(57)【要約】【課題】複雑な演算を行わず、単純回路で実現可能な物体検出装置を提供する。【解決手段】物体検出装置１は、送信信号として超音波を送信する送信部２１と、夫々異なる位置に配置され、到達した超音波を夫々の受信信号として受信する複数の受信部２２ａ〜２２ｃと、１つの受信部２２ａにより受信された受信信号を基準受信信号とし、送信部２１から超音波が送信されてから基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する距離電圧生成部２５と、基準受信信号が受信された時点と１つの受信部２２ａ以外の受信部２２ｂ及び２２ｃにより受信信号が受信された時点との時間差に応じた電圧を角度電圧として生成する角度電圧生成部２６と、距離電圧と角度電圧とに基づいて検出範囲内に物体が存在するか否かを判定する物体存在判定部２８と、を備える。【選択図】図４
2010038551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信した超音波に対する反射波に基づいて検出範囲内に存在する物体を検出する物体検出装置であって、
送信信号として超音波を送信する送信部と、
夫々異なる位置に配置され、到達した超音波を夫々の受信信号として受信する複数の受信部と、
１つの前記受信部により受信された前記受信信号を基準受信信号とし、前記送信部から超音波が送信されてから前記基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する距離電圧生成部と、
前記基準受信信号が受信された時点と前記１つの受信部以外の受信部により受信信号が受信された時点との時間差に応じた電圧を角度電圧として生成する角度電圧生成部と、
前記距離電圧と前記角度電圧とに基づいて前記検出範囲内に前記物体が存在するか否かを判定する物体存在判定部と、
を備える物体検出装置。
【請求項２】
前記物体存在判定部は、前記角度電圧生成部により生成された角度電圧が前記距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在すると判定する請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記物体存在判定部は、前記距離電圧生成部により生成された距離電圧が前記角度電圧によって定まる距離電圧の判定閾値以下である場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在すると判定する請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記検出範囲の境界上に前記物体が存在する場合に、前記距離電圧と前記角度電圧とが等しくなるよう、前記距離電圧生成部が前記距離電圧を生成し、前記角度電圧生成部が前記角度電圧を生成する請求項１から３のいずれか一項に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記判定閾値が、受動部品の部品定数により決定される請求項２又は３に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記物体存在判定部は、前記距離電圧が前記検出範囲に応じた検出範囲電圧より大きい場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在しないと判定する請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項７】
水平方向及び鉛直方向に位置をずらして並設された少なくとも３つの前記受信部を有し、
前記３つの受信部のうち、２つの受信部で構成される一対の受信部対を一方の受信部が異なる組み合わせで２組構成し、
前記角度電圧生成部が、前記２組の受信部対において受信信号が受信された時点の夫々の時間差に応じた電圧を夫々の角度電圧として生成する請求項１から６のいずれか一項に記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信した超音波に対する反射波に基づいて検出範囲内に存在する物体を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両周辺の障害物を検知する障害物検知装置が広く使用されてきた。この種の装置として、例えば特許文献１及び２に開示される技術がある。特許文献１には、超音波を用いて監視対象物の動きや位置を検出する監視装置が開示されている。当該監視装置は、１つの超音波発信器と複数の超音波受信機とを備えて構成される。超音波発信器から発信され、監視対象物で反射された反射波は、複数の受信機により受信される。そして、複数の受信機により、異なる時刻で受信された反射波の波形の差に基づいて、監視対象物の位置座標を取得している。
【０００３】
特許文献２には、このような監視対象物の位置座標を精度良く測定する障害物検出装置が開示されている。この障害物検出装置は、まず、超音波信号に対する障害物からの反射波に全波整流を行った後、包絡線を形成する。次に、当該包絡線と所定の２つの閾値電圧との交点を演算し、当該所定の２つの交点を通る直線を引く。そして、この直線とゼロ電圧との交点を、受信信号を受信した受信時刻としている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８３８号公報
【特許文献２】特開２００５−６９８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の監視装置のように、複数の受信機により得られた反射波に基づいて波形演算を行っている最中に、次の反射波が取得された場合には、監視装置が備えるマイコンは、同時には波形演算処理を行うことはできないため、新たな反射波を一次記憶しておく必要がある。そして、一つの波形演算処理が終了した時点で、次の波形演算を行うため、演算部に対する負荷が大きくなってしまう。また、例えば送信機から障害物までの距離のみを測定する場合には、送信機の正面方向に存在する障害物の場合には良いが、送信機の正面方向から障害物までの角度が大きい場合には、検出すべきか否かの判断が容易ではない。一方、このような問題を解決するために、３次元の座標まで演算する場合には、複雑な演算や当該演算が可能な高性能なマイコンが必要となってしまう。このため、コストアップの要因となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な演算を行う必要がなく、単純で低コストな回路で実現することが可能な物体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る物体検出装置の特徴構成は、送信した超音波に対する反射波に基づいて検出範囲内に存在する物体を検出するために、送信信号として超音波を送信する送信部と、夫々異なる位置に配置され、到達した超音波を夫々の受信信号として受信する複数の受信部と、１つの前記受信部により受信された前記受信信号を基準受信信号とし、前記送信部から超音波が送信されてから前記基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する距離電圧生成部と、前記基準受信信号が受信された時点と前記１つの受信部以外の受信部により受信信号が受信された時点との時間差に応じた電圧を角度電圧として生成する角度電圧生成部と、前記距離電圧と前記角度電圧とに基づいて前記検出範囲内に前記物体が存在するか否かを判定する物体存在判定部と、を備える点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、物体検出装置から物体までの距離に応じた超音波の反射時間に基づいて生成された距離電圧と、物体検出装置と物体との角度に起因する、基準受信信号の受信時点と他の受信部による受信信号の受信時点との時間差に基づいて生成された角度電圧とにより、物体が検出範囲内に存在するか否かを判定することができる。このため、複雑な演算を行う必要がなく、単純な回路で実現することが可能となる。したがって、処理能力が高い高価なマイコン等を使うことなく、低コストで物体検出装置を実現することができる。
【０００９】
また、前記物体存在判定部は、前記角度電圧生成部により生成された角度電圧が前記距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在すると判定すると好適である。
【００１０】
このような構成とすれば、角度電圧の判定閾値が距離電圧により定められているので、距離電圧生成部により生成された距離電圧と角度電圧生成部により生成された角度電圧とを比較するだけで、物体が検出範囲内にあるか否かを容易に判定することが可能となる。
【００１１】
或いは、前記物体存在判定部は、前記距離電圧生成部により生成された距離電圧が前記角度電圧によって定まる距離電圧の判定閾値以下である場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在すると判定することも可能である。
【００１２】
このような構成とすれば、距離電圧の判定閾値が角度電圧により定められているので、距離電圧生成部により生成された距離電圧と角度電圧生成部により生成された角度電圧とを比較するだけで、物体が検出範囲内にあるか否かを容易に判定することが可能となる。
【００１３】
例えば、前記検出範囲の境界上に前記物体が存在する場合には、前記距離電圧と前記角度電圧とが等しくなるよう、前記距離電圧生成部が前記距離電圧を生成し、前記角度電圧生成部が前記角度電圧を生成する。
【００１４】
また、前記判定閾値が、受動部品の部品定数により決定されると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、例えばコイルやコンデンサや抵抗等の受動部品の部品定数により、判定閾値を決定することができるため、コストアップすることがない。このため、低コストで物体検出装置を実現することができる。
【００１６】
また、前記物体存在判定部は、前記距離電圧が前記検出範囲に応じた検出範囲電圧より大きい場合に、前記物体が前記検出範囲内に存在しないと判定すると好適である。
【００１７】
このような構成とすれば、角度電圧生成部により生成された角度電圧が距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上であり、且つ、距離電圧生成部により生成された距離電圧が検出範囲電圧以下である場合に、物体が検出範囲内に存在すると判定することが可能である。このように適切に物体の存在を検出することができる。
【００１８】
また、水平方向及び鉛直方向に位置をずらして並設された少なくとも３つの前記受信部を有し、前記３つの受信部のうち、２つの受信部で構成される一対の受信部対を一方の受信部が異なる組み合わせで２組構成し、前記角度電圧生成部が、前記２組の受信部対において受信信号が受信された時点の夫々の時間差に応じた電圧を夫々の角度電圧として生成すると好適である。
【００１９】
このような構成とすれば、水平方向及び鉛直方向の夫々に対して、角度電圧を生成することができる。したがって、これらの角度電圧と距離電圧とを比較することにより、３次元での検出範囲においても、物体が存在するか否かを容易に判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る物体検出装置１が、車両１００のバックドア５０を開閉する開閉制御システムに備えられている場合の例として説明する。物体検出装置１は、バックドア５０を開扉する際、バックドア５０が車両１００に近接する障害物に接触しないように、当該物体検出装置１としての超音波センサから送信された超音波に対する反射波に基づいて所定の検出範囲８内に存在する物体を検出する機能を備えている。
【００２１】
図１は、車両の開閉制御システムにおける超音波センサ（物体検出装置）１の検出範囲８を示す車両１００の上面図であり、図２は、図１の検出範囲８を示す車両１００の側面図である。なお、このバックドア５０は上下開閉式の揺動ドアである。
【００２２】
超音波センサ１からは、超音波が送信され、この超音波が物体に当たって反射波が生じ、この反射波を当該超音波センサ１が受信する。超音波センサ１は、この送信から受信までの時間により、検出範囲８内に物体が存在するか否かを判定する。後述する制御部（ドアＥＣＵ（electric control unit）３）は、その判定結果に基づいて、物体の存在をブザーや警告表示などにより報知したり、駆動部（ドアアクチュエータ）４を制御したりする。例えば、検出範囲８内に物体があると判定された場合には、バックドア５０の開閉操作を停止させるなどの制御を行う。その結果、バックドア５０と物体との接触を回避することが可能になる。
【００２３】
図１に示すように、ヒンジ１３を揺動軸として揺動する車両のバックドア５０の中央部、一般に車両のエンブレム１５が設置される近傍に、超音波センサ１のセンサヘッド２０が配置される。このセンサヘッド２０の送信方向の中心軸Ｃは、図２に示すように、バックドア５０の表面１２Ａに略沿って、下方に傾斜している。中心軸Ｃがバックドア５０の表面１２Ａに「略沿う」とは、具体的にはこの中心軸Ｃがバックドア５０の表面１２Ａと成す角度が４５°以内に収まることをいう。超音波センサ１の前方には検出範囲８が、超音波センサ１を含む平面上においては四角形状、そして空間的には切頭円錐状に拡がっている。超音波センサ１は、その原理上、送信波の残響が受信波となり、物体を検知することができない不検出範囲９をセンサヘッド２０の近傍に有している。
【００２４】
なお、仰角αを６０°以下かつ０°以上に設定すれば、低出力の超音波センサでも適用が可能となる。さらに、仰角αを４５°以下かつ０°以上とすればさらに検知感度が向上する。もちろん、仰角αは９０°前後であってもよく、この場合には、バックドア５０の表面１２Ａの全体を検知対象とすることができる。また、本実施形態では、センサヘッド２０がエンブレム１５の近傍に設置される場合を例示したが、ライセンスプレート（図示せず）の近傍、例えばライセンスプレートを照明するライセンスプレートランプの近傍に設置されてもよい。
【００２５】
超音波センサ１のセンサヘッド２０は車両１００のバックドア５０に配置されているため、このバックドア５０の開閉の際に超音波センサ１はバックドア５０と共に動くことになる。その結果、図３に示すように、超音波センサ１の送信方向の中心軸Ｃは、常に車両１００のバックドア５０の表面に略沿った状態となり、バックドア５０の開扉と共に検出範囲８も動くことになる。したがって、バックドア５０の開扉方向に物体が存在する場合、これを容易に検知することができる。
【００２６】
さらに、図１〜図３に示すように、超音波センサ１の検出範囲８にはバックドア５０の開閉側の端部（表面１２Ａの先端部）１２ａが含まれている。バックドア５０の開閉側の端部１２ａは、バックドア５０の開扉時に最も動き出しの早い箇所、すなわち最も物体に接触し易い箇所である。従って、この端部１２ａを超音波センサ１の検出範囲８に含むことにより、バックドア５０の開扉時における物体検知をより確実なものとすることができる。
【００２７】
図４は、本発明に係る超音波センサ１の概略構成を模式的に示したブロック図である。図４に示されるように、この開閉制御システムは、超音波センサ１と、バックドア５０を開閉駆動するドアアクチュエータ４と、超音波センサ１の検知結果に基づいてドアアクチュエータ４を駆動させ、さらにガススプリング１６のアシストを受けてバックドア５０を開閉制御する制御部としてのドアＥＣＵ３とを備えて構成される。
【００２８】
超音波センサ１は、送信部２１と受信部２２とを有したセンサヘッド２０と、包絡線検波部２３と、Ａ／Ｄ変換部２４と、距離電圧生成部２５と、角度電圧生成部２６と、Ｍａｘホールド部２７と、物体存在判定部２８と、を有して構成される。ここで、超音波センサ１は、ＣＰＵを中核部材として物体の検出に関する種々の制御を行うための上述の機能部をハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。以下、本超音波センサ１の各部の構成について説明する。
【００２９】
送信部２１は、送信信号として超音波を送信する。送信部２１は、送信機として機能し、送信信号は所定のタイミング毎に出力される。所定のタイミングとは、少なくとも超音波センサ１の検出範囲８を、超音波が往復することが可能な時間以上毎であると好適である。送信部２１は、超音波の送信毎に、後述の包絡線検波部２３ａに対して、送信信号を伝達する。
【００３０】
受信部２２は、夫々異なる位置に配置され、到達した超音波を夫々の受信信号として受信する。ここで、図５に示されるように、超音波センサ１は、１つの送信部２１と、複数の受信部２２ａ〜２２ｃとからなる振動部を有するセンサヘッド２０から構成される。特に、これらの受信部は、水平方向及び鉛直方向に位置をずらして並設された少なくとも３つの受信部２２ａ〜２２ｃを有してなる。本実施例においては、後述する基準受信信号に係る超音波を受信する第１受信部２２ａと、第１受信部２２ａと水平方向に並んで配設される第２受信部２２ｂと、第１受信部２２ａと鉛直方向に並んで配設される第３受信部２２ｃと、から構成される。超音波センサ１は、これら３つの受信部２２ａ〜２２ｃを備えることにより、３次元的に物体が検出範囲８内に存在するか否かを判定することが可能となる。
【００３１】
４つの振動部は、正方形の各頂点部に１つの振動部が対応する形態で配置される。この正方形の一辺の長さｄ、即ち隣接する振動部の間隔ｄが小さいほど、物体を検出する際の分解能が高くなる。但し、間隔ｄが狭いと、他の振動部の振動の影響を受け易くなるため、間隔ｄは適切に設定される。また、送信波の１／２波長は、振動部の間隔ｄよりも充分小さい値に設定される。一例として、間隔ｄは１０〜１２ｍｍ程度とすることができる。送信波の周波数が４０ｋＨｚの場合、その波長は８．５ｍｍとなり、１／２波長は４．２５ｍｍであるから、振動部の間隔ｄよりも充分小さい値となり、分解能が確保される。図５においてｘ軸は車幅方向、ｚ軸は超音波センサ２の送信方向の中心軸Ｃに沿う方向、ｙ軸はｘ軸及びｚ軸に直交する方向の軸である。ｚ軸は、４つの振動部が配置される正方形の重心２０ｃを貫く軸である。
【００３２】
超音波センサ１は、図５に示されるように、夫々の受信部２２ａ〜２２ｃの位置は異なるように配置されるため、１つの物体からの距離も異なっており、３つの受信部２２ａ〜２２ｃは、当該物体からの反射波を異なった時刻に受信する。したがって、この異なる時刻を用いて、送信部２１の正面方向と物体との水平方向のずれ、及び送信部２１の正面方向と物体との鉛直方向のずれを特定することが可能である。
【００３３】
このように、受信部２２は、第１受信部２２ａ、第２受信部２２ｂ及び第３受信部２２ｃからなり、夫々異なる位置に配置される。そして、到達した超音波を夫々の受信信号として受信する。到達した超音波とは、送信部２１により送信された超音波に対する物体からの反射波を含む。受信部２２は、このような到達した超音波を、夫々の受信部２２ａ〜２２ｃの受信信号として受信する。各受信部２２ａ〜２２ｃは、超音波の受信毎に、後述の包絡線検波部２３ａ〜２３ｃに対して、受信した超音波を伝達する。
【００３４】
包絡線検波部２３は、複数の包絡線検波部２３ａ〜２３ｃから構成される。包絡線検波部２３ａは、送信部２１から伝達された送信信号及び第１受信部２２ａから伝達された受信信号を検出し、包絡線を取得する。また、包絡線検波部２３ｂは、第２受信部２２ｂから伝達された受信信号を検出し、包絡線を取得する。更に、包絡線検波部２３ｃは、第３受信部２２ｃから伝達された受信信号を検出し、包絡線を取得する。なお、包絡線検波部２３ａ〜２３ｃは、ダイオード、抵抗、及びコンデンサの簡素な電子素子から形成可能であり、抵抗及びコンデンサの時定数に応じて（即ち、部品定数の決定により）適切に包絡線を取得することが可能である。包絡線検波部２３ａ〜２３ｃにより取得された包絡線は、夫々、後述のＡ／Ｄ変換部２４に伝達される。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部２４は、複数のＡ／Ｄ変換部２４ａ〜２４ｃから構成される。Ａ／Ｄ変換部２４ａは、包絡線検波部２３ａから伝達された包絡線を、Ｈｉ若しくはＬｏｗに２値化されたデジタル信号（以下、２値化信号とする）に変換する。このデジタル変換は、例えばＡ／Ｄ変換部２４をコンパレータで形成し、非反転端子に包絡線を入力し、反転端子にデジタル変換する際の変換閾値電圧を入力すると好適である。このようにＡ／Ｄ変換部２４を構成することにより、包絡線をデジタル変換することが可能となる。また、Ａ／Ｄ変換部２４ｂは、包絡線検波部２３ｂから伝達された包絡線を２値化された２値化信号に変換する。更に、Ａ／Ｄ変換部２４ｃは、包絡線検波部２３ｃから伝達された包絡線をデジタル変換する。Ａ／Ｄ変換部２４ａにより得られた２値化信号は、後述の距離電圧生成部２５に伝達される。また、Ａ／Ｄ変換部２４ｂ及び２４ｃにより得られた２値化信号は、後述の角度電圧生成部２６に伝達される。
【００３６】
距離電圧生成部２５は、１つの受信部２２ａにより受信された受信信号を基準受信信号とし、送信部２１から超音波が送信されてから基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する。ここで、１つの受信部とは、本実施形態では、第１受信部２２ａが該当する。第１受信部２２ａにより受信された受信信号は、本超音波センサ１における種々の処理において、基準受信信号として扱われる。ここで、上述のように、送信部２１は、超音波の送信毎に、包絡線検波部２３ａに対して、送信信号を伝達している。また、第１受信部２２ａは、超音波の受信毎に、包絡線検波部２３ａに対して、受信信号を伝達している。そして、これらの送信信号及び受信信号は、Ａ／Ｄ変換部２４ａにより２値化信号に変換されている。距離電圧生成部２５は、このような２値化信号に基づいて、送信部２１から超音波が送信されてから、第１受信部２２ａにより基準受信信号が受信されるまでの間の時間を反射時間として取得する。
【００３７】
そして、距離電圧生成部２５は、当該反射時間に応じた電圧を距離電圧として生成する。反射時間に応じた電圧とは、Ａ／Ｄ変換部２４ａにより変換された２値化信号である。距離電圧生成部２５は、この２値化信号から、距離電圧を生成する（後述する）。
【００３８】
ここで、上述のように、反射時間は、送信部２１から超音波が送信されてから、基準受信信号が受信されるまでの間の時間である。送信部２１から物体に超音波が到達するまでの超音波の速度と、超音波が当該物体に反射してから第１受信部２２ａが受信するまでの超音波の速度とは、略等しいため、反射時間の半分の時間と超音波の速度（３４０ｍ／秒）との積が送信部２１から物体までの距離に相当する。距離電圧生成部２５は、上述の２値化信号におけるＨｉ状態の半分の期間を送信部２１から物体までの距離に相当する量（反射時間）として扱う。距離電圧生成部２５は、このような反射時間に基づき、送信部から超音波が送信されてから基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する。
【００３９】
距離電圧の演算においては、詳細は後述するが、ＲＣ直列回路が利用される。距離電圧生成部２５は、上述の２値化信号におけるＨｉ状態の半分の期間だけコンデンサＣを所定の電流で充電し、Ｈｉ期間の終了時点におけるコンデンサＣの端子間電圧を、距離電圧として取得する。このようにして取得された距離電圧は、後述のＭａｘホールド部２７に伝達される。なお、上述のようにＲＣ直列回路を用いて距離電圧を生成する構成であれば、距離電圧生成部２５は、コンパレータ、抵抗、コンデンサ、及びトランジスタの簡素な素子から構成可能である。
【００４０】
角度電圧生成部２６は、基準受信信号が受信された時点と１つの受信部（第１受信部２２ａ）以外の受信部２２ｂ及び２２ｃにより受信信号が受信された時点との時間差に応じた電圧を角度電圧として生成する。ここで、角度電圧生成部２６は、角度電圧生成部２６ａ及び２６ｂからなる。第１受信部２２ａ、第２受信部２２ｂ及び第３受信部２２ｃからは、超音波の受信毎に、夫々包絡線検波部２３ａ〜２３ｃに対して、受信信号が伝達される。そして、包絡線検波部２３ａ〜２３ｃは、伝達された受信信号から包絡線を取得し、取得された包絡線をＡ／Ｄ変換部２４ａ〜２４ｃに伝達する。Ａ／Ｄ変換部２４ａ〜２４ｃは、伝達された包絡線を２値化信号に変換する。このため、基準受信信号が受信された時点は、Ａ／Ｄ変換部２４ａから伝達される２値化信号に基づき特定可能である。
【００４１】
ここで、本物体検出装置１は、３つの受信部２２ａ〜２２ｃのうち、２つの受信部で構成される一対の受信部対を一方の受信部が異なる組み合わせで２組構成し、角度電圧生成部２６が、２組の受信部対において受信信号が受信された時点の夫々の時間差に応じた電圧を夫々の角度電圧として生成する。３つの受信部２２ａ〜２２ｃのうち、２つの受信部で構成される一対の受信部対を一方の受信部が異なる組み合わせで２組構成するとは、本実施形態の場合、第１受信部２２ａと第２受信部２２ｂとで構成される一対の受信部対と、第１受信部２２ａと第３受信部２２ｃとで構成される一対の受信部対と、が相当する。
【００４２】
角度電圧生成部２６ａは、Ａ／Ｄ変換部２４ａから伝達される２値化信号と、Ａ／Ｄ変換部２４ｂから伝達される２値化信号とに基づき、基準受信信号が受信された時点と、第２受信部２２ｂにより受信信号が受信された時点との第１時間差を演算する。そして、この第１時間差に基づき後述する角度電圧を生成する。また、同様に、角度電圧生成部２６ｂは、Ａ／Ｄ変換部２４ａから伝達される２値化信号と、Ａ／Ｄ変換部２４ｃから伝達される２値化信号とに基づき、基準受信信号が受信された時点と、第３受信部２２ｃにより受信信号が受信された時点との第２時間差を演算する。そして、この第２時間差に基づき後述する角度電圧を生成する。このように生成された夫々の角度電圧は、後述の物体存在判定部２８に伝達される。なお、これらの第１時間差及び第２時間差は、詳細は後述するが２値化されたデジタル信号（２値化信号）で示される。
【００４３】
ここで、第１時間差に関して説明する。送信部２１から物体に超音波が到達するまでの超音波の速度と、超音波が当該物体に反射してから夫々の受信部２２ａ〜２２ｃが受信するまでの超音波の速度とは略等しいため、第１時間差があるということは第１受信部２２ａから物体までの距離と、第２受信部２２ｂから物体までの距離とが等距離でないことを示している。すなわち、物体は、送信部２１の正面方向に存在しておらず、正面方向から水平方向に所定の角度を有して存在していることを示している。この第１時間差は、送信部２１と物体との水平方向の角度に相当した量となる。このため、超音波センサ１は、角度電圧生成部２６ａにより生成された角度電圧を送信部２１と物体との水平方向の角度を示す角度電圧（水平方向角度電圧）として扱う。
【００４４】
同様に、第２時間差は、第１受信部２２ａから物体までの距離と、第３受信部２２ｃから物体までの距離とが等距離でないことを示している。すなわち、物体は、送信部２１の正面方向に存在しておらず、正面方向から鉛直方向に所定の角度を有して存在していることを示している。この第２時間差は、送信部２１と物体との鉛直方向の角度に相当した量となる。このため、超音波センサ１は、角度電圧生成部２６ｂにより生成された角度電圧を送信部２１と物体との鉛直方向の角度を示す角度電圧（鉛直方向角度電圧）として扱う。
【００４５】
角度電圧生成部２６は、距離電圧生成部２５と同様に、ＲＣ直列回路を利用して角度電圧を生成する。第１時間差及び第２時間差に係る２値化信号が示すＨｉ状態の期間だけコンデンサＣを所定の電流で充電し、Ｈｉ期間の終了時点におけるコンデンサＣの端子間電圧を、角度電圧として生成する。このようにして生成された角度電圧は、後述の物体存在判定部２８に伝達される。なお、角度電圧生成部２６も、上述の距離電圧生成部２５と同様に、コンパレータ、抵抗、コンデンサ、及びトランジスタの簡素な素子から構成可能である。
【００４６】
Ｍａｘホールド部２７は、所謂Ｍａｘホールド回路から構成され、当該Ｍａｘホールド部２７に入力される信号のＭａｘ値を取得する。Ｍａｘホールド回路は、コンデンサ、ダイオード、オペアンプ等から構成すると好適であるが、公知技術であるため説明は省略する。ここで、Ｍａｘ値とは、信号の波高が最高となる時の波高値である。したがって、本実施形態の場合、Ｍａｘホールド部２７は、距離電圧生成部２５から伝達される距離電圧のＭａｘ値を取得する。当該Ｍａｘ値は、後述の物体存在判定部２８に伝達される。
【００４７】
物体存在判定部２８は、距離電圧と角度電圧とに基づいて検出範囲８内に物体が存在するか否かを判定する。ここで、物体存在判定部２８は、物体存在判定部２８ａ及び２８ｂからなる。物体存在判定部２８ａは、Ｍａｘホールド部２７から距離電圧を取得し、角度電圧生成部２６ａから角度電圧を取得する。そして、この判定は、例えば物体存在判定部２８をコンパレータで形成し、非反転端子に角度電圧を入力し、反転端子に距離電圧を入力すると好適である。
【００４８】
ここで、物体存在判定部２８は、角度電圧生成部２６により生成された角度電圧が、距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定する。即ち、物体存在判定部２８による物体が検出範囲８内に存在するか否かを判定する判定閾値は、距離電圧によって定められ、上述の距離電圧生成部２５により距離電圧が生成される際に利用されるＲＣ直列回路に用いられる抵抗Ｒ及びコンデンサＣなどの受動部品の部品定数により決定される。したがって、物体存在判定部２８は、角度電圧と距離電圧とを単に比較するだけで、物体が検出範囲８内に存在するか否かを判定することができる。即ち、物体存在判定部２８は、角度電圧が距離電圧以上であれば、物体が検出範囲８内に存在すると判定し、角度電圧が距離電圧よりも小さい場合には、物体が検出範囲８内に存在しないと判定することが可能となる。
【００４９】
夫々の物体存在判定部２８ａ及び２８ｂの出力は、ドアＥＣＵ３に対して出力される。ドアＥＣＵ３は、バックドア５０の近傍に物体があると検出された場合には、例えばドアアクチュエータ４の作動を停止させる。これにより、バックドア５０が物体に接触する前に開扉を停止させることができる。
【００５０】
次に、超音波センサ１の動作に関して、信号波形を用いて説明する。図６は、超音波センサ２による物体検知の基本的な動作を示すタイミングチャートである。
【００５１】
物体検出装置１が備える発振部（図示せず）は、図６（ａ）に示すように、タイミング信号として、時刻ａ０において送信部２１に対してタイミングパルスＴＰを出力する。タイミングパルスＴＰは、所定の送信タイミングとしての設定間隔（例えば１０ミリ秒〜１００ミリ秒）で繰り返し出力される。また、物体検出装置１は、図６（ｂ）に示すように、タイミングパルスＴＰに同期してリセットされるカウンタ（図示せず）を有している。カウンタは、タイミングパルスＴＰ間において、カウント数０〜（Ｎ−１）までのＮ回カウントされる。カウンタの値は、１回の送信タイミングにおける絶対時刻を示すものとなる。１カウントの周期は、超音波の波長や受信部２１の設置間隔等によって定まる超音波センサ１の分解能に応じて設定される。
【００５２】
本実施形態においては、説明を容易にするために、所定の送信タイミングとしてのタイミングパルスＴＰの設定間隔は、１００ミリ秒とする。また、カウンタの１カウントは、２５０ナノ秒とする。したがって、設定間隔において、Ｎ＝４０万となる。
【００５３】
送信部２１は、タイミングパルスＴＰを入力されると、バースト波発生回路が設定個数（例えば１０個）のパルス信号であるバースト波を発生し、バースト波に基づいて発振回路が所定周波数の発振信号を発生させる（図６（ｃ））。本実施形態においてこの所定周波数は４０ｋＨｚである。この４０ｋＨｚの発振信号は、例えばコイル等を用いて構成された昇圧回路に入力され、当該昇圧回路で昇圧された後、送信部２１へ出力される。送信部２１は、共振器として機能するカバー部材等を備えた圧電素子等により構成され、昇圧された４０ｋＨｚの発振信号により発振して送信波Ｗ１としての超音波を出力する（図６（ｄ））。図６（ｄ）において、発振信号よりも多くのバースト波が出力されているのは、送信部２１の残響によるものである。
【００５４】
受信部２２は、送信部２１と同一構成であり、共振器として機能するカバー部材等を備えた圧電素子等により構成される。振動するカバー部材から応力が圧電素子に印加され、圧電素子による圧電効果に電気信号を出力する。
【００５５】
受信部２２と送信部２１とは、センサヘッド２０として近接して配置されている。したがって、送信部２１の近傍に存在する受信部２２は、図６（ｅ）〜（ｇ）に示されるように、送信部２１が送信する超音波を直接受信する。ここで、本超音波センサ１は、複数の受信部２２ａ〜２２ｃを備えている。図６（ｅ）は第１受信部２２ａが受信した第１受信波を示し、図６（ｆ）は第２受信部２２ｂが受信した第２受信波を示し、図６（ｇ）は第３受信部２２ｃが受信した第３受信波を示している。センサヘッド２０から比較的近い距離には、バックドア５０の開閉側の端部１２ａと対向し、この端部１２ａよりも車両１００から突出して設けられる突出部としてのバンパー１４が存在する（図２参照）。このため、送信波はバンパー１４により反射し、その反射波が受信部２２に入力される。
【００５６】
図６（ｅ）〜（ｇ）に示す例では、送信部２１の残響が残る期間中にバンパー１４からの反射波が受信部２２に到達する場合を模擬しており、図６（ｄ）に示す送信波よりも図６（ｅ）〜（ｇ）に示す受信波Ｗ２の継続時間の方が長くなっている。尚、図６（ｅ）〜（ｇ）に示す受信波Ｗ３は、バンパー１４以外の別の物体からの反射波を模擬したものである。物体からの反射波としての受信波Ｗ３と区別するため、送信波Ｗ１及びバンパー１４からの反射波が含まれる受信波Ｗ２を適宜「初期受信波」と称する。
【００５７】
超音波センサ１が有する各機能部では、送信波Ｗ１及びバンパー１４からの反射波が含まれる初期受信波Ｗ２を物体からの反射波として検波したり、位置検出したりする必要はない。従って、図６に示すように、検知範囲を定めると好適である。本実施形態では、時刻ａ１〜時刻ａ２に対応するカウンタのカウンタ値ＣｓｔからＣｅｎまでの期間を検知範囲としている。別途、発振部から受信部２２へマスク信号を出力して、受信信号をマスクしたり、別途設けられるサンプルホールド回路において信号を固定したりしても良い。
【００５８】
図６（ｅ）において、受信波Ｗ３は物体からの反射波である。上述したように、距離電圧生成部２５は、送信部２１から超音波が送信されてから第１受信部２２ａにより基準受信信号が受信されるまでの間の時間に応じた電圧を距離電圧として生成する。この超音波の送信から基準受信信号が受信までの時間は、包絡線検波部２３ａが包絡線を取得し、当該包絡線に基づきＡ／Ｄ変換部２４ａにより得られる。包絡線検波部２２ａは、例えば、図７（ａ）に示される送信部２１から伝達される送信信号に係る送信波Ｗ１と、図７（ｂ）に示される第１受信部２２ａにより受信された受信信号に含まれる受信波Ｗ３とを抽出して、図７（ｃ）に示されるように同じ時間軸上に合成波Ｗ４を取得する。この際、図７（ｂ）に示される受信波Ｗ２は、上述のマスク処理により合成には用いられない。
【００５９】
次に、包絡線検波部２３ａは、図７（ｄ）に示されるように、合成波Ｗ４から包絡線Ｗ５を取得する。この包絡線Ｗ５はＡ／Ｄ変換部２４ａに伝達される。そして、Ａ／Ｄ変換部２４ａは、包絡線Ｗ５と予め設定される所定の閾値とに基づいて、包絡線Ｗ５を２値化信号に変換する。この２値化信号への変換は、包絡線Ｗ５が予め設定される所定の閾値を越えた場合にＨｉ信号とし、包絡線Ｗ５が予め設定される所定の閾値以下の場合にＬｏｗ信号となるように行われる。本実施形態では、所定の閾値は、合成波Ｗ４の振幅中心として説明するが、当該所定の閾値は、振幅中心に限定されるものではない。また、Ｈｉ信号及びＬｏｗ信号の論理を反転してデジタル変換することも可能である。このようにして変換された２値化信号を図７（ｅ）に示す。この２値化信号は、距離電圧生成部２５に伝達される。そして、距離電圧生成部２５は、この２値化信号に基づいて、反射時間を演算する。
【００６０】
そして、距離電圧生成部２５は、図７（ｅ）の包絡線の２値化信号を用いて、反射時間に係る２値化信号を生成する。この生成は、図７（ｅ）に示される包絡線の２値化信号の立ち上がりを検出し、１つ目の立ち上がりでＨｉ状態とし、２つめの立ち上がりでＬｏｗ状態とするようにして行われる。このように演算された、反射時間に係る２値化信号を図７（ｆ）に示す。このようにして演算された反射時間を符号ｔｒで示す。
【００６１】
距離電圧生成部２５は、反射時間に係る２値化信号を用いて、送信部２１から物体までの距離に応じた距離電圧を生成する。距離電圧の生成においては、図８（ａ）で示されるようなＲＣ直列回路が利用される。ＲＣ直列回路は、所定の抵抗値を有する抵抗Ｒと十分に放電されているコンデンサＣとスイッチＳＷとが直列に接続され、スイッチＳＷの一端に電源Ｖが接続される。そして、コンデンサＣの端子のうち、抵抗Ｒと接続されない側の端子は接地される。このように接続されたＲＣ直列回路において、ｔ＝０でスイッチＳＷをＯＮにすると、抵抗Ｒが有する抵抗値に応じて電源Ｖから電流が流れ、コンデンサＣの充電を開始する。このように充電が開始されると、コンデンサＣの端子間電圧は、図８（ｂ）で示されるように時間の経過と共に上昇する。例えば、コンデンサＣの充電を早くしたい場合には抵抗Ｒの抵抗値を小さくするかコンデンサＣの容量を大きくすると良く、コンデンサＣの充電を遅くしたい場合には抵抗Ｒの抵抗値を大きくするかコンデンサＣの容量を小さくすると良い。
【００６２】
距離電圧生成部２５は、反射時間ｔｒに係る２値化信号におけるＨｉ状態の半分の期間を送信部２１から物体までの距離として扱う。したがって、この距離も、２値化信号により示される。距離電圧生成部２５は、このような距離の２値化信号と上述のＲＣ直列回路の充電特性を用い、距離の２値化信号が示すＨｉ状態の期間だけコンデンサＣを所定の電流で充電し、Ｈｉ期間の終了時点におけるコンデンサＣの端子間電圧を、距離電圧として生成する。
【００６３】
図９は、距離の２値化信号のＨｉ状態の半分の期間（１／２×ｔｒ）だけコンデンサＣを充電した場合の例を示している。図９に示されるように、Ｈｉ期間（１／２×ｔｒ）の時間に応じて、コンデンサＣは充電され、コンデンサＣの端子間電圧はＶ０まで上昇している。距離電圧生成部２５は、このようにして送信部２１から物体までの距離に応じた距離電圧を生成する。
【００６４】
ここで、距離電圧生成部２５により得られた距離電圧は、角度電圧の判定閾値となる。したがって、角度電圧生成部２６により生成された角度電圧が、距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定することが可能となる。この判定閾値は、受動部品の部品定数により決定することが可能である。
【００６５】
角度電圧生成部２６は、上述のように、第１時間差を取得する。図１０（ａ）は第１受信波における受信波Ｗ３を示し、図１０（ｂ）は、第２受信波における受信波Ｗ３を示したものである。角度電圧生成部２６ａは、夫々の受信波Ｗ３が受信された時点の時間差を取得する。この時間差は、包絡線取得部２３ｂ及び２３ｃにより取得された包絡線を用いて、Ａ／Ｄ変換部２４ｂによりデジタル変換される。このように得られた第１時間差を符号ｔｄ１で示す。
【００６６】
角度電圧生成部２６ａは、距離電圧生成部２５と同様に、第１時間差ｔｄ１に基づいて２値化信号を生成し（図１０（ｃ）参照）、当該２値化信号と、ＲＣ直列回路とを用いて角度電圧を生成する。ここで、角度電圧は、基準受信信号と第２受信部２２ｂが受信した受信信号とにより得られた、送信部２１の正面方向と物体が存在する方向との間の水平方向の角度に応じた水平方向角度電圧であると好適である。この場合、第１時間差ｔｄ１は、第１受信部２２ａにより受信された受信信号と第２受信部２２ｂにより受信された受信信号とに係る時間差であるため、この時間差は送信部２１の正面方向と物体が存在する位置の水平方向の角度に相当する。
【００６７】
同様に、角度電圧生成部２６は、図１１（ａ）に示される第１受信波における受信波Ｗ３と、図１１（ｂ）は、第３受信波における受信波Ｗ３とに基づいて、第２時間差ｔｄ２を演算する。そして、角度電圧生成部２６ｂは、図１１（ｃ）に示されるような第２時間差ｔｄ２の２値化信号とＲＣ直列回路とを用いて角度電圧を生成する。この場合、基準受信信号と第３受信部２２ｃが受信した受信信号とにより演算された、送信部２１の正面方向と物体が存在する方向との間の鉛直方向の角度に応じた鉛直方向角度電圧であると好適である。したがって、第２時間差ｔｄ２は、第２１受信部２２ａにより受信された受信信号と第３受信部２２ｃにより受信された受信信号とに係る時間差であるため、この時間差は送信部２１の正面方向と物体が存在する位置の鉛直方向の角度に相当する。
【００６８】
角度電圧生成部２６ａ及び２６ｂは、第１時間差ｔｄ１に係る２値化信号及び第２時間差ｔｄ２に係る２値化信号と上述のＲＣ直列回路の充電特性を用いて、水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧を生成する。図１２は、第１時間差ｔｄ１に係る２値化信号及び第２時間差ｔｄ２に係る２値化信号のＨｉ状態の期間（ｔｄ１及びｔｄ２）だけコンデンサＣを充電した場合の充電特性を示している。図１２に示されるように、Ｈｉ状態の期間（ｔｄ１及びｔｄ２）に応じて、コンデンサＣは充電され、コンデンサＣの端子間電圧は夫々Ｖ１及びＶ２まで上昇している。角度電圧生成部２６ａ及び２６ｂは、このようにして送信部２１の正面方向から物体が存在する方向との角度に応じた水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧を生成する。
【００６９】
物体存在判定部２８は、角度電圧生成部２６により生成された角度電圧が、距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定する。ここで、距離電圧から角度電圧の判定閾値が決定されているため、物体存在判定部２８は角度電圧と距離電圧とを比較することにより、検出範囲８内に物体が存在するか否かを容易に判定することが可能となる。
【００７０】
次に、本超音波センサ１が行う物体検出判定に関して図１３に示すフローチャートを用いて説明する。超音波センサ１が有する送信部２１から所定時間毎に超音波が送信される（ステップ＃０１）。送信部２１から送信された超音波に対する反射波に基づく超音波を受信部２２が受信する（ステップ＃０２）。
【００７１】
包絡線検波部２３ａが、送信部２１から送信された送信信号と第１受信部２２ａにより受信された基準受信信号とから合成信号を生成し、包絡線を取得する（ステップ＃０３）。そして、Ａ／Ｄ変換部２４ａは、取得された包絡線をデジタル変換する（ステップ＃０４）。
【００７２】
距離電圧生成部２５は、Ａ／Ｄ変換部２４ａによりデジタル変換された信号に基づき、例えばＲＣ直列回路の充電特性を用いて、距離電圧を生成する（ステップ＃０５）。この距離電圧は、後述の角度電圧生成部２６により生成される角度電圧の判定閾値となる。
【００７３】
一方、角度電圧生成部２６は、第１受信部２２ａにより受信される基準受信信号と第２受信部２２ｂにより受信された受信信号との第１時間差、及び前記基準受信信号と第３受信部２２ｃにより受信された受信信号との第２時間差を取得する（ステップ＃０６）。そして、角度電圧生成部２６は、第１時間差及び第２時間差に基づき、水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧を生成する（ステップ＃０７）。これらの水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧は、例えばＲＣ直列回路の充電特性を用いて生成される。
【００７４】
物体存在判定部２８は、水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧が、距離電圧以下であるか否かを判定する。水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧が、距離電圧以下である場合には（ステップ＃０８：Ｙｅｓ）、物体存在判定部２８は、物体が検出範囲８内に存在すると判定し（ステップ＃０９）、処理を終了する。
【００７５】
一方、水平方向角度電圧及び鉛直方向角度電圧のいずれか一方が、距離電圧よりも大きい場合には（ステップ＃０８：Ｎｏ）、物体は検出範囲８内に存在しないと判定し（ステップ＃１０）、ステップ＃０１から処理を継続する。このようにして、本超音波センサ１は、検出範囲８内に物体が存在するか否かを適切に判定することが可能となる。また、これらの物体存在判定に係る各種処理は、複雑な演算を行う必要がなく、単純な回路で実現することができるため、マイコン等を用いることなく低コストで実現することが可能である。
【００７６】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、包絡線検波部２３ａは、送信信号及び基準受信信号の包絡線を取得し、Ａ／Ｄ変換部２４ａは送信信号の包絡線と基準受信信号の包絡線とに基づいて反射時間を演算するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、送信信号と基準受信信号との立ち上がりを検出することにより包絡線を取得することなく、反射時間を演算することは当然に可能である。
【００７７】
上記実施形態では、物体存在判定部２８は、角度電圧生成部により生成された角度電圧が、距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。物体存在判定部２８は、距離電圧生成部により生成された距離電圧が角度電圧によって定まる距離電圧の判定閾値以下である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定するような構成とすることも可能である。即ち、距離電圧の判定閾値が、角度電圧によって定まるような構成とすることも当然に可能である。このような構成であっても、距離電圧と角度電圧とを単純比較することで、物体が検出範囲８内に存在するか否かを判定することが可能である。
【００７８】
また、上記実施形態では、物体存在判定部２８は、角度電圧生成部２６により生成された角度電圧が、距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定するとして説明した。例えば、物体存在判定部２８は、距離電圧が検出範囲８に応じた検出範囲電圧より大きい場合に、物体が検出範囲８内に存在しないと判定するような構成とすることも可能である。このような構成であれば、距離電圧に基づき物体が検出範囲８内に存在しないかを判定することが可能となる。
【００７９】
上記実施形態では、受信部２２が、基準受信信号に係る超音波を受信する第１受信部２２ａと、第１受信部２２ａと水平方向に並んで配設される第２受信部２２ｂと、第１受信部２２ａと鉛直方向に並んで配設される第３受信部２２ｃと、から構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、水平方向及び鉛直方向に並設された少なくとも３つの受信部２２ａ〜２２ｃを有し、当該３つの受信部２２ａ〜２２ｃのうち、２つの受信部で構成される一対の受信部対を一方の受信部が異なる組み合わせで２組構成し、角度電圧生成部２６ａ及び２６ｂが、２組の受信部対において受信信号が受信された時点の夫々の時間差に応じた電圧を夫々の角度電圧として生成するとしても良い。即ち、第１受信部２２ａ、第２受信部２２ｂ、及び第３受信部２２ｃが、直線状に配置されていなくても良い。このような場合には、当該直線状に配置されていない受信部と、他の受信部とを組み合わせて、２組の受信部対を構成し、夫々を受信部対における受信信号が受信された時点の時間差に基づいて角度電圧を生成することも可能である。
【００８０】
上記実施形態では、距離電圧生成部２５及び角度電圧生成部２６が、ＲＣ直列回路の充電特性を用いて、距離電圧及び角度電圧を生成するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。即ち図１４の実線（ａ）で示される飽和特性に限らない。一点鎖線（ｂ）で示されるような線形特性であっても良いし、点線（ｃ）で示されるような指数関数の特性であっても良い。これらの特性は、検出範囲８及び超音波センサ１の特性に応じて適切に選択することが可能である。
【００８１】
また、上述のような各種特性は、ｔ＝０（秒）において、電圧が０（Ｖ）となるように図示した（図８、図９、図１２及び図１４参照）。しかしながら、本発明の適用は、これに限定されるものではない。例えば、図１５に示されるようにｔ＝０（秒）での電圧が、所定の電圧（例えば、Ｖａ（Ｖ））となるように設定することも当然に可能である。
【００８２】
上記実施形態では、角度電圧生成部２６により生成された角度電圧が距離電圧によって定まる角度電圧の判定閾値以上である場合に、物体が検出範囲８内に存在すると判定し、当該判定閾値が、受動部品の部品定数により決定されるとして説明した。係る場合、特に検出範囲８の境界上に物体が存在する場合には、距離電圧と角度電圧とが等しくなるよう、距離電圧生成部２５が距離電圧を生成し、角度電圧生成部２６が角度電圧を生成する。受動部品の部品定数は、このように設定すると、物体存在判定部２８は、単に距離電圧と角度電圧とを比較するだけで、物体が検出範囲８内にあるか否かを容易に判定することが可能となる。
【００８３】
上記実施形態では、超音波センサ１の検出範囲８が、超音波センサ１を含む平面上においては四角形状に拡がっているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。検出範囲８を四角形状に代えて、扇形形状とすることも可能であるし、他の形状とすることも可能である。また、超音波センサ１は、物体を検知することができない不検出範囲９を有しているとして説明した。しかしながら、不検出範囲９を有さない超音波センサ１を用いることも可能である。
【００８４】
上記実施形態では、超音波センサ１が、第１受信部２２ａ、第２受信部２２ｂ、及び第３受信部２２ｃの３つの受信部２２を有するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、検出範囲８が水平平面のみの場合には、第１受信部２２ａ及び第２受信部２２ｂで受信部２２を構成することも可能である。或いは、検出範囲８が鉛直平面のみの場合には、第１受信部２２ａ及び第３受信部２２ｃで受信部２２を構成することも可能である。更には、４つ以上の受信部から受信部２２を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】超音波センサの検出範囲を示した車両の上面図
【図２】超音波センサの検出範囲を示した車両の側面図
【図３】バックドアを開扉動作させた場合の検出範囲を示した車両の側面図
【図４】超音波センサの概略構成を模式的に示したブロック図
【図５】送信部と３つの受信部とからなる振動部を有するセンサヘッドを示した図
【図６】物体検知の基本的な動作を示すタイミングチャートを示した図
【図７】送信信号及び基準受信信号から反射時間の２値化信号を取得する例を示した図
【図８】ＲＣ直列回路と充電特性とを示した図
【図９】距離に応じた２値化信号からアナログ距離電圧を演算する例を示した図
【図１０】第１時間差を演算する例を示した図
【図１１】第２時間差を演算する例を示した図
【図１２】時間差に応じた２値化信号からアナログ角度電圧を演算する例を示した図
【図１３】物体検出判定に関するフローチャート
【図１４】特性の一例を示した図
【図１５】特性の一例を示した図
【符号の説明】
【００８６】
１：物体検出装置（超音波センサ）
３：ドアＥＣＵ（制御部）
４：ドアアクチュエータ
２１：送信部
２２：受信部
２２ａ：第１受信部
２２ｂ：第２受信部
２２ｃ：第３受信部
２３（２３ａ〜２３ｃ）：包絡線検波部
２４（２４ａ〜２４ｂ）：Ａ／Ｄ変換部
２５：距離電圧生成部
２６（２６ａ〜２６ｂ）：角度電圧生成部
２７：Ｍａｘホールド部
２８（２８ａ〜２８ｂ）：物体存在判定部
【図１】
2010038551.tif 000003
【図２】
2010038551.tif 000004
【図３】
2010038551.tif 000005
【図４】
2010038551.tif 000006
【図５】
2010038551.tif 000007
【図６】
2010038551.tif 000008
【図７】
2010038551.tif 000009
【図８】
2010038551.tif 000010
【図９】
2010038551.tif 000011
【図１０】
2010038551.tif 000012
【図１１】
2010038551.tif 000013
【図１２】
2010038551.tif 000014
【図１３】
2010038551.tif 000015
【図１４】
2010038551.tif 000016
【図１５】
2010038551.tif 000017