JP7119927B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、周囲の物体を検知するように構成された物体検知装置に関する。

特許文献１は、走行体用の距離測定装置を開示する。特許文献１に開示された距離測定装置は、走行する自動車から超音波パルス信号を発射し、検知物体からの反射信号を受信して、他の自動車を含む物体との間の距離を計測する。具体的には、特許文献１に開示された距離測定装置は、送信制御手段と、複数個の超音波センサとを備える。複数個の超音波センサは、それぞれ周波数が異なる超音波パルス信号を発信し、反射超音波パルス信号を受信する。送信制御手段は、特定される周期で、且つそれぞれ位相を異ならせて、複数の超音波センサからの超音波パルス信号を発射制御する。また、送信制御手段は、送信超音波パルスが検知物体で反射された超音波パルス信号の受信時から特定される時間の経過後に次の超音波パルス信号が送信されるように、検知物体との距離に対応して周期を変化させる。

特開平３－９６９８０号公報

この種の装置において、近距離範囲および遠距離範囲の双方について物体検知周期を可及的に短くすることができるものを、より簡略な装置構成で提供することが求められている。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。

請求項１に記載の物体検知装置（１）は、周囲の物体（Ｂ）を検知するように構成されている。
この物体検知装置は、
探査波を外部に向けて送信する送信器（２１）を備えた送信部（２）を駆動する駆動信号を生成するように設けられた駆動信号生成部（３）と、
前記駆動信号生成部から前記送信部への前記駆動信号の出力を制御するように設けられた制御部（４）と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、第一探査波に対応する第一駆動信号と、前記第一探査波とは識別可能に符号化状態が異なる第二探査波に対応する第二駆動信号とを生成し、
前記制御部は、前記第一探査波と前記第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で他方が送信され、且つ、今回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの先行時間間隔と、次回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの後行時間間隔とが異なるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを互いに異なるタイミングで前記駆動信号生成部から前記送信部に出力させる。

上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記第一探査波に対応する前記第一駆動信号と、前記第一探査波とは識別可能に符号化状態が異なる前記第二探査波に対応する前記第二駆動信号とを生成する。前記制御部は、前記第一探査波と前記第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で他方が送信され、且つ、今回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの先行時間間隔と、次回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの後行時間間隔とが異なるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを互いに異なるタイミングで前記駆動信号生成部から前記送信部に出力させる。前記送信部は、前記第一駆動信号が入力された場合は前記第一探査波を送信し、前記第二駆動信号が入力された場合は前記第二探査波を送信する。

このように、上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記制御部の制御下で、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を互いに異なるタイミングで前記送信部に出力する。これにより、互いに識別可能に符号化状態が異なる前記第一探査波と前記第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で、他方が送信される。また、今回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの先行時間間隔と、次回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの後行時間間隔とが異なるように、前記第一探査波および前記第二探査波が送信される。これにより、物体が検知できなくなる不検知帯の重複を良好に回避することが可能となる。したがって、近距離範囲および遠距離範囲の双方について物体検知周期を可及的に短くすることができる物体検知装置を、より簡略な装置構成で提供することが可能となる。

なお、出願書類の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付される場合がある。しかしながら、かかる参照符号は、同要素と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、単に示すものにすぎない。よって、本発明は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。

実施形態に係る物体検知装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号における周波数特性の一例を示すグラフである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号における周波数特性の一例を示すグラフである。 図１に示された物体検知装置の一動作例を示すタイムチャートである。 図３に示されたタイムチャートに対応する概念図である。 図１に示された物体検知装置の他の一動作例を示すタイムチャートである。 図５に示されたタイムチャートに対応する概念図である。 図１に示された物体検知装置のさらに他の一動作例を示すタイムチャートである。 図７に示されたタイムチャートに対応する概念図である。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の他の一例を示すグラフである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の他の一例を示すグラフである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号のさらに他の一例を示すグラフである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号のさらに他の一例を示すグラフである。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例は、実施形態の説明の後にまとめて記載する。

（構成）
図１を参照すると、物体検知装置１は、不図示の車両、例えば自動車に搭載されていて、当該車両の周囲の物体Ｂを検知するように構成されている。物体検知装置１を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。本実施形態においては、物体検知装置１は、いわゆる超音波センサとしての構成を有している。すなわち、物体検知装置１は、超音波である探査波を自車両の外部に向けて送信するとともに、物体Ｂによる探査波の反射波を受信することで、物体Ｂとの距離を取得するように構成されている。具体的には、物体検知装置１は、送受信部２と、駆動信号生成部３と、制御部４とを備えている。

送受信部２は、送信部および受信部としての機能を有している。すなわち、送受信部２は、トランスデューサ２１と、送信回路２２と、受信回路２３とを備えている。トランスデューサ２１は、送信回路２２および受信回路２３と電気接続されている。

トランスデューサ２１は、探査波を外部に向けて送信する送信器としての機能と、反射波を受信する受信器としての機能とを有している。具体的には、トランスデューサ２１は、圧電素子等の電気－機械エネルギー変換素子を内蔵した、超音波マイクロフォンとして構成されている。トランスデューサ２１は、探査波を自車両の外部に送信可能および反射波を自車両の外部から受信可能なように、自車両の外表面に面する位置に配置されている。

送信回路２２は、入力された駆動信号に基づいてトランスデューサ２１を駆動することで、トランスデューサ２１にて探査波を発信させるように設けられている。具体的には、送信回路２２は、デジタル／アナログ変換回路等を有している。すなわち、送信回路２２は、駆動信号生成部３から出力された駆動信号に対してデジタル／アナログ変換等の処理を施し、これにより生成された交流電圧をトランスデューサ２１に印加するように構成されている。

受信回路２３は、トランスデューサ２１における超音波の受信状態に応じた受信信号を、制御部４に出力するように設けられている。具体的には、受信回路２３は、増幅回路とアナログ／デジタル変換回路を有している。すなわち、受信回路２３は、トランスデューサ２１から入力された電圧を増幅した後に、アナログ／デジタル変換することで、受信した超音波の振幅に応じた受信信号を生成および出力するように構成されている。

このように、送受信部２は、送受信器としてのトランスデューサ２１により探査波を送信するとともに、反射波をトランスデューサ２１により受信することで、物体Ｂとの距離に応じた受信信号を生成するように構成されている。

本実施形態においては、送受信部２は、互いに符号化状態が異なる複数の探査波を送信可能に設けられている。また、１個の送受信部２は、１個のトランスデューサ２１を有している。すなわち、送受信部２は、共通のトランスデューサ２１から、互いに符号化状態が異なる複数の探査波を発信可能に構成されている。具体的には、送受信部２は、基本波に対する変調態様が互いに異なる複数の探査波を生成可能に構成されている。基本波とは、トランスデューサ２１の共振周波数とほぼ同一あるいはその近辺の、一定周波数を有する、正弦波状の超音波である。トランスデューサ２１の共振周波数を、以下単に「共振周波数」と称することがある。

駆動信号生成部３は、送受信部２が送信部として機能する場合に、駆動信号を生成するように設けられている。駆動信号は、送受信部２を駆動してトランスデューサ２１から探査波を送信するための信号である。

駆動信号生成部３は、互いに符号化状態が異なる複数の探査波の各々に対応する、複数の駆動信号を生成するように構成されている。また、本実施形態においては、駆動信号生成部３は、複数の駆動信号を、同時ではなく選択的に、共通の送受信部２に向けて出力するようになっている。

本実施形態においては、送受信部２は、互いに符号化状態が異なる二種類の探査波、すなわち、第一探査波および第二探査波を、互いに同時ではなく選択的に送信するように構成されている。これに対応して、駆動信号生成部３は、二種類の駆動信号、すなわち、第一探査波に対応する第一駆動信号と、第一探査波とは符号化状態が異なる第二探査波に対応する第二駆動信号とを生成して、互いに同時ではなく選択的に出力するようになっている。

本実施形態においては、駆動信号生成部３は、第一探査波と第二探査波とが異なる変調状態を有するような、第一駆動信号および第二駆動信号を生成するように構成されている。図２Ａおよび図２Ｂは、第一探査波と第二探査波とが異なる周波数変調状態を有する場合の、第一駆動信号および第二駆動信号の一例を示す。すなわち、図２Ａは、第一駆動信号における周波数特性の一例を示す。図２Ｂは、第二駆動信号における周波数特性の一例を示す。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、横軸Ｔは時間、縦軸ｆは周波数、破線は共振周波数をそれぞれ示す。本例においては、第一探査波と第二探査波とは、異なるチャープ符号化状態を有している。すなわち、第一探査波は、アップチャープ変調を有している。一方、第二探査波は、ダウンチャープ変調を有している。これに対応して、図２Ａに示されているように、第一駆動信号は、共振周波数を跨ぎつつ周波数が上昇するような周波数掃引パターンを有している。一方、第二駆動信号は、共振周波数を跨ぎつつ周波数が下降するような周波数掃引パターンを有している。

制御部４は、駆動信号生成部３から送受信部２への駆動信号の出力を制御するとともに、送受信部２から受信した受信信号を処理するように設けられている。すなわち、制御部４は、駆動信号生成部３に制御信号を出力することで、送受信部２からの探査波の発信状態を制御するように構成されている。また、制御部４は、受信回路２３の動作を制御しつつ受信回路２３から受信信号を受領することで、物体Ｂの存在およびトランスデューサ２１と物体Ｂとの距離を検知するように構成されている。

制御部４は、駆動信号生成部３に複数種類の駆動信号をそれぞれ離散的且つ所定タイミングで送受信部２に出力させるべく、駆動信号生成部３を制御するように構成されている。具体的には、制御部４は、探査波が所定態様で送信されるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを互いに異なるタイミングで駆動信号生成部３から送受信部２に出力させるようになっている。「所定態様」とは、第一探査波と第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で、他方が送信されるという態様である。

（動作概要）
以下、本実施形態の構成の動作概要について、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。

（動作例１）
図３および図４は、第一探査波と第二探査波とを等間隔で交互に発信する動作例を示す。図３において、横軸Ｔは時間を示し、「ＴＣ」は送信制御を示し、「ＲＣ」は受信制御を示す。送信制御および受信制御において、「Ａ」は第一駆動信号を示し、「Ｂ」は第二駆動信号を示す。

計測時間Ｔ_Ｍと検知距離Ｌ_Ｍとの関係は、音速をｃとすると、Ｔ_Ｍ＝２・Ｌ_Ｍ／ｃで示される。計測時間Ｔ_Ｍは、探査波の送信周期にほぼ対応する。検知距離Ｌ_Ｍは、物体Ｂを検知可能な最遠距離に対応する。

自車両と検知対象である物体Ｂとが相対移動している関係で、一旦物体Ｂを検知すると、計測時間Ｔ_Ｍを短縮して物体検知の頻度を増加させたいという要求がある。しかしながら、計測時間Ｔ_Ｍを短縮すると、遠距離に存在する他の障害物を検知することができなくなる。また、ノイズによって計測時間Ｔ_Ｍを誤って短縮してしまった場合、計測時間Ｔ_Ｍを遠距離範囲の検知用に復帰するまでの間、遠距離に存在する他の障害物を検知することができなくなる。このように、物体Ｂの検知精度と検知周期とを両立させることについては、技術的に大きな課題があった。

この点、本実施形態においては、駆動信号生成部３は、第一探査波に対応する第一駆動信号と、第一探査波とは符号化状態が異なる第二探査波に対応する第二駆動信号とを生成する。制御部４は、第一探査波と第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で他方が送信されるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを互いに異なるタイミングで駆動信号生成部３から送信部に出力させる。典型的には、第一駆動信号と第二駆動信号とは、信号の継続時間が同一で、出力開始タイミングが互いに異なる。送受信部２は、第一駆動信号が入力された場合は第一探査波を送信し、第二駆動信号が入力された場合は第二探査波を送信する。

具体的には、図３に示されているように、本動作例においては、第一探査波が、計測時間Ｔ_MA＝４０ｍｓ周期で送信される。これにより、検知距離Ｌ_M1＝約６．８ｍが確保される。同様に、第二探査波が、計測時間Ｔ_MB＝４０ｍｓ周期で送信される。これにより、検知距離Ｌ_M1＝約６．８ｍが確保される。計測時間Ｔ_MA，Ｔ_MBは同一且つ一定である。一方、第一探査波と第二探査波とは、Ｔ_INT＝２０ｍｓの時間間隔で交互に送信される。すなわち、Ｔ_INTは、第一探査波の送信タイミングからその直後の第二探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。また、Ｔ_INTは、第二探査波の送信タイミングからその直後の第一探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。「送信タイミング」は、典型的には、送信開始のタイミングを指す。このとき、物体検知周期は、時間的に隣接する異種の探査波送信の時間間隔Ｔ_INT＝２０ｍｓと一致する。したがって、第一探査波のみの場合、あるいは、第二探査波のみの場合と比して、物体検知頻度は２倍となる。

このように、本実施形態の構成においては、駆動信号生成部３は、制御部４の制御下で、第一駆動信号および第二駆動信号を互いに異なるタイミングで送信部に出力する。これにより、互いに符号化状態が異なる第一探査波と第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で、他方が送信される。したがって、近距離範囲および遠距離範囲の双方について物体検知周期を可及的に短くすることができる物体検知装置１を、より簡略な装置構成で提供することが可能となる。

本実施形態においては、送受信部２は、送信部および受信部としての機能を有している。すなわち、送受信部２は、送信器および送受信器であるトランスデューサ２１を備えている。このため、送受信部２は、トランスデューサ２１により第一探査波および第二探査波を送信するとともにこれらの反射波を受信することで、物体Ｂとの距離に応じた受信信号を生成する。

上記の通り、本実施形態においては、複数の探査波の各々は、一定周波数を有する基本波に対する変調態様が互いに異なるように形成されている。このため、互いに識別可能な複数の探査波を発信可能な装置が、送信部および受信部を一体化し単一のトランスデューサ２１を備える送受信部２を用いた簡略な構成で実現され得る。

以下、図３に示された検知不能時間Ｔ_UM、および、図４に示された不検知帯ＵＭについて説明する。検知不能時間Ｔ_UMは、トランスデューサ２１における残響に起因して、物体Ｂの検知ができなくなる時間である。具体的には、検知不能時間Ｔ_UMは、トランスデューサ２１にて反射波を受信できなくなる期間である。不検知帯ＵＭは、検知不能時間Ｔ_UMが発生することにより物体Ｂが検知できなくなる領域である。

図３を参照すると、時刻Ｔ₁₁にて送受信制御が開始する。すると、まず、時刻Ｔ₁₁にて、１回目の第一駆動信号が入力される。これにより、トランスデューサ２１から第一探査波が送信される。また、１回目の第一探査波の送信に伴う第一探査波の受信制御Ａ１は、時刻Ｔ₁₁にて開始し、時刻Ｔ₁₁から計測時間Ｔ_MA後の時刻Ｔ₁₃にて終了する。この１回目の第一探査波の受信制御Ａ１の途中である時刻Ｔ₁₂にて、１回目の第二駆動信号が入力される。これにより、トランスデューサ２１から第二探査波が送信される。時刻Ｔ₁₂は、１回目の第一探査波の送信開始時刻Ｔ₁₁から２０ｍｓ後である。

もっとも、駆動信号の入力が終了しても、その後にトランスデューサ２１にて残響が発生する。このため、駆動信号の入力開始から所定時間の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。図３の例では、駆動信号の信号長は１ｍｓ程度あるいは未満であり、検知不能時間Ｔ_UMは２ｍｓ程度である。

したがって、１回目の第一探査波の受信制御Ａ１において、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₁₁から２ｍｓの期間、１回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMIが発生する。また、時刻Ｔ₁₁から２０ｍｓ後の時刻Ｔ₁₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。

このように、時刻Ｔ₁₁から計測時間Ｔ_MA＝４０ｍｓの間に、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。これを図４に示されている検知範囲に対応させると、以下の通りとなる。すなわち、トランスデューサ２１の直近の位置に、不検知帯ＵＭ_０が発生する。不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMIに対応する。不検知帯ＵＭ_０の測距方向長さは約０．３５ｍである。測距方向長さは、トランスデューサ２１から探査波の発信方向に沿った長さである。また、トランスデューサ２１から所定距離Ｌ_M2離れた位置に、不検知帯ＵＭ_１が発生する。不検知帯ＵＭ_１は、検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。所定距離Ｌ_M2はＬ_M2＝Ｌ_M1／２＝約３．４ｍである。不検知帯ＵＭ_１の幅Ｌ_UM1すなわち測距方向長さは約０．３５ｍである。

同様に、１回目の第二探査波の送信に伴う第二探査波の受信制御Ｂ１は、時刻Ｔ₁₂にて開始し、時刻Ｔ₁₂から計測時間Ｔ_MB後の時刻Ｔ₁₄にて終了する。この１回目の第二探査波の受信制御Ｂ１の途中である時刻Ｔ₁₃にて、２回目の第一駆動信号が入力される。これにより、トランスデューサ２１から第一探査波が送信される。時刻Ｔ₁₃は、１回目の第一探査波の送信開始時刻Ｔ₁₁から４０ｍｓ後であり、１回目の第二探査波の送信開始時刻Ｔ₁₂から２０ｍｓ後である。

したがって、１回目の第二探査波の受信制御Ｂ１においても、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₁₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。また、時刻Ｔ₁₂から２０ｍｓ後の時刻Ｔ₁₃から２ｍｓの期間、２回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAが発生する。

このように、時刻Ｔ₁₂から計測時間Ｔ_MB＝４０ｍｓの間にも、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。これを図４に示されている検知範囲に対応させると、以下の通りとなる。すなわち、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。また、トランスデューサ２１から所定距離Ｌ_M2離れた不検知帯ＵＭ_１は、検知不能時間Ｔ_UMAに対応する。第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAと、第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBとは、同一値である。

同様に、２回目の第一探査波の受信制御Ａ２においても、２回の検知不能時間Ｔ_UMA，Ｔ_UMBが発生する。第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAは、送受信制御の開始直後の検知不能時間Ｔ_UMIと同一値である。トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMAに対応する。また、トランスデューサ２１から所定距離Ｌ_M2離れた不検知帯ＵＭ_１は、検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。

上記の通り、本動作例においては、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０とは別の不検知帯ＵＭ_１が、トランスデューサ２１から一定距離にて発生する。通常、物体検知動作中は、自車両と物体Ｂとが相対移動している。このため、物体Ｂが不検知帯ＵＭ_１に長時間留まることは想定され難い。したがって、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０とは別の不検知帯ＵＭの位置が一定であっても、自車両における障害物検知あるいは運転制御等に際しての特段の支障はない。

しかしながら、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０とは別の不検知帯ＵＭの位置が、時間経過に伴って変動することが好適な場面も生じ得る。以下、不検知帯ＵＭの位置が時間経過に伴って変動する動作例について説明する。

（動作例２）
図５および図６は、計測時間Ｔ_MA，Ｔ_MBは同一且つ一定で、第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2とが異なる例を示す。すなわち、本動作例において、制御部４は、第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2とが異なるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを駆動信号生成部３から出力させる。第一時間間隔Ｔ_INT1は、第一探査波の送信タイミングからその直後の第二探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。第二時間間隔Ｔ_INT2は、第二探査波の送信タイミングからその直後の第一探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2とは、時間的に互いに隣接する。

第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2とを異ならせることで、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０とは別の不検知帯ＵＭの位置を、時間経過に伴って変動させることができる。これにより、不検知帯ＵＭの発生に伴う物体検知上の不具合の発生が、良好に抑制され得る。

図５および図６に示された例においては、第一時間間隔Ｔ_INT1よりも第二時間間隔Ｔ_INT2の方が長い。具体的には、本例においては、第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2との差ΔＴは、検知不能時間Ｔ_UMA，Ｔ_UMBと同一値すなわち２ｍｓである。

図５を参照すると、時刻Ｔ₂₁にて送受信制御が開始する。すると、第一探査波が、計測時間Ｔ_MA＝４０ｍｓ周期で送信される。また、第二探査波が、計測時間Ｔ_MB＝４０ｍｓ周期で送信される。第一探査波と第二探査波とは、交互に発信される。

１回目の第一探査波の受信制御Ａ１において、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₂₁から２ｍｓの期間、１回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMIが発生する。また、時刻Ｔ₂₁から２０ｍｓ後の時刻Ｔ₂₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。

このように、時刻Ｔ₂₁から計測時間Ｔ_MA＝４０ｍｓの間に、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。これを図６に示されている検知範囲に対応させると、以下の通りとなる。すなわち、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMIに対応する。また、トランスデューサ２１から所定距離Ｌ_M2離れた不検知帯ＵＭ_１は、検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。

また、１回目の第二探査波の受信制御Ｂ１においても、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₂₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。また、時刻Ｔ₂₂から２２ｍｓ後の時刻Ｔ₂₃から２ｍｓの期間、２回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAが発生する。この検知不能時間Ｔ_UMAは、１回目の第一探査波の受信制御Ａ１の終了後に発生する。

このように、時刻Ｔ₂₂から計測時間Ｔ_MB＝４０ｍｓの間にも、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。これを図６に示されている検知範囲に対応させると、以下の通りとなる。すなわち、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。また、検知不能時間Ｔ_UMAに対応する不検知帯ＵＭ₂は、トランスデューサ２１から所定距離「Ｌ_M2＋Ｌ_UM1」離れた位置に発生する。すなわち、不検知帯ＵＭ₂は、不検知帯ＵＭ_１よりもＬ_UM1離れた位置に発生する。不検知帯ＵＭ_１と不検知帯ＵＭ₂とは、円弧状の境界線にて互いに接するものの、重複はしない。

上記の通り、本動作例においては、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０から離れた位置にて、互いに重複しない不検知帯ＵＭ_１と不検知帯ＵＭ₂とが、交互に発生する。これにより、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０から離れた位置の不検知帯ＵＭを、良好に分散させることが可能となる。

なお、第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2との差ΔＴは、検知不能時間Ｔ_UMと同一値でなくてもよい。すなわち、ΔＴを検知不能時間Ｔ_UM以上とすることが可能である。この場合、制御部４は、ΔＴが検知不能時間Ｔ_UM以上となるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを駆動信号生成部３から出力させる。これにより、不検知帯ＵＭ_１と不検知帯ＵＭ₂との重複を回避することが可能となる。

（動作例３）
図７および図８は、時間的に隣接する異種の探査波送信の時間間隔Ｔ_INTが、図５および図６の例よりもさらに細かく変化する態様を示す。本動作例においては、互いに異なる３種類の時間間隔Ｔ_INTが、周期的に適用される。すなわち、互いに異なる第一時間間隔Ｔ_INT1と第二時間間隔Ｔ_INT2と第三時間間隔Ｔ_INT3とが順に適用される。同様に、互いに異なる第四時間間隔Ｔ_INT4と第五時間間隔Ｔ_INT5と第六時間間隔Ｔ_INT6とが順に適用される。Ｔ_INT1＝Ｔ_INT4であり、Ｔ_INT2＝Ｔ_INT5であり、Ｔ_INT3＝Ｔ_INT6である。具体的には、Ｔ_INTp＝２０ｍｓ，ｐ＝３ｎ－２である。Ｔ_INTq＝２２ｍｓ，ｑ＝３ｎ－１である。Ｔ_INTr＝２４ｍｓ，ｒ＝３ｎである。ｎは自然数である。なお、本動作例においても、計測時間Ｔ_MA，Ｔ_MBは同一且つ一定である。

換言すれば、本動作例においては、時間間隔Ｔ_INTXと時間間隔Ｔ_INTYとが異なる。Ｘは奇数の自然数（すなわち１，３，５…）である。Ｙは偶数の自然数（すなわち２，４，６…）である。時間間隔Ｔ_INTXは第一探査波の送信タイミングからその直後の第二探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。時間間隔Ｔ_INTYは第二探査波の送信タイミングからその直後の第一探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。時間間隔Ｔ_INTXと時間間隔Ｔ_INTYとは、時間的に互いに隣接する。これは、図５および図６の例と同様である。

一方、本動作例においては、時間的に互いに隣接する時間間隔Ｔ_INTX同士が異なる。同様に、時間的に互いに隣接する時間間隔Ｔ_INTY同士が異なる。すなわち、制御部４は、先行時間間隔と後行時間間隔とが異なるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを駆動信号生成部３から出力させる。先行時間間隔は、今回の第一探査波の送信タイミングからその直後の第二探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。後行時間間隔は、次回の第一探査波の送信タイミングからその直後の第二探査波の送信タイミングまでの時間間隔である。

先行時間間隔と後行時間間隔との差は、検知不能時間Ｔ_UM以上である。すなわち、制御部４は、先行時間間隔と後行時間間隔との差が検知不能時間Ｔ_UM以上となるように、第一駆動信号と第二駆動信号とを駆動信号生成部３から出力させる。具体的には、第一時間間隔Ｔ_INT1よりも第三時間間隔Ｔ_INT3の方が長く、両者の差は検知不能時間Ｔ_UMの２倍の４ｍｓである。一方、第三時間間隔Ｔ_INT3よりも第五時間間隔Ｔ_INT5の方が短く、両者の差は検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。また、第五時間間隔Ｔ_INT5よりも第七時間間隔Ｔ_INT7の方が短く、両者の差は検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。なお、図示の簡略化のため、第七時間間隔Ｔ_INT7＝２０ｍｓは図示が省略されている。

同様に、第二時間間隔Ｔ_INT2よりも第四時間間隔Ｔ_INT4の方が短く、両者の差は検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。一方、第四時間間隔Ｔ_INT4よりも第六時間間隔Ｔ_INT6の方が長く、両者の差ΔＴは検知不能時間Ｔ_UMの２倍の４ｍｓである。さらに、第六時間間隔Ｔ_INT6よりも第八時間間隔Ｔ_INT8の方が短く、両者の差は検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。なお、図示の簡略化のため、第八時間間隔Ｔ_INT8＝２２ｍｓは図示が省略されている。

さらに、本動作例においては、時間的に互いに隣接する時間間隔Ｔ_INTkと時間間隔Ｔ_INTk+1との差ΔＴが検知不能時間Ｔ_UM以上である。ｋは自然数である。具体的には、第一時間間隔Ｔ_INT1よりも第二時間間隔Ｔ_INT2の方が長く、両者の差ΔＴは検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。同様に、第二時間間隔Ｔ_INT2よりも第三時間間隔Ｔ_INT3の方が長く、両者の差ΔＴは検知不能時間Ｔ_UMと同一値すなわち２ｍｓである。一方、第三時間間隔Ｔ_INT3よりも第四時間間隔Ｔ_INT4の方が短く、両者の差ΔＴは検知不能時間Ｔ_UMの２倍の４ｍｓである。

図７を参照すると、時刻Ｔ₃₁にて送受信制御が開始する。すると、第一探査波が、計測時間Ｔ_MA＝４０ｍｓ周期で送信される。また、第二探査波が、計測時間Ｔ_MB＝４０ｍｓ周期で送信される。第一探査波と第二探査波とは、交互に発信される。

１回目の第一探査波の受信制御Ａ１において、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₃₁から２ｍｓの期間、１回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMIが発生する。また、時刻Ｔ₃₁から２０ｍｓ後の時刻Ｔ₃₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。

また、１回目の第二探査波の受信制御Ｂ１においても、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₃₂から２ｍｓの期間、１回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。また、時刻Ｔ₃₂から２２ｍｓ後の時刻Ｔ₃₃から２ｍｓの期間、２回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAが発生する。この検知不能時間Ｔ_UMAは、１回目の第一探査波の受信制御Ａ１の終了後に発生する。さらに、時刻Ｔ₃₃から２４ｍｓ後の時刻Ｔ₃₄から２ｍｓの期間、２回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。

さらに、２回目の第一探査波の受信制御Ａ２においても、２回の検知不能時間Ｔ_UMが発生する。具体的には、まず、時刻Ｔ₃₃から２ｍｓの期間、２回目の第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAが発生する。また、時刻Ｔ₃₃から２４ｍｓ後の時刻Ｔ₃₄から２ｍｓの期間、２回目の第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBが発生する。

これらを図８に示されている検知範囲に対応させると、以下の通りとなる。すなわち、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０は、検知不能時間Ｔ_UMIに対応する。また、トランスデューサ２１から所定距離Ｌ_M2離れた不検知帯ＵＭ_１は、時刻Ｔ₃₂における検知不能時間Ｔ_UMBに対応する。また、時刻Ｔ₃₃における検知不能時間Ｔ_UMAに対応する不検知帯ＵＭ₂は、トランスデューサ２１から所定距離「Ｌ_M2＋Ｌ_UM1」離れた位置に発生する。すなわち、不検知帯ＵＭ₂は、不検知帯ＵＭ_１よりもＬ_UM1離れた位置に発生する。不検知帯ＵＭ_１と不検知帯ＵＭ₂とは、円弧状の境界線にて互いに接するものの、重複はしない。不検知帯ＵＭ₂の幅Ｌ_UM2は約０．３５ｍであり、不検知帯ＵＭ_１の幅Ｌ_UM1と同一である。

さらに、時刻Ｔ₃₄における検知不能時間Ｔ_UMBに対応する不検知帯ＵＭ₃は、トランスデューサ２１から所定距離「Ｌ_M2＋Ｌ_UM1＋Ｌ_UM2」離れた位置に発生する。すなわち、不検知帯ＵＭ₃は、不検知帯ＵＭ₂よりもＬ_UM2離れた位置に発生する。不検知帯ＵＭ₂と不検知帯ＵＭ₃とは、円弧状の境界線にて互いに接するものの、重複はしない。不検知帯ＵＭ₃の幅Ｌ_UM3は約０．３５ｍであり、不検知帯ＵＭ_１の幅Ｌ_UM1および不検知帯ＵＭ₂の幅Ｌ_UM2と同一である。

上記の通り、本動作例においては、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０から離れた位置にて、互いに重複しない不検知帯ＵＭ_１，ＵＭ₂およびＵＭ₃が、順に発生する。これにより、トランスデューサ２１の直近の不検知帯ＵＭ_０から離れた位置の不検知帯ＵＭを、良好に分散させることが可能となる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

物体検知装置１は、車載すなわち車両に搭載されるものに限定されない。すなわち、例えば、物体検知装置１は、船舶あるいは飛行体にも搭載され得る。

物体検知装置１は、単一のトランスデューサ２１によって超音波を送受信可能な構成に限定されない。すなわち、例えば、送信回路２２に電気接続された送信用のトランスデューサ２１と、受信回路２３に電気接続された受信用のトランスデューサ２１とが、並列に設けられていてもよい。このような送受別体型の構成では、送信用のトランスデューサ２１で送信された音波が受信用のトランスデューサ２１へ直接受信されるため、送受一体型の構成と同様に不検知帯が発生する。不検知帯の時間的な位置Ｔ_delayは、送信用のトランスデューサ２１と受信用のトランスデューサ２１との間の距離をＬ_GAPとしたとき、Ｔ_delay=Ｌ_GAP／ｃとなる。また、音波を送信するとき、大きな電力を使用するため、電源ラインに電圧変動、電流変動が発生する場合がある。この変動が、受信側にて増幅されて受信信号に現れることで、不検知帯が発生する場合もある。このように、送受別体型の構成であっても、不検知帯が発生するため、本発明は有効である。

第一探査波と第二探査波とが異なるチャープ符号化状態を有する場合の、第一駆動信号および第二駆動信号の例は、図２Ａおよび図２Ｂに示された具体例に限定されない。すなわち、例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示された具体例における波形は、適宜変更され得る。

また、第一探査波および第二探査波のうちの一方は、チャープ符号化されていなくてもよい。すなわち、例えば、第一探査波がアップチャープ変調またはダウンチャープ変調を有する一方で、第二探査波は一定周波数を有していてもよい。この場合の一定周波数は、典型的には、共振周波数と略一致する周波数、あるいは、共振周波数近辺の周波数である。共振周波数「近辺」の周波数は、例えば、共振周波数の基準値を中心とした所定の周波数範囲に含まれる。基準値は、所定の基準温度（例えば２５℃）における共振周波数である。所定の周波数範囲は、基準温度から環境温度が所定程度変動することによる周波数変動範囲である。

符号化は、チャープ符号化に限定されない。例えば、符号化は、位相変調を用いたものであってもよい。すなわち、駆動信号生成部３は、互いに異なる位相変調状態を有する複数の探査波を発振するための、複数の駆動信号を生成するように構成されていてもよい。

図９Ａおよび図９Ｂは、第一探査波と第二探査波とが異なる位相変調状態を有する場合の例を示す。本例においては、第一探査波は、位相変調されていない。一方、第二探査波は、位相変調されている。これに対応して、第一駆動信号は、図９Ａに示されているように、位相変調部分を有していない。一方、第二駆動信号は、図９Ｂに示されているように、位相変調部分を有している。かかる構成においては、駆動信号生成部３は、第一探査波と第二探査波とが異なる位相変調状態を有するように、第一駆動信号および第二駆動信号を生成する。

あるいは、符号化は、オンオフ変調を用いたものであってもよい。すなわち、駆動信号生成部３は、互いに異なるオンオフ変調状態を有する複数の探査波を発振するための、複数の駆動信号を生成するように構成されていてもよい。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、第一探査波と第二探査波とが異なるオンオフ変調状態を有する場合の例を示す。かかる構成においては、駆動信号生成部３は、第一探査波と第二探査波とが異なるオンオフ変調状態を有するように、第一駆動信号および第二駆動信号を生成する。

本例においては、第一探査波は、オンオフ変調されている。これに対応して、第一駆動信号は、図１０Ａに示されているように、第一探査波の発信開始時刻Ｔ_S1から発信終了時刻Ｔ_E1までの間に、共振周波数の励振が多数回オンオフされる。一方、第二探査波は、オンオフ変調されていない。これに対応して、第二駆動信号は、図１０Ｂに示されているように、第二探査波の発信開始時刻Ｔ_S2から発信終了時刻Ｔ_E2までの間に、共振周波数の励振が連続して行われる。

第一探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMAと、第二探査波の送信に伴う検知不能時間Ｔ_UMBとは、異なっていてもよい。

上記の各具体例においては、時間的に隣接する異種の探査波送信の時間間隔Ｔ_INTは、計測時間Ｔ_Mの略半分であった。しかしながら、本発明は、かかる態様に限定されない。すなわち、例えば、時間間隔Ｔ_INTは、計測時間Ｔ_Mの略１／３であってもよい。

あるいは、時間間隔Ｔ_INTは、計測時間Ｔ_MのＧ／Ｈでは表すことができない数値であってもよい。ＧおよびＨは１～９の自然数である。具体的には、例えば、計測時間Ｔ_M＝４０ｍｓである場合に、時間間隔Ｔ_INT＝１３ｍｓであってもよい。この場合、３種類以上の探査波、および、これらの各々に対応する駆動信号が必要となる。

制御部４および／または送受信部２の計算能力が低い構成においては、計測処理と信号処理とを同時に実行することができない。このため、このような構成においては、計測時間Ｔ_Ｍに加え、受信信号の処理のための時間である処理時間Ｔ_Proc等が必要となる。例えば、この処理時間Ｔ_Procに対応する信号処理を第一探査波の計測時間Ｔ_ＭＡ＝４０ｍｓの後に実施するとし、また、第二探査波の送信開始時刻を１回目の第一探査波の送信開始時刻Ｔ₁₁から２０ｍｓ後とした場合を想定する。この場合、第一探査波の計測処理を実行するため、第二探査波の計測時間Ｔ_ＭＢは２０ｍｓで打ち切りとなる。この場合、２０ｍｓに相当する０～３．４ｍの範囲の計測は２回の計測共実施され、計測時間２０ｍｓ～４０ｍｓに相当する３．４ｍ～６．８ｍの計測は２回に１回実施されることになる。この構成においても、本発明は有効である。

送信回路２２、受信回路２３等の各部の構成も、上記実施形態にて示された具体例に限定されない。すなわち、例えば、デジタル／アナログ変換回路は、送信回路２２に代えて、駆動信号生成部３に設けられていてもよい。

上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本発明が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本発明が限定されることはない。

変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。更に、上記実施形態の全部または一部と、変形例の全部または一部とが、互いに組み合わされ得る。

１ 物体検知装置
２ 送受信部
２１ トランスデューサ
２２ 送信回路
２３ 受信回路
３ 駆動信号生成部
４ 制御部
Ｂ 物体

Claims (10)

1. 周囲の物体（Ｂ）を検知するように構成された物体検知装置（１）であって、
   探査波を外部に向けて送信する送信器（２１）を備えた送信部（２）を駆動する駆動信号を生成するように設けられた駆動信号生成部（３）と、
   前記駆動信号生成部から前記送信部への前記駆動信号の出力を制御するように設けられた制御部（４）と、
   を備え、
   前記駆動信号生成部は、第一探査波に対応する第一駆動信号と、前記第一探査波とは識別可能に符号化状態が異なる第二探査波に対応する第二駆動信号とを生成し、
   前記制御部は、前記第一探査波と前記第二探査波とのうちの一方の送信間隔の途中で他方が送信され、且つ、今回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの先行時間間隔と、次回の前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの後行時間間隔とが異なるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを互いに異なるタイミングで前記駆動信号生成部から前記送信部に出力させる、
   物体検知装置。
2. 前記駆動信号生成部は、前記第一探査波が所定の変調状態を有し且つ前記第二探査波における変調状態が前記第一探査波と異なるように、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を生成する、
   請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記制御部は、前記第一探査波の送信タイミングからその直後の前記第二探査波の送信タイミングまでの第一時間間隔と、前記第二探査波の送信タイミングからその直後の前記第一探査波の送信タイミングまでの第二時間間隔とが異なるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを前記駆動信号生成部から出力させる、
   請求項１または２に記載の物体検知装置。
4. 前記制御部は、前記第一時間間隔と前記第二時間間隔との差が前記送信器における残響に起因する前記物体の検知不能時間以上となるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを前記駆動信号生成部から出力させる、
   請求項３に記載の物体検知装置。
5. 前記制御部は、前記先行時間間隔と前記後行時間間隔との差が前記送信器における残響に起因する前記物体の検知不能時間以上となるように、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを前記駆動信号生成部から出力させる、
   請求項１～４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
6. 前記駆動信号生成部は、前記第一探査波と前記第二探査波とが異なる周波数変調状態を有するように、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を生成する、
   請求項１～５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
7. 前記駆動信号生成部は、前記第一探査波と前記第二探査波とが異なるチャープ符号化状態を有するように、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を生成する、
   請求項６に記載の物体検知装置。
8. 前記駆動信号生成部は、前記第一探査波と前記第二探査波とが異なる位相変調状態を有するように、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を生成する、
   請求項１～５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
9. 前記駆動信号生成部は、前記第一探査波と前記第二探査波とが異なるオンオフ変調状態を有するように、前記第一駆動信号および前記第二駆動信号を生成する、
   請求項１～５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
10. 前記送信部は、前記送信器としての送受信器により前記第一探査波および前記第二探査波を送信するとともに、これらの反射波を前記送受信器により受信することで前記物体との距離に応じた受信信号を生成するように構成された、
    請求項１～９のいずれか１つに記載の物体検知装置。

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