JPH0558144B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、検知物体を超音波で検出する自動扉
や車両用バツクセンサー等の反射式の超音波セン
サーに関するものである。

［背景技術］ 従来の反射式超音波センサーにおいては、超音
波の送受波を兼ねたマイクロフオンを駆動するた
めに、マイクロフオンに一定の時間幅のトーンバ
ースト波を加えてマイクロフオンから超音波を発
射していた。しかし、マイクロフオンから駆動用
のトーンバースト波を取り去つてもマイクロフオ
ンは惰性で振動し、この振動によつてマイクロフ
オンから音波が発生し、受波回路に入り込む所謂
残響が発生する。この残響が減衰しないとゲート
を開いて受波状態とすることができないので、ゲ
ートを開くのが遅れ、マイクロフオンの近くの近
距離からの反射波がゲート内に入らないという、
いわゆる近距離不検知部の発生現象があつた。こ
の状態を第４図に示す。すなわち、第４図ａは送
波回路からの超音波の送波信号を示し、第４図ｂ
は受波波形を示し、第４図ｃはゲートの開き状態
を示している。時刻t₀で超音波が送波されてから
残響成分イが時刻t₂近くまであるため、受波回路
のゲート回路のゲートが開くのは残響成分イの影
響を除くため、残響成分イがなくなる時刻t₂以降
としている。従つて、残響成分イと重なる時刻t₂
より前の時刻t₁に近距離からの反射波ロが存在す
ると、ゲートを開くのは時刻t₂以降であるため、
時刻t₁付近の反射波ロを検知できず結果的には近
距離の死角が大きいという問題があつた。また、
このゲートをできるだけ早く開いて至近距離から
の反射波をキヤツチする試みとして、従来はマイ
クロフオンの内部に吸音材を入れたりして構造的
に残響を減らす工夫をしてきたが限界があり、至
近距離の反射波の検出が十分でなかつた。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、至近距離からの反射波の検知能力を向上させ
ることを目的とした超音波センサーを提供するも
のである。

［発明の開示］ 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は超音波センサーＡのブロツク図を示
し、第３図はタイミング波形図を示すものであ
り、超音波センサーＡは、超音波を送波する送波
回路１、検知物体からの反射波を受波する受波回
路２及び超音波の送受波を兼ねたマイクロフオン
からなる送受波器７から構成されている。送波回
路１は、送波する超音波の間隔を決定するパルス
間隔決定回路３と、パルス間隔決定回路３により
駆動されて超音波の送波信号幅を決める送波幅設
定手段としてのマイク印加電圧決定回路４と、マ
イク印加電圧決定回路４により駆動される発振回
路５と、発振回路５出力を増幅する増幅回路６と
から構成されている。送受波器７は上述したよう
にマイクロフオンからなり超音波の送波と反射波
の受波とを兼ねている。また、受波回路２は、送
受波器７からの反射波を増幅する増幅回路８と、
増幅回路８の出力信号を選択増幅する同調増幅回
路９と、同調増幅回路９出力を検波する検波回路
１１と、検波回路１１出力が動作レベル以上であ
るかどうかを検出するレベル検出回路１２と、レ
ベル検出回路１２出力とゲート回路１４出力とを
アンドゲート１３によつて論理積した出力により
報知乃至表示する表示回路１５と、前記ゲート回
路１４のゲートが開くタイミングを可変とするゲ
ートタイミング可変手段としてのゲートタイミン
グ可変回路１０と、検知物体からの反射波信号に
て検知物体が遠距離か近距離かを判別する距離判
別手段としてのゲート回路１６とから構成されて
いる。

次に、超音波センサーＡの動作を説明する。

尚、第３図のＡ〜Ｆは第１図のＡ〜Ｆ点の波形
を示す。今、超音波センサーＡに電源が投入さ
れ、回路動作がスタートしたとき、パルス間隔決
定回路３によつてトリガされた送波タイミング信
号がマイク印加電圧決定回路４を駆動し、第３図
ａに示すように優先的にτ₁時間（送波信号の幅）
の間マイク印加電圧決定回路４が働き、これが発
振回路５を駆動し、第３図ａに示した送波信号に
相当するマイクロフオン駆動信号が発生する。す
なわち、第１発目の超音波は第２図に示す近距離
ゾーンＸに反射波形のないときに相当する超音波
を発生する。そして、この信号によりトリガされ
てゲート回路１６，１４が働く。すなわち、第１
発目の送波信号によつてゲート回路１４は、第３
図ｄに示すように時刻t₀から時刻T₁後の近距離に
障害物（検知物体）がないのに相当する時刻t₁か
ら優先的にゲートが開く。ここで、ゲート回路１
６は時刻t₁から時刻₂までの時刻T₂の間ゲートが
開いており、ゲート回路１４は時刻t₁から時刻t₄
までの時間T₂より長い時間T₄の間ゲートが開い
ている。

そして、第１発目の超音波の送波による例えば
近距離にある検知物体からの反射波ロが第３図ｃ
に示すように返つてくる。すなわち、反射波がは
ね返つてくると、送受波器７を介した微弱な信号
は受波回路２の増幅回路８により増幅され、さら
に同調増幅回路９で選択される。同調増幅回路９
からの信号は検波回路１１で検波され、動作レベ
ル以上であればレベル検出回路１２が働く。つま
り、いわゆる動作レベルの検出がこのレベル検出
回路１２で行なわれる。そして、この反射波ロが
ゲート回路１６のゲートが開いている時刻t₁から
t₂の間の時間T₂内の反射であれば、第３図ｇに示
すようにゲート回路１６から信号が出力される。
この情報がゲート回路１６からマイク印加電圧決
定回路４にもたらされ、送波信号の時間幅τ₁がτ₂
（τ₂＜τ₁）の時間幅に変えられて、第３図ｈに示
すようなトーンバースト波が送受波器（マイクロ
フオン）７に印加されることになる。従つて、送
波信号の時間軸がτ₁からτ₂になつたことにより、
つまり、送波信号が（τ₁−τ₂）短くなつた分だけ
それに対応して残響成分イも第３図ｉに示すよう
に短くなる。一方、ゲート回路１６からの信号は
ゲートタイミング可変回路１０を駆動し、このゲ
ートタイミング可変回路１０にて第３図ｊのよう
にゲート回路１４が時刻t₁より手前の時刻t₁′から
開かれるように制御する。ここで、時刻t₀から時
刻t₁′までの時間T₁′は次式で示される。

T₁′＝T₁−（τ₁−τ₂） 従つて、ゲート回路１４のゲートが開くのが早
くなり、仮に近距離の反射物体がさらに近付いて
第３図ｉに示すように、至近距離からの反射波
ロ′を受波しても、既にゲート回路１４が開いて
いるためにそのままキヤツチすることができ、第
３図ｋのようにアンドゲート１３より信号が出力
される。

次に、検知物体が第２図に示す遠距離ゾーンＹ
にある場合には従来と同様に検知動作が行なわれ
る。すなわち、送受波器７を介した微弱な信号は
受波回路２の増幅回路８により増幅され、さらに
同調増幅回路９で選択される。同調増幅回路９か
らの信号は検波回路１１で検波され、動作レベル
以上であればレベル検出回路１２が働く。そし
て、第３図ｂに示すように、遠距離からの反射波
ロ″が存在する場合、この反射波ロ″は時刻t₂を過
ぎているため、ゲート回路１６を介しては検知さ
れず、ゲート回路１４が開いているため、このゲ
ート回路１４出力と、反射波ロ″の検波出力レベ
ルがレベル検知回路１２の動作レベルを越えてい
た場合の出力とがアンドゲート１３に送られ、ア
ンドゲート１３ではゲート回路１４のゲート出力
とで論理積が行なわれ、つまり、ゲート回路１４
のゲート時間内に検波出力があればアンドゲート
１３より信号が表示回路１５に出力され、表示回
路１５が働き、表示乃至報知を行なう。

尚、このとき、最初から遠距離、近距離に分け
ずに送受波器７の駆動時間をτ₂に固定すればよい
のではないかという疑問が出るが、これは、遠距
離の場合、送受波器７の駆動時間τを短くすれば
超音波が弱くなり、検知物体からの反射波が返ら
ず、検知エリアが狭くなるという問題があり、近
距離ではその影響がないからである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、超音波を送波する送波
回路と該超音波による検知物体からの反射波を受
波して検知物体を検出する受波回路とを有する超
音波センサーにおいて、一定時間開いて検知物体
の反射波を通過させるゲート回路と、検知物体か
らの反射波信号にて検知物体が既定距離よりも遠
距離側に存在するか近距離側に存在するかを判別
する距離判別手段と、検知物体が既定距離よりも
近距離側に存在するときに遠距離側に比較して送
波回路から送波される超音波の送波幅を短くさせ
る送波幅設定手段と、検知物体が既定距離よりも
近距離側に存在するときに遠距離側に比較して上
記ゲート回路のゲート開放のタイミングを早める
ゲートタイミング可変手段とを設けたものである
から、距離判別手段によつて反射波を検知して検
知物体が遠距離か近距離かを判別し、検知物体が
近距離の場合にその判別出力にて送波信号の送波
幅を小とするとともに、ゲート回路のゲートが開
く時間を早くすることで、送波信号の残響成分の
影響を少なくすることができ、従つて、至近距離
での検知能力を向上させることができ、信頼性を
高めることができる効果を奏するものである。

結局、受信側での反射波の受波タイミングに応
じて送信側での送波幅および受信側でのゲート開
放タイミングを自動的に調節するのであつて、人
による測定範囲の切換差を必要とすることなく広
い距離範囲に亙つて検知物体を検出できるという
効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロツク図、第２図
は同上の説明図、第３図は同上のタイミング波形
図、第４図は従来例のタイミング波形図である。 １は送波回路、２は受波回路、１０はゲートタ
イミング可変回路、１４はゲート回路、１６は第
２のゲート回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波を送波する送波回路と該超音波による
   検知物体からの反射波を受波して検知物体を検出
   する受波回路とを有する超音波センサーにおい
   て、一定時間開いて検知物体の反射波を通過させ
   るゲート回路と、検知物体からの反射波信号にて
   検知物体が既定距離よりも遠距離側に存在するか
   近距離側に存在するかを判別する距離判別手段
   と、検知物体が既定距離よりも近距離側に存在す
   るときに遠距離側に比較して送波回路から送波さ
   れる超音波の送波幅を短くさせる送波幅設定手段
   と、検知物体が既定距離よりも近距離側に存在す
   るときに遠距離側に比較して上記ゲート回路のゲ
   ート開放のタイミングを早めるゲートタイミング
   可変手段とを設けて成ることを特徴とする超音波
   センサー。 ２ 上記距離判別手段は、ゲート開放時間を上記
   ゲート回路よりも短くかつ近距離側に設定した第
   ２のゲート回路で構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超音波センサー。