定値及び基準値の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「以下」においても「未満」と同義であってもよい。

さらに、本実施形態では、検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３と判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３とが一部の区間で重なるように設定されている。これに対して、検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３と判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３とがすべての区間で重なるように設定されていてもよい。つまり、検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３と判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３とが完全に一致するように設定されていてもよい。

また、本実施形態では、送信部１１、受信部１２及び駆動部１７のみが超音波センサ３に設けられているが、残りの検知部１３、判定部１４、第１報知部１５及び第２報知部１６についても超音波センサ３に設けられていてもよい。この場合、検知部１３、判定部１４、第１報知部１５及び第２報知部１６のうち少なくとも一部が超音波センサ３に設けられていてもよいし、すべてが超音波センサ３に設けられていてもよい。

以上説明したように、本実施形態の物体検知装置１では、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３においてそれぞれ検知された複数の出力波形（電気信号の波形）Ｗ２の相関値と規定値との大小に基づいて送信部１１が異常か否かを判定している。したがって、本実施形態の物体検知装置１によれば、送信部１１の異常を検知することができる。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、判定部１４の判定結果に基づいて送信部１１の異常を報知する第２報知部（報知部）１６をさらに備えているのが好ましい。この構成によれば、利用者は、第２報知部１６が報知することで送信部１１の異常を知ることができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、報知部は省略されていてもよい。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の各々において出力波形Ｗ２の振幅と基準値Ｔｈ１とを比較するのが好ましい。この場合、判定部１４は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の全体に亘って出力波形Ｗ２の振幅が基準値Ｔｈ１以上の場合には、相関値が規定値以上と判定する。この構成によれば、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３における複数の出力波形Ｗ２の相関値と規定値との大小に基づいて送信部１１が異常か否かを判定しており、ノイズによる誤判定を抑えることができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、判定部１４は、例えば複数の出力波形Ｗ２がパターンマッチングにより一致するか否かで、送信部１１が異常か否かを判定するように構成されていてもよい。例えば、判定部１４は、最初に検知された出力波形Ｗ２を基準波形とし、２回目、３回目に検知された出力波形Ｗ２が基準波形と一致するか否かで、送信部１１が異常か否かを判定するように構成されていてもよい。なお、波形の一致は、完全に一致する場合だけではなく、波形の差分が規定値以内である場合も含まれる。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、判定部１４は、送信部１１が異常と判定した場合には、送信部１１に超音波１００の送信を停止させるのが好ましい。この構成によれば、送信部１１の異常が解除されるまでは物体２の検知動作も停止されることになり、物体２の誤検知を抑えることができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、送信部１１が継続して超音波１００を送信するように構成されていてもよい。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、判定部１４は、送信部１１が異常と判定している状態において、第１条件を満たしていれば、送信部１１が異常との判定を解除するのが好ましい。第１条件は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３のうち隣り合う２つの判定区間における相関値が規定値未満であるという条件である。この構成によれば、利用者が解除操作を行うことなく、送信部１１の異常を解除することができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、例えば利用者の解除操作によって送信部１１の異常を解除するように構成されていてもよい。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、検知部１３は、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３よりも多い複数の検知区間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４で連続して反射波２００を受信したときに物体２が有ると判断するのが好ましい。この構成によれば、送信部１１が異常か否かを判定した後に物体２の有無を検知するので、送信部１１の異常によって物体２を誤検知するのを抑えることができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、例えば判定区間と検知区間とが同数であってもよい。

また、本実施形態の物体検知装置１のように、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の各々における開始点は、超音波１００の送信の終了時点から規定時間経過した時点であるのが好ましい。この構成によれば、例えば超音波１００の残響時間と重なるように判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３を設定した場合には、本来検知すべき反射波２００の検知漏れを抑えることができる。ただし、この構成は物体検知装置１の必須の構成ではなく、例えば超音波１００の送信が開始される時点を、複数の判定区間Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３の各々の開始点としてもよい。

１ 物体検知装置
２ 物体
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 検知部
１４ 判定部
１６ 第２報知部（報知部）
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４ 検知区間
Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３ 判定区間
Ｔｈ１ 基準値
Ｗ２ 出力波形

Claims (7)

1. 機械的な振動を電気信号に変換する受信部が、送信部から間欠的に送信される複数の超音波に対する複数の反射波を受信するか否かに基づいて物体の有無を検知する検知部と、
   前記複数の超音波のそれぞれの送信期間の所定の時点から所定時間内に開始された判定区間のそれぞれにて前記電気信号のそれぞれが検知されない場合には前記送信部が正常と判定し、前記判定区間のそれぞれにて検知された前記電気信号のそれぞれの波形の相関値が規定値以上の場合には前記送信部が異常と判定し、前記相関値が前記規定値未満の場合には前記送信部が正常と判定する判定部とを備えていることを特徴とする物体検知装置。
2. 前記判定部の判定結果に基づいて前記送信部の異常を報知する報知部をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
3. 前記判定部は、前記判定区間のそれぞれにて前記電気信号のそれぞれの振幅と基準値とを比較し、前記比較した判定区間の全体に亘って前記振幅が前記基準値以上の場合には、前記相関値が前記規定値以上と判定することを特徴とする請求項１または２記載の物体検知装置。
4. 前記判定部は、前記送信部が異常と判定した場合には、前記送信部に新たな超音波の送信を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
5. 前記判定部は、前記送信部が異常と判定した後の判定区間のうち隣り合う２つの判定区間における前記相関値が前記規定値未満の場合、前記送信部が異常との判定を解除することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
6. 前記検知部は、前記判定部が前記送信部の判定に用いた判定区間の数よりも多数の検知区間のそれぞれで連続して前記複数の反射波のそれぞれを受信した場合に前記物体が有ると判断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の物体検知装置。
7. 前記送信期間の前記所定の時点は、前記送信部が前記複数の超音波のそれぞれの送信を終了する時点から規定時間経過した時点、又は、前記送信部が前記複数の超音波のそれぞれの送信を開始する時点であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の物体検知装置。

Images