WO2024190065A1 - 駆動装置、信号処理装置、超音波センサ、及び車両 - Google Patents

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Definitions

  • the invention disclosed in this specification relates to a drive unit, a signal processing unit, an ultrasonic sensor, and a vehicle.
  • the ultrasonic sensor generates ultrasonic waves, measures the time it takes for the ultrasonic waves to hit an object and return to the ultrasonic sensor, and uses the measured time to calculate the distance from the ultrasonic sensor to the object.
  • the ultrasonic sensor disclosed in Patent Document 1 changes the frequency of the transmitted signal and identifies the reflected wave by determining how the frequency changes.
  • the frequency of the ultrasonic vibration element does not change immediately in response to the frequency change of the transmitted signal. In this way, if the vibration frequency change of the ultrasonic vibration element does not follow the frequency change of the transmitted signal well, the accuracy of identifying the reflected wave may deteriorate unless the frequency change is made gradual and the driving period of the ultrasonic vibration element is extended.
  • the driving device includes a transmission signal generating circuit configured to generate a transmission signal, and a driving circuit configured to drive an ultrasonic vibration element based on the transmission signal.
  • the driving circuit includes an initial driving sequence that generates the transmission signal at an initial frequency, a first transition sequence that generates the transmission signal from the initial frequency until it transitions to a first frequency, and a second transition sequence that generates the transmission signal from the first frequency until it transitions to a second frequency.
  • the initial frequency and the second frequency are closer to the resonant frequency of the ultrasonic vibration element than the first frequency.
  • the duration of the first transition sequence is longer than the duration of the second transition sequence.
  • the signal processing device includes a drive device having the above-described configuration, a receiving circuit configured to generate a received signal based on a reflected wave, which is an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic vibration element and reflected by an object, and an identification circuit configured to identify the reflected wave from the received signal.
  • the ultrasonic sensor disclosed herein comprises a signal processing device having the above configuration and an ultrasonic transmission/reception device including the ultrasonic vibration element.
  • the vehicle disclosed herein is equipped with an ultrasonic sensor having the above configuration.
  • the ultrasonic vibration element it is possible to improve the ability of the ultrasonic vibration element to follow changes in vibration frequency in response to changes in the frequency of the transmission signal while preventing the drive period of the ultrasonic vibration element from becoming longer. This makes it possible to improve the accuracy of identifying reflected waves even if the drive period of the ultrasonic vibration element is short.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic sensor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the waveform of a drive signal and the frequency transition of a transmission signal.
  • FIG. 3 is a diagram showing other waveforms of the drive signal and frequency transitions of the transmission signal.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first pattern of frequency transition of a transmission signal and an ultrasonic wave.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second pattern of frequency transition of the transmission signal and the ultrasonic wave.
  • FIG. 6 is a diagram showing a third pattern of frequency transition of a transmission signal and an ultrasonic wave.
  • FIG. 7 is a diagram showing a fourth pattern of frequency transition of a transmission signal and an ultrasonic wave.
  • FIG. 8 is a diagram showing a fifth pattern of frequency transition of a transmission signal and an ultrasonic wave.
  • FIG. 9 is an external view of the vehicle.
  • FIG. 1 is a diagram showing the schematic configuration of an ultrasonic sensor 1 according to an embodiment.
  • the ultrasonic sensor 1 includes an ultrasonic vibration element 2 and a signal processing device 3.
  • the ultrasonic vibration element 2 is composed of a piezoelectric element, and emits ultrasonic waves and receives ultrasonic waves reflected by an object (waves reflected from an object).
  • the ultrasonic vibration element 2 is an ultrasonic transmission/reception device that transmits and receives ultrasonic waves.
  • the ultrasonic sensor may be configured to include an ultrasonic vibration element dedicated to transmitting ultrasonic waves and an ultrasonic vibration element dedicated to receiving ultrasonic waves.
  • the signal processing device 3 processes the drive signal supplied to the ultrasonic vibration element 2 and the signal received from the ultrasonic vibration element 2. In this embodiment, no transformer is provided between the ultrasonic vibration element 2 and the signal processing device 3.
  • the signal processing device 3 includes a drive unit 4, a receiving circuit 5, and an identification circuit 6.
  • the driving device 4 drives the ultrasonic vibration element 2.
  • the driving device 4 includes a transmission signal generating circuit 41, a driving circuit 42, and a boost circuit 43.
  • the wave transmission signal generating circuit 41 generates a wave transmission signal.
  • the wave transmission signal generating circuit 41 has multiple frequency change patterns for the wave transmission signal, and selects one pattern from the multiple frequency change patterns.
  • the drive circuit 42 supplies a drive signal that is an amplified transmission signal to the ultrasonic vibration element 2, driving (vibrating) the ultrasonic vibration element 2.
  • the boost circuit 43 boosts the received voltage Vin to generate the power supply voltage Vcp for the drive circuit 42.
  • the boost circuit 43 is, for example, configured with a charge pump circuit. If the drive period of the ultrasonic vibration element 2 is long, the power supply voltage Vcp decreases and the power of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibration element 2 decreases. For this reason, in an ultrasonic sensor 1 that does not have a transformer, it is particularly useful to be able to shorten the drive period of the ultrasonic vibration element.
  • the receiving circuit 5 receives the signal output from the ultrasonic vibration element 2 and generates a receiving signal based on the reflected wave from the object.
  • the discrimination circuit 6 discriminates between the frequency change pattern selected by the transmission signal generation circuit 41 and the frequency change pattern not selected by the transmission signal generation circuit 41 to discriminate the reflected wave. In other words, the discrimination circuit 6 discriminates (detects) the reflected wave when the frequency change pattern of the received signal supplied from the reception circuit 5 corresponds (matches or is similar) to the frequency change pattern selected by the transmission signal generation circuit 41.
  • the discrimination process in the discrimination circuit 6 makes it possible to distinguish between ultrasonic waves transmitted from other ultrasonic sensors and ultrasonic waves (reflected waves) transmitted from its own ultrasonic sensor and reflected by an object.
  • the multiple frequency change patterns provided by the transmission signal generating circuit 41 include a pattern in which the frequency changes in the order of initial frequency f0, first frequency f1, and second frequency f2.
  • the driving circuit 42 includes an initial driving sequence for generating a transmission signal of the initial frequency f0, a first transition sequence for generating a transmission signal from the initial frequency f0 to the first frequency f1, and a second transition sequence for generating a transmission signal from the first frequency f1 to the second frequency f2.
  • the transmission signal generating circuit 41 selects a pattern in which the frequency changes in the order of initial frequency f0, first frequency f1, and second frequency f2
  • the driving circuit 42 executes the initial driving sequence, the first transition sequence, and the second transition sequence. Note that the initial frequency f0 and the second frequency f2 are closer to the resonant frequency fc of the ultrasonic vibration element 2 than the first frequency f1.
  • FIG. 2 shows the waveform of the drive signal and the frequency transition of the transmission signal when the transmission signal generating circuit 41 selects a pattern in which the frequency transition occurs in the order of the initial frequency, the first frequency, and the second frequency.
  • the drive circuit 42 sets the time Tt1 of the first transition sequence to be longer than the time Tt2 of the second transition sequence. In addition, the drive circuit 42 sets the time Ti of the initial drive sequence to the time required for the vibration of the ultrasonic vibration element 2 at the initial frequency f0 to stabilize.
  • the ultrasonic vibration element 2 has a structure that easily vibrates at the resonance frequency fc. Therefore, when the frequency of the transmission signal is transitioned from a value close to the resonance frequency fc to a value far from the resonance frequency fc, the vibration frequency of the ultrasonic vibration element 2 is difficult to follow the change in the transmission signal. Therefore, the drive circuit 42 lengthens the time Tt1 of the first transition sequence as described above to improve the followability of the vibration frequency change of the ultrasonic vibration element 2 to the change in the transmission signal in the first transition sequence.
  • the drive circuit 42 shortens the time Tt2 of the second transition sequence as described above to prevent the drive period of the ultrasonic vibration element from becoming longer.
  • the driving device 4 can improve the ability of the ultrasonic vibration element 2 to follow changes in vibration frequency in response to changes in the frequency of the transmission signal while preventing the driving period of the ultrasonic vibration element 2 from becoming longer. This makes it possible to improve the accuracy of identifying reflected waves in the identification circuit 6 even if the driving period of the ultrasonic vibration element 2 is short.
  • the first frequency f1 is higher than the second frequency f2, but conversely, the second frequency f2 may be higher than the first frequency f1.
  • the initial frequency f0 is lower than the resonant frequency fc of the ultrasonic vibration element 2, but conversely, the initial frequency f0 may be higher than the resonant frequency fc of the ultrasonic vibration element 2.
  • the initial frequency f0 may match the resonant frequency fc of the ultrasonic vibration element 2.
  • the second frequency f2 is different from the initial frequency f0, but conversely, the second frequency f2 may match the initial frequency f0.
  • the drive circuit 42 includes a first continuation sequence that continuously generates a transmission signal of the first frequency f1, and the time Tk1 of the first continuation sequence may be provided between the time Tt1 of the first transition sequence and the time Tt2 of the second transition sequence. Note that the drive circuit 42 does not have to include the first continuation sequence.
  • the drive circuit 42 includes a second continuation sequence that continuously generates a transmission signal of the second frequency f2, and the time Tk2 of the second continuation sequence may be provided after the time Tt2 of the second transition sequence. Note that the drive circuit 42 does not have to include the second continuation sequence.
  • the drive circuit 42 it is desirable for the drive circuit 42 to reduce the drive amount immediately before starting the first transition sequence.
  • the drive circuit 42 starts a period Ts1 during which the duty of the drive signal supplied to the ultrasonic vibration element 2 is reduced immediately before starting the first transition sequence. This allows the frequency transition to begin in a temporarily weakened state of the ultrasonic vibration element 2, making the frequency change of the ultrasonic vibration element 2 smoother. In other words, the ability of the ultrasonic vibration element 2 to follow the vibration frequency change of the transmission signal in response to the frequency change can be further improved.
  • the drive circuit 42 it is desirable for the drive circuit 42 to reduce the drive amount immediately before starting the second transition sequence.
  • the drive circuit 42 starts a period Ts2 in which the duty of the drive signal supplied to the ultrasonic vibration element 2 is reduced immediately before starting the second transition sequence. This allows the frequency transition to begin in a temporarily weakened state of the ultrasonic vibration element 2, making the frequency change of the ultrasonic vibration element 2 smoother. In other words, the ability of the ultrasonic vibration element 2 to follow the vibration frequency change of the transmission signal in response to the frequency change can be further improved.
  • the drive amount may be reduced by lowering the amplitude of the drive signal supplied to the ultrasonic vibration element 2.
  • FIGS. 4 to 8 are examples of frequency change patterns provided by the transmission signal generating circuit 41.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents frequency.
  • FIG. 4 to FIG. 8 depict a frequency transition FT1 of the transmission signal and a vibration frequency transition FT2 of the ultrasonic vibration element 2. As shown in FIG. 4 to FIG. 8, reverberation occurs in which the ultrasonic vibration element 2 continues to vibrate for a while even after the transmission signal has stopped.
  • the first pattern shown in FIG. 4 and the second pattern shown in FIG. 5 are examples of patterns in which the transition occurs in the order of initial frequency f0, first frequency f1, and second frequency f2.
  • the third pattern shown in FIG. 6, the fourth pattern shown in FIG. 7, and the fifth pattern shown in FIG. 8 are examples of patterns in which the transition does not occur in the order of initial frequency f0, first frequency f1, and second frequency f2.
  • ⁇ Vehicle sonar> 9 is an external view of a vehicle.
  • the front bumper of the vehicle XX is provided with front sonars X1 (L, R, C) at the left and right corners and in the center.
  • the rear bumper of the vehicle XX is also provided with back sonars X2 (L, R, C) at the left and right corners and in the center (however, for convenience of illustration, back sonars X2R and X2C are not shown).
  • the ultrasonic sensor 1 described above can be applied to the front sonar X1 (L, R, C) and back sonar X2 (L, R, C).
  • no transformer is provided between the ultrasonic vibration element 2 and the signal processing device 3, but a transformer may be provided between the ultrasonic vibration element 2 and the signal processing device 3.
  • a transformer is provided between the ultrasonic vibration element 2 and the signal processing device 3, it is possible to omit the boost circuit 43.
  • the driving device (4) of the present disclosure includes a transmission signal generating circuit (41) configured to generate a transmission signal, and a driving circuit (42) configured to drive an ultrasonic vibration element based on the transmission signal, and the driving circuit includes an initial driving sequence that generates the transmission signal at an initial frequency, a first transition sequence that generates the transmission signal until the transmission signal transitions from the initial frequency to a first frequency, and a second transition sequence that generates the transmission signal until the transmission signal transitions from the first frequency to a second frequency, the initial frequency and the second frequency are closer to the resonant frequency of the ultrasonic vibration element than the first frequency, and the time of the first transition sequence is longer than the time of the second transition sequence (first configuration).
  • the drive circuit may include a first continuation sequence that continuously generates the transmission signal of the first frequency, and the first continuation sequence may be provided between the first transition sequence and the second transition sequence (second configuration).
  • the drive circuit may include a second continuation sequence that continuously generates the transmission signal of the second frequency, and the second continuation sequence may be provided after the second transition sequence (third configuration).
  • the drive device of any of the first to third configurations may be configured (fourth configuration) to include a boost circuit (43) configured to boost the received voltage to generate a power supply voltage for the drive circuit.
  • a boost circuit (43) configured to boost the received voltage to generate a power supply voltage for the drive circuit.
  • the drive circuit may be configured to reduce the drive amount immediately before starting the first transition sequence (fifth configuration).
  • the drive circuit may be configured to lower the duty of the drive signal supplied to the ultrasonic vibration element immediately before starting the first transition sequence (sixth configuration).
  • the drive circuit may be configured to reduce the drive amount immediately before starting the second transition sequence (seventh configuration).
  • the driving circuit may be configured to lower the duty of the driving signal supplied to the ultrasonic vibration element immediately before starting the second transition sequence (eighth configuration).
  • the signal processing device (3) of the present disclosure has a configuration (ninth configuration) including a drive device of any one of the first to eighth configurations described above, a receiving circuit (5) configured to generate a receiving signal based on a reflected wave, which is an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic vibration element and reflected by an object, and an identification circuit (6) configured to identify the reflected wave from the receiving signal.
  • the transmission signal generating circuit may have a plurality of frequency change patterns of the transmission signal, the plurality of frequency change patterns including a pattern in which the initial frequency, the first frequency, and the second frequency are transitioned in that order, and one pattern may be selected from the plurality of frequency change patterns (tenth configuration).
  • the identification circuit may be configured to identify the reflected wave by identifying the frequency change pattern selected by the transmission signal generating circuit and the frequency change pattern not selected by the transmission signal generating circuit (eleventh configuration).
  • the ultrasonic sensor (1) disclosed herein has a configuration (12th configuration) that includes a signal processing device having any of the above 9th to 11th configurations and an ultrasonic transmission/reception device that includes the ultrasonic vibration element.
  • the vehicle (XX) disclosed herein is configured (13th configuration) to include an ultrasonic sensor of the 12th configuration described above.

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Abstract

本開示に係る駆動装置（４）は、送波信号を生成するように構成された送波信号生成回路（４１）と、前記送波信号に基づいて超音波振動素子（２）を駆動するように構成された駆動回路（４２）と、を備える。前記駆動回路（４２）は、初期周波数（ｆ０）の前記送波信号を生成する初期駆動シーケンスと、前記初期周波数（ｆ０）から第一周波数（ｆ１）に遷移するまでの前記送波信号を生成する第一遷移シーケンスと、前記第一周波数（ｆ１）から第二周波数（ｆ２）に遷移するまでの前記送波信号を生成する第二遷移シーケンスと、を含む。前記初期周波数（ｆ０）及び前記第二周波数（ｆ２）は、前記第一周波数（ｆ１）よりも前記超音波振動素子（２）の共振周波数（ｆｃ）に近い。前記第一遷移シーケンスの時間（Ｔｔ１）は、前記第二遷移シーケンスの時間（Ｔｔ２）より長い。　本開示によれば、超音波振動素子の駆動期間が長くなることを抑制しながら、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子の振動周波数変化の追従性を向上させることができる。これにより、超音波振動素子の駆動期間が短くても、反射波の識別精度を向上させることができる。

Description

駆動装置、信号処理装置、超音波センサ、及び車両
　本明細書中に開示されている発明は、駆動装置、信号処理装置、超音波センサ、及び車両に関する。
　超音波センサは、超音波を発生させ、発生させた超音波が対象物に当たり超音波センサに帰ってくるまでの時間を測定し、測定した時間を用いて超音波センサから対象物までの距離を求める。
国際公開第２０２０／００４６０９号
　しかしながら、他の超音波センサから送波される超音波と、自己の超音波センサから送波して対象物で反射して返ってくる超音波（反射波）とが区別できなければ、距離の誤検出が発生するおそれがある。
　そこで、特許文献１に開示されている超音波センサは、送波信号の周波数を変化させて、その変化の仕方を判別することで反射波を識別している。しかしながら、超音波振動素子の周波数は、送波信号の周波数変化に追従してすぐに変化するわけではない。このように、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子の振動周波数変化の追従性が悪い場合、周波数の変化を緩やかにして超音波振動素子の駆動期間を長くしなければ、反射波の識別精度が悪くなるおそれがある。
　本開示に係る駆動装置は、送波信号を生成するように構成された送波信号生成回路と、前記送波信号に基づいて超音波振動素子を駆動するように構成された駆動回路と、を備える。前記駆動回路は、初期周波数の前記送波信号を生成する初期駆動シーケンスと、前記初期周波数から第一周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第一遷移シーケンスと、前記第一周波数から第二周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第二遷移シーケンスと、を含む。前記初期周波数及び前記第二周波数は、前記第一周波数よりも前記超音波振動素子の共振周波数に近い。前記第一遷移シーケンスの時間は、前記第二遷移シーケンスの時間より長い。
　本開示に係る信号処理装置は、上記構成の駆動装置と、前記超音波振動素子から送られて物体で反射した超音波である反射波に基づく受信信号を生成するように構成された受信回路と、前記受信信号から前記反射波を識別するように構成された識別回路と、を備える。
　本開示に係る超音波センサは、上記構成の信号処理装置と、前記超音波振動素子を含む超音波送受信装置と、を備える。
　本開示に係る車両は、上記構成の超音波センサを備える。
　本開示によれば、超音波振動素子の駆動期間が長くなることを抑制しながら、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子の振動周波数変化の追従性を向上させることができる。これにより、超音波振動素子の駆動期間が短くても、反射波の識別精度を向上させることができる。
図１は、実施形態に係る超音波センサの概略構成を示す図である。 図２は、駆動信号の波形及び送波信号の周波数遷移を示す図である。 図３は、駆動信号の他の波形及び送波信号の周波数遷移を示す図である。 図４は、送波信号及び超音波の周波数遷移の第１パターンを示す図である。 図５は、送波信号及び超音波の周波数遷移の第２パターンを示す図である。 図６は、送波信号及び超音波の周波数遷移の第３パターンを示す図である。 図７は、送波信号及び超音波の周波数遷移の第４パターンを示す図である。 図８は、送波信号及び超音波の周波数遷移の第５パターンを示す図である。 図９は、車両の外観図である。
　図１は、実施形態に係る超音波センサ１の概略構成を示す図である。超音波センサ１は、超音波振動素子２と、信号処理装置３と、を備える。
　超音波振動素子２は、圧電素子で構成され、超音波を発するともに、対象物で反射した超音波（物体からの反射波）を受け取る。つまり、超音波振動素子２は、超音波の送信及び受信を行う超音波送受信装置である。なお、本実施形態とは異なり、超音波センサは、超音波の送信専用超音波振動素子と超音波の受信専用超音波振動素子を備える構成であってもよい。
　信号処理装置３は、超音波振動素子２に供給する駆動信号及び超音波振動素子２から受け取る信号を処理する。なお、本実施形態では、超音波振動素子２と信号処理装置３との間には、トランスが設けられていない。
　信号処理装置３は、駆動装置４と、受信回路５と、識別回路６と、を備える。
　駆動装置４は、超音波振動素子２を駆動する。駆動装置４は、送波信号生成回路４１と、駆動回路４２と、昇圧回路４３と、を備える。
　送波信号生成回路４１は、送波信号を生成する。送波信号生成回路４１は、送波信号の周波数変化パターンを複数備え、複数の周波数変化パターンの中から１つのパターンを選択する。
　駆動回路４２は、送波信号を増幅した駆動信号を超音波振動素子２に供給して、超音波振動素子２を駆動（振動）させる。
　昇圧回路４３は、受け取った電圧Ｖｉｎを昇圧して駆動回路４２の電源電圧Ｖｃｐを生成する。昇圧回路４３は、例えばチャージポンプ回路によって構成される。超音波振動素子２の駆動期間が長ければ電源電圧Ｖｃｐが低下して超音波振動素子２から発せられる超音波のパワーが低下する。このため、トランスを備えない超音波センサ１において、超音波振動素子の駆動期間を短くできることは特に有用である。
　受信回路５は、超音波振動素子２から出力される信号を受け取り、物体からの反射波に基づく受信信号を生成する。
　識別回路６は、送波信号生成回路４１によって選択された周波数変化パターンと、送波信号生成回路４１によって選択されていない周波数変化パターンと、を識別して、反射波を識別する。つまり、識別回路６は、受信回路５から供給される受信信号の周波数変化パターンが、送波信号生成回路４１によって選択された周波数変化パターンに対応（合致又は類似）している場合に反射波を識別（検出）する。識別回路６での識別処理によって、他の超音波センサから送波される超音波と、自己の超音波センサから送波して対象物で反射して返ってくる超音波（反射波）とを区別することができる。
　送波信号生成回路４１が備える複数の周波数変化パターンには、初期周波数ｆ０、第一周波数ｆ１、及び第二周波数ｆ２の順に遷移するパターンが含まれる。そして、駆動回路４２は、初期周波数ｆ０の送波信号を生成する初期駆動シーケンスと、初期周波数ｆ０から第一周波数ｆ１に遷移するまでの送波信号を生成する第一遷移シーケンスと、第一周波数ｆ１から第二周波数ｆ２に遷移するまでの送波信号を生成する第二遷移シーケンスと、を含む。送波信号生成回路４１が初期周波数ｆ０、第一周波数ｆ１、及び第二周波数ｆ２の順に遷移するパターンを選択した場合、駆動回路４２は、初期駆動シーケンス、第一遷移シーケンス、及び第二遷移シーケンスを実行する。なお、初期周波数ｆ０及び第二周波数ｆ２は、第一周波数ｆ１よりも超音波振動素子２の共振周波数ｆｃに近い。
　図２は、送波信号生成回路４１が初期周波数、第一周波数、及び第二周波数の順に遷移するパターンを選択した場合における駆動信号の波形及び送波信号の周波数遷移を示す図である。
　図２では、上から順に駆動信号の波形、送波信号の周波数遷移が描写されている。駆動信号の波形では、横軸が時間を表しており、縦軸が電圧を表している。送波信号の周波数遷移では、横軸が時間を表しており、縦軸が周波数を表している。
　駆動回路４２は、第一遷移シーケンスの時間Ｔｔ１を第二遷移シーケンスの時間Ｔｔ２より長くする。また、駆動回路４２は、初期駆動シーケンスの時間Ｔｉを、初期周波数ｆ０での超音波振動素子２の振動が安定するのに要する時間とする。
　超音波振動素子２は共振周波数ｆｃで振動し易い構造である。このため、送波信号の周波数を共振周波数ｆｃと近い値から共振周波数ｆｃと遠い値に遷移させる場合、送波信号の変化に対して超音波振動素子２の振動周波数が追従し難い。そこで、駆動回路４２は、上述した通り第一遷移シーケンスの時間Ｔｔ１を長くして、第一遷移シーケンスにおける送波信号の変化に対する超音波振動素子２の振動周波数変化の追従性を向上させる。一方、送波信号の周波数を共振周波数ｆｃと遠い値から共振周波数ｆｃと近い値に遷移させる場合、送波信号の変化に対して超音波振動素子２の振動周波数が追従し易い。そこで、駆動回路４２は、上述した通り第二遷移シーケンスの時間Ｔｔ２を短くして、超音波振動素子の駆動期間が長くなることを抑制する。
　つまり、駆動装置４は、超音波振動素子２の駆動期間が長くなることを抑制しながら、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子２の振動周波数変化の追従性を向上させることができる。これにより、超音波振動素子２の駆動期間が短くても、識別回路６での反射波の識別精度を向上させることができる。
　図２に示す送波信号の周波数遷移では、第一周波数ｆ１が第二周波数ｆ２より高くなっているが、逆に第二周波数ｆ２が第一周波数ｆ１より高くてもよい。また、図２に示す送波信号の周波数遷移では、初期周波数ｆ０が超音波振動素子２の共振周波数ｆｃより低くなっているが、逆に初期周波数ｆ０が超音波振動素子２の共振周波数ｆｃより高くてもよい。また、初期周波数ｆ０が超音波振動素子２の共振周波数ｆｃと一致してもよい。また、図２に示す送波信号の周波数遷移では、第二周波数ｆ２が初期周波数ｆ０と異なっているが、逆に第二周波数ｆ２が初期周波数ｆ０と一致してもよい。
　また、図２に示す通り、駆動回路４２は、第一周波数ｆ１の送波信号を継続して生成する第一継続シーケンスを含み、第一継続シーケンスの時間Ｔｋ１は、第一遷移シーケンスの時間Ｔｔ１と第二遷移シーケンスの時間Ｔｔ２との間に設けられてもよい。なお、駆動回路４２は、第一継続シーケンスを含まなくてもよい。
　また、図２に示す通り、駆動回路４２は、第二周波数ｆ２の送波信号を継続して生成する第二継続シーケンスを含み、第二継続シーケンスの時間Ｔｋ２は、第二遷移シーケンスの時間Ｔｔ２の後に設けられてもよい。なお、駆動回路４２は、第二継続シーケンスを含まなくてもよい。
　また、図２に示す通り、駆動回路４２は、第一遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げることが望ましい。図２に示す例では、駆動回路４２は、第一遷移シーケンスを開始する直前に、超音波振動素子２に供給する駆動信号のデューティを下げる期間Ｔｓ１を開始する。これにより、超音波振動素子２が一時的に弱まった状態で周波数の遷移が開始されるので、超音波振動素子２の周波数変化が円滑になる。つまり、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子２の振動周波数変化の追従性をより一層向上させることができる。
　また、図２に示す通り、駆動回路４２は、第二遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げることが望ましい。図２に示す例では、駆動回路４２は、第二遷移シーケンスを開始する直前に、超音波振動素子２に供給する駆動信号のデューティを下げる期間Ｔｓ２を開始する。これにより、超音波振動素子２が一時的に弱まった状態で周波数の遷移が開始されるので、超音波振動素子２の周波数変化が円滑になる。つまり、送波信号の周波数変化に対する超音波振動素子２の振動周波数変化の追従性をより一層向上させることができる。
　なお、図３に示す例のように、超音波振動素子２に供給する駆動信号の振幅を下げることによって、駆動量が下げられてもよい。
　図４～図８は、送波信号生成回路４１が備える周波数変化パターンの例である。図４～図８では、横軸が時間を表しており、縦軸が周波数を表している。図４～図８では、送波信号の周波数遷移ＦＴ１及び超音波振動素子２の振動周波数遷移ＦＴ２が描写されている。なお、図４～図８に示されているように、送波信号が停止した後も暫くの間、超音波振動素子２が振動し続ける残響が発生する。
　図４に示す第１パターン及び図５に示す第２パターンは、初期周波数ｆ０、第一周波数ｆ１、及び第二周波数ｆ２の順に遷移するパターンの例である。図６に示す第３パターン、図７に示す第４パターン、及び図８に示す第５パターンは、初期周波数ｆ０、第一周波数ｆ１、及び第二周波数ｆ２の順に遷移しないパターンの例である。
＜車両用ソナー＞
　図９は、車両の外観図である。車両ＸＸのフロントバンパーには、その左右角部と中央部にそれぞれフロントソナーＸ１（Ｌ、Ｒ、Ｃ）が設けられている。また、車両ＸＸのリアバンパーにも、その左右角部と中央部にそれぞれバックソナーＸ２（Ｌ、Ｒ、Ｃ）が設けられている（ただし、図示の便宜上、バックソナーＸ２Ｒ及びＸ２Ｃは不図示）。
　このように、車両ＸＸにフロントソナーＸ１（Ｌ、Ｒ、Ｃ）及びバックソナーＸ２（Ｌ、Ｒ、Ｃ）を搭載することにより、車両ＸＸの周囲における物体（＝障害物、他車、または、通行人など）の接近検知又は距離測定を行うことができるので、ドライバーの安全運転を支援することが可能となる。
　なお、上記のフロントソナーＸ１（Ｌ、Ｒ、Ｃ）及びバックソナーＸ２（Ｌ、Ｒ、Ｃ）としては、それぞれ、これまでに説明してきた超音波センサ１を適用することができる。
＜その他＞
　本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。これまでに説明してきた各種の実施形態は、矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。
　本実施形態では、超音波振動素子２と信号処理装置３との間には、トランスが設けられていないが、超音波振動素子２と信号処理装置３との間にトランスが設けられてもよい。超音波振動素子２と信号処理装置３との間にトランスが設けられる場合、昇圧回路４３を省略することが可能となる。
＜付記＞
　上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。
　本開示の駆動装置（４）は、送波信号を生成するように構成された送波信号生成回路（４１）と、前記送波信号に基づいて超音波振動素子を駆動するように構成された駆動回路（４２）と、を備え、前記駆動回路は、初期周波数の前記送波信号を生成する初期駆動シーケンスと、前記初期周波数から第一周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第一遷移シーケンスと、前記第一周波数から第二周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第二遷移シーケンスと、を含み、前記初期周波数及び前記第二周波数は、前記第一周波数よりも前記超音波振動素子の共振周波数に近く、前記第一遷移シーケンスの時間は、前記第二遷移シーケンスの時間より長い構成（第１の構成）である。
　上記第１の構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第一周波数の前記送波信号を継続して生成する第一継続シーケンスを含み、前記第一継続シーケンスは、前記第一遷移シーケンスと前記第二遷移シーケンスとの間に設けられる構成（第２の構成）であってもよい。
　上記第１又は第２の構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第二周波数の前記送波信号を継続して生成する第二継続シーケンスを含み、前記第二継続シーケンスは、前記第二遷移シーケンスの後に設けられる構成（第３の構成）であってもよい。
　上記第１～第３いずれかの構成の駆動装置において、受け取った電圧を昇圧して前記駆動回路の電源電圧を生成するように構成された昇圧回路（４３）を備える構成（第４の構成）であってもよい。
　上記第１～第４いずれかの構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第一遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げるように構成されている構成（第５の構成）であってもよい。
　上記第５の構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第一遷移シーケンスを開始する直前に、前記超音波振動素子に供給する駆動信号のデューティを下げるように構成されている構成（第６の構成）であってもよい。
　上記第１～第６いずれかの構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第二遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げるように構成されている構成（第７の構成）であってもよい。
　上記第７の構成の駆動装置において、前記駆動回路は、前記第二遷移シーケンスを開始する直前に、前記超音波振動素子に供給する駆動信号のデューティを下げるように構成されている構成（第８の構成）であってもよい。
　本開示の信号処理装置（３）は、上記第１～第８いずれかの構成の駆動装置と、前記超音波振動素子から送られて物体で反射した超音波である反射波に基づく受信信号を生成するように構成された受信回路（５）と、前記受信信号から前記反射波を識別するように構成された識別回路（６）と、を備える構成（第９の構成）である。
　上記第９の構成の信号処理装置において、前記送波信号生成回路は、前記送波信号の周波数変化パターンを複数備え、複数の前記周波数変化パターンに、前記初期周波数、前記第一周波数、及び前記第二周波数の順に遷移するパターンを含み、複数の前記周波数変化パターンの中から１つのパターンを選択する構成（第１０の構成）であってもよい。
　上記第１０の構成の信号処理装置において、前記識別回路は、前記送波信号生成回路によって選択された前記周波数変化パターンと、前記送波信号生成回路によって選択されていない前記周波数変化パターンと、を識別して、前記反射波を識別するように構成されている構成（第１１の構成）であってもよい。
　本開示の超音波センサ（１）は、上記第９～第１１いずれかの構成の信号処理装置と、前記超音波振動素子を含む超音波送受信装置と、を備える構成（第１２の構成）である。
　本開示の車両（ＸＸ）は、上記第１２の構成の超音波センサを備える構成（第１３の構成）である。
　　　１　超音波センサ
　　　２　超音波振動素子
　　　３　信号処理装置
　　　４　駆動装置
　　　４１　送波信号生成回路
　　　４２　駆動回路
　　　４３　昇圧回路
　　　５　受信回路
　　　６　識別回路
　　　ＸＸ　車両
　　　Ｘ１　フロントソナー
　　　Ｘ２　バックソナー

Claims (13)

  1. 　送波信号を生成するように構成された送波信号生成回路と、
    　前記送波信号に基づいて超音波振動素子を駆動するように構成された駆動回路と、
    　を備え、
    　前記駆動回路は、
    　　初期周波数の前記送波信号を生成する初期駆動シーケンスと、
    　　前記初期周波数から第一周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第一遷移シーケンスと、
    　　前記第一周波数から第二周波数に遷移するまでの前記送波信号を生成する第二遷移シーケンスと、
    　を含み、
    　前記初期周波数及び前記第二周波数は、前記第一周波数よりも前記超音波振動素子の共振周波数に近く、
    　前記第一遷移シーケンスの時間は、前記第二遷移シーケンスの時間より長い、駆動装置。
  2. 　前記駆動回路は、
    　　前記第一周波数の前記送波信号を継続して生成する第一継続シーケンスを含み、
    　前記第一継続シーケンスは、前記第一遷移シーケンスと前記第二遷移シーケンスとの間に設けられる、請求項１に記載の駆動装置。
  3. 　前記駆動回路は、
    　　前記第二周波数の前記送波信号を継続して生成する第二継続シーケンスを含み、
    　前記第二継続シーケンスは、前記第二遷移シーケンスの後に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
  4. 　受け取った電圧を昇圧して前記駆動回路の電源電圧を生成するように構成された昇圧回路を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の駆動装置。
  5. 　前記駆動回路は、
    　前記第一遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の駆動装置。
  6. 　前記駆動回路は、
    　前記第一遷移シーケンスを開始する直前に、前記超音波振動素子に供給する駆動信号のデューティを下げるように構成されている、請求項５に記載の駆動装置。
  7. 　前記駆動回路は、
    　前記第二遷移シーケンスを開始する直前に駆動量を下げるように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の駆動装置。
  8. 　前記駆動回路は、
    　前記第二遷移シーケンスを開始する直前に、前記超音波振動素子に供給する駆動信号のデューティを下げるように構成されている、請求項７に記載の駆動装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の駆動装置と、
    　前記超音波振動素子から送られて物体で反射した超音波である反射波に基づく受信信号を生成するように構成された受信回路と、
    　前記受信信号から前記反射波を識別するように構成された識別回路と、
    　　を備える、信号処理装置。
  10. 　前記送波信号生成回路は、
    　前記送波信号の周波数変化パターンを複数備え、
    　複数の前記周波数変化パターンに、前記初期周波数、前記第一周波数、及び前記第二周波数の順に遷移するパターンを含み、
    　複数の前記周波数変化パターンの中から１つのパターンを選択する、請求項９に記載の信号処理装置。
  11. 　前記識別回路は、前記送波信号生成回路によって選択された前記周波数変化パターンと、前記送波信号生成回路によって選択されていない前記周波数変化パターンと、を識別して、前記反射波を識別するように構成されている、請求項１０に記載の信号処理装置。
  12. 　請求項９～１１のいずれか一項に記載の信号処理装置と、
    　前記超音波振動素子を含む超音波送受信装置と、
    　を備える、超音波センサ。
  13. 　請求項１２に記載の超音波センサを備える、車両。
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