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JP2001305222A - 電子走査式超音波物体検出装置及びその方法 - Google Patents

電子走査式超音波物体検出装置及びその方法

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Publication number
JP2001305222A
JP2001305222A JP2000125828A JP2000125828A JP2001305222A JP 2001305222 A JP2001305222 A JP 2001305222A JP 2000125828 A JP2000125828 A JP 2000125828A JP 2000125828 A JP2000125828 A JP 2000125828A JP 2001305222 A JP2001305222 A JP 2001305222A
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ultrasonic
phase control
virtual image
transmitting
image signal
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Application number
JP2000125828A
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Akira Yanagida
曜 柳田
Kazuyuki Osada
和之 長田
Kozo Sugimoto
晃三 杉本
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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Priority to US09/841,099 priority patent/US20010049962A1/en
Priority to DE10120508A priority patent/DE10120508B4/de
Priority to FR0105640A priority patent/FR2810741A1/fr
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実像と虚像とを別々に認識することによっ
て、物体の誤検出を防止することのできる電子走査式超
音波物体検出装置を提供する。 【解決手段】 本発明の電子走査式超音波物体検出装置
１は、異なる発信周波数を有する複数の位相制御信号を
生成する位相制御信号生成手段２と、複数の位相制御信
号に基づいて複数のアレイがそれぞれ異なる発信周波数
の超音波を発信する超音波発信手段３と、超音波による
物体からの反射波を複数の受信素子で受信し、すべての
受信素子で受信された反射波を実像と判断して実像信号
を出力し、その他の反射波を虚像と判断して虚像信号を
出力する超音波受信手段４と、この超音波受信手段４で
出力された実像信号に基づいて物体の位置を検出し、虚
像信号に基づいて虚像の存在を検出する物体検出手段５
とを含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波によって空
間に存在する物体を検出する電子走査式超音波物体検出
装置に係り、特にサイドビームによる誤検出を防止する
ことのできる電子走査式超音波物体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来では、図１６に示すような超音波ア
レイセンサ（特開平１０−２２４８８０）や図１７に示
すようなフェイズドアレイ振動子駆動方式（特開昭５９
−３４１７６）が存在した。
【０００３】まず、図１６に示す超音波アレイセンサ１
０１は、超音波を誘導する管状の導波管１０３と、この
導波管１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの一端部１０７に
装備されると共に、当該導波管１０３ａ，１０３ｂ，１
０３ｃの他端部１０９にむけて超音波を送り出す超音波
振動子１０５とを備え、この超音波振動子１０５を装備
する導波管１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを複数個配列
して構成されている。そして、各導波管１０３ａ，１０
３ｂ，１０３ｃの他端部１０９の形状を略矩形とし、こ
れら各導波管１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各他端部
１０９を列状に配列すると共に、各導波管１０３ａ，１
０３ｂ，１０３ｃの内、隣接する導波管の一端部１０７
を相互に異なる方向へ延設することを特徴としている。
【０００４】さらに、導波管１０３ａ，１０３ｂ，１０
３ｃの他端部１０９における配列間隔ｄは、超音波振動
子１０５の発生する超音波の半波長以下となっている。
【０００５】このように、図１６に示す超音波アレイセ
ンサ１０１では、超音波が放射される導波管の他端部１
０９の配列間隔ｄを、超音波の半波長より短くすること
によって、いわゆる副極（サイドビーム）が発生しない
ようにしている。
【０００６】また、図１７に示すフェイズドアレイ振動
子駆動方式では、図１７（イ）に示すように超音波変換
素子ＴＤ１〜ＴＤｎ（この場合ｎ＝１２）をピッチｄで
直線上に配列し、受波時は図１７（ハ）に示すように１
２個の素子の中の１つおきの６個の素子（ＴＤ１、ＴＤ
３、ＴＤ５、ＴＤ７、ＴＤ９、ＴＤ１１でピッチは２
ｄ）で受信する。この場合、グレーティングサイドロー
ブはメインビームに対してθｘ及び−θｘ（図示省略）
方向に出現し、その方向においては隣り合う素子間で丁
度１波長分の位相差が出来ている。このときの感度の指
向性は図１８（ロ）に示すようになる。
【０００７】一方、送波時は図１７（ロ）に示すように
中央の６個の素子（ＴＤ４〜ＴＤ６、ピッチはｄ）によ
って音波を射出させる。この場合のθｘ及び−θｘ（図
示省略）方向においては隣り合う素子間で半波長の位相
差となるので、互いに打ち消しあって最小強度となり、
送波時の指向性は図１８（イ）に示すようになる。
【０００８】ここで、送波時と受波時とを総合すると、
送受信の各指向性を合成した指向性となるから図１８
（ハ）に示すような指向性となり、グレーティングサイ
ドローブを抑えた指向性となっていることが分かる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波アレイセンサ１０１は、アレイを構成する音源
間隔を半波長以下にすることによって実質的にサイドビ
ームを発生させないようにしているが、実際には超音波
振動子１０５の直径が半波長以上であるため、素子から
導波管を延ばすことによって、音源間隔を半波長以下に
している。
【００１０】したがって、センサ部が大きくなり実用的
ではないという問題点があった。
【００１１】また、図１７に示すフェイズドアレイ振動
子駆動方式では、送信アレイの指向性と受信アレイの指
向性を異なるものにすることによって、実質的な感度を
メインビーム方向のみに限定している。しかし、この場
合には送信アレイに入力する信号の位相制御回路と受信
アレイでの検出信号処理回路の両方で複雑な回路構成を
必要とするという問題点があった。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、サイドビームが引き起こす誤検出を
防止して、受信部の回路構成を複雑にすることなく、セ
ンサ部を小型にすることのできる電子走査式超音波物体
検出装置及びその方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明である電子走査式超音波物体
検出装置は、超音波を発信して物体の位置を検出する電
子走査式超音波物体検出装置であって、異なる発信周波
数を有する複数の位相制御信号を生成する位相制御信号
生成手段と、この位相制御信号生成手段によって生成さ
れた前記複数の位相制御信号に基づいて複数のアレイが
それぞれ異なる発信周波数の超音波を発信する超音波発
信手段と、この超音波発信手段で発信された前記超音波
による物体からの反射波を複数の受信素子で受信し、す
べての受信素子で受信された反射波を実像と判断して実
像信号を出力し、その他の反射波を虚像と判断して虚像
信号を出力する超音波受信手段と、この超音波受信手段
で出力された前記実像信号に基づいて、物体の位置を検
出し、前記虚像信号に基づいて虚像の存在を検出する物
体検出手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】この請求項１の発明によれば、実像と虚像
とを別々に認識することができるので、物体の誤検出を
防止することができる。
【００１５】請求項２に記載の発明である電子走査式超
音波物体検出方法は、超音波を発信して物体の位置を検
出する電子走査式超音波物体検出方法であって、異なる
発信周波数を有する複数の位相制御信号を生成する位相
制御信号生成ステップと、この位相制御信号生成ステッ
プによって生成された前記複数の位相制御信号に基づい
て複数のアレイがそれぞれ異なる発信周波数の超音波を
発信する超音波発信ステップと、この超音波発信ステッ
プで発信された前記超音波による物体からの反射波を複
数の受信素子で受信し、すべての受信素子で受信された
反射波を実像と判断して実像信号を出力し、その他の反
射波を虚像と判断して虚像信号を出力する超音波受信ス
テップと、この超音波受信ステップで出力された前記実
像信号に基づいて、物体の位置を検出し、前記虚像信号
に基づいて虚像の存在を検出する物体検出ステップとを
含むことを特徴とする。
【００１６】この請求項２の発明によれば、実像と虚像
とを別々に認識することができるので、物体の誤検出を
防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】まず、本実施形態の電子走査式超
音波物体検出装置の構成を図１に基づいて説明する。
【００１８】図１に示すように、本実施形態の電子走査
式超音波物体検出装置１は、異なる発信周波数を有する
複数の位相制御信号を生成する位相制御信号生成手段２
と、この位相制御信号生成手段２によって生成された複
数の位相制御信号に基づいて、複数のアレイがそれぞれ
異なる発信周波数の超音波を発信する超音波発信手段３
と、この超音波発信手段３で発信された超音波の物体に
よる反射波を複数の受信素子で受信し、すべての受信素
子で受信された反射波を実像と判断して実像信号を出力
し、その他の反射波を虚像と判断して虚像信号を出力す
る超音波受信手段４と、この超音波受信手段４で出力さ
れた実像信号に基づいて、物体の位置を検出し、虚像信
号に基づいて虚像の存在を検出する物体検出手段５とか
ら構成されている。
【００１９】このように構成された電子走査式超音波物
体検出装置１は、位相制御信号生成手段２で生成された
位相制御信号に基づいて、発信周波数の異なる超音波を
超音波発信手段３から発信し、この超音波の物体による
反射波を超音波受信手段４で受信して実像パルスと虚像
パルスとに分離する。そして、この実像パルスと虚像パ
ルスとに基づいて、『物体の存在する方向』・『物体ま
での距離』・『虚像の存在』等の情報を物体検出手段５
で演算して出力する。
【００２０】ここで、超音波発信手段３は、図２に示す
ように、複数の発信素子Ｂを直線的に等間隔で配列した
アレイを複数配置して構成されている。
【００２１】図２では、Ｎ個の発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・
・Ｂ1-Nで構成されたアレイＡ１と、Ｎ個の発信素子Ｂ2-
1,Ｂ2-2,・・・Ｂ2-Nで構成されたアレイＡ２と、・・・、
Ｎ個の発信素子ＢM-1,ＢM-2,・・・ＢM-Nで構成されたアレ
イＡＭのＭ個のアレイで構成された超音波発信手段３を
示している。
【００２２】さらに、超音波発信手段３の回路構成を図
３に基づいて説明する。
【００２３】図３に示すように、まず超音波発信手段３
には位相制御信号生成手段２で生成されたＭ個の位相制
御信号Ｓ１、Ｓ２、・・・、ＳＭが入力される。そし
て、これらの位相制御信号のうちアレイＡ１に入力され
る位相制御信号Ｓ１は、移相器３１によって規定の位相
差φ１が与えられて各発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nに
入力される。この位相差φ１は発信周波数とメインビー
ムの方向とによって決定されるものである。
【００２４】そして、この位相差の与えられた位相制御
信号Ｓ1-1,Ｓ1-2,・・・Ｓ1-Nに基づいて、各発信素子Ｂ1-
1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nはそれぞれ超音波を発信する。したが
って、各発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nは、それぞれ隣
り合う発信素子との間に位相差がφ１の超音波を発信す
ることになる。
【００２５】同様に、アレイＡ２、・・・、ＡＭでも、それ
ぞれ位相差がφ２、・・・、φＭである超音波が発信さ
れる。
【００２６】また、超音波受信手段４は、複数の受信素
子Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＭで構成されており、これら
の受信素子で受信した物体による反射波は図４に示す回
路で実像と虚像とに識別される。
【００２７】図４に示すように、周波数がｆ１〜ｆＭの
Ｍ個の受信素子Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＭは、発信周波
数がｆ１〜ｆＭの発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nから同
時に発信された超音波による物体からの反射波をそれぞ
れ同時に受信する。
【００２８】そして、受信した反射波を全て同時に増幅
器ＡＭＰで増幅し、自動利得調整装置ＡＧＣとピーク・
ホールド回路４１とによってパルス変換する。
【００２９】こうして生成されたＭ個のパルス信号の論
理積を取ることによって、送信してから受信するまでの
時間が同じ信号、つまり、実像パルスのみを検出する。
【００３０】また、Ｍ個のパルス信号の論理和を取るこ
とによって、送信してから受信するまでの時間が異なる
信号、つまり虚像パルスのみを検出する。
【００３１】ここでは、一例として図５に示すように発
信周波数がｆ１のアレイＡ１と発信周波数がｆ２のアレ
イＡ２の２個のアレイによって構成される場合について
説明する。
【００３２】図５はアレイＡ１とアレイＡ２がそれぞれ
形成するビーム形状モデルを示したもので、このアレイ
Ａ１，Ａ２ともに発信素子の間隔はｄ、メインビーム方
向はα０である。
【００３３】このアレイＡ１，Ａ２を図６に示すように
配置して、超音波発信手段３を構成する。
【００３４】ここで、２つのアレイで構成された超音波
発信手段３の一例を図７に示す。図７では、上段に形成
されたアレイＡ１には発信周波数４０ｋＨｚの発信素子
が８個設置され、下段のアレイＡ２には５０ｋＨｚの発
信素子が８個設置されている。
【００３５】このアレイＡ１、Ａ２では、発信素子の直
径は１０ｍｍ、発信素子間の間隔は１２ｍｍに設定され
ている。
【００３６】さらに、図７で示した超音波発信手段を利
用した電子走査式超音波物体検出装置の一例を図８に示
す。図８では、図７に示した超音波発信手段３にＤ／Ａ
ボードの設けられたパソコンを接続して位相制御信号を
出力し、ＦＦＴアナライザとオシロスコープで受信信号
を観測している。
【００３７】次に、本実施形態の電子走査式超音波物体
検出装置１による物体検出処理を、図９のフローチャー
トに基づいて説明する。
【００３８】まず、位相制御信号生成手段２で１つのア
レイに対して１つの位相制御信号が生成される（Ｓ９０
１）。このとき、アレイＡ１に対しては４０ｋＨｚの位
相制御信号Ｓ１が生成され、アレイＡ２に対しては５０
ｋＨｚの位相制御信号Ｓ２が生成される。
【００３９】これらの位相制御信号Ｓ１、Ｓ２は、それ
ぞれアレイＡ１、Ａ２に送信されて各アレイに同時に入
力される（Ｓ９０２）。
【００４０】そして、これらの位相制御信号を受信した
各アレイＡ１、Ａ２では、図３で示した移相器３１によ
って、隣接した発信素子の間に規定の位相差を与える
（Ｓ９０３）。この位相差は発信周波数とメインビーム
の方向とによって決定されるものである。
【００４１】ここで、位相差の与えられた位相制御信号
の一例を図１０に示す。
【００４２】図１０に示すように、アレイＡ１では、Ｎ
個の発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nに対して、発信周波
数が４０ｋＨｚで規定の位相差の与えられた位相制御信
号Ｓ1-1,Ｓ1-2,・・・Ｓ1-Nが周期Ｔ２のうちＴ１時間のみ
入力されている。このような位相制御信号が連続的に繰
り返し、Ｎ個の発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-Nにそれぞ
れ入力される。
【００４３】同様に、アレイＡ２に対しても発信周波数
５０ｋＨｚの位相制御信号Ｓ2-1,Ｓ2-2,・・・Ｓ2-Nが入力
される。
【００４４】このような位相制御信号の入力された発信
素子Ｂからは、隣接する発信素子から発信された超音波
との間に規定の位相差の与えられた超音波がそれぞれ発
信される（Ｓ９０４）。
【００４５】ここで、上述した超音波発信手段３によっ
て発信される超音波ビームの指向性制御の原理を図１１
に基づいて説明する。本実施形態において、電子走査方
式とは、波動の干渉現象を利用したものであり『複数の
波源から発生する波の位相を適切にコントロールするこ
とによって、意図する方向に強いビームを発生させる』
方式のことをいう。
【００４６】今、アレイＡ１の発信素子Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・
・Ｂ1-4に、移相器によって位相差の与えられた位相制御
信号Ｓ1-1,Ｓ1-2,・・・Ｓ1-4が入力されたとすると、各位
相制御信号Ｓ1-1,Ｓ1-2,・・・Ｓ1-4の位相が揃っていれ
ば、θ＝０°の方向に強い超音波ビームが発生する。こ
の『強い超音波ビーム』のことを『メインビーム』と呼
ぶこととする。
【００４７】ここで、図１１のθ＝αの方向にメインビ
ームを発生させる場合を考えると、図１１の発信素子Ｂ
1-1〜Ｂ1-4の行路差Ｌは Ｌ＝ｄ・sinα …（１） となるので、距離Ｌを超音波が進む時間から、各位相制
御信号間に必要な位相差φ[deg]を求める。
【００４８】音速をＶ、発信周波数をｆとすると、周波
数ｆの波が１周期変動する間に進む距離（波長λ）はＶ
／ｆであるから φ／３６０＝ｄ・sinα／（Ｖ／ｆ） …（２） ∴φ＝（３６０・ｆ・ｄ・sinα）／Ｖ [deg] …（３） この式（３）で求められるφを位相制御信号Ｓ1-1、Ｓ1
-2間、Ｓ1-2、Ｓ1-3間、Ｓ1-3、Ｓ1-4間の位相差として
それぞれ与えれば、アレイＡ１によってαの方向にメイ
ンビームを発生させることができる。
【００４９】ところが、メインビームは『波動の干渉現
象』を利用しているため、メインビームから整数波長ず
れる毎に、メインビームとは別に強いビームを形成して
しまう。この『メインビームから整数波長ずれた強い超
音波ビーム』のことを『サイドビーム』と呼ぶ。
【００５０】ここで、サイドビームの発生原理を図１２
に基づいて説明する。
【００５１】サイドビームの発生方向をβとすると、図
１２の行路差Ｌβは Ｌβ＝ｄ・sinβ …（４） であるから、 ｜ｄ・sinβ−ｄ・sinα｜＝ｎ・λ （ｎ＝１，２，３，４…） …（５） が成り立つβの方向に、サイドビームが形成されること
になる。
【００５２】（５）式より、サイドビームの出現する方
向βは β＝sin−１｛sinα±ｎ・（λ／ｄ）｝ （ｎ＝１，２，３，４…）…（６ ） となる。
【００５３】α，β，λ，ｄの制約条件は −９０°≦α≦＋９０° −９０°≦β≦＋９０° λ＞０ ｄ＞０ …（７） となるので、この条件において（６）式が成立すると
き、サイドビームがβの方向に形成される。
【００５４】（６）、（７）式よりβが存在する条件を
求めると、ｄ≧λ／２となる。逆の言い方をすると ０＜ｄ＜λ／２ …（８） であれば、空間にサイドビームが形成されることはな
い。本来ならば（８）式を満足するように波源間距離ｄ
を設定すべきである。
【００５５】しかし、実際には現在入手可能な超音波素
子が 周波数 ：ｆ＝４０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ（波長λ＝８．
５ｍｍ〜５．７ｍｍ） 素子の直径：最小で１０ｍｍ であるため、波源間距離（素子間隔）ｄをλ／２より狭
くすることは非常に困難である。
【００５６】そこで、現在入手可能な超音波素子を使っ
て『実像』と『虚像』との分離を行なうために、メイン
ビームとサイドビームの発生方向に関して考察すると、
（３）式よりメインビーム発生方向αは α＝sin−１｛（Ｖ・φ）／（３６０・ｆ・ｄ）｝ …（９） 一方、（６）式よりサイドビームの発生方向βは β＝sin−１｛sinα±ｎ・（λ／ｄ）｝ ∴β＝sin−１｛sinα±ｎ・Ｖ／（ｆ・ｄ）｝ （ｎ＝１，２，３，４，…） …（１０） となる。ここで、ｄを一定とした場合に、ｆを変化させ
ると、α，βともに変化する。
【００５７】ところが、βはｆの変化によって変化する
が、αについてはｆの変化に合わせて位相差φを変化さ
せることによって、αを一定にすることができる。
【００５８】これは、各アレイ毎に発信素子への発信周
波数ｆを変化させ、それに伴って発信素子間の位相差φ
を変化させると、メインビーム方向αは一定のままサイ
ドビームの発生方向βのみを変化させることができるこ
とを意味する。
【００５９】したがって、Ｍ個のアレイから、発信周波
数のそれぞれ異なる超音波を同時に発信すると、メイン
ビームの発生方向はすべてα０であっても、それぞれの
アレイから発信されるサイドビームの発生方向は異なる
ことになる。
【００６０】すなわち、 α１＝α２＝α３＝……＝αＭ＝α０ β１≠β２≠β３≠……≠βＭ となる。したがって、Ｍ個のアレイから発信されるメイ
ンビームとサイドビームは図１３に示すような方向に発
生することになる。
【００６１】ここで、図１３に示すようにメインビーム
がα０の方向に発生し、サイドビームがβ１、β２、β
３、……βＭの方向に発生し、物体Ａ，Ｂ，Ｃが存在す
る場合では、受信素子で反射波を受信すると図１４に示
すようなＭ個の受信信号を受信することができる。
【００６２】このＭ個のパルス信号の論理積を取ると、
送信してから受信するまでの時間が同じ信号、つまり、
実像パルスのみを出力結果として検出することができ、
虚像パルスと分離することができる。
【００６３】また、Ｍ個のパルス信号の論理和を取る
と、送信してから受信するまでの時間が異なる信号、つ
まり虚像パルスのみを検出することもできる。
【００６４】このような原理で本実施形態の電子走査式
超音波物体検出装置１は、実像パルスと虚像パルスとを
分離することができる。
【００６５】上述した原理に基づいて、図６で示した２
つのアレイＡ１、Ａ２で物体の検出を行う場合には、ア
レイＡ１、Ａ２が発信周波数の異なる超音波を発信し
（Ｓ９０４）、その超音波が物体によって反射されると
（Ｓ９０５）、その反射波を図６に示す受信素子Ｃ１、
Ｃ２で受信する（Ｓ９０６）。この受信信号の一例を図
１５に示す。
【００６６】図１５に示した受信信号は図４に示したよ
うな回路構成の超音波受信手段４で実像と虚像とに識別
される。
【００６７】まず、受信素子Ｃ１が周波数４０ｋＨｚの
反射波を受信し、受信素子Ｃ２が周波数５０ｋＨｚの反
射波を受信すると、受信された反射波は同時に増幅器Ａ
ＭＰで増幅され（Ｓ９０７）、自動利得調整装置ＡＧＣ
とピーク・ホールド回路４１とによってパルス変換され
る（Ｓ９０８）。
【００６８】こうして生成されたパルス信号の論理積を
取ると、送信してから受信するまでの時間が同じ信号、
つまり図１５における時間Ｔ１後の受信信号を『実像』
として検出することができる。また、それ以外の受信信
号は論理和を取ることによって『虚像』として検出する
ことができる（Ｓ９０９）。
【００６９】このように、反射波をパルス信号に変換し
た後、ロジックの構成によって複数の受信信号を一括し
て処理できるようにしたことによって、受信回路の構成
を小型にすることができるとともに、『虚像』の存在も
判別できるようになった。
【００７０】そして、この実像パルスに基づいて物体ま
での距離や方向を算出し、虚像パルスに基づいて虚像の
存在を検出する（Ｓ９１０）。
【００７１】とくに、物体までの距離は超音波の発信時
刻から反射波の受信時刻までにかかる時間によって計測
することができ、方向はメインビームの方向から知るこ
とができる。
【００７２】そして、上述した物体の検出を、メインビ
ームの方向をα０:−９０°〜＋９０°の範囲で行うこ
とによって、空間に存在する物体の位置情報（角度と距
離）を検出することができる。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子走査
式超音波物体検出装置によれば、実像と虚像とを別々に
認識することができるので、物体の誤検出を防止するこ
とができる。さらに、受信部の回路構成を複雑にするこ
となく、センサ部を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子走査式超音波物体検出装置の
一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
超音波発信手段３の一実施形態の構成を示すブロック図
である。
【図３】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
超音波発信手段３の回路構成を示す回路図である。
【図４】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
超音波受信手段４の回路構成を示す回路図である。
【図５】アレイによって発信される超音波のビーム形状
モデルを示す図である。
【図６】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
超音波発信手段３の一例を示す図である。
【図７】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
超音波発信手段３の一例を示す図である。
【図８】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１の
一例を示す図である。
【図９】図１に示す電子走査式超音波物体検出装置１に
よる物体検出処理を説明するためのフローチャートであ
る。
【図１０】図１に示す超音波発信手段３に入力される位
相制御信号の一例を示す図である。
【図１１】図１に示す超音波発信手段３によるメインビ
ームの指向性制御の原理を説明するための図である。
【図１２】図１に示す超音波発信手段３によるサイドビ
ームの発生原理を説明するための図である。
【図１３】メインビームとサイドビームの発生方向の一
例を示す図である。
【図１４】図１に示す超音波受信手段４で受信した物体
からの反射波による受信信号を示す図である。
【図１５】図１に示す超音波受信手段４で受信した物体
からの反射波による受信信号の一例を示す図である。
【図１６】従来の超音波アレイセンサの構成を示す図で
ある。
【図１７】従来のフェイズドアレイ振動子駆動方式の原
理を説明するための図である。
【図１８】従来のフェイズドアレイ振動子駆動方式にお
ける感度の指向性を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子走査式超音波物体検出装置 ２ 位相制御信号生成手段 ３ 超音波発信手段 ４ 超音波受信手段 ５ 物体検出手段 ３１ 移相器 ４１ ピークホールド回路 Ａ１、Ａ２、・・・、ＡＭ アレイ Ｂ1-1,Ｂ1-2,・・・Ｂ1-N、・・・、ＢM-1,ＢM-2,・・・ＢM-N
発信素子 Ｃ１、Ｃ２、・・・、ＣＭ 受信素子 ｄ 素子間隔 Ｓ１、Ｓ２、・・・、ＳＭ、Ｓ1-1,Ｓ1-2,・・・Ｓ1-N、・
・・、Ｓ2-1,Ｓ2-2,・・・Ｓ2-N 位相制御信号 １０１ 超音波アレイセンサ １０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ 導波管 １０５ 超音波振動子 １０７ 一端部 １０９ 他端部 ＴＤ１、ＴＤ２、・・・、ＴＤ１２ 超音波変換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 晃三 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Ｆターム(参考） 5J083 AB12 AC17 AC31 AD04 AD17 BA01 BD06 BE12 BE43 CA12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波を発信して物体の位置を検出する
    電子走査式超音波物体検出装置であって、 異なる発信周波数を有する複数の位相制御信号を生成す
    る位相制御信号生成手段と、 この位相制御信号生成手段によって生成された前記複数
    の位相制御信号に基づいて複数のアレイがそれぞれ異な
    る発信周波数の超音波を発信する超音波発信手段と、 この超音波発信手段で発信された前記超音波による物体
    からの反射波を複数の受信素子で受信し、すべての受信
    素子で受信された反射波を実像と判断して実像信号を出
    力し、その他の反射波を虚像と判断して虚像信号を出力
    する超音波受信手段と、 この超音波受信手段で出力された前記実像信号に基づい
    て、物体の位置を検出し、前記虚像信号に基づいて虚像
    の存在を検出する物体検出手段とを含むことを特徴とす
    る電子走査式超音波物体検出装置。
  2. 【請求項２】 超音波を発信して物体の位置を検出する
    電子走査式超音波物体検出方法であって、 異なる発信周波数を有する複数の位相制御信号を生成す
    る位相制御信号生成ステップと、 この位相制御信号生成ステップによって生成された前記
    複数の位相制御信号に基づいて複数のアレイがそれぞれ
    異なる発信周波数の超音波を発信する超音波発信ステッ
    プと、 この超音波発信ステップで発信された前記超音波による
    物体からの反射波を複数の受信素子で受信し、すべての
    受信素子で受信された反射波を実像と判断して実像信号
    を出力し、その他の反射波を虚像と判断して虚像信号を
    出力する超音波受信ステップと、 この超音波受信ステップで出力された前記実像信号に基
    づいて、物体の位置を検出し、前記虚像信号に基づいて
    虚像の存在を検出する物体検出ステップとを含むことを
    特徴とする電子走査式超音波物体検出方法。
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