JPS6217680A - 反射型物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的］ ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば超音波のような信号を利用した物体検
出手段を用い、信号の反射の有無の検出によって物体を
検出する反射型物体検出装置に関し、特に広い距離範囲
を検出対象にする装置の測定の高速化に関する。

［従来の技術］ 例えば超音波を送受信する場合、送信レベルが一定であ
っても、超音波の発射点と受信点との距離に応じて、受
信される超音波のレベルは変化する。

このため、超音波送受信装置全体としての感度が低いと
、遠距離の物体に対しては受信信号レベルが非常に小さ
くなって検出ができないし、逆に感度が高いと、近距離
の測定において受信信号レベルが非常に大きくなり、電
気信号による誘導ノイズや超音波の直接波を誤検出する
恐れがある。

従って、近距離から遠距離まで広い範囲に渡って物体検
出を行なうためには、感度の調節が必要である。

そこで１例えば特願昭５７−１００２４８号公報に示さ
れる装置においては、監視領域を距離に応じて複数に区
分し、領域区分が変わる度に、ステップ状に感度を調節
している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、感度を高速で切換えるのは難しいし、例えば
アナログマルチプレクサを用いて、受信機の増幅度を決
定する抵抗器を切り換える場合には、切り換えの際に、
ゲインが異常な変化を示したり、スイッチングノイズが
発生したりする。従って。

感度切り換えのタイミングでは、正常に検出ができない
、つまり連続的な測定ができない。

このため、上記装置においては、感度の変更は。

１回の測定が終了する毎に、即ち超音波の発射間隔で行
なっている。従って、全領域を監視するためには、複数
回の測定を行なう必要がある。しかし、それ以前に発射
した超音波による影響を避けるために、各測定毎に、所
定の待ち時間を設ける必要があり、測定間隔は数十ミリ
秒程度と比較的大きくせざるを得ない、従って、全ての
距離領域を監視するには、その時間待ちを数回繰り返す
ことになるので測定に要する時間は全体としてはかなり
長くなり、これにより、車輌又は物体の移動速度が比較
的速い場合に、検出が遅れる恐れがある。

特に、多数の検出ユニットを互いに異なる位置に設けて
、異なる位置での測定を順次行ない、更に広い領域の測
定を行なう装ばでは、１回あたりの測定所要時間が非常
に長くなる。

本発明は、広い距離範囲の物体検出を短時間で完了しう
る反射型物体検出装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明においては、制御信号
がオンレベルになると、増幅度が所定の指数関数曲線に
従って、経時的に連続的に変化する増幅手段を、信号受
信手段が出力する信号を受ける増幅器として利用し、信
号（例えば超音波）の発射と実質上同時に前記制御信号
をオンレベルに設定する。

［作用］ 超音波発信器と超音波受信器とを互いに近接した位置に
配置し、超音波の発射軸と受信軸とを同一方向に向け、
超音波発信器から定レベルの超音波を発射する場合、超
音波受信器及び受信器から任意の距離ｒに位置する物体
によって反射され、超音波受信器に達する超音波の音圧
Ｐ（ｒ）は次式％式％ 但し、　Ｐ（ｒ）は絶対値であり、他の各記号は次の通
りである。

Ｐ□　：　ｒ＝０における音圧 α＝−２・ｋｌ・ｒ ｋｌ：吸収係数 つまり、超音波受信器に到達する超音波の音圧は。

検出装置と検出すべき物体との距離の指数関数に従って
変化する。

一方、超音波発信器及び受信器から任意の距離ｒに存在
する物体によって反射した超音波が、発信器を出てから
受信器に到達するまでに要する時間Ｔ（ｒ）は、次式で
表わすことができる。

Ｔ（ｒ）ｗ　２　・ｒ　／　ｖ　　　　　　　”・（２
）但し、Ｖ：超音波の伝搬速度 速度Ｖは一般に一定と考えてよいかへ、Ｔ　（ｒ）は距
１１ｒに比例する。従って、超音波を出力してから任意
の時間ｔを経過した時に超音波受信器に到達する超音波
の音圧Ｐ（し）は次式で表わされる。

Ｐ（ｔ）＝（Ｐ’＋　／　ｔ）　　・ｅ”　　　　　−
・・（３）但し、α＝−２・ｋｌ・ｔ（第１式のαとは
異なる）ＰＩ　：　ｔ＝Ｑにおける音圧 つまり、受信される超音波の音圧は、一般的には、超音
波を発射してからの経過時間ｔの指数関数に従って変化
する。

また一般に、超音波受信器が受ける音圧のレベルとその
超音波受信器が出力する電気信号のレベルとは比例関係
にあるから、超音波を出力してから任意の時間ｔを経過
した時に超音波受信器の出力に現われる電圧Ｖ　（ｔ）
は次式で表わされる。

Ｖ（ｔ）＝に２・（Ｐｔ／ｌ）・ａ”　　　”（４）但
し、α＝−２・ｋｌ・ｔ ｋ２：超音波量ｍ器の特性で定まる係数つまり、超音波
受信器から出力される電圧は、一般的には、超音波を発
射してからの経過時１ｔｆｉｔの指数関数に従って変化
する。

そこで、前記第（４）式における電圧Ｖ　（ｔ、）の指
数関数変化と逆の特性を示す次の第（５）式の指数関数
に従って、時間ｔにおける増幅度Ｇ（し）が変化する増
幅手段を超音波受信器の出力に接続すれば、増幅手段の
出力には、装置と物体との距１１ｒに関係なくレベルが
一定の電圧が得られる。

Ｇ（ｔ）＝に３・（ｔ／ａ”）　　　　　”（５）但し
、α＝−２・ｋｌ・ｔ ｋ３　：係数 従って、本発明によれば、装置と物体との距離に応じた
受信レベル変化は、前記増幅手段で自動的に補正される
から、受信感度をステップ状に変える必要がない、この
ため、１回超音波を発射すれば、全ての距離範囲を測定
でき、一定の所要時間は非常に短い、しかも、距離が小
さい場合に直接波等の誤検出が生じないし、距離が大き
くなっても物体を検出できる。

後述する実施例においては、増幅手段を、制御信号がオ
ンレベルになるとその時からの経過時間に比例して出力
レベルが変化する走査信号発生手段。

該走査信号発生手段の出力に接続された非線形信号処理
手段、及び該非線形信号処理手段が出力する信号レベル
に応じて増幅度が定まる可変増幅度増幅手段、で構成し
ている。

ところで、一般的には上記第（５）式のように所定の指
数関数曲線に従って増幅度が変化する増幅手段を用いれ
ば、距離に無関係に受信信号レベルが一定の信号が得ら
れる。しかし、空気中を伝搬する超音波の吸収係数に１
は一定でないし、前記非線形信号処理手段及び可変増幅
度増幅手段の特性を均一にするのは難しい、このため、
予め定めた曲線に従って増幅度Ｇ　（ｔ）を変化させる
と、その変化が実際のＶ　（ｔ）の変化に一致しないこ
とが多い。

そこで１本発明の好ましい実施例においては、走査信号
発生手段には、超音波を発射してからの経過時間とその
出力レベルとの比を調整する比率調整手段を備え、非線
形信号処理手段には、信号変換手段と該信号変換手段の
バイアスレベルを調整するバイアス調整手段を備える。

これにより、増幅手段の増幅度Ｇ　（ｔ）を、最適な特
性に一致させることができる。

［実施例］ 以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に１本発明の反射型物体検出装置を搭載した自動
車を示す、第１図を参照すると、この例では、検出ユニ
ットＳＥＵが、自動車の後部バンパの少し上の方に、水
平に配置されている。検出面は、自動車の後方に向いて
いる。この検出ユニットＳＥＵは、超音波発信部ＴＸＩ
〜ＴＸ８と超音波受信部ＲＸＩ−ＲＸ８とを交互に各々
８個配置した構成になっている。この例では５表示ユニ
ットＤＳＵが、後部座席の上部に配置しである。

第２ａ図、第２ｂ図及び第２ｃ図に、検出ユニットＳＥ
Ｕの一部の構成を示す。なお、図示しない部分は、図示
した部分と同様の構成である。各図を参照すると、超音
波発信部ＴＸＩ、ＴＸ２．　　・・・と超音波受信部Ｒ
ＸＩ、ＲＸ２．　　・・・は交互に配置されている。ｌ
が発信素子、２が受信素子（ともに圧電素子）である。

各超音波発信部ＴＸ１、ＴＸ２．　　・・・の発信素子
ｌは金属製の振動板３に固着され支持されており、各超
音波受信部ＲＸＩ、ＲＸ２．　　・・・・の受信素子２
は金属製の振動板４に固着され支持されている。

振動板３及び４は、くし状に形成されており、それらの
突出部、即ち振動部が互いちがいになるように位置決め
しである。振動板３と４は、それらの間に小さな間隙を
設けて互いに分離しである。

検出ユニットＳＥＵのケースは２つの金属製部材５及び
６でなっており、そのケースの中に樹脂製のスペーサ９
が配置されている。

振動板３及び４は、ゴム製の緩衝部材７及び８を介して
、部材５，６及びスペーサ９で支持されている０発振素
子ｌ及び受信素子２の周囲には比較的大きなな空間が形
成されている。スペーサ９の一部に、導体の配線パター
ン（図示せず）を形成したプリント基板１０が固着しで
ある。

各発信素子ｌ及び各受信素子２に接続されたリード線１
２は、前記配線パターンを介して、検出ユニットＳＥＵ
の端部に装着したコネクタ１３の各端子１４に電気的に
接続されている。ケース（５゜６）の背面に、検出ユニ
ットＳＥＵを自動車の車体に装着するための板状の磁石
１１が固着されている。

第３図に、第１図の自動車に搭載した物体検出装置の電
気回路構成の概略を示す、第３図を参照すると、この装
置は、マイクロコンピュータｃＰＵ、駆動回路５０．昇
圧トランス１１０．Ｊｉ信用の出力切換回路９０．デコ
ーダ６０．受信用の切換回路１００．インバータ７０．
検出ユニット（センサユニット）ＳＥＵ、信号処理回路
８０゜外部カウンタＣＮ７．表示用の駆動回路ＤＤＶ。

表示ユニットＤＳＵ等々でなっている。

駆動回路５０は、電力増幅回路であり、コンプリメンタ
リ出力になっている。駆動回路５ｏは、マイクロコンピ
ュータＣＰＵの出力ポートＰ１３に出力されるＴＴＬレ
ベルの二値信号を増幅し、昇圧トランス１１０の一次側
巻線に印加する。昇圧トランス１１０の二次側巻線に得
られる高圧パルス信号が、出力切換回路９０に印加され
る。

デコーダ６０は、マイクロコンピュータＣＰＵの出力ポ
ートＰ１４．Ｐ１５及びＰＩ３がら出力される３ビツト
の二値信号を８ラインの二値信号に変換する。これによ
って得られる８ラインの二値信号は、いずれかｌライン
がオンレベルで他の７ラインが全てオフレベルになる信
号である。つまり、８ラインのうちの１ラインが、この
信号によって選択される。デコーダ６０の出方ラインは
、出力切換回路９０の選択制御端子ＳＥＬに接続されて
いる。

第４図に、出力切換回路９０の構成を示す、第４図を参
照すると、この回路には８つのトランジスタ（ＦＥＴ）
Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４．Ｑ５．Ｑ６゜Ｑ７及びＱ８が
備わフている。各トランジスタＱ１〜Ｑ８の制御端子（
ゲート）が１回路９ｏの選択制御端子ＳＥＬの各々のラ
インに接続されている。各トランジスタＱｌ−Ｑ８のソ
ース端子は、各々ダイオードを介して接地されている。

各トランジスタＱｌ−Ｑ８のドレイン端子と昇圧トラン
スからのラインが、検出ユニットＳＥＵの８つの各超音
波受信器に接続されている。

第３図を参照する。検出ユニットＳＥＵの８つの各超音
波受信器からのラインが、切換回路１００の信号入力端
子ｘ１〜ｘ８に接続されている。切換回路１００は、８
チヤンネルのアナログマルチプレクサであり、信号入力
端子ｘｌ”ｘｇのいずれか１つ選択されたものに印加さ
れる信号が１選択的に出力端子Ｙに現われる。この選択
は、制御端子Ａ、Ｂ及びＣに印加される３ビツトの制御
（ａ号により行超う、これらの制御端子は、インバータ
７０を介して、マイクロコンピュータＣＰＵの出力ポー
トｐｔｏ、ｐｔｔ及びＰｌ２に接続されている。

切換回路１００の出力端子Ｙは信号処理回路８０の信号
入力端子ＩＮに接続され、信号処理回路８０の出力端子
ＯＵＴはマイクロコンピュータＣＰＵの入力ボートＴＯ
に接続されている。信号処理回路８０の制御端子ＣＴＲ
Ｌには、マイクロコンピュータＣＰＵの出力ポートＰ２
０が接続されている。

第５図に、第３図の信号処理回路８０の構成を示す、第
５図を参照すると、この回路は、大きく分けて３つの回
路８１．８２及び８３でなっている。

回路８１は、アナログ比較回路であり、入力されるアナ
ログ信号のレベルを所定のレベルと比較し、その結果に
応じた二値信号を出力する０回路８２は、増幅回路であ
り、増幅度が可変になっている。

回路８３は、関数発生回路であり、制御端子ＣＴＲＬの
レベルが高レベルＨから低レベルＬに変化した時からの
経過時間ｔに応じて、出力レベルが指数関数状に変化す
る。

この構成においては、検出装置と物体との距離以外の条
件が一定である場合には、増幅回路８２の出力には常に
一定レベルの信号が得られる０次にまずこの基本的原理
を説明する。

いま、第７ａ図に示すようなトランジスタ増幅回路の場
合を考えるｓ　ＲＡ＞＞　ｒ　ｉｅとすれば（ｒｉａは
トランジスタの入力インピーダンス）、次式が成立する
。

ｒｂ＝Ｖｌ／ＲＡ　　　　　　　　　　　　・・・・・
（６）また、Ｉｂをダイオードの順方向電流と考えれば
。

次式が成立する。

ＩｂｗＩｂｏ（ａ”　　１）　　　　　　・”（７）但
し、αｚ　ａ−Ｖｂａ ｉｂｏ、ａ：定数 Ｖｂｅ：ベース・エミッタ間電圧 第（６）式及び第（７）式より次式が成立する。

Ｖｂｅ＝＋　（１／ａ）・ｌ　ｎ（Ｖｌ／　（（ＲＡ４
ｂｏ）　＋　１））　”・（８）また、Ｉｃ＝＝ｈｆｅ
４ｂ、　Ｖｏ＝　Ｖ２−Ｒｅ４ｃであるから（ｈｆｅは
トランジスタの電流１１Ｊ＠率）、次式が成立する。

Ｖｏ＝Ｖ２−Ｒｔｌｈｆ＠・Ｉｂ ＝Ｖ２−ＲＢ・ｈｆｅ・Ｉｂｏ（ｅ”−１）　　　”（
９）但し、αコａ−Ｖｂｅ 入力信号Ｖｉが０の時の電圧ＶｂｅをＶｂｅｏ（バイア
ス電圧）とすれば。

無信号時にはＶ　ｂｅ　＝　Ｖ　ｂｅ。

信号がある時にはＶ　ｂｅ　ｗ　Ｖ　ｂｅｏ　十Ｖ　ｉ
である。従って、信号がある時とない時の出力電圧Ｖｏ
の変化、即ち出力信号レベルΔＶ′は、次式％式％ 実施例においては、入力信号ｖ１が、前記第（４）式に
示すｖ（し）になる。従って２時間ｔに関係なく前記Δ
Ｖが一定になるようにすればよい。

第（１０）式に第（４）式及び第（８）式を代入すると
、次式が得られる。

ΔＶ　＝　ＲＢ、ｈｆｅ　、Ｉｂｏ　、ａ”（占＋１）
、＜、−ｅ’Ｅ”−２°４°ｔ）・・・・・（１１） 但し、ｋ４　＝に２・Ｐｌ ここで、トランジスタを微小電流領域で使用するものと
仮定すれば、ｈｆｅは一定と見なしてもよい。

そこで、第（１１）式を更に変形すれば、ΔＶを一定に
する条件は次式のようになる。

Ｖｌ　　　　　　ｋ４−２・ｋｌ−ｔ ｅ”（正＋１）、（１−ｅ　ｔ　ｅ）　　　　＝一定・
・・・（１２） 更に変形すると次のようになる。

・・・・・（１３） 但し、に５は定数である。

更に変形すると次のようになる。

但し、Ｋは定数である。

第（１４）式の関数は、指数関数状であり、グラフで示
すと第７ｂ図のようになる。従って、第７ａ図のトラン
ジスタ増幅回路においては、電圧Ｖ【を、第（１４）式
のような関数に従って変化させれば１時間ｔに応じてレ
ベルが変化する信号電圧Ｖ　（ｔ、）が印加された場合
に、時間ｔが変化してもレベルの変化しない信号が出力
される。

第７ａ図の回路に相当する回路は、第５図の増幅回路８
２に含まれている。即ち、第７ａ図の１−ランジスタは
第５図のトランジスタＱｃに対応し。

同様に、第７ａ図の抵抗器ＲＡ及びＲＢが、それぞれ第
５図の抵抗器Ｒ１５及びＲ１１に対応している。

従って、関数発生回路８３の出力レベルが、前記第（１
４）式に従って変化すれば、増幅回路８２の出力レベル
が時間ｔに無関係に一定になる。

ダイオード、即ちＰＮ接合を流れる順方向電流Ｉｆは、
一般に次式で表わされる。

Ｉ　ｆ＝Ｉｓ　（ａ　”−１）　　　　　　　”・”（
１５）但し、α＝ｑ−Ｖ／（ｋ−Ｔ） ｑ：電子の電荷量 ■：印加電圧 に：ボルツマン定数 Ｔ：温度 工ｓ：定数 つまり、ダイオードに流れる順方向電流の値は、そのダ
イオードに印加される電圧の指数関数に従った値になる
。従って、ダイオードを用いれば、指数関数を発生させ
ることができる。

第５図の関数発生回路８３においては、トランジスタＱ
ｇのベース・エミッタ間のＰＮ接合を利用して、関数を
発生する構成になっている。また、トランジスタのペー
スエミッタ間電圧Ｖｂｅとコレクタ電流Ｉｃとは第７ｃ
図に示すような関係にあり、電圧ＶｂｅがＶｂｏ以下の
時には、コレクタ電流Ｉｃが０になり、指数関数の曲線
から外れる。電圧Ｖｂｏは、一般に０．６〜０．７ｖ程
度の値である。

そこで、第５図の例では、バイアス回路を用いて。

無信号時のトランジスタＱｇのベース電圧をＶｂ。

に近い直に設定している。バイアス回路は、可変抵抗Ｊ
ｌｌＶＲ３，抵抗冊Ｒ２１、Ｒ２３及びタイオードＤ４
で構成しである。つまり、ダイオードＤ４の端子間電圧
（順方向電圧）とＤ４を流れる電流との関係が第７ｃ図
と同様な曲線になるので、所定以上の電流をダイオード
Ｄ４に流せば、Ｄ４のアノード電圧は０．６ｖ程度の値
になる。この電圧は、可変抵抗器ＶＲ３を調整すれば変
化する。

この電圧が、抵抗器Ｒ２３を介して、バイアス電圧とし
てトランジスタＱｇのベース・エミッタ間に印加される
。

トランジスタＱｅ、Ｑｆ、演算増幅＠ＯＰ　２　、ツェ
ナーダイオードＺＤ、コンデンサＣ５等々でなる回路８
３ｂは、時間ｔ　（経過時間）に比例して所定の傾きで
出力レベルが直線的に変化する走査信号発生回路である
。

即ち、制御端子ＣＴＲＬが高レベルＨであれば。

トランジスタＱｅがオンし、コンデンサＣ５の電荷を放
電するので、Ｃ５の端子間電圧は０になり。

変化しない、制御端子Ｃ：ＴＲＬが低レベルＬになると
、トランジスタＱｅがオフし、コンデンサＣ５の放電は
停止する。一方、演算増幅器ＯＰ２とツェナーダイオー
ドＺＤでなる回路が、可変抵抗器ＶＲ２と抵抗器Ｒ２０
でなる直列回路の端子間電圧をＺＤのツェナー電圧（略
一定：Ｖｚ）と一致するように自動的に制御する。従っ
て、可変抵抗器ＶＲ２及び抵抗器Ｒ２０を流れる電流Ｉ
は一定値に制御される。この電流によって、コンデンサ
Ｃ５が充電される。

一般に、コンデンサの端子間電圧Ｖ、静電容量Ｃ及びコ
ンデンサに蓄えられる電荷量Ｑの間には次の関係がある
。

Ｖ　＝　Ｑ　−１／Ｃ−・＝−（１６）コンデンサＣ５
においては、充電電流Ｉが一定であるから、充電の完了
前においては、Ｑ＝Ｉ−ｔである。

つまり、任意の経過時１’１ｆｉｔにおけるコンデンサ
Ｃ５の端子間電圧ＶＣ（ｔ）は次式で表わされる。

ＶＣ（ｔ、）＝　　Ｉ　　−ｔ　　−１／　Ｃ−（１７
）従って、電圧ＶＣ（ｔ、）は時間ｔに比例して、所定
の傾きで増大する。この傾きは、電流Ｉを変えることに
より、即ち可変抵抗器ＶＲ２を調整することにより、変
えることができる。

電圧ＶＣ（ｔ）は、トランジスタ（ＦＥＴ）　Ｑ　ｆ及
び抵抗器Ｒ２２を介して、トランジスタＱｇのベース端
子に印加される。トランジスタＱｆは、単なるバッファ
として動作する。関数発生回路８３の各部の信号波形を
第６図に示す。第６図を参照すると、トランジスタＱａ
のベース端子に二値信号を印加するだけで、その信号を
低レベルＬにセットしてからの経過時間ｔの指数関数に
応じて変化する電圧が、トランジスタＱｈのコレクタ端
子に出力されることが分かる。

この指数関数の特性は、可変抵抗器ＶＲ２及びＶＲ３を
調整することにより変えることができる。

従って、超音波の発射のタイミングに同期して。

制御端子ＣＴＲＬに低レベルＬをセットすれば、増幅回
路８２の増幅度は、経過時間ｔに応じて自動的に調整さ
れる。これによって、測定距離が変化しても、増幅回路
８２の出力端子に現われる信号のレベルが一定に維持さ
れる。測定が終了した時に制御端子ＣＴＲＬに高レベル
Ｈをセットすると、トランジスタＱｂがオンし、増幅回
路８２の出力レベルは零になる。

アナログ比較回路８１は、増幅回路８２の出力レベルと
可変抵抗器ＶＲＩの出力レベルとを比較し、その比較結
果、即ち二値信号を出力する。この信号は、物体検出時
に低レベルＬになる。

再び第３図を参照する０表示ユニットＤＳＵは。

１５Ｍ（７）発光ダイオード表示！１８Ｌ　Ｅ　１〜Ｌ
　Ｅ　１５と、３桁の７セグメント数字表示器ＮＤＳを
備えており、マイクロコンピュータＣＰＵが出力する情
報を表示する０表示器ＬＥ　１−ＬＥ　１５は、物体の
位置（方向）を表示するのに利用され、数字表示器ＮＤ
Ｓは物体の距離を表示するのに利用される。

第８ａ図、第８ｂ図、第８Ｃ図、第８ｄ図、第８ｅ図及
び第８ｆ図に、第３図に示すマイクロコンピュータＣＰ
Ｕの動作を示す、まず、第８ａ図を参照して概略動作を
説明する。電源がオンすると、「初期セット」サブルー
チンを実行して装置各部を初期化し、それが終了したら
、「順次検出」サブルーチン、「最小値計算」サブルー
チン。

「表示」サブルーチンを順次実行し、それらをループ状
に繰り返し実行する。

＃１略でいうと、ｒ順次検出Ｊサブルーチンでは、いず
れか１組の検出部（発信部子受信部）を同時に選択して
測定を行ない、選択する検出部の位置を順次シフトしな
がら測定を繰り返し、物体を検出すると選択している検
出部の位置に応じたメモリに距離のデータを書込む、「
最小値計算」サブルーチンでは、メモリのデータから最
も距離の小さいデータを捜し出す、「表示」サブルーチ
ンでは、「最小値計算」サブルーチンで捜したデータに
応じた情報を表示する。

第８ｂ図を参照して「初期セット」サブルーチンを説明
する。まず、結果を格納するメモリ、各レジスタ、フラ
グ等メモリの内容を初期値にクリアする。次に装置の動
作状態をリセットする。つまり、出力ポートをクリアし
、出力ポートＰ２０に高レベルＨをセットし、外部カウ
ントを停止する。

次に１表示ユニットの表示内容を初期化する。これによ
り、数字表示＠ＮＤＳにはＯが表示され、表示器ＬＥＩ
〜ＬＥ１５（位置表示器）は全て消灯状態になる。

次に、第８ｃ図を参照して「順次検出」サブルーチンを
説明する。まず、各レジスタをリセットする。即ち、レ
ジスタＲ１にデータメモリの先頭アドレスの値をセット
し、レジスタＲ２及びＲ４にｌをセットする。このサブ
ルーチンで使用するレジスタ等は次のように利用される
。

Ｒ１・・・・測定結果を格納すべきメモリアドレスの基
準情報を保持する。

Ｒ２・・・・どの発振素子を選択するかを示す情報を保
持する。この内容がポートＰ１４．Ｐ１５及びＰＩ３に
出力される。

Ｒ４・・・・どの受信素子を選択するかを示す情報を保
持する。この内容がボートＰＩＯ，ｐＨ及びＰＩ３に出
力される。

上記設定が終了したら、「距離検出」サブルーチンを実
行し、後述するように実際に超音波を発射してその反射
波の有無および物体の距離を測定する。ここで選択され
る発信部はレジスタＲ２の内容に応じたものになり１選
択される受信部はレジスタＲ４の内容に応じたものにな
る。但し、互いに隣り合った発信部と受信部とが同時に
選択される。

「距離検出」を終了したら、レジスタＲ２の内容とレジ
スタＲ４の内容を比較する。初回は、両者が等しくしか
もレジスタＲ４が７でないので、レジスタＲ２の内容を
＋１する。つまり、Ｒ２が１なら２にする。そしてレジ
スタＲ１の内容を＋１し、所定時間ＴＡの時間待ちを行
なった後、再び「距離検出」サブルーチンを実行する。

上記処理によりレジスタＲ２の内容が更新されているの
で、２回目の「距離検出」サブルーチンで選択される発
信部は、ＴＸ２に切換えられる。つまり、受信部は前回
と変わらないが、発信部が第２ａ図に示す右方向に１素
子分シフトする。これにより、使用される検出部の位置
は、互いに隣り合う発振部と受信部の配置ピッチ分だけ
、シフトする。

レジスタＲ２の内容が更新されているので、レジスタＲ
２とＲ４の内容を比較すると等しくない。

従って、この場合にはレジスタＲ４の内容を＋１する。

つまり、Ｒ４が１なら２にする。そしてレジスタＲ１の
内容を＋１し、所定時間ＴＡの時間待ちの後、再び「距
離検出」サブルーチンを実行する。

上記処理によりレジスタＲ４の内容が更新されているの
で、３回目の「距離検出」サブルーチンで選択される受
信部は、ＲＸ２に切換えられる。つまり、発信部は前回
と変わらないが、受信部が第２ａ図に示す右方向に１素
子分シフトする。これにより、使用される検出部の位置
は、互いに隣り合う発振部と受信部の配置ピッチ分だけ
、シフトする。

レジスタＲ４の内容が更新されているので、再びレジス
タＲ２とＲ４の内容が一致し、従って今度はレジスタＲ
２の内容をシフトして１選択する発信部を更新する。

以後同様に上記動作を繰り返し、選択する発信部と受信
部とが交互に切換えられ、切換えを行なう毎に「距離検
出」サブルーチンを実行する。

そして、レジスタＲ４の内容が７になると、全ての位置
での検出を終了したので、「順次検出」サブルーチンか
ら抜けてメインルーチンに戻る。

以上のように、「距離検出」サブルーチンを実行するこ
とにより、１５種の各位置における測定結果が得られる
。

「距離検出」サブルーチンの詳細を第８ｆ図に示す、第
８ｆ図を参照して説明する。なお、このサブルーチンで
使用される記号は次のものを示している。

Ｔ・・豐・・タイマ ｔｌ・・・・超音波を発射してから直接波の影響が最大
になる時間の値。

Ｔｗ・・・・余裕をみるために設けた時間の値。

Ｔｍａｘ　　・・・　「距離検出」サブルーチンでの最
大の時間の値（固定値）。

このサブルーチンにエントリーすると、まずレジスタＲ
２の内容をボートＰ１４．Ｐ１５及びＰＩ３に出力し、
いずれか１つの発信素子を選択する。

また、ボートＰ１３に所定周期（４０ＫＨｚ）のパルス
を所定数出力する。これによって超音波が発射される。

また、レジスタＲ４の内容をポートＰＩＯ，ｐＨ及びＰ
Ｉ３に出力する。これで、いずれか１つの受信素子が選
択される。更に、タイマＴをクリア及スタートし、ポー
トＰ２０に低レベルＬをセットする。ポートＰ２０が低
レベルＬになると、上述のように、増幅回路８２の自動
増幅度調節が開始される。

「距離検出」の以上の各処理ステップは、略同−のタイ
ミングで実行される。

次に、タイマＴの値が所定時間ｔ１に達するまで待ち、
達したら入力ポートＴｏの状態をチェックする。前記の
ように、この信号ラインの状態Ｌ（「０」と同一）は、
超音波（反射波）を検出したことを示し、状態Ｈ（ｒＮ
と同一）は超音波を検出しない状態を示す、 一般に、超音波を発射した直後から所定時間の間は、受
信側に、発信側と受信側の信号ライン間の電磁誘導、超
音波の回折、検出器の支持部材を伝わる機械振動等々に
起因する直接波の影響が現われる０時間ｔ１を経過した
時点では、その影響が最大であり、仮に物体を検出して
いない状態であっても、入力ボートＴｏには検出レベル
「０」が呪われる。

そこで、直接波の影響がなくなるまで、つまりポートＴ
Ｏが「ｌ」になるまで待つ、また、直接波のレベルが振
動を伴なっている場合には、ポートＴｏが「１」になっ
た後で、再度「０」になることがある、そこで、ポート
ＴＯがｒｌＪになったら、その時のタイマの値Ｔに所定
の余裕時間Ｔｗを加えた値をレジスタＲ８にセットし、
タイマＴがＲ８の内容より大きくなるまで、つまりＴｗ
の待ち時間を経過するまで待つ。

時間Ｔｗを経過したら、実際の検出を開始する。

時間がＴｍａｘになるまで、入力ボートＴＯをチェック
する。入力ボートＴＯが「０」、即ち物体検出レベルに
なるか、又は時間がＴｍａｘになったら、ポートＰ２０
を高レベルＨにセットし、タイマＴをストップし、タイ
マＴの値をレジスタＲ１で示されるメモリに格納して処
理を終了する。

次に、第８ｄ図を参照して「最小値計算」サブルーチン
を説明する。なお、このサブルーチンに示す各記号の意
味は次のとおりである。

Ｒ１・・・・データメモリの先頭アドレスの値を保持す
るレジスタ。

Ｒ５°°°°参照するメモリのアドレスの、Ｒ１からの
オフセット値を保持するレジスタ。

Ｒ６・・・・その時までの、最も近い距離が検出された
位置の値を保持するレジスタ。

ＰＱ・・・・前回までに参照したデータの最小値を保持
するレジスタ。

ＣＱ・・・・今回参照してデータを保持するレジスタ。

このサブルーチンでは、まずレジスタＲ１にデータメモ
リの先頭アドレスの値をセントし、レジスタＰＱに、レ
ジスタＲ１の値をアドレスとするメモリの内容をロード
し、レジスタＲ５にＯをセットし、レジスタＲ６に１を
セットする。以後の処理は、ループ状に緑り返し行なう
。

まず、レジスタＲ５の内容を＋１する。レジスタＲ５の
内容を１５と比較し、等しくなければ、レジスタＲ１と
Ｒ５の内容を加算した結果をアドレスの値とするデータ
メモリの内容を読んで、それをレジスタＣＱに格納する
。レジスタＰＱとＣＰの内容を比較し、ＰＱ＞ＣＱなら
、レジスタＣＱの内容をレジスタＰＱに転送し、レジス
タＲ６にレジスタＲ５＋１の値を格納する。つまり、そ
れまでに参照した最も小さいデータよりも更に小さいデ
ータが見つかった場合には、レジスタＰＱの内容を新し
い最小値に更新する。

上記ループ状処理を繰り返し、レジスタＲ５の値が１５
に達したら、即ち最後のデータの参照が終了したら、レ
ジスタＰＱの内容を最大値ＦＦ（十進数では２５５）と
比較する。つまり、もし全ての位置で物体が検出されな
かった場合には最初にセットした最大値ＦＦが、レジス
タＰＱに存在するので、物体を検出しなかったことを示
すために、レジスタＲ６の内容をＯにセットする。

以上の処理が終了すると、「最小値計算」サブルーチン
から抜は出す。

次に、第８ｅ図を参照して「表示」サブルーチンを説明
する。このサブルーチンでは、まずレジスタＰＱの内容
を最大値ＦＦと比較する。ＰＱの内容が最大値ＦＦ、即
ち物体が検出されなかった場合には、レジスタＰＱに０
をセットし、物体を検出した場合には、レジスタＰＱの
内容を十進数の値に変換する。そして、レジスタＰＱの
内容、つまり物体の距離を数値表示器ＮＤＳに表示し。

レジスタＲ６の内容に応じて位置表示をセットする０位
置表示は、１５個の発光ダイオードＬＥＩ〜ＬＥ１５の
いずれか１つを点灯する。但し、レジスタＲ６の内容の
１〜１５が、それぞれ発光ダイオードＬＥ　１−ＬＥ　
１５に対応しており、レジスタＲ６がＯの場合には、全
ての発光ダイオードが消灯状態になる。

［効果］ 以上のとおり１本発明によれば、検出感度をステップ状
に変化させなくとも、距離に無関係に一部レベルの信号
が得られるので、１回の測定で全ての距離領域の測定が
でき、従って測定の所要時間が短い、このため、実施例
のように多数の発信素子及び多数の受信素子を用いて、
様々な位置で順次物体検出を行なっても、検出の遅れが
生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の装置を搭載した自動車の外観を示す
斜視図である。 第２ａ図、第２ｂ図及び第２ｃ図は、それぞれ第１図の
自動車に装着した検出ユニットＳＥＵの一部を示す平面
図、第２ａ図のｉＩｂ　−ＩＩ　ｂ線断面図及び第２ａ
図のＩＩ　ｃ　−ＩＩ　ｃ線断面図である。 第３図は第１図の自動車に搭載した物体検出装置の電気
回路を示すブロック図である。 第４図及び第５図は、それぞれ第３図に示す出力切換回
路９０及び信号処理回路８０の構成を示す電気回路図で
ある。 ８　第６図は、第５図の回路８３の各部の信号波形を示
す波形図である。 第７ａ図は第５図の回路８２の一部と等価な回路を示す
電気回路図である。 第７ｂ図及び第７ｃ図は、第５図に示す回路各部の特性
を示すグラフである。 第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ図、第８ｄ図、第８ｅ図及
び第８ｆ図は、第３回に示すマイクロコンピュータＣＰ
Ｕの動作を示すフローチャートである。 １：発信素子（信号発信手段） ２：受信素子（信号受信手段） ３．４．２１．２２．．２２２．２２．　　・・、３２
：振動板５．６：金属製部材　　　７，８：緩衝部材９
ニスペーサ ｌＯニブリント基板 ｌｌ：磁石　　　　１２：リード線 １３：コネクタ　　　　　１４：端子 ５Ｅｔｌ検出ユニツト（物体検出手段）ＴＸＩ〜ＴＸ　
１２　：発信部 ＲＸ　ｌ　−ＲＸ　１２　：受信部 ＤＳＵ：表示ユニット（報知手段） ＣＰｔＪ：マイクロコンピュータ（制御手段）５０：駆
動回路（付勢手段） ６０：デコーダ ８０：信号処理回路（増幅手段） ８１：アナログ比較回路 ８２：増幅回路（可変増幅度増幅手段）８３：関数発生
回路 ８３ａ：　　（非線形信号処理手段） ８３ｂ：走査信号発生回路（走査信号発生手段）９０：
出力切換回路　　　１００：切換回路１１０：昇圧トラ
ンス 特許出願人　アイシン精機株式会社　他１名事４図 東７１　　　　　　　東”ｂ図 ム ■ｂ。 第８ａ図　　　　　　　　軍８ｂ図 東８ｃ図 克８ｄ図 第８ｅ図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号発信手段及び該信号発信手段が発した信号の
   反射信号を受信する信号受信手段、を備える物体検出手
   段； 前記信号発信手段を付勢する付勢手段； 前記信号受信手段が出力する信号を受け、 制御信号がオンレベルになると、所定の指数関数曲線に
   従って、経時的に増幅度を変える、増幅手段； 表示及び音出力の少なくとも一方を行なう報知手段；お
   よび 前記付勢手段を制御して前記信号発信手段 を付勢し、前記増幅手段の制御信号をオンレベルにセッ
   トし、前記増幅手段の出力レベルを監視し、該レベルが
   所定以上であると、前記報知手段を付勢する、電子制御
   手段； を備える反射型物体検出装置。
2. （２）増幅手段は、制御信号がオンレベルになるとその
   時からの経過時間に比例して出力レベルが変化する走査
   信号発生手段、該走査信号発生手段の出力に接続された
   非線形信号処理手段、及び該非線形信号処理手段が出力
   する信号レベルに応じて増幅度が定まる可変増幅度増幅
   手段、を備える、前記特許請求の範囲第（１）項記載の
   反射型物体検出装置。
3. （３）走査信号発生手段は、前記経過時間と出力レベル
   の変化との比を調整する比率調整手段を備える、前記特
   許請求の範囲第（２）項記載の反射型物体検出装置。
4. （４）非線形信号処理手段は、信号変換手段と該信号変
   換手段のバイアスレベルを調整するバイアス調整手段を
   備える、前記特許請求の範囲第（２）項記載の反射型物
   体検出装置。
5. （５）電子制御手段は、前記増幅手段の出力レベルが所
   定以上になると、前記信号発信手段を付勢してからの経
   過時間に応じて物体の距離を演算し、その結果に応じて
   前記報知手段を付勢する、前記特許請求の範囲第（１）
   項記載の反射型物体検出装置。
6. （６）前記信号発信手段及び前記信号受信手段の少なく
   とも一方は複数であり、前記電子制御手段は、複数の信
   号発信手段及び／又は信号受信手段のいずれかを選択し
   て測定を行ない、選択した手段に応じて前記報知手段を
   付勢する、前記特許請求の範囲第（１）項記載の反射型
   物体検出装置。
7. （７）前記信号発信手段は超音波発信手段であり、前記
   信号受信手段は超音波受信手段である、前記特許請求の
   範囲第（１）項、第（２）項、第（３）項、第（４）項
   、第（５）項又は第（６）項記載の反射型物体検出装置
   。