JP7230485B2 - 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。

超音波センサを用いて物体を検知する装置が知られている。この種の物体検知装置を車両に搭載して障害物検知に用いた場合、混信により物体の検知精度が低下する場合があり得る。かかる混信は、例えば、自車両の周辺に存在する他車両に搭載された超音波センサから送信された超音波を、自車両に搭載された超音波センサが受信することによって生じ得る。あるいは、かかる混信は、例えば、自車両に搭載された複数の超音波センサのうちの一つが、他の一つから送信された超音波を受信することによって生じ得る。

ところで、特許文献１は、超音波マルチセンサアレイを開示する。特許文献１に記載の超音波マルチセンサアレイは、少なくとも２つの送信ユニットと、少なくとも１つの受信ユニットとを有する。いくつかの送信ユニットは、並行して操作することが可能である。

特許文献１に記載の超音波マルチセンサアレイにおいては、並列動作を可能とするために、超音波パルスが符号化される。具体的には、同時に動作する複数の送信ユニットにおける個々のパルス符号化のため、搬送波信号の周波数が線形変調される。すなわち、第一の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に増加される。一方、第二の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に低減される。

独国特許出願公開第１０１０６１４２号明細書

特許文献１に開示された技術を利用すれば、自車両に搭載された超音波センサは、受信波が、自身の送信した超音波の反射波であるか否かを識別することが可能となる。具体的には、自身の送信した超音波の周波数変化と同様の周波数変化が受信波に含まれるか否かに基づいて、かかる識別が行われる。これにより、上記のような混信の問題が解決され得る。

しかしながら、超音波を発信する発信器として用いられるトランスデューサを含む、送信部は、所定の共振周波数を有している。共振周波数から離れた駆動周波数では、送信部の追従性が悪い。このため、特許文献１に開示された技術のように駆動周波数を線形的に増加あるいは低減させても、送信波にて所望の周波数変化幅が得られにくくなり、以て、所望の識別性が得られにくくなる。

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。すなわち、本発明は、例えば、送信波における識別性を向上することで混信の問題を良好に解決し得る構成を提供する。

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、送信波を外部に向けて送信する送信器（２１）を備えた送信部（２０Ａ）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、前記物体による前記送信波の反射波を受信する受信器（２１）における受信状態に応じた受信信号を生成する受信回路（２３）と、を備えている。前記駆動信号生成部は、第一期間にて第一周波数となり、前記第一期間よりも後の第二期間にて前記第一周波数とは異なる第二周波数となるような、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号を生成するように構成されている。前記制御部は、前記送信部の共振周波数が前記第一周波数と前記第二周波数との間となるように前記第一周波数および前記第二周波数を設定するとともに、前記受信信号における周波数の線形的な増加あるいは減少の波形における周波数変化幅に基づいて受信波が当該物体検知装置の送信した前記送信波の前記反射波であるか否かを識別する。前記受信回路は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号による前記送信波の周波数変化に追従するように周波数が増加あるいは低減する前記受信信号を生成するように構成されている。

上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記送信部を駆動するための前記駆動信号を生成する。かかる駆動信号により前記送信部が駆動されることで、前記送信器から前記送信波が外部に向けて送信される。前記受信回路は、前記物体による前記送信波の反射波を受信する前記受信器における受信状態に応じた受信信号を生成する。

本発明の筆頭発明者を含む共同発明者は、前記送信部を共振周波数とは異なる所定周波数にて所定時間駆動すると、前記送信波の周波数が前記所定周波数に漸近するという性質を見出した。かかる性質を利用して、上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記駆動周波数を、所定の第一周波数と所定の第二周波数との間でステップ状に変化させる。前記第一周波数および前記第二周波数は、前記送信部の共振周波数が前記第一周波数と前記第二周波数との間となるように設定される。すると、前記受信回路は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号に追従するように周波数が増加あるいは低減する前記受信信号を生成する。

上記構成によれば、前記駆動周波数の変化が急峻となり、前記送信部の追従性が向上する。よって、前記送信波にて所望の周波数変化幅が得られ、所望の識別性が得られる。すなわち、前記受信信号における周波数の線形的な増加あるいは減少の波形における周波数変化幅に基づいて、受信波が当該物体検知装置自身の送信した前記送信波の前記反射波であるか否かを識別すること、換言すれば、前記受信波が混信であるか否かを識別することが可能となる。したがって、上記構成によれば、前記送信波における識別性を向上することで、混信の問題を良好に解決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の第一具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図２Ａに示された周波数特性を有する駆動信号に対応する受信信号の特性を示すグラフである。 比較例の駆動信号における周波数特性を示すタイムチャートである。 図２Ｃに示された周波数特性を有する駆動信号に対応する受信信号の特性を示すグラフである。 図１に示された送信部の共振周波数が周囲温度により変化する様子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第二具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第二具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第三具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第三具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第四具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第四具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第五具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第五具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第六具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の第六具体例における周波数特性を示すタイムチャートである。 図１に示された駆動信号生成部が出力する駆動信号の一変形例における周波数特性を示すタイムチャートである。 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変形例における周波数特性を示すタイムチャートである。

（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。本実施形態に係る物体検知装置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、超音波である送信波を自車両の外部に向けて送信するように構成されている。また、物体検知装置１は、自身の送信した送信波の物体Ｂによる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、温度取得部５とを備えている。

本実施形態においては、物体検知装置１は、一個の送受信部２にて送受信機能を奏するように構成されている。すなわち、一個の送受信部２は、一個のトランスデューサ２１を有している。また、送受信部２は、送信部２０Ａと受信部２０Ｂとを有している。送信部２０Ａおよび受信部２０Ｂは、共通のトランスデューサ２１を用いて、送信機能および受信機能をそれぞれ実現するように構成されている。

具体的には、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。送信部２０Ａは、トランスデューサ２１と送信回路２２とを備えている。また、受信部２０Ｂは、トランスデューサ２１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、送信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、送信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るようになっている。

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にて超音波帯域の送信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生成するとともに、生成し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、増幅回路おおびアナログ／デジタル変換回路等を有している。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信号に対して、増幅およびアナログ／デジタル変換等の処理を行うことで、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、送信波を送信するとともに自身の送信した送信波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ように構成されている。

駆動信号生成部３は、送信部２０Ａを駆動する駆動信号を生成するように設けられている。駆動信号は、送信部２０Ａを駆動してトランスデューサ２１から送信波を送信させるための信号であって、例えば超音波帯域のパルス状信号である。駆動信号生成部３は、周波数がステップ状に変化する駆動信号を生成するように構成されている。かかる駆動信号の具体例については後述する。

制御部４は、駆動信号生成部３から送信部２０Ａへの駆動信号の出力を制御するとともに、受信部２０Ｂから出力され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、送信部２０Ａからの送信波の発信状態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、駆動信号生成部３にて生成される駆動信号の周波数と出力タイミングとを制御するようになっている。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。

さらに、制御部４は、温度取得部５により取得された周囲温度の変化に応じて、駆動信号の周波数を変化させるように構成されている。「周囲温度」とは、送受信部２すなわちトランスデューサ２１の周囲の温度であって、典型的には車外温度である。温度取得部５は、周囲温度に対応する情報を取得するように設けられている。具体的には、温度取得部５は、自車両に搭載された不図示の外気温センサ等の温度センサの出力信号を受信して、受信結果を制御部４に出力するように構成されている。

（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。

図１を参照すると、本実施形態の構成においては、制御部４は、制御信号を駆動信号生成部３に出力する。すると、駆動信号生成部３は、駆動信号を生成して送信部２０Ａに出力する。かかる駆動信号により、送信部２０Ａが駆動される。すなわち、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を励振する。これにより、送信器として機能するトランスデューサ２１から、送信波が、物体検知装置１の外部すなわち自車両の外部に向けて送信される。トランスデューサ２１の励振周波数は、駆動信号の周波数に応じたものとなる。

送信波の物体Ｂによる反射波が、受信器として機能するトランスデューサ２１により受信されると、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生成し、制御部４に出力する。これにより、物体Ｂが検知される。具体的には、トランスデューサ２１と物体Ｂとの距離が取得される。

（第一具体例）
図２Ａは、駆動信号の一具体例を示す。駆動信号の周波数を、以下「駆動周波数」と称する。図２Ａにおいて、横軸ｔは時間を示し、縦軸ｆは駆動周波数を示す。

送信開始時刻ｔｓは駆動信号出力の開始時刻を示し、送信終了時刻ｔｅは駆動信号出力の終了時刻を示し、中間時刻ｔｍは送信開始時刻ｔｓと送信終了時刻ｔｅとの間の時刻を示す。送信開始時刻ｔｓから中間時刻ｔｍまでの期間を第一期間Ｔ１と称する。また、中間時刻ｔｍから送信終了時刻ｔｅまでの期間を第二期間Ｔ２と称する。

ｆｓは開始周波数を示し、ｆｅは終了周波数を示す。開始周波数ｆｓは、送信開始時刻ｔｓにおける駆動周波数である。終了周波数ｆｅは、送信終了時刻ｔｅにおける駆動周波数である。最高周波数ｆｍａｘは、駆動周波数における最高値を示す。最低周波数ｆｍｉｎは、駆動周波数における最低値を示す。中心周波数ｆｃは、最高周波数ｆｍａｘと最低周波数ｆｍｉｎとの中央値を示す。ｆｒは、送信部２０Ａの共振周波数を示す。共振周波数ｆｒは、典型的には、トランスデューサ２１の共振周波数とほぼ一致する。

本例は、駆動周波数がステップ状に変化する一例として、駆動周波数が離散的に変化する例を示す。具体的には、本例においては、開始周波数ｆｓ＝最低周波数ｆｍｉｎであり、終了周波数ｆｅ＝最高周波数ｆｍａｘである。また、本例においては、駆動周波数は、送信開始時刻ｔｓから中間時刻ｔｍまでの第一期間Ｔ１の間、最低周波数ｆｍｉｎで一定である。また、駆動周波数は、中間時刻ｔｍから送信終了時刻ｔｅまでの第二期間Ｔ２の間、最高周波数ｆｍａｘで一定である。さらに、本例においては、駆動周波数は、中間時刻ｔｍにて、最低周波数ｆｍｉｎから最高周波数ｆｍａｘに離散的に上昇する。開始周波数ｆｓは「第一周波数」に対応し、終了周波数ｆｅは「第二周波数」に対応する。

本例においては、駆動信号生成部３は、第一期間Ｔ１にて最低周波数ｆｍｉｎとなり、第一期間Ｔ１よりも後の第二期間Ｔ２にて最低周波数ｆｍｉｎとは異なる最高周波数ｆｍａｘとなるような駆動信号を生成する。また、本例においては、駆動信号生成部３は、中心周波数ｆｃが共振周波数ｆｒと等しくなるような駆動信号を生成する。すなわち、共振周波数ｆｒと第一期間Ｔ１中の駆動周波数である最低周波数ｆｍｉｎとの差は、共振周波数ｆｒと第二期間Ｔ２中の駆動周波数である最高周波数ｆｍａｘとの差と等しい。これに対応して、本例においては、第一期間Ｔ１と第二期間Ｔ２とが等しい。

すなわち、本例においては、制御部４は、駆動周波数とその出力タイミングとを、以下のように設定すなわち制御する。開始周波数ｆｓを、最低周波数ｆｍｉｎと一致させる。第一期間Ｔ１にて、駆動周波数を、最低周波数ｆｍｉｎで一定に保持する。第一期間Ｔ１の終了時刻且つ第二期間Ｔ２の開始時刻である中間時刻ｔｍにて、駆動周波数を、最低周波数ｆｍｉｎから最高周波数ｆｍａｘに離散的に上昇させる。中間時刻ｔｍ以降の第二期間Ｔ２にて、駆動周波数を、最高周波数ｆｍａｘで一定に保持する。終了周波数ｆｅを、最高周波数ｆｍａｘと一致させる。最低周波数ｆｍｉｎと最高周波数ｆｍａｘとの間の中心周波数ｆｃを、共振周波数ｆｒと一致させる。

図２Ｂは、図２Ａに示された周波数特性を有する駆動信号に対応する、受信信号の特性を示す。図２Ｂにおいて、受信開始時刻ｔｒ１は、送信開始時刻ｔｓに対応する送信波の反射波を受信した時刻である。受信終了時刻ｔｒ２は、送信終了時刻ｔｅに対応する送信波の反射波を受信した時刻である。また、Ｖａは受信信号の振幅を示し、ｆは受信周波数すなわち受信信号の周波数を示す。

また、比較例として、駆動周波数を最低周波数ｆｍｉｎから最高周波数ｆｍａｘに向かって線形的に増加させた例を、図２Ｃおよび図２Ｄに示す。図２Ｃは、図２Ａに対応する、駆動信号の周波数特性を示す。図２Ｄは、図２Ｂに対応する、受信信号の特性を示す。図２Ｂおよび図２Ｄにおいて、周波数変化幅Δｆは、受信開始時刻ｔｒ１から受信終了時刻ｔｒ２までの間の受信信号における周波数の最高値と最低値との差分であり、識別性に対応する数値である。

超音波を発信する発信器として用いられるトランスデューサ２１を含む送信部２０Ａは、所定の共振周波数ｆｒを有している。共振型の超音波マイクロフォンであるトランスデューサ２１は、帯域通過フィルタと同様の特性を有する。すなわち、送信部２０Ａにより良好に送受信可能な周波数帯域は、実質的に、共振周波数ｆｒを中心とした±数％の幅に限定される。共振周波数ｆｒから離れた駆動周波数では、送信部２０Ａの追従性が悪い。

図３における実線の曲線は、トランスデューサ２１を受信器として用いた場合の感度の、周囲温度２５℃における周波数特性を示す。図３において、縦軸Ｓは感度を示し、横軸ｆは周波数を示す。感度０ｄＢは、送信波の強度の最高値に対応する。図３に示された周波数帯域Δｆｂは、共振周波数ｆｒにおける感度を０［ｄＢ］とした場合の、感度が０～Ｓｂ［ｄＢ］となる範囲を示す。送信部２０Ａにより良好に送受信可能な周波数帯域Δｆｂは、感度が０～Ｓｂ［ｄＢ］となる上限周波数ｆｕと下限周波数ｆｄとの間の帯域である。Ｓｂは、典型的には、例えば、－３［ｄＢ］である。最低周波数ｆｍｉｎは、通常、下限周波数ｆｄあるいはその近辺に設定され得る。同様に、最高周波数ｆｍａｘは、通常、上限周波数ｆｕあるいはその近辺に設定され得る。

この点、比較例においては、共振周波数ｆｒを最低周波数ｆｍｉｎと最高周波数ｆｍａｘとの中央値である中心周波数ｆｃとし、駆動周波数を最低周波数ｆｍｉｎから最高周波数ｆｍａｘに向かって線形的に増加させている。開始周波数ｆｓである最低周波数ｆｍｉｎ、および、終了周波数ｆｅである最高周波数ｆｍａｘは、共振周波数ｆｒから最も離隔した値となる。よって、送信開始時刻ｔｓの周辺および送信終了時刻ｔｅの周辺において、送信部２０Ａの追従性が特に悪い。

このため、比較例の場合、送信波にて所望の周波数変化幅が得られにくくなる。したがって、図２Ｄに示されているように、受信信号における周波数変化幅Δｆについても、良好な識別性を示す大きな値が得られにくくなる。

一方、本発明の筆頭発明者を含む共同発明者は、送信部２０Ａを共振周波数ｆｒとは異なる所定周波数にて所定時間駆動すると、送信波の周波数が所定周波数に漸近するという性質を見出した。かかる性質を利用して、本実施形態の構成においては、駆動信号生成部３は、駆動周波数を、所定の第一周波数と所定の第二周波数との間でステップ状に変化させる。

本実施形態の構成によれば、駆動周波数の変化が急峻となり、送信部２０Ａの追従性が向上する。これにより、送信波にて所望の周波数変化幅が得られる。すると、図２Ｂに示されているように、受信信号における周波数変化幅Δｆについても、良好な識別性を示す大きな値が得られる。すなわち、所望の識別性が得られる。したがって、上記構成によれば、送信波における識別性を向上することで、混信の問題を良好に解決することが可能となる。

なお、上記の効果は、図２Ａとは逆の周波数変化パターンを有する駆動信号の場合においても同様である。かかる駆動信号においては、開始周波数ｆｓ＝最高周波数ｆｍａｘであり、終了周波数ｆｅ＝最低周波数ｆｍｉｎである。また、駆動周波数は、送信開始時刻ｔｓから中間時刻ｔｍまでの第一期間Ｔ１の間、最高周波数ｆｍａｘで一定である。また、駆動周波数は、中間時刻ｔｍから送信終了時刻ｔｅまでの第二期間Ｔ２の間、最低周波数ｆｍｉｎで一定である。さらに、駆動周波数は、中間時刻ｔｍにて、最高周波数ｆｍａｘから最低周波数ｆｍｉｎに離散的に下降する。

ところで、共振周波数ｆｒは、周囲温度により変動する。図３における点線の曲線は、周囲温度－１０℃における感度の周波数特性を示す。また、一点鎖線の曲線は、周囲温度５０℃における感度の周波数特性を示す。このように、車載タイプの物体検知装置１にて想定される環境温度領域において、共振周波数ｆｒは、温度上昇とともに低下する。

そこで、本実施形態の構成においては、物体検知装置１は、周囲温度に対応する情報を取得する温度取得部５を備えている。また、制御部４は、周囲温度の変化に応じて駆動周波数を変化させる。具体的は、制御部４は、周囲温度の変化に応じて、開始周波数ｆｓ、終了周波数ｆｅ、最低周波数ｆｍｉｎ、および最高周波数ｆｍａｘを補正する。これにより、周囲温度の変化にかかわらず、識別性をよりいっそう向上することが可能となる。

（第二具体例）
図４Ａは、駆動信号の他の具体例を示す。図４Ａの例は、図２Ａの例における周波数レベルをシフトしたものである。駆動信号の出力タイミング、すなわち、駆動周波数の変化タイミングについては、図４Ａの例は、図２Ａの例と同様である。図４Ａに示されているように、中心周波数ｆｃは、共振周波数ｆｒと異なっていてもよい。図４Ｂに示されているように、駆動周波数が中間時刻ｔｍにて最高周波数ｆｍａｘから最低周波数ｆｍｉｎに離散的に下降する場合においても同様である。

（第三具体例）
図５Ａは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図５Ａに示されているように、開始周波数ｆｓおよび最低周波数ｆｍｉｎは、下限周波数ｆｄより低くなるように設定され得る。また、終了周波数ｆｅおよび最高周波数ｆｍａｘは、上限周波数ｆｕよりも高くなるように設定され得る。

すなわち、制御部４は、開始周波数ｆｓおよび最低周波数ｆｍｉｎが周波数帯域Δｆｂ外となるように、開始周波数ｆｓおよび最低周波数ｆｍｉｎを設定する。また、制御部４は、終了周波数ｆｅおよび最高周波数ｆｍａｘが周波数帯域Δｆｂ外となるように、終了周波数ｆｅおよび最高周波数ｆｍａｘを設定する。

但し、下限周波数ｆｄと開始周波数ｆｓおよび最低周波数ｆｍｉｎとの偏差が大きすぎると、送信部２０Ａの追従性が悪化する。同様に、上限周波数ｆｕと終了周波数ｆｅおよび最高周波数ｆｍａｘとの偏差が大きすぎると、送信部２０Ａの追従性が悪化する。このため、これらの偏差は、良好な識別性が得られる最小限度に設定すべきである。具体的には、例えば、開始周波数ｆｓ、終了周波数ｆｅ、最低周波数ｆｍｉｎ、および最高周波数ｆｍａｘは、感度が－３．１～－３．５［ｄＢ］となるような範囲で設定され得る。

上記のように、駆動周波数を周波数帯域Δｆｂ外に設定する場合、図３に示されているように、温度変化により大きな感度低下が生じる懸念がある。そこで、この場合、周囲温度の変化に応じた駆動周波数の変化すなわち補正が、特に重要となる。

なお、上記の効果は、図５Ｂに示されているように、駆動周波数が中間時刻ｔｍにて最高周波数ｆｍａｘから最低周波数ｆｍｉｎに離散的に下降する場合においても同様となる。

（第四具体例）
図６Ａは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図６Ａの例は、図４Ａの例における中間時刻ｔｍのタイミングを変更したものである。すなわち、図６Ａの例においては、開始周波数ｆｓすなわち最低周波数ｆｍｉｎは、終了周波数ｆｅすなわち最高周波数ｆｍａｘよりも、共振周波数ｆｒとの差が大きい。上記の通り、共振周波数ｆｒとの差が大きい駆動周波数においては、送信部２０Ａの追従性が悪くなる。

そこで、図６Ａの例においては、最低周波数ｆｍｉｎに対応する第一期間Ｔ１は、最高周波数ｆｍａｘに対応する第二期間Ｔ２よりも長く設定されている。すなわち、制御部４は、第一期間Ｔ１と第二期間Ｔ２とのうちの、共振周波数ｆｒとの差がより大きい駆動周波数に対応する第一期間Ｔ１を、第二期間Ｔ２よりも長く設定する。これにより、識別性をよりいっそう向上することが可能となる。

なお、上記の効果は、図６Ｂに示されているように、駆動周波数が中間時刻ｔｍにて最高周波数ｆｍａｘから最低周波数ｆｍｉｎに離散的に下降する場合においても同様となる。

（第五具体例）
図７Ａおよび図７Ｂは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図７Ａに示されているように、最低周波数ｆｍｉｎの出力期間である第一期間Ｔ１と、最高周波数ｆｍａｘの出力期間である第二期間Ｔ２との間に、中間周波数ｆｉの出力期間である第三期間Ｔ３が設けられていてもよい。

図７Ａの例では、第三周波数に対応する中間周波数ｆｉは、最低周波数ｆｍｉｎと最高周波数ｆｍａｘとの間の周波数に設定されている。この場合、駆動周波数は、第一中間時刻ｔｍ１にて、最低周波数ｆｍｉｎから中間周波数ｆｉに離散的に上昇する。その後、駆動周波数は、第二中間時刻ｔｍ２にて、中間周波数ｆｉから最高周波数ｆｍａｘに離散的に上昇する。

すなわち、図７Ａの例では、駆動周波数は、送信開始時刻ｔｓから第一中間時刻ｔｍ１までの第一期間Ｔ１にて、開始周波数ｆｓすなわち最低周波数ｆｍｉｎで一定に保持される。また、駆動周波数は、第一中間時刻ｔｍ１から第二中間時刻ｔｍ２までの第三期間Ｔ３にて、中間周波数ｆｉで一定に保持される。その後、駆動周波数は、第二中間時刻ｔｍ２から送信終了時刻ｔｅまでの第二期間Ｔ２にて、終了周波数ｆｅすなわち最高周波数ｆｍａｘで一定に保持される。

同様に、図７Ｂに示されているように、最高周波数ｆｍａｘの出力期間である第一期間Ｔ１と、最低周波数ｆｍｉｎの出力期間である第二期間Ｔ２との間に、中間周波数ｆｉの出力期間である第三期間Ｔ３が設けられていてもよい。図７Ｂの例においても、中間周波数ｆｉは、最高周波数ｆｍａｘと最低周波数ｆｍｉｎとの間の周波数に設定されている。

このように、図７Ａおよび図７Ｂの例においては、駆動信号生成部３は、第一期間Ｔ１と第二期間Ｔ２との間の第三期間Ｔ３にて、開始周波数ｆｓおよび終了周波数ｆｅとは異なる中間周波数ｆｉとなるような駆動信号を生成する。なお、図７Ａおよび図７Ｂの例において、中間周波数ｆｉは、中心周波数ｆｃと同一であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、図７Ａおよび図７Ｂの例において、中間周波数ｆｉは、共振周波数ｆｒと同一であってもよいし、異なっていてもよい。

（第六具体例）
図８Ａおよび図８Ｂは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図８Ａの例は、図７Ａの例における中間周波数ｆｉを、最高周波数ｆｍａｘよりも、共振周波数ｆｒからより離隔する側すなわち高周波数側にシフトしたものである。同様に、図８Ｂの例は、図７Ｂの例における中間周波数ｆｉを、最低周波数ｆｍｉｎよりも、共振周波数ｆｒからより離隔する側すなわち低周波数側にシフトしたものである。

すなわち、図８Ａおよび図８Ｂの例においては、駆動信号生成部３は、第一期間Ｔ１と第二期間Ｔ２との間の第三期間Ｔ３にて、開始周波数ｆｓおよび終了周波数ｆｅとは異なる中間周波数ｆｉとなるような駆動信号を生成する。また、制御部４は、中間周波数ｆｉが終了周波数ｆｅと同方向に共振周波数ｆｒから離隔し、且つ中間周波数ｆｉの方が終了周波数ｆｅよりも共振周波数ｆｒとの差が大きくなるように、開始周波数ｆｓと終了周波数ｆｅと中間周波数ｆｉとを設定する。

本例においては、第一期間Ｔ１の終了時刻である第一中間時刻ｔｍ１における駆動周波数の変化量を、より大きくすることができる。したがって、送信部２０Ａの追従性を、よりいっそう向上す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。

図１に示されているように、物体検知装置１は、送受信部２および駆動信号生成部３を、それぞれ一個ずつ備えていてもよい。あるいは、物体検知装置１は、送受信部２を複数個備えていてもよい。

送受信部２が複数個設けられる場合、複数個の送受信部２の各々に対して、異なる波形の駆動信号が入力されるように、物体検知装置１が構成される。具体的には、例えば、送受信部２が二個設けられている場合、一方には図４Ａに示された駆動信号が入力され、他方には図４Ｂに示された駆動信号が入力され得る。これにより、複数個の送受信部２の各々からの送信波が、良好に識別され得る。

駆動信号生成部３は、上記の各具体例にて示された複数種の駆動信号波形の中から一つを選択して出力するように構成されていてもよい。すなわち、制御部４は、不図示の入力部により入力された選択指令を受け付けるとともに、受け付けた選択指令に基づいて、駆動信号波形を選択するようになっていてもよい。これにより、本実施形態に係る物体検知装置１を、自車両に複数個搭載したり、複数の車両に搭載したりした場合における、複数の物体検知装置１の各々からの送信波が、良好に識別され得る。

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。

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。

駆動信号波形は、上記の各具体例に限定されない。すなわち、例えば、上記の各具体例においては、第一期間Ｔ１および第二期間Ｔ２にて、駆動周波数は一定に保持されていた。しかしながら、本発明は、かかる態様に限定されない。

例えば、図２Ａの例において、開始周波数ｆｓは、最低周波数ｆｍｉｎよりも共振周波数ｆｒ側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第一期間Ｔ１にて、ダウンチャープ変調されていてもよい。また、終了周波数ｆｅは、最高周波数ｆｍａｘよりも共振周波数ｆｒ側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第二期間Ｔ２にて、ダウンチャープ変調されていてもよい。図４Ａ～図８Ａの例においても同様である。このとき、図５Ａの例においては、開始周波数ｆｓは、下限周波数ｆｄ以下であることが好適である。また、終了周波数ｆｅは、上限周波数ｆｕ以上であることが好適である。

同様に、図４Ｂ～図８Ｂの例において、開始周波数ｆｓは、最高周波数ｆｍａｘよりも共振周波数ｆｒ側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第一期間Ｔ１にて、アップチャープ変調されていてもよい。また、終了周波数ｆｅは、最低周波数ｆｍｉｎよりも共振周波数ｆｒ側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第二期間Ｔ２にて、アップチャープ変調されていてもよい。このとき、図５Ａの例においては、開始周波数ｆｓは、上限周波数ｆｕ以上であることが好適である。また、終了周波数ｆｅは、下限周波数ｆｄ以下であることが好適である。

周波数変化は、離散的なものに限定されない。すなわち、例えば、図９に示されているように、駆動周波数は、第三期間Ｔ３にて、線形的に変化してもよい。あるいは、例えば、図１０に示されているように、駆動周波数は、シグモイド曲線状に変化してもよい。

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
２０Ａ 送信部
２０Ｂ 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
５ 温度取得部

Claims (5)

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、
   送信波を外部に向けて送信する送信器（２１）を備えた送信部（２０Ａ）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、
   前記物体による前記送信波の反射波を受信する受信器（２１）における受信状態に応じた受信信号を生成する受信回路（２３）と、
   を備え、
   前記駆動信号生成部は、第一期間にて第一周波数となり、前記第一期間よりも後の第二期間にて前記第一周波数とは異なる第二周波数となるような、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号を生成するように構成され、
   前記制御部は、前記送信部の共振周波数が前記第一周波数と前記第二周波数との間となるように前記第一周波数および前記第二周波数を設定するとともに、前記受信信号における周波数の線形的な増加あるいは減少の波形における周波数変化幅に基づいて受信波が当該物体検知装置の送信した前記送信波の前記反射波であるか否かを識別し、
   前記受信回路は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号による前記送信波の周波数変化に追従するように周波数が増加あるいは低減する前記受信信号を生成するように構成された、
   物体検知装置。
2. 前記制御部は、前記第一周波数および前記第二周波数が前記送信波の周波数帯域外となるように、前記第一周波数および前記第二周波数を設定する、
   請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記送信器および前記受信器としての機能を有する共通のトランスデューサ（２１）を用いて、送信機能および受信機能をそれぞれ実現するように構成された、
   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、前記第一周波数と前記第二周波数とのうちの前記共振周波数との差が大きい方に対応する、前記第一期間と前記第二期間とのうちの一方を、他方よりも長く設定する、
   請求項１～３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
5. 前記駆動信号生成部は、前記第一期間と前記第二期間との間の第三期間にて前記第一周波数および前記第二周波数とは異なる第三周波数となるような前記駆動信号を生成するように構成され、
   前記制御部は、前記第三周波数が前記第二周波数と同方向に前記共振周波数から離隔し、且つ前記第三周波数の方が前記第二周波数よりも前記共振周波数との差が大きくなるように、前記第一周波数と前記第二周波数と前記第三周波数とを設定する、
   請求項１～４のいずれか１つに記載の物体検知装置。

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