(57)【要約】【課題】識別精度をよりいっそう向上する。【解決手段】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制御部（４）とを備えている。前記駆動信号生成部は、第一最低周波数と第一最高周波数とによって形成される第一周波数帯域にて時間的に変化する第一駆動信号と、第二最低周波数と第二最高周波数とによって形成され前記第一周波数帯域とは平均周波数または中心周波数である中間周波数が異なり且つ前記第一周波数帯域と重複する第二周波数帯域にて時間的に変化する第二駆動信号とを選択的に出力可能に構成されている。【選択図】図１
2020098159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記送信波の前記物体による反射波を受信する受信器（２１）による受信結果に対応する受信信号に基づいて、前記物体を検知するように設けられた検知部（４２）と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、第一最低周波数（Ｆｔｉ１）と第一最高周波数（Ｆｔｘ１）とによって形成される第一周波数帯域（Ｂｔ１）にて時間的に変化する第一駆動信号（ＳＤ１）と、第二最低周波数（Ｆｔｉ２）と第二最高周波数（Ｆｔｘ２）とによって形成され前記第一周波数帯域とは平均周波数または中心周波数である中間周波数（Ｆｔｃ２）が異なり且つ前記第一周波数帯域と重複する第二周波数帯域（Ｂｔ２）にて時間的に変化する第二駆動信号（ＳＤ２）とを選択的に出力可能に構成された、
物体検知装置。
【請求項２】
前記駆動信号生成部が前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とのうちのいずれを出力するかを制御するように設けられた送信制御部（４１）をさらに備えた、
請求項１に記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記第一周波数帯域および前記第二周波数帯域は、前記送信部の共振周波数を含むように設定された、
請求項１または２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記第一周波数帯域および前記第二周波数帯域は、前記第一最低周波数と前記第二最低周波数とが異なり、且つ、前記第一最高周波数と前記第二最高周波数とが異なるように設定された、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記第一周波数帯域および前記第二周波数帯域は、前記第一最低周波数よりも前記第二最低周波数の方が高周波数となり、且つ、前記第一最高周波数よりも前記第二最高周波数の方が高周波数となるように設定された、
請求項４に記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記第一最低周波数は、前記送信部における所定の送信周波数帯域の下限周波数であり、
前記第二最高周波数は、前記送信周波数帯域の上限周波数である、
請求項５に記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記第一駆動信号は、前記第一最高周波数に向かって周波数が上昇する周波数変化を含み、
前記第二駆動信号は、前記第二最低周波数に向かって周波数が低下する周波数変化を含む、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記第一駆動信号は、前記第一最低周波数から前記第一最高周波数に周波数が上昇する周波数変化を含み、
前記第二駆動信号は、前記第二最高周波数から前記第二最低周波数に周波数が低下する周波数変化を含む、
請求項７に記載の物体検知装置。
【請求項９】
周囲の物体（Ｂ）を検知する物体検知方法であって、
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、
前記送信波の前記物体による反射波を受信する受信器（２１）による受信結果に対応する受信信号に基づいて、前記物体を検知するように設けられた検知部（４２）と、
を用い、
前記駆動信号として、第一最低周波数（Ｆｔｉ１）と第一最高周波数（Ｆｔｘ１）とによって形成される第一周波数帯域（Ｂｔ１）にて時間的に変化する第一駆動信号（ＳＤ１）と、第二最低周波数（Ｆｔｉ２）と第二最高周波数（Ｆｔｘ２）とによって形成され前記第一周波数帯域とは平均周波数または中心周波数である中間周波数（Ｆｔｃ２）が異なり且つ前記第一周波数帯域と重複する第二周波数帯域（Ｂｔ２）にて時間的に変化する第二駆動信号（ＳＤ２）とを用いる、
物体検知方法。
【請求項１０】
前記駆動信号生成部に前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とのうちのいずれを出力させるかを制御する、
請求項９に記載の物体検知方法。
【請求項１１】
前記第一周波数帯域および前記第二周波数帯域は、前記送信部の共振周波数を含む、
請求項９または１０に記載の物体検知方法。
【請求項１２】
前記第一最低周波数と前記第二最低周波数とが異なり、且つ、前記第一最高周波数と前記第二最高周波数とが異なる、
請求項９〜１１のいずれか１つに記載の物体検知方法。
【請求項１３】
前記第一最低周波数よりも前記第二最低周波数の方が高周波数となり、且つ、前記第一最高周波数よりも前記第二最高周波数の方が高周波数となる、
請求項１２に記載の物体検知方法。
【請求項１４】
前記第一最低周波数は、前記送信部における所定の送信周波数帯域の下限周波数であり、
前記第二最高周波数は、前記送信周波数帯域の上限周波数である、
請求項１３に記載の物体検知方法。
【請求項１５】
前記第一駆動信号は、前記第一最高周波数に向かって周波数が上昇する周波数変化を含み、
前記第二駆動信号は、前記第二最低周波数に向かって周波数が低下する周波数変化を含む、
請求項９〜１４のいずれか１つに記載の物体検知方法。
【請求項１６】
前記第一駆動信号は、前記第一最低周波数から前記第一最高周波数に周波数が上昇する周波数変化を含み、
前記第二駆動信号は、前記第二最高周波数から前記第二最低周波数に周波数が低下する周波数変化を含む、
請求項１５に記載の物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の物体を検知する物体検知装置および物体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、混信等により物体の検知精度が低下する場合があり得る。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で生じ得る。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で生じ得る。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１０６１４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。所望の識別精度が得られれば、上記のような混信の問題は解決され得る。
【０００７】
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。かか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単に線形的に増加あるいは低減させても、所望の識別精度が得られにくくなる。
【０００８】
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、識別精度をよりいっそう向上し得る装置構成および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、
前記送信波の前記物体による反射波を受信する受信器（２１）による受信結果に対応する受信信号に基づいて、前記物体を検知するように設けられた検知部（４２）と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、第一最低周波数（Ｆｔｉ１）と第一最高周波数（Ｆｔｘ１）とによって形成される第一周波数帯域（Ｂｔ１）にて時間的に変化する第一駆動信号（ＳＤ１）と、第二最低周波数（Ｆｔｉ２）と第二最高周波数（Ｆｔｘ２）とによって形成され前記第一周波数帯域とは平均周波数または中心周波数である中間周波数（Ｆｔｃ２）が異なり且つ前記第一周波数帯域と重複する第二周波数帯域（Ｂｔ２）にて時間的に変化する第二駆動信号（ＳＤ２）とを選択的に出力可能に構成されている。
請求項９に記載の物体検知方法は、周囲の物体（Ｂ）を検知する方法であって、
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、
前記送信波の前記物体による反射波を受信する受信器（２１）による受信結果に対応する受信信号に基づいて、前記物体を検知するように設けられた検知部（４２）と、
を用い、
前記駆動信号として、第一最低周波数（Ｆｔｉ１）と第一最高周波数（Ｆｔｘ１）とによって形成される第一周波数帯域（Ｂｔ１）にて時間的に変化する第一駆動信号（ＳＤ１）と、第二最低周波数（Ｆｔｉ２）と第二最高周波数（Ｆｔｘ２）とによって形成され前記第一周波数帯域とは平均周波数または中心周波数である中間周波数（Ｆｔｃ２）が異なり且つ前記第一周波数帯域と重複する第二周波数帯域（Ｂｔ２）にて時間的に変化する第二駆動信号（ＳＤ２）とを用いる、
【００１０】
上記構成および方法においては、前記駆動信号生成部は、前記駆動信号を生成して前記送信部に向けて出力する。かかる駆動信号により前記送信部が駆動されることで、前記送信波が前記送信器から外部に向けて送信される。前記送信波の前記物体による前記反射波が前記受信器に受信されると、前記受信器による前記受信結果に対応する前記受信信号が発生する。前記検知部は、前記受信信号に基づいて、前記物体を検知する。
【００１１】
上記方法においては、前記駆動信号として、第一駆動信号と第二駆動信号とを用いる。また、上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記第一駆動信号と前記第二駆動信号とを選択的に出力可能である。前記第一駆動信号は、前記第一最低周波数と前記第一最高周波数とによって形成される前記第一周波数帯域にて時間的に変化する。前記第二駆動信号は、前記第二最低周波数と前記第二最高周波数とによって形成される前記第二周波数帯域にて時間的に変化する。前記第二周波数帯域は、前記第一周波数帯域とは前記平均周波数または前記中心周波数である前記中間周波数が異なり、且つ前記第一周波数帯域と重複する。すなわち、前記第二周波数帯域は、前記第一周波数帯域と部分的に重複する。
【００１２】
前記第一駆動信号による前記送信波の前記反射波に対応する前記受信信号を第一受信信号と称する。また、前記第二駆動信号による前記送信波の前記反射波に対応する前記受信信号を第二受信信号と称する。上記構成および方法によれば、前記第一受信信号および前記第二受信信号の識別精度が向上する。したがって、上記構成および方法によれば、従来よりも識別精度をよりいっそう向上することが可能となる。
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】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３】図２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４】図２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５】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６】図５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７】他の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８】図７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９】図７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１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（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。
【００１６】
（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た車載状態にて、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。
【００１７】
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、自車両の外部の物体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とを備えている。本実施形態においては、送受信部２、駆動信号生成部３、および制御部４は、一個のセンサ筐体により支持されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、車載状態にて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。
【００２１】
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。
【００２２】
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結果に対応する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、増幅回路およびアナログ／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／デジタル変換等の信号処理を行うことで、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。
【００２３】
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。送受信器としてのトランスデューサ２１が、自身の送信した送信波の反射波を受信した場合の受信波を、以下「正規波」と称する。これに対し、他装置からの送信波に起因する受信波を、以下「非正規波」と称する。
【００２４】
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。本実施形態においては、駆動信号生成部３は、二種類の駆動信号である第一駆動信号と第二駆動信号とを選択的に出力可能に構成されている。第一駆動信号と第二駆動信号とは、異なる周波数変調状態を有している。第一駆動信号および第二駆動信号の具体例については後述する。
【００２５】
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。具体的には、制御部４は、送信制御部４１と検知部４２とを有している。
【００２６】
送信制御部４１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、送信制御部４１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。駆動信号の周波数を、以下「駆動周波数」と称する。本実施形態においては、送信制御部４１は、駆動信号生成部３が第一駆動信号と第二駆動信号とのうちのいずれを出力するかを制御するように設けられている。
【００２７】
検知部４２は、受信回路２３から出力された受信信号に基づいて、物体Ｂを検知するように設けられている。具体的には、検知部４２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。
【００２８】
検知部４２は、ドップラシフト検出部４３を有している。ドップラシフト検出部４３は、トランスデューサ２１が受信した反射波における周波数のドップラシフト量を検出するように設けられている。すなわち、検知部４２は、ドップラシフト検出部４３により検出したドップラシフト量に基づいて、受信信号を補正するようになっている。また、検知部４２は、補正後の信号と参照信号との類似性算出結果に基づいて、受信信号が正規波に対応するものであるか否かを識別するようになっている。
【００２９】
（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２は、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２の一具体例を示す。
【００３０】
図１を参照すると、本実施形態の構成においては、送信制御部４１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に向けて出力する。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。
【００３１】
制御信号には、駆動信号生成部３が第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とのうちのいずれを出力するかを制御するための、信号すなわち情報が含まれる。すなわち、送信制御部４１は、駆動信号生成部３に第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とのうちのいずれを出力させるかを制御する。このため、駆動信号生成部３は、第一駆動信号ＳＤ１に対応する制御信号を受領すると、第一駆動信号ＳＤ１を生成して送信部２０Ａに向けて出力する。一方、駆動信号生成部３は、第二駆動信号ＳＤ２に対応する制御信号を受領すると、第二駆動信号ＳＤ２を生成して送信部２０Ａに向けて出力する。
【００３２】
図２に示されているように、第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とは、異なる周波数変調状態を有している。図２において、横軸Ｔは時間を示す。送信開始時刻Ｔｔｓは、駆動信号出力の開始時刻を示す。送信終了時刻Ｔｔｅは、駆動信号出力の終了時刻を示す。また、縦軸Ｆは駆動周波数を示す。Ｆｋは送信部２０Ａの共振周波数を示す。共振周波数Ｆｋ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。
【００３３】
第一駆動信号ＳＤ１は、第一最低周波数Ｆｔｉ１と第一最高周波数Ｆｔｘ１とによって形成される第一周波数帯域Ｂｔ１にて時間的に変化するように設定されている。第一最低周波数Ｆｔｉ１は第一周波数帯域Ｂｔ１の下限周波数である。第一最高周波数Ｆｔｘ１は第一周波数帯域Ｂｔ１の上限周波数である。本具体例においては、第一周波数帯域Ｂｔ１は、共振周波数Ｆｋを含むように設定されている。中間周波数Ｆｔｃ１は、第一周波数帯域Ｂｔ１の中心周波数である。
【００３４】
第一駆動信号ＳＤ１は、第一最高周波数Ｆｔｘ１に向かって周波数が上昇する周波数変化を含むように設定されている。すなわち、第一駆動信号ＳＤ１は、いわゆるアップチャープである。具体的には、第一駆動信号ＳＤ１は、第一最低周波数Ｆｔｉ１から第一最高周波数Ｆｔｘ１に周波数が上昇する周波数変化を含むように設定されている。本具体例においては、第一駆動信号ＳＤ１は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第一最低周波数Ｆｔｉ１から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第一最高周波数Ｆｔｘ１まで、周波数が線形的すなわち直線的に上昇するように設定されている。この場合、第一周波数帯域Ｂｔ１の中心周波数である中間周波数Ｆｔｃ１は、第一周波数帯域Ｂｔ１の平均周波数と一致する。
【００３５】
第二駆動信号ＳＤ２は、第二最低周波数Ｆｔｉ２と第二最高周波数Ｆｔｘ２とによって形成される第二周波数帯域Ｂｔ２にて時間的に変化するように設定されている。第二最低周波数Ｆｔｉ２は第二周波数帯域Ｂｔ２の下限周波数である。第二最高周波数Ｆｔｘ２は第二周波数帯域Ｂｔ２の上限周波数である。本具体例においては、第二周波数帯域Ｂｔ２は、共振周波数Ｆｋを含むように設定されている。中間周波数Ｆｔｃ２は、第二周波数帯域Ｂｔ２の中心周波数である。
【００３６】
第二駆動信号ＳＤ２は、第二最低周波数Ｆｔｉ２に向かって周波数が低下する周波数変化を含むように設定されている。すなわち、第二駆動信号ＳＤ２は、いわゆるダウンチャープである。具体的には、第二駆動信号ＳＤ２は、第二最高周波数Ｆｔｘ２から第二最低周波数Ｆｔｉ２に周波数が低下する周波数変化を含むように設定されている。本具体例においては、第二駆動信号ＳＤ２は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第二最高周波数Ｆｔｘ２から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第二最低周波数Ｆｔｉ２まで、周波数が線形的すなわち直線的に低下するように設定されている。この場合、第二周波数帯域Ｂｔ２の中心周波数である中間周波数Ｆｔｃ２は、第二周波数帯域Ｂｔ２の平均周波数と一致する。
【００３７】
第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とは、互いに部分的に重複するように設定されている。具体的には、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最低周波数Ｆｔｉ１と第二最低周波数Ｆｔｉ２とが異なるように設定されている。また、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最高周波数Ｆｔｘ１と第二最高周波数Ｆｔｘ２とが異なるように設定されている。
【００３８】
本具体例においては、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最低周波数Ｆｔｉ１よりも第二最低周波数Ｆｔｉ２の方が高周波数となるように設定されている。また、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最高周波数Ｆｔｘ１よりも第二最高周波数Ｆｔｘ２の方が高周波数となるように設定されている。
【００３９】
また、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２は、中間周波数Ｆｔｃ１と中間周波数Ｆｔｃ２とが異なるように設定されている。本具体例においては、中間周波数Ｆｔｃ１は、共振周波数Ｆｋよりも０．５〜数ｋＨｚ程度低くなるように設定されている。一方、中間周波数Ｆｔｃ２は、共振周波数Ｆｋよりも０．５〜数ｋＨｚ程度高くなるように設定されている。
【００４０】
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。
【００４１】
このため、送信部２０Ａに対しては、所定の送信周波数帯域が設定される。かかる送信周波数帯域は、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］となる範囲である。すなわち、送信部２０Ａにより良好に送受信可能な周波数範囲である送信周波数帯域は、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。感度は、トランスデューサ２１を受信器として用いた場合の感度である。
【００４２】
本具体例においては、第一最低周波数Ｆｔｉ１は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の下限周波数Ｆｄと一致するように設定されている。また、第二最高周波数Ｆｔｘ２は、かかる送信周波数帯域の上限周波数Ｆｕと一致するように設定されている。
【００４３】
上記の通り、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２は、それぞれ異なる態様で周波数変調されている。送信波の周波数は、トランスデューサ２１の励振周波数である駆動周波数に応じたものとなる。このため、送信波は、駆動周波数の時間的変化に対応する周波数変化を、識別性に対応する特徴として有することとなる。すなわち、第一駆動信号ＳＤ１に基づく送信波と、第二駆動信号ＳＤ２に基づく送信波とは、周波数変調状態について、それぞれ異なる特徴を有している。
【００４４】
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結果に対応する受信信号を生成する。トランスデューサ２１における受信波が正規波である場合、受信信号は、周波数変調状態について、送信波と同様の特徴を有している。
【００４５】
よって、検知部４２は、ドップラシフト補正後の受信信号と参照信号との類似性算出結果に基づいて、受信信号が正規波に対応するものであるか否かを識別する。検知部４２は、受信信号が正規波に対応するものである場合、受信信号に基づいて物体Ｂを検知する。これにより、トランスデューサ２１と物体Ｂとの距離が取得される。
【００４６】
本実施形態においては、駆動信号として、第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とが用いられる。具体的には、駆動信号生成部３は、第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とを選択的に出力可能である。第一駆動信号ＳＤ１は、第一最低周波数Ｆｔｉ１と第一最高周波数Ｆｔｘ１とによって形成される第一周波数帯域Ｂｔ１にて時間的に変化する。第二駆動信号ＳＤ２は、第二最低周波数Ｆｔｉ２と第二最高周波数Ｆｔｘ２とによって形成される第二周波数帯域Ｂｔ２にて時間的に変化する。第二周波数帯域Ｂｔ２と第一周波数帯域Ｂｔ１とは、中間周波数Ｆｔｃ１と中間周波数Ｆｔｃ２とが異なる態様で互いに重複する。すなわち、第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一周波数帯域Ｂｔ１と部分的に重複する。
【００４７】
第一駆動信号ＳＤ１による送信波の反射波に対応する受信信号を第一受信信号ＳＲ１と称する。また、第二駆動信号ＳＤ２による送信波の反射波に対応する受信信号を第二受信信号ＳＲ２と称する。図３において、Ｔは時間を示す。受信開始時刻Ｔｒｓは、送信開始時刻Ｔｔｓにおける送信波に対応する受信時刻である。受信終了時刻Ｔｒｅは、送信終了時刻Ｔｔｅにおける送信波に対応する受信時刻である。また、Ｖａは受信信号の振幅を示す。さらに、Ｆは受信波の周波数を示す。受信波の周波数を、以下「受信周波数」と称する。
【００４８】
図３を参照すると、アップチャープである第一駆動信号ＳＤ１に対応する第一受信信号ＳＲ１において、受信周波数は、受信開始時刻Ｔｒｓと受信終了時刻Ｔｒｅとのほぼ中間程度の時刻Ｔｒ１にて、最低値Ｆｒｉ１となる。そして、この受信周波数は、時刻Ｔｒ１から徐々に上昇し、受信終了時刻Ｔｒｅにて最高値Ｆｒｘ１に達する。第一受信信号ＳＲ１における受信周波数の上昇幅ΔＦｒ１は、識別性に対応する特徴を示すものであって、最高値Ｆｒｘ１と最低値Ｆｒｉ１との偏差である。最高値Ｆｒｘ１と最低値Ｆｒｉ１との中央値Ｆｒｃ１は、共振周波数ｆｒよりも低くなる。
【００４９】
これに対し、ダウンチャープである第二駆動信号ＳＤ２に対応する第二受信信号ＳＲ２において、受信周波数は、受信開始時刻Ｔｒｓと受信終了時刻Ｔｒｅとのほぼ中間程度の時刻Ｔｒ２にて、最高値Ｆｒｘ２となる。そして、この受信周波数は、時刻Ｔｒ２から徐々に低下し、受信終了時刻Ｔｒｅにて最低値Ｆｒｉ２に達する。第二受信信号ＳＲ２における受信周波数の低下幅ΔＦｒ２は、識別性に対応する特徴を示すものであって、最高値Ｆｒｘ２と最低値Ｆｒｉ２との偏差である。最高値Ｆｒｘ２と最低値Ｆｒｉ２との中央値Ｆｒｃ２は、共振周波数ｆｒよりも高くなる。
【００５０】
図４は、第一受信信号ＳＲ１が二回連続して受信された場合の、受信信号の様子を示す。図４に示されているように、隣り合う第一受信信号ＳＲ１同士の繋ぎ目には、ダウンチャープ様の偽符号信号ＳＲＦが発生する。しかしながら、本来のダウンチャープ信号に相当する第二受信信号ＳＲ２は、図４にて二点鎖線で示されているように、偽符号信号ＳＲＦよりも高周波数側にシフトした位置に生じるはずである。したがって、本実施形態においては、偽符号信号ＳＲＦによる誤判定の発生が、良好に抑制され得る。
【００５１】
これに対し、図５および図６に示されている比較例は、アップチャープである第一駆動信号ＳＤ１とダウンチャープである第二駆動信号ＳＤ２の間に、周波数の重複がない例を示す。なお、本比較例における図５は、上記の具体例における図２に対応する。同様に、本比較例における図６は、上記の具体例における図３に対応する。
【００５２】
図５に示されているように、本比較例では、第一駆動信号ＳＤ１は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第一最低周波数Ｆｔｉ１から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第一最高周波数Ｆｔｘ１まで、周波数が線形的に上昇するように設定されている。第一最低周波数Ｆｔｉ１は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の下限周波数Ｆｄと一致するように設定されている。第一最高周波数Ｆｔｘ１は、共振周波数Ｆｋと一致するように設定されている。このように、第一周波数帯域Ｂｔ１は、上記の送信周波数帯域における共振周波数Ｆｋよりも低周波数側の領域である、下限周波数Ｆｄと共振周波数Ｆｋとの間の周波数帯域によって形成されている。
【００５３】
また、本比較例では、第二駆動信号ＳＤ２は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第二最高周波数Ｆｔｘ２から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第二最低周波数Ｆｔｉ２まで、周波数が線形的に低下するように設定されている。第二最低周波数Ｆｔｉ２は、共振周波数Ｆｋと一致するように設定されている。第二最高周波数Ｆｔｘ２は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の上限周波数Ｆｕと一致するように設定されている。換言すれば、第二周波数帯域Ｂｔ２は、上記の送信周波数帯域における共振周波数Ｆｋよりも高周波数側の領域である、共振周波数Ｆｋと上限周波数Ｆｕとの間の周波数帯域によって形成されている。
【００５４】
図６に示されているように、本比較例においては、上記の具体例よりも、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２が狭くなる。これに対応して、本比較例においては、上記の具体例よりも、第一受信信号ＳＲ１における受信周波数の上昇幅ΔＦｒ１が小さくなる。同様に、本比較例においては、上記の具体例よりも、第二受信信号ＳＲ２における受信周波数の低下幅ΔＦｒ２が小さくなる。したがって、本比較例においては、上記の具体例よりも、識別性が低下する。
【００５５】
一方、図７〜図９に示されている比較例は、アップチャープである第一駆動信号ＳＤ１とダウンチャープである第二駆動信号ＳＤ２の間で、周波数が完全に重複する例を示す。なお、本比較例における図７，図８，および図９は、上記の具体例における図２，図３，および図４にそれぞれ対応する。
【００５６】
図７に示されているように、本比較例では、第一駆動信号ＳＤ１は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第一最低周波数Ｆｔｉ１から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第一最高周波数Ｆｔｘ１まで、周波数が線形的に上昇するように設定されている。第一最低周波数Ｆｔｉ１は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の下限周波数Ｆｄと一致するように設定されている。第一最高周波数Ｆｔｘ１は、上記の送信周波数帯域の上限周波数Ｆｕと一致するように設定されている。
【００５７】
また、本比較例では、第二駆動信号ＳＤ２は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第二最高周波数Ｆｔｘ２から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第二最低周波数Ｆｔｉ２まで、周波数が線形的に低下するように設定されている。第二最低周波数Ｆｔｉ２は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の下限周波数Ｆｄと一致するように設定されている。第二最高周波数Ｆｔｘ２は、上記の送信周波数帯域の上限周波数Ｆｕと一致するように設定されている。
【００５８】
図８に示されているように、本比較例においては、上記の具体例よりも、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２が広くなる。これに対応して、本比較例においては、上記の具体例よりも、第一受信信号ＳＲ１における受信周波数の上昇幅ΔＦｒ１が大きくなる。同様に、本比較例においては、上記の具体例よりも、第二受信信号ＳＲ２における受信周波数の低下幅ΔＦｒ２が大きくなる。
【００５９】
しかしながら、図９に示されているように、第一受信信号ＳＲ１が二回連続して受信された場合、隣り合う第一受信信号ＳＲ１同士の繋ぎ目には、ダウンチャープ様の偽符号信号ＳＲＦが発生する。かかる偽符号信号ＳＲＦは、本来のダウンチャープ信号に相当する第二受信信号ＳＲ２との識別が困難である。したがって、本比較例においては、偽符号信号ＳＲＦによる誤判定の発生が懸念される。
【００６０】
具体例と比較例とを用いて以上詳述したように、本実施形態の構成によれば、第一受信信号ＳＲ１および第二受信信号ＳＲ２の識別精度が向上する。すなわち、第一受信信号ＳＲ１と第二受信信号ＳＲ２との間の識別が良好に行われ得る。したがって、本実施形態によれば、従来よりも識別精度をよりいっそう向上することが可能となる。
【００６１】
（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。
【００６２】
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。
【００６３】
物体検知装置１は、図１に示されているような、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た構成に限定されない。すなわち、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。この場合、駆動信号生成部３は、送受信部２と同数設けられ得る。
【００６４】
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。
【００６５】
一個の送受信部２に対して一種類の駆動信号のみが入力されるように、物体検知装置１が構成されていてもよい。すなわち、自車両に搭載された物体検知装置１における駆動信号生成部３は、第一駆動信号ＳＤ１のみを出力するように構成されていてもよい。また、ある一台の他車両に搭載された物体検知装置１における駆動信号生成部３は、第二駆動信号ＳＤ２のみを出力するように構成されていてもよい。さらに、他の一台の他車両に搭載された物体検知装置１における駆動信号生成部３は、第一駆動信号ＳＤ１とも第二駆動信号ＳＤ２とも異なる第三駆動信号のみを出力するように構成されていてもよい。第三駆動信号は、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２とは異なる変調状態を有している。第三駆動信号は、例えば、時間的に変化しない一定周波数（例えば共振周波数Ｆｋ）であってもよい。
【００６６】
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、一方には第一駆動信号ＳＤ１が入力され、他方には第二駆動信号ＳＤ２が入力され得る。さらに、駆動信号は三種類以上あってもよい。具体的には、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２とは異なる変調状態を有する第三駆動信号も設定され得る。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。以上の説明から明らかなように、駆動信号は、第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２との二種類に限定されない。すなわち、駆動信号生成部３は、第一駆動信号ＳＤ１と第二駆動信号ＳＤ２とを含む複数種類の駆動信号のうちのいずれかを、選択的に出力する。また、送信制御部４１は、駆動信号生成部３が複数種類の駆動信号のうちのいずれを出力するかを制御する。
【００６７】
複数個のトランスデューサ２１を用いた三角測量により物体Ｂの自車両に対する二次元位置を検知する場合があり得る。この場合、自車両に搭載された複数個のトランスデューサ２１からは、同一の周波数特性を有する送信波がそれぞれ発信される。このとき、「正規波」は、自車両から送信した送信波の反射波を受信した場合の受信波となる。これに対し、「非正規波」は、他車両から送信した送信波の反射波を受信した場合の受信波となる。
【００６８】
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。
【００６９】
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、第一駆動信号ＳＤ１における周波数変化が非線形的であって、中心周波数と平均周波数とが一致しない場合があり得る。この場合、中間周波数Ｆｔｃ１は、第一周波数帯域Ｂｔ１の中心周波数であってもよいし、平均周波数であってもよい。第二駆動信号ＳＤ２においても同様である。
【００７０】
図１０は、図２に示された駆動信号の具体例を一部変更したものである。すなわち、図１０に示された第一駆動信号ＳＤ１は、図２に示された第二駆動信号ＳＤ２における駆動周波数の時間変化の態様をアップチャープに変更したものである。同様に、図１０に示された第二駆動信号ＳＤ２は、図２に示された第一駆動信号ＳＤ１における駆動周波数の時間変化の態様をダウンチャープに変更したものである。
【００７１】
具体的には、本変形例においては、第一駆動信号ＳＤ１は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第一最低周波数Ｆｔｉ１から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第一最高周波数Ｆｔｘ１まで、周波数が線形的に上昇するように設定されている。一方、第一駆動信号ＳＤ１は、送信開始時刻Ｔｔｓにおける第二最高周波数Ｆｔｘ２から送信終了時刻Ｔｔｅにおける第二最低周波数Ｆｔｉ２まで、周波数が線形的に低下するように設定されている。
【００７２】
第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最低周波数Ｆｔｉ１よりも第二最低周波数Ｆｔｉ２の方が低周波数となるように設定されている。また、第一周波数帯域Ｂｔ１および第二周波数帯域Ｂｔ２は、第一最高周波数Ｆｔｘ１よりも第二最高周波数Ｆｔｘ２の方が低周波数となるように設定されている。
【００７３】
第二最低周波数Ｆｔｉ２は、送信部２０Ａにおける上記の送信周波数帯域の下限周波数Ｆｄと一致するように設定されている。また、第一最高周波数Ｆｔｘ１は、かかる送信周波数帯域の上限周波数Ｆｕと一致するように設定されている。
【００７４】
中間周波数Ｆｔｃ１は、共振周波数Ｆｋよりも０．５〜数ｋＨｚ程度高くなるように設定されている。一方、中間周波数Ｆｔｃ２は、共振周波数Ｆｋよりも０．５〜数ｋＨｚ程度低くなるように設定されている。
【００７５】
図１０に示された第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２によっても、上記具体例と同様の効果が得られる。
【００７６】
図１１は、図２に示された駆動信号の具体例を一部変更したものである。すなわち、図１１に示された第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２は、周波数変化をステップ状としたものである。
【００７７】
具体的には、第一駆動信号ＳＤ１においては、駆動周波数は、送信開始時刻Ｔｔｓから中間時刻Ｔｔｍまで第一最低周波数Ｆｔｉ１で一定である。また、駆動周波数は、中間時刻Ｔｔｍにて、第一最低周波数Ｆｔｉ１から第一最高周波数Ｆｔｘ１までステップ状に上昇する。中間時刻Ｔｔｍは、送信開始時刻Ｔｔｓと送信終了時刻Ｔｔｅとのほぼ中間程度の時刻である。その後、駆動周波数は、送信終了時刻Ｔｔｅまで第一最高周波数Ｆｔｘ１で一定である。第一最低周波数Ｆｔｉ１、第一最高周波数Ｆｔｘ１、および中間周波数Ｆｔｃ１は、上記の具体例と同一である。
【００７８】
また、第二駆動信号ＳＤ２においては、駆動周波数は、送信開始時刻Ｔｔｓから中間時刻Ｔｔｍまで第二最高周波数Ｆｔｘ２で一定である。また、駆動周波数は、中間時刻Ｔｔｍにて、第二最高周波数Ｆｔｘ２から第二最低周波数Ｆｔｉ２までステップ状に低下する。その後、駆動周波数は、送信終了時刻Ｔｔｅまで第二最低周波数Ｆｔｉ２で一定である。第二最低周波数Ｆｔｉ２、第二最高周波数Ｆｔｘ２、および中間周波数Ｆｔｃ２は、上記の具体例と同一である。
【００７９】
図１１に示された第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２によっても、上記具体例と同様の効果が得られる。
【００８０】
図１１に示された第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２における周波数変化は、離散的なものであった。しかしながら、本発明は、かかる態様に限定されない。すなわち、例えば、駆動周波数は、中間時刻Ｔｔｍの前後にて、線形的に変化してもよい。あるいは、例えば、第一駆動信号ＳＤ１および第二駆動信号ＳＤ２における周波数変化は、シグモイド曲線状であってもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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
３        駆動信号生成部
４        制御部
４１      送信制御部
４２      検知部
Ｂ        物体
【図１】
2020098159.tif 000003
【図２】
2020098159.tif 000004
【図３】
2020098159.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020098159.tif 000009
【図８】
2020098159.tif 000010
【図９】
2020098159.tif 000011
【図１０】
2020098159.tif 000012
【図１１】
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