(57)【要約】【課題】送信波と受信波との正確な相関値をより簡単な回路構成で取得する。【解決手段】本開示の一例としての距離検出装置は、送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、物体により反射された送信波を受信波として受信する受波器と、送信信号を記憶する記憶部と、記憶部から読み出される送信信号と、受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、相関値が、送信信号と受信信号とが所定以上のレベルで類似していることを示す場合に、送信波が送信されたタイミングと、受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、物体までの距離を検出する検出部と、を備える。【選択図】図４
2020085506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、
物体により反射された前記送信波を受信波として受信する受波器と、
前記送信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出される前記送信信号と、前記受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、
前記相関値が、前記送信信号と前記受信信号とが所定以上のレベルで類似していることを示す場合に、前記送信波が送信されたタイミングと、前記受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、前記物体までの距離を検出する検出部と、
を備える、距離検出装置。
【請求項２】
前記送信信号を増幅して前記送波器に出力する増幅回路をさらに備え、
前記記憶部は、前記増幅回路による増幅後の前記送信信号を記憶する、
請求項１に記載の距離検出装置。
【請求項３】
前記送信信号を前記送波器側に出力する送信信号出力部をさらに備え、
前記記憶部は、前記送信信号出力部から取得される、前記送信信号が出力されるタイミングに関する情報に基づいて、前記送信信号の出力時間分だけ、前記増幅後の送信信号を記憶する、
請求項２に記載の距離検出装置。
【請求項４】
前記送信信号を前記送波器側に出力する送信信号出力部をさらに備え、
前記送信信号出力部は、所定の符号長の識別情報を搬送波に付与することで生成される符号化信号を前記送信信号として出力する、
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の距離検出装置。
【請求項５】
前記識別情報の異なる前記送信信号出力部と前記送波器との組み合わせが複数設けられており、
当該組み合わせの個数と同数、前記記憶部が設けられている、
請求項４に記載の距離検出装置。
【請求項６】
前記送波器および前記受波器は、超音波を送受信可能な単一の振動子を含む送受信部として一体的に構成されている、
請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の距離検出装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記送信信号を一時的に記憶するバッファとして構成される、
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の距離検出装置。
【請求項８】
送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、
物体により反射された前記送信波を受信波として受信する受波器と、
前記送信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出される前記送信信号と、前記受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、
前記相関値に基づいて、前記物体に関する情報を検出する検出部と、
を備える、物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、距離検出装置および物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信波と、物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波と、の相関値を取得（算出）し、当該相関値に基づいて、送信波と受信波との類似度が所定以上のレベルであるか否かを判定し、判定結果に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法などにより、物体に関する情報の一つとしての物体までの距離を検出する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の技術においては、一般に、正確な相関値を取得するために、送信波と受信波とを同調させるための同調回路を設ける必要があるので、回路構成が複雑化することがある。
【０００５】
そこで、本開示の課題の一つは、送信波と受信波との正確な相関値をより簡単な回路構成で取得することが可能な距離検出装置および物体検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一例としての距離検出装置は、送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、物体により反射された送信波を受信波として受信する受波器と、送信信号を記憶する記憶部と、記憶部から読み出される送信信号と、受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、相関値が、送信信号と受信信号とが所定以上のレベルで類似していることを示す場合に、送信波が送信されたタイミングと、受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、物体までの距離を検出する検出部と、を備える。
【０００７】
上記のような構成によれば、送信信号を記憶部に記憶しておくことにより、送信信号と受信信号との同調を考慮する必要なく、記憶部から読み出された送信信号と、受信波に応じて入力される受信信号と、をそのまま利用して、正確な相関値を取得することができる。したがって、送信信号と受信信号とを同調させるための同調回路などを設ける必要がないので、回路構成の簡単化を図ることができる。
【０００８】
上述した距離検出装置は、送信信号を増幅して送波器に出力する増幅回路をさらに備え、記憶部は、増幅回路による増幅後の送信信号を記憶する。このような構成によれば、たとえば増幅前の送信信号を記憶する場合と異なり、送信波として送信される前の送信信号をより正確に記憶することができる。
【０００９】
この場合において、距離検出装置は、送信信号を送波器側に出力する送信信号出力部をさらに備え、記憶部は、送信信号出力部から取得される、送信信号が出力されるタイミングに関する情報に基づいて、送信信号の出力時間分だけ、増幅後の送信信号を記憶する。このような構成によれば、増幅ノイズが送信信号に付加されるような場合であっても、相関値の根拠として記憶部に記憶される送信信号が、増幅ノイズに対応した区間を含まない、出力時間に対応した区間のみとなるので、相関値をより正確に取得することができる。
【００１０】
また、上述した距離検出装置は、送信信号を送波器側に出力する送信信号出力部をさらに備え、送信信号出力部は、所定の符号長の識別情報を搬送波に付与することで生成される符号化信号を送信信号として出力する。このような構成によれば、識別情報により、送信信号の識別性を高めることができる。
【００１１】
この場合において、識別情報の異なる送信信号出力部と送波器との組み合わせが複数設けられており、当該組み合わせの個数と同数、記憶部が設けられている。このような構成によれば、識別情報の異なる複数の送信波を送信する構成において、それら複数の送信波のもととなる複数の送信信号を別々に記憶しておくことができる。
【００１２】
また、上述した距離検出装置において、送波器および受波器は、超音波を送受信可能な単一の振動子を含む送受信部として一体的に構成されている。このような構成によれば、距離検出装置の構成の簡単化を図ることができる。
【００１３】
また、上述した距離検出装置において、記憶部は、送信信号を一時的に記憶するバッファとして構成される。このような構成によれば、たとえば送信信号が非一時的に記憶される場合に比べて、記憶容量を低減することができる。
【００１４】
本開示の他の一例としての物体検出装置は、送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、物体により反射された送信波を受信波として受信する受波器と、送信信号を記憶する記憶部と、記憶部から読み出される送信信号と、受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、相関値に基づいて、物体に関する情報を検出する検出部と、を備える。
【００１５】
上記のような構成によれば、送信信号を記憶部に記憶しておくことにより、送信信号と受信信号との同調を考慮する必要なく、記憶部から読み出された送信信号と、受信波に応じて入力される受信信号と、をそのまま利用して、正確な相関値を取得することができる。したがって、送信信号と受信信号とを同調させるための同調回路などを設ける必要がないので、回路構成の簡単化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態にかかる物体検出システムを備えた車両を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。
【図２】図２は、実施形態にかかるＥＣＵ（電子制御装置）および距離検出装置の概略的なハードウェア構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【図３】図３は、実施形態にかかる距離検出装置が物体までの距離を検出するために利用する技術の概要を説明するための例示的かつ模式的な図である。
【図４】図４は、実施形態にかかる距離検出装置の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【図５】図５は、実施形態にかかる距離検出装置の動作の流れを示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態の第１変形例にかかる距離検出システムの詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【図７】図７は、実施形態の第２変形例にかかる距離検出装置の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【図８】図８は、実施形態の第３変形例にかかる距離検出システムの詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。
【００１８】
＜実施形態＞
図１は、実施形態にかかる物体検出システムを備えた車両１を上方から見た外観を示した例示的かつ模式的な図である。詳細は後述するが、実施形態にかかる物体検出システムは、超音波の送受信を行い、当該送受信の時間差などを取得することで、周囲に存在する人間を含む物体（たとえば後述する図２に示される障害物Ｏ）に関する情報を検知するセンサシステムである。
【００１９】
図１に示されるように、物体検出システムは、一対の前輪３Ｆと一対の後輪３Ｒとを含んだ四輪の車両１の内部に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）１００（後述する図２も参照）と、車両１の外装に搭載された距離検出装置２０１〜２０４と、を備えている。
【００２０】
図１に示される例では、一例として、距離検出装置２０１〜２０４が、車両１の外装としての車体２の後端のたとえばリヤバンパにおいて、互いに異なる位置に設置されている。
【００２１】
ここで、実施形態において、距離検出装置２０１〜２０４が有するハードウェア構成および機能は、それぞれ同一である。したがって、以下では、簡単化のため、距離検出装置２０１〜２０４を総称して距離検出装置２００と記載することがある。
【００２２】
なお、実施形態において、距離検出装置２００の設置位置は、図１に示される例に限られるものではない。距離検出装置２００は、車体２の前端のたとえばフロントバンパに設置されてもよいし、車体２の側面に設置されてもよいし、リヤバンパ、フロントバンパ、および側面のうち２つ以上に設置されてもよい。また、実施形態では、距離検出装置２００の個数も、図１に示される例に限られるものではない。
【００２３】
図２は、実施形態にかかるＥＣＵ１００および距離検出装置２００のハードウェア構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
【００２４】
図２に示されるように、ＥＣＵ１００は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、ＥＣＵ１００は、入出力装置１１０と、記憶装置１２０と、プロセッサ１３０と、を備えている。
【００２５】
入出力装置１１０は、ＥＣＵ１００と外部（図１に示される例では距離検出装置２００）との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。
【００２６】
記憶装置１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などといった主記憶装置、および／または、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などといった補助記憶装置を含んでいる。
【００２７】
プロセッサ１３０は、ＥＣＵ１００において実行される各種の処理を司る。プロセッサ１３０は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などといった演算装置を含んでいる。プロセッサ１３０は、記憶装置１２０に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、たとえば自動駐車などといった各種の機能を実現する。
【００２８】
一方、図２に示されるように、距離検出装置２００は、送受信部２１０と、制御部２２０と、を備えている。
【００２９】
送受信部２１０は、圧電素子などの振動子２１１を有しており、当該振動子２１１により、超音波の送受信を実現する。
【００３０】
より具体的に、送受信部２１０は、振動子２１１の振動に応じて発生する超音波を送信波として送信し、当該送信波として送信された超音波が外部に存在する物体で反射されて戻ってくることでもたらされる振動子２１１の振動を受信波として受信する。図２に示される例では、送受信部２１０からの超音波を反射する物体として、路面ＲＳ上に設置された障害物Ｏが例示されている。
【００３１】
なお、図２に示される例では、送信波の送信と受信波の受信との両方が単一の振動子２１１を有した単一の送受信部２１０により実現される構成が例示されている。しかしながら、実施形態の技術は、たとえば、送信波の送信用の第１の振動子と受信波の受信用の第２の振動子とが別々に設けられた構成のような、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成にも当然に適用可能である。
【００３２】
制御部２２０は、通常のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。より具体的に、制御部２２０は、入出力装置２２１と、記憶装置２２２と、プロセッサ２２３と、を備えている。
【００３３】
入出力装置２２１は、制御部２２０と外部（図１に示される例ではＥＣＵ１００および送受信部２１０）との間における情報の送受信を実現するためのインターフェースである。
【００３４】
記憶装置２２２は、ＲＯＭやＲＡＭなどといった主記憶装置、および／または、ＨＤＤやＳＳＤなどといった補助記憶装置を含んでいる。
【００３５】
プロセッサ２２３は、制御部２２０において実行される各種の処理を司る。プロセッサ２２３は、たとえばＣＰＵなどといった演算装置を含んでいる。プロセッサ２２３は、記憶装置３３３に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、各種の機能を実現する。
【００３６】
ここで、実施形態にかかる距離検出装置２００は、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法と呼ばれる技術により、物体までの距離を検出する。以下に詳述するように、ＴＯＦ法とは、送信波が送信された（より具体的には送信され始めた）タイミングと、受信波が受信された（より具体的には受信され始めた）タイミングとの差を考慮して、物体までの距離を算出する技術である。
【００３７】
図３は、実施形態にかかる距離検出装置２００が物体までの距離を検出するために利用する技術の概要を説明するための例示的かつ模式的な図である。より具体的に、図３は、実施形態にかかる距離検出装置２００が送受信する超音波の信号レベル（たとえば振幅）の時間変化をグラフ形式で例示的かつ模式的に示した図である。図３に示されるグラフにおいて、横軸は、時間に対応し、縦軸は、距離検出装置２００が送受信部２１０（振動子２１１）を介して送受信する信号の信号レベルに対応する。
【００３８】
図３に示されるグラフにおいて、実線Ｌ１１は、距離検出装置２００が送受信する信号の信号レベル、つまり振動子２１１の振動の度合の時間変化を表す包絡線の一例を表している。この実線Ｌ１１からは、振動子２１１がタイミングｔ０から時間Ｔａだけ駆動されて振動することで、タイミングｔ１で送信波の送信が完了し、その後タイミングｔ２に至るまでの時間Ｔｂの間は、慣性による振動子２１１の振動が減衰しながら継続する、ということが読み取れる。したがって、図３に示されるグラフにおいては、時間Ｔ２が、いわゆる残響時間に対応する。
【００３９】
実線Ｌ１１は、送信波の送信が開始したタイミングｔ０から時間Ｔｐだけ経過したタイミングｔ４で、振動子２１１の振動の度合が、一点鎖線Ｌ２１で表される所定の閾値Ｔｈ１を超えた（または以上の）ピークを迎える。この閾値Ｔｈ１は、振動子２１１の振動が、検知対象の物体（たとえば図２に示される障害物Ｏ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、または、検体対象外の物体（たとえば図２に示される路面ＲＳ）により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものか、を識別するために予め設定された値である。
【００４０】
なお、図３には、閾値Ｔｈ１が時間経過によらず変化しない一定値として設定された例が示されているが、実施形態において、閾値Ｔｈ１は、時間経過とともに変化する値として設定されてもよい。
【００４１】
ここで、閾値Ｔｈ１を超えた（または以上の）ピークを有する振動は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。一方、閾値Ｔｈ１以下の（または未満の）ピークを有する振動は、検知対象外の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものだとみなすことができる。
【００４２】
したがって、実線Ｌ１１からは、タイミングｔ４における振動子２１１の振動が、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信によってもたらされたものである、ということが読み取れる。
【００４３】
なお、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４以降で、振動子２１１の振動が減衰している。したがって、タイミングｔ４は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が完了したタイミング、換言すればタイミングｔ１で最後に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。
【００４４】
また、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ４におけるピークの開始点としてのタイミングｔ３は、検知対象の物体により反射されて戻ってきた送信波としての受信波の受信が開始したタイミング、換言すればタイミングｔ０で最初に送信された送信波が受信波として戻ってくるタイミング、に対応する。したがって、実線Ｌ１１においては、タイミングｔ３とタイミングｔ４との間の時間ΔＴが、送信波の送信時間としての時間Ｔａと等しくなる。
【００４５】
上記を踏まえて、ＴＯＦ法により検知対象の物体までの距離を求めるためには、送信波が送信され始めたタイミングｔ０と、受信波が受信され始めたタイミングｔ３と、の間の時間Ｔｆを求めることが必要となる。この時間Ｔｆは、タイミングｔ０と、受信波の信号レベルが閾値Ｔｈ１を超えたピークを迎えるタイミングｔ４と、の差分としての時間Ｔｐから、送信波の送信時間としての時間Ｔａに等しい時間ΔＴを差し引くことで求めることができる。
【００４６】
ここで、送信波が送信され始めたタイミングｔ０は、距離検出装置２００が動作を開始したタイミングとして容易に特定することができ、送信波の送信時間としての時間Ｔａは、設定などによって予め決められている。したがって、ＴＯＦ法により検知対象の物体までの距離を求めるためには、結局のところ、受信波の信号レベルが閾値Ｔｈ１を超えたピークを迎えるタイミングｔ４を特定することが重要となる。
【００４７】
そこで、従来、送信波と受信波との類似度に対応した相関値を取得（算出）し、当該相関値と所定の閾値との比較結果に基づいて、類似度が所定以上のレベルであるか否かを判定し、類似度が所定以上のレベルであると判定されたタイミングを、受信波が閾値Ｔｈ１を超えたピークを迎えるタイミングｔ４として特定する技術が知られている。相関値とは、一般的によく知られた自己相関関数などに基づいて算出される、送信波と受信波との波形が所定以上のレベルで類似（一致）した場合にピークを迎える値である。
【００４８】
上記のような従来の技術においては、一般に、正確な相関値を取得するために、送信波と受信波とを同調させるための同調回路を距離検出装置２００内に設ける必要があるので、回路構成が複雑化することがある。
【００４９】
そこで、実施形態は、距離検出装置２００を以下のように構成することで、送信波と受信波との正確な相関値をより簡単な回路構成で取得することを実現する。
【００５０】
図４は、実施形態にかかる距離検出装置２００の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。なお、図４に示される例では、送信側の構成と受信側の構成とが分離されているが、このような図示の態様は、あくまで説明の便宜のためのものである。実施形態では、前述したように、送信波の送信と受信波の受信との両方が（単一の）振動子２１１を有した（単一の）送受信部２１０により実現される。ただし、前述の繰り返しになるが、実施形態の技術は、送信側の構成と受信側の構成とが分離された構成にも当然に適用可能である。
【００５１】
図４に示されるように、距離検出装置２００は、送信側の構成として、送波器３１１と、符号生成部３１２と、搬送波出力部３１３と、乗算器３１４と、増幅回路３１５と、バッファ３１６と、を有している。また、距離検出装置２００は、受信側の構成として、受波器３２１と、増幅回路３２２と、フィルタ処理部３２３と、相関処理部３２４と、包絡線処理部３２５と、閾値処理部３２６と、検出部３２７と、を有している。
【００５２】
なお、図４に示される例において、バッファ３１６は、送信側ではなく受信側に設けられていてもよい。また、図４に示される構成の一部は、専用のハードウェア（アナログ回路）によって実現され、残りの一部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働の結果、より具体的には、制御部２２０のプロセッサ２２３が記憶装置２２２からコンピュータプログラムを読み出して実行した結果として実現されうる。
【００５３】
まず、送信側の構成について簡単に説明する。
【００５４】
送波器３１１は、前述した振動子２１１によって構成され、当該振動子２１１により、増幅回路３１５から出力される（増幅後の）送信信号に応じた送信波を送信する。以下に説明するように、実施形態では、所定の符号長の識別情報を搬送波に付与することで生成される符号化信号が、送信波のもととなる送信信号として出力される。
【００５５】
符号生成部３１２は、たとえば０または１のビットの連続からなるビット列の符号に対応した信号（パルス信号）を生成する。このビット列の長さは、送信信号に付与される識別情報の符号長に対応する。
【００５６】
搬送波出力部３１３は、識別情報を付与する対象の信号としての搬送波を出力する。搬送波は、たとえば任意の周波数の正弦波として構成される。
【００５７】
乗算器３１４は、符号生成部３１２からの出力と、搬送波出力部３１３からの出力と、を乗算することで、識別情報を付与するように搬送波の変調を実行する。そして、乗算器３１４は、識別情報が付与された変調後の搬送波を、送信波のもととなる送信信号として、増幅回路３１５に出力する。なお、変調方式は、振幅変調方式や位相変調方式、周波数変調方式などといった、一般的によく知られた変調方式の単独または２以上の組み合わせが用いられうる。
【００５８】
このように、実施形態において、符号生成部３１２、搬送波出力部３１３、および乗算器３１４の組み合わせは、所定の符号長の識別情報を搬送波に付与することで生成される符号化信号を、送信波のもととなる送信信号として、送波器３１１側に出力する送信信号出力部として機能する。識別情報は、反射によって失われることが基本的にないので、識別情報に基づけば、送信信号と、当該送信信号に応じた送信波が反射によって戻ってくることで受信される受信波に応じた受信信号と、の類似度をより容易に、またはより確実に判定することができる。
【００５９】
増幅回路３１５は、乗算器３１４から出力される送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を送波器３１１に出力する。
【００６０】
バッファ３１６は、増幅回路３１５による増幅後の送信信号（の少なくとも一部）を一時的に記憶する。バッファ３１６の役割の詳細については後で説明するため、ここではこれ以上の説明を省略するが、実施形態では、送信信号を記憶することが可能な記憶部であれば、送信信号を一時的に記憶するバッファ３１６に代えて、送信信号を非一時的に記憶する構成が設けられてもよい。
【００６１】
次に、受信側の構成について簡単に説明する。
【００６２】
受波器３２１は、前述した振動子２１１によって構成され、当該振動子２１１により、物体により反射された送信波を受信波として受信する。前述したように、送信波には、識別情報が含まれているので、受信波にも、同様の識別情報が含まれている。
【００６３】
増幅回路３２２は、受波器３２１が受信した受信波に応じた信号としての受信信号を増幅する。
【００６４】
フィルタ処理部３２３は、増幅回路３２２により増幅された受信信号にフィルタリング処理を施し、ノイズを抑制する。なお、実施形態において、フィルタ処理部３２３は、バッファ３１６に記憶された送信信号の周波数に関する情報を取得し、当該送信信号の周波数と整合をとるような周波数の補正を受信信号に対してさらに施してもよい。
【００６５】
相関処理部３２４は、送信波と受信波との類似度に対応した前述の相関値を取得する。より具体的に、相関処理部３２４は、バッファ３１６から読み出される送信信号と、フィルタ処理部３２３を介して出力される受信信号と、の相関値を取得する。前述したように、相関値とは、一般的によく知られた相関関数などに基づいて算出される。
【００６６】
ここで、図４に示される構成からバッファ３１６を除外した構成を考える。この構成において正確な相関値を取得するためには、前述した従来の技術のように、送信信号と受信信号とを同調させるための同調回路として、たとえば、同一の周波数の搬送波を送信信号および受信信号のそれぞれに乗算することで送信信号および受信信号を同調させる乗算器などを、相関処理部３２４の前段に別途設ける必要がある。
【００６７】
これに対して、実施形態では、送信信号をバッファ３１６に記憶しておくことにより、送信信号と受信信号との同調を考慮する必要なく、バッファ３１６から読み出された送信信号と、受信波に応じて入力される受信信号と、をそのまま利用して、正確な相関値を取得することができる。したがって、実施形態では、送信信号と受信信号とを同調させるための同調回路などを設ける必要がないので、回路構成の簡単化を図ることができる。
【００６８】
包絡線処理部３２５は、相関処理部３２４により取得された相関値に対応した信号の波形の包絡線を求める。
【００６９】
閾値処理部３２６は、包絡線処理部３２５により求められた包絡線の値と、所定の閾値と、を比較する。
【００７０】
検出部３２７は、閾値処理部３２６による比較結果に基づいて、受信波の信号レベルが閾値を超えたピークを迎えるタイミング（図３に示されるタイミングｔ４）を特定し、ＴＯＦ法により、物体までの距離を検出する。
【００７１】
ところで、前述したように、実施形態において、バッファ３１６は、増幅回路３１５による増幅後の送信信号を記憶する。しかしながら、増幅後の送信信号は、増幅ノイズを含むことがある。たとえば、図４に示される例において、増幅後の送信信号は、吹き出しＢ１内の信号波形ＳＷ１のように、送信信号の出力時間に対応した区間Ｘ０の後に、増幅ノイズに対応した区間Ｘ１を含んでいる。この区間Ｘ１は、相関値を取得（算出）する上でのノイズになるので、相関値の根拠として相関処理部３２４に入力されうる送信信号から除外した方が望ましい。
【００７２】
そこで、実施形態において、バッファ３１６は、送信信号出力部としてのたとえば符号生成部３１２から取得される、送信信号が出力されるタイミングに関する情報に基づいて、送信信号の出力時間分だけ、増幅後の送信信号を記憶する。たとえば、図４に示される例において、バッファ３１６は、符号生成部３１２から取得される情報に基づいて、吹き出しＢ１内の信号波形ＳＷ１から、送信信号の出力時間に対応した区間Ｘ０のみを抽出する形で、吹き出しＢ２内の信号波形ＳＷ２のような送信信号を記憶する。
【００７３】
このように、実施形態では、増幅ノイズが送信信号に付加されるような場合であっても、相関値の根拠として相関処理部３２４に入力されうる送信信号が、増幅ノイズに対応した区間Ｘ１を含まない、出力時間に対応した区間Ｘ０のみとなる。
【００７４】
なお、実施形態において、距離検出装置２００における上述した各構成は、距離検出装置２００自身の制御部２２０の制御のもとで動作してもよいし、外部のＥＣＵ１００の制御のもとで動作してもよい。
【００７５】
実施形態にかかる距離検出装置２００は、次の図５に示されるような流れに従って動作する。
【００７６】
図５は、実施形態にかかる距離検出装置２００の動作の流れを示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
【００７７】
図５に示されるように、実施形態では、まず、Ｓ５０１において、送信信号出力部（符号生成部３１２、搬送波出力部３１３、および乗算器３１４）は、所定の符号長の識別情報が搬送波に付与されることで生成される符号化信号を、送信波のもととなる送信信号として出力する。この送信信号は、増幅回路３１５により増幅された後、送波器３１１に出力される。
【００７８】
そして、Ｓ５０２において、バッファ６１６は、Ｓ５０１で出力された後に増幅回路３１５により増幅されることで生成される増幅後の送信信号を一時的に記憶する。このとき、バッファ６１６は、前述したように、送信信号出力部のうちのたとえば符号生成部３１２から取得される情報に基づいて、送信信号の出力時間分だけ、増幅後の送信信号を一時的に記憶する。
【００７９】
そして、Ｓ５０３において、送波器３１１は、Ｓ５０１で出力された送信信号に応じた送信波を車両１の外に向けて送信する。
【００８０】
そして、Ｓ５０４において、受波器３２１は、車両１の外に存在する物体で反射された結果として車両１側に戻ってくる送信波としての受信波を受信する。
【００８１】
そして、Ｓ５０５において、相関処理部３２４は、バッファ３１６から読み出された送信信号（Ｓ５０２でバッファ３１６に記憶された送信信号）と、Ｓ５０４で受信された受信波に応じた受信信号（増幅回路３２２による増幅とフィルタ処理部３２３によるノイズの抑制とを経た受信信号）と、の相関値を取得（算出）する。
【００８２】
そして、Ｓ５０６において、検出部３２７は、Ｓ５０５で取得された相関値に基づいて、送信波を反射した物体までの距離を検出する。より具体的に、検出部３２７は、まず、包絡線処理部３２５による処理を経た相関値と閾値との比較結果を閾値処理部３２６から取得する。そして、検出部３２７は、閾値処理部３２６から取得した情報に基づいて、送信波が送信されたタイミングと、当該送信波と所定以上のレベルで類似（一致）する受信波が受信されたタイミングと、を特定する。そして、検出部３２７は、両者のタイミングの差に基づいて、ＴＯＦ法により、送信信号を反射した物体までの距離を取得（算出）する。そして、処理が終了する。
【００８３】
以上説明したように、実施形態にかかる距離検出装置２００は、符号生成部３１２と、搬送波出力部３１３と、乗算器３１４と、送波器３１１と、受波器３２１と、バッファ３１６と、相関処理部３２４と、検出部３２７と、を少なくとも有している。符号生成部３１２、搬送波出力部３１３、および乗算器３１４は、送信信号を送波器３１１側に出力する送信信号出力部として機能する。送波器３１１は、送信信号に応じた送信波を送信する。受波器３２１は、物体により反射された送信波を受信波として受信する。バッファ３１６は、送信信号を記憶する記憶部として機能する。相関処理部３２４は、バッファ３１６から読み出される送信信号と、受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する。検出部３２７は、相関値が、送信信号と受信信号とが所定以上のレベルで類似していることを示す場合に、送信波が送信されたタイミングと、受信波が受信されたタイミングと、の差に基づいて、物体までの距離を検出する。
【００８４】
上記のような構成によれば、送信信号をバッファ３１６に記憶しておくことにより、送信信号と受信信号との同調を考慮する必要なく、バッファ３１６から読み出された送信信号と、受信波に応じて入力される受信信号と、をそのまま利用して、正確な相関値を取得することができる。したがって、送信信号と受信信号とを同調させるための同調回路などを設ける必要がないので、回路構成の簡単化を図ることができる。
【００８５】
また、実施形態において、距離検出装置２００は、送信信号を増幅して送波器に出力する増幅回路３１５をさらに有しており、バッファ３１６は、増幅回路３１５による増幅後の送信信号を記憶する。このような構成によれば、たとえば増幅前の送信信号を記憶する場合と異なり、送信波として送信される前の送信信号をより正確に記憶することができる。
【００８６】
また、実施形態において、バッファ３１６は、送信信号出力部のうちたとえば符号生成部３１２から取得される、送信信号が出力されるタイミングに関する情報に基づいて、送信信号の出力時間分だけ、増幅後の送信信号を記憶する。このような構成によれば、増幅ノイズが送信信号に付加されるような場合であっても、相関値の根拠としてバッファ３１６に記憶される送信信号が、増幅ノイズに対応した区間Ｘ１（図４参照）を含まない、出力時間に対応した区間Ｘ０（図４参照）のみとなるので、相関値をより正確に取得することができる。
【００８７】
また、実施形態において、符号生成部３１２、搬送波出力部３１３、および乗算器３１４の組み合わせとしての送信信号出力部は、所定の符号長の識別情報を搬送波に付与することで生成される符号化信号を送信信号として出力する。このような構成によれば、識別情報により、送信信号の識別性を高めることができる。
【００８８】
また、実施形態において、送波器３１１および受波器３２１は、超音波を送受信可能な単一の振動子２１１を含む送受信部２１０として一体的に構成されている。このような構成によれば、距離検出装置２００の構成の簡単化を図ることができる。
【００８９】
また、実施形態において、送信信号の記憶は、送信信号を一時的に記憶するバッファ３１６によって実現される。このような構成によれば、たとえば送信信号が非一時的に記憶される場合に比べて、記憶容量を低減することができる。
【００９０】
＜変形例＞
なお、上述した実施形態では、本開示の技術を適用する対象として、物体までの距離を検出する距離検出装置が例示されているが、本開示の技術は、送信信号と受信信号との相関値に基づいて物体に関する情報を検出する物体検出装置であれば、距離検出装置以外にも広く適用可能である。たとえば、本開示の技術は、物体に関する情報として、物体の有無のみを検出する物体検出装置にも適用可能である。
【００９１】
すなわち、本開示の技術は、送信信号に応じた送信波を送信する送波器と、物体により反射された送信波を受信波として受信する受波器と、送信信号を記憶する記憶部と、記憶部から読み出される送信信号と、受信波に応じた受信信号と、の相関値を取得する相関処理部と、相関値に基づいて、物体に関する情報を検出する検出部と、を備えた物体検出装置にも適用可能である。
【００９２】
また、上述した実施形態では、送信信号が符号化信号として構成されているが、本開示の技術は、送信信号が符号化されていない信号として構成されている場合にも適用可能である。
【００９３】
また、上述した実施形態では、本開示の技術が、超音波を送受信する構成に適用されているが、本開示の技術は、超音波以外の、音波やミリ波、電磁波などを送受信する構成にも適用可能である。
【００９４】
また、上述した実施形態では、送信側の構成と受信側の構成とがそれぞれ１つずつ設けられた距離検出装置（図４参照）が例示されているが、本開示の技術は、次の図６に示されるような、送信側の構成と受信側の構成とがそれぞれ複数設けられた距離検出システム６００も想定している。
【００９５】
図６は、実施形態の第１変形例にかかる距離検出システム６００の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図６に示されるように、第１変形例にかかる距離検出システム６００は、送信側の構成として、３つの送信部６１０、６３０、および６５０を有しているとともに、受信側の構成として、３つの受信部６２０、６４０、および６６０を有している。なお、距離検出システム６００は、「距離検出装置」の一例である。
【００９６】
第１変形例において、送信部６１０は、送波器６１１と、送信信号出力部（符号生成部６１２、搬送波出力部６１３、および乗算器６１４の組み合わせ）と、増幅回路６１５と、バッファ６１６と、を有している。これらの構成の機能および動作は、上述した実施形態（図４など参照）にかかる距離検出装置２００の送信側の構成の機能および動作と略同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。
【００９７】
なお、送波器６３１および６５１とバッファ６３６および６５６以外の図示がスペースの都合で省略されているが、これら以外にも、送信部６３０および６５０は、送信信号出力部などといった、送信部６１０と同様の構成をそれぞれ有している。
【００９８】
ここで、第１変形例において、送信部６１０、６３０、および６５０は、それぞれ異なる識別情報が付与された符号化信号としての送信信号に応じた送信波を送信することで、送信波の混同を回避するように構成されている。そして、送信部６１０、６３０、および６５０は、それらの送信信号を一時的に記憶する記憶部としてのバッファ６１６、６３６、および６５６をそれぞれ有している。
【００９９】
すなわち、第１変形例においては、識別情報の異なる送信信号出力部と送波器との組み合わせが複数（３つ）設けられており、当該組み合わせの個数と同数、送信信号を一時的に記憶する記憶部が設けられている。このような構成によれば、識別情報の異なる複数の送信波を送信する構成において、それら複数の送信波のもととなる複数の送信信号を別々に記憶しておくことができる。
【０１００】
一方、第１変形例において、受信部６２０は、受波器６２１と、増幅回路６２２と、フィルタ処理部６２３と、を有している。これらの構成の機能および動作は、上述した実施形態（図４など参照）にかかる受波器３２１、増幅回路３２２、およびフィルタ処理部３２３の機能および動作と略同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０１０１】
ここで、第１変形例にかかる受信部６２０は、上述した実施形態（図４など参照）にかかる相関処理部３２４、包絡線処理部３２５、閾値処理部３２６、および検出部３２７の組み合わせからなる構成と同様の構成（以下、信号処理系統と表現する）を、送信部６１０、６３０、および６５０と同数（つまり３つ）有している。
【０１０２】
すなわち、第１変形例にかかる受信部６２０は、相関処理部６２４Ａ、包絡線処理部６２５Ａ、閾値処理部６２６Ａ、および検出部６２７Ａの組み合わせとしての信号処理系統Ａと、相関処理部６２４Ｂ、包絡線処理部６２５Ｂ、閾値処理部６２６Ｂ、および検出部６２７Ｂの組み合わせとしての信号処理系統Ｂと、相関処理部６２４Ｃ、包絡線処理部６２５Ｃ、閾値処理部６２６Ｃ、および検出部６２７Ｃの組み合わせとしての信号処理系統Ｃと、を有している。
【０１０３】
信号処理系統Ａ（の相関処理部６２４Ａ）は、送信部６１０のバッファ６１６から読み出された送信信号に基づいて各種の機能および動作を実現する。同様に、信号処理系統Ｂ（の相関処理部６２４Ｂ）は、送信部６３０のバッファ６３６から読み出された送信信号に基づいて各種の機能および動作を実現し、信号処理系統Ｃ（の相関処理部６２４Ｃ）は、送信部６５０のバッファ６５６から読み出された送信信号に基づいて各種の機能および動作を実現する。
【０１０４】
なお、信号処理系統Ａ〜Ｃのより具体的な機能および動作については、上述した実施形態（図４など参照）にかかる信号処理系統の機能および動作と略同様であるので、ここではこれ以上の説明を省略する。また、受波器６４１および６６１以外の構成の図示がスペースの都合で省略されているが、受信部６４０および６６０は、それぞれ受信部６２０と同様の構成を有している。
【０１０５】
このように、第１変形例において、受信部６２０は、３つの送信部６１０、６３０、および６５０から送信される送信波のもととなる送信信号と、当該送信波の反射波としての受信波に応じた受信信号と、の３つの相関値を同時に取得することが可能である。同様に、受信部６４０および６６０も、それぞれが３つの相関値を同時に取得することが可能である。したがって、第１変形例によれば、３種類の異なる情報を同時に考慮して、物体までの距離をより詳細に検出することができる。
【０１０６】
なお、図６に示される第１変形例において、送波器６１１と受波器６２１との組み合わせが同一の振動子によって構成されてもよいし、別々の振動子によって構成されてもよいことは、上述した実施形態と同様である。また、送波器６３１と受波器６４１との組み合わせ、および送波器６５１と受波器６６１との組み合わせについても、同様のことが言える。
【０１０７】
また、図６に示される第１変形例では、送信側の構成と受信側の構成とがそれぞれ３つずつ設けられ、受信側の構成の各々に設けられる信号処理系統も３つ設けられているが、「３」という数字自体に特別な技術的意味は無い。したがって、これらの構成の個数は、それぞれ２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【０１０８】
また、送信側の構成の個数と、受信側の構成の個数とは、必ずしも一致していなくてもよく、送信側の構成の個数と、受信側の構成の各々に設けられる信号処理系統の個数とも、必ずしも一致していなくてもよい。
【０１０９】
さらに、上述した実施形態では、符号生成部、搬送波出力部、および乗算器の組み合わせが、送信波のもととなる送信信号を送波器側に出力する送信信号出力部として機能する構成が例示されている。しかしながら、本開示の技術は、次の図７に示されるような、送信信号出力部が搬送波出力部および乗算器を有しない構成にも適用可能である。
【０１１０】
図７は、実施形態の第２変形例にかかる距離検出装置７００の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図７に示されるように、第２変形例にかかる距離検出装置７００は、上述した実施形態（図４参照）にかかる距離検出装置２００から搬送波出力部３１３および乗算器３１４を除いた構成に対応する。
【０１１１】
すなわち、図７に示されるように、第２変形例にかかる距離検出装置７００は、送信側の構成として、送波器３１１と、符号生成部３１２と、増幅回路３１５と、バッファ３１６と、を有している。このような構成により、第２変形例では、符号生成部３１２から出力されるパルス信号がそのまま送信信号として増幅回路３１５に入力される。そして、増幅回路３１５による増幅後の送信信号は、バッファ３１６に記憶されるとともに送波器３１１に入力され、増幅後の送信信号に応じた送信波が送波器３１１から送信される。
【０１１２】
なお、第２変形例にかかる距離検出装置７００のその他の構成は、上述した実施形態（図４参照）と同様であるため、ここでは、距離検出装置７００の構成に関するこれ以上の説明を省略する。
【０１１３】
上述した第２変形例と同様の発想の変形例は、送信側の構成と受信側の構成とがそれぞれ複数設けられた上述した第１変形例（図６参照）に対しても、次の図８に示されるような形で提供することができる。
【０１１４】
図８は、実施形態の第３変形例にかかる距離検出システム８００の詳細な構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。図８に示されるように、第３変形例にかかる距離検出システム８００は、上述した第１変形例（図６参照）にかかる距離検出システム６００から搬送波出力部６１３および乗算器６１４を除いた構成に対応する。なお、距離検出システム８００は、「距離検出装置」の一例である。
【０１１５】
すなわち、図８に示されるように、第３変形例にかかる距離検出システム８００における１つの送信部８１０は、送波器６１１と、符号生成部６１２と、増幅回路６１５と、バッファ６１６と、を有している。このような構成により、第３変形例においても、上述した第２変形例と同様に、符号生成部６１２から出力されるパルス信号がそのまま送信信号として増幅回路６１５に入力される。そして、増幅回路６１５による増幅後の送信信号は、バッファ６１６に記憶されるとともに送波器６１１に入力され、増幅後の送信信号に応じた送信波が送波器６１１から送信される。
【０１１６】
このように、第３変形例にかかる送信部８１０において、送信信号出力部は、符号生成部６１２のみによって構成されている。このことは、他の送信部８３０および８５０についても同様に成立する。
【０１１７】
なお、第３変形例にかかる距離検出システム８００のその他の構成は、上述した第１変形例（図６参照）と同様であるため、ここでは、距離検出システム８００の構成に関するこれ以上の説明を省略する。
【０１１８】
このように、本開示にかかる技術においては、送信信号出力部が、符号生成部、搬送波出力部、および乗算器の組み合わせではなく、符号生成部のみによって構成されていてもよい。
【０１１９】
以上、本開示の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
２００、２０１、２０２、２０３、２０４、７００  距離検出装置
２１０  送受信部
２１１  振動子
３１１、６１１、６３１、６５１  送波器
３１２、６１２  符号生成部（送信信号出力部）
３１３、６１３  搬送波出力部（送信信号出力部）
３１４、６１４  乗算器（送信信号出力部）
３１５、６１５  増幅回路
３１６、６１６、６３６、６５６  バッファ（記憶部）
３２１、６２１、６４１、６６１  受波器
３２４、６２４Ａ、６２４Ｂ、６２４Ｃ  相関処理部
３２７、６２７Ａ、６２７Ｂ、６２７Ｃ  検出部
６００、８００  距離検出システム（距離検出装置）
【図１】
2020085506.tif 000003
【図２】
2020085506.tif 000004
【図３】
2020085506.tif 000005
【図４】
2020085506.tif 000006
【図５】
2020085506.tif 000007
【図６】
2020085506.tif 000008
【図７】
2020085506.tif 000009
【図８】
2020085506.tif 000010