(57)【要約】【課題】超音波の判別を容易にすることが可能な物体検知装置を提供する。【解決手段】受信部２が受信した超音波の振幅Ａｒを検出する振幅検出部８と、受信部２が受信した超音波の周波数ｆｒを検出する周波数検出部７と、を備え、信号生成部４は、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過した後に、パルス信号の周波数ｆｐを掃引し、判定部１１は、送信部２、３が探査波の送信を開始してから振幅Ａｒが所定の基準値以上となった後の周波数ｆｒが周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、受信部２が受信した超音波が探査波の反射波であると判定し、距離算出部１２は、判定部１１によって、受信部２が受信した超音波が探査波の反射波であると判定された場合に、送信部２、３が探査波を送信してから受信部２が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する。【選択図】図１
2018179676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆｐのパルス信号を生成する信号生成部（４）と、
前記パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、
超音波を受信する受信部（２）と、
前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が前記探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、
前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１１）と、を備える物体検知装置であって、
前記受信部が受信した超音波の振幅Ａｒを検出する振幅検出部（８）と、
前記受信部が受信した超音波の周波数ｆｒを検出する周波数検出部（７）と、を備え、
前記信号生成部は、前記パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過した後に、前記周波数ｆｐを掃引し、
前記判定部は、前記送信部が前記探査波の送信を開始してから前記振幅Ａｒが所定の基準値以上となった後の前記周波数ｆｒが前記周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定し、
前記距離算出部は、前記判定部によって、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定された場合に、前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する物体検知装置。
【請求項２】
周波数ｆｐのパルス信号を生成する信号生成部（４）と、
前記パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、
超音波を受信する受信部（２）と、
前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が前記探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、
前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１２）と、を備える物体検知装置であって、
前記受信部が受信した超音波の振幅Ａｒを検出する振幅検出部（８）と、
前記受信部が受信した超音波の周波数ｆｒを検出する周波数検出部（７）と、を備え、
前記探査波の振幅をＡｔとしたとき、
前記送信部は、所定の範囲に含まれる周波数で前記パルス信号が入力され続けたときに前記振幅Ａｔが所定の基準値Ａｔ１以上となる特性を有し、
前記信号生成部は、前記パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過したときに前記振幅Ａｔが前記基準値Ａｔ１以上となるように前記パルス信号を生成し、前記パルス信号の生成を開始してから前記所定の時間が経過した後、前記周波数ｆｐを前記所定の範囲の最小値から最大値まで、あるいは、最大値から最小値まで掃引し、
前記判定部は、前記周波数ｆｒが、前記周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定し、
前記距離算出部は、前記判定部によって前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定された場合に、前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する物体検知装置。
【請求項３】
掃引開始前の前記周波数ｆｐは、前記所定の範囲の最小値以上かつ最大値以下とされている請求項２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記信号生成部は、前記周波数ｆｐを一定として前記パルス信号を生成した後、前記周波数ｆｐの掃引を開始する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記信号生成部は、前記周波数ｆｐを掃引開始時の前記周波数ｆｐと同じ値で一定として前記パルス信号を生成した後、前記周波数ｆｐの掃引を開始する請求項４に記載の物体検知装置。
【請求項６】
掃引開始から掃引終了までの前記周波数ｆｐの単位時間当たりの変化量は一定とされている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記パルス信号は、第１パルス信号（ＳＡ）と第２パルス信号（ＳＢ）とを含み、
前記判定部は、前記周波数検出部が複数の周波数を検出し、さらに、前記周波数検出部が検出した複数の周波数の中に、前記第１パルス信号の周波数と同じ変化をするものと、前記第２パルス信号の周波数と同じ変化をするものが含まれている場合に、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定する請求項１ないし６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記信号生成部は、周波数を一定として前記第１パルス信号を生成した後、前記第１パルス信号の周波数の掃引を開始し、周波数を一定として前記第２パルス信号を生成した後、前記第２パルス信号の周波数の掃引を開始する請求項７に記載の物体検知装置。
【請求項９】
前記第１パルス信号の信号生成開始時から掃引開始時までの周波数をｆＡｓとし、
前記第１パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＡｅとし、
前記第２パルス信号の信号生成開始時から掃引開始時までの周波数をｆＢｓとし、
前記第２パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＢｅとしたとき、
ｆＡｓ＝ｆＢｅ＜ｆＢｓ＝ｆＡｅである請求項８に記載の物体検知装置。
【請求項１０】
前記第１パルス信号は、掃引開始時の周波数が掃引終了時の周波数よりも低く、
前記第２パルス信号は、掃引開始時の周波数が掃引終了時の周波数よりも高い請求項７または８に記載の物体検知装置。
【請求項１１】
前記第１パルス信号の信号生成開始時の周波数をｆＡ１とし、
前記第１パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＡ２とし、
前記第１パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＡ３とし、
前記第２パルス信号の信号生成開始時の周波数をｆＢ１とし、
前記第２パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＢ２とし、
前記第２パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＢ３としたとき、
ｆＡ１＜ｆＡ２かつｆＢ２＜ｆＢ１かつｆＡ１≦ｆＢ３かつｆＡ３≦ｆＢ１である請求項１０に記載の物体検知装置。
【請求項１２】
ｆＡ１＝ｆＢ３またはｆＡ３＝ｆＢ１である請求項１１に記載の物体検知装置。
【請求項１３】
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とで、掃引開始から終了までの時間が異なる請求項７ないし１２のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項１４】
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とで、信号生成開始から掃引開始までの時間が同じである請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項１５】
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号とで、信号生成開始から掃引開始までの時間が異なる請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項１６】
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号は、それぞれ、掃引開始から掃引終了までの周波数の単位時間当たりの変化量が一定とされている請求項７ないし１５のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項１７】
前記パルス信号の生成開始から前記周波数ｆｐの掃引開始までに前記信号生成部が生成するパルス信号のパルス数は、１以上１０以下である請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の物体検知装置。
【請求項１８】
パルス信号を生成する信号生成部（４）と、
前記パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、
超音波を受信する受信部（２）と、
前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が前記探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、
前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１１）と、を備える物体検知装置であって、
前記受信部が受信した超音波の周波数を検出する周波数検出部（７）を備え、
前記パルス信号は、第１パルス信号（ＳＡ）と第２パルス信号（ＳＢ）とを含み、
前記送信部が前記探査波を送信する間、前記信号生成部は、前記第１パルス信号および前記第２パルス信号の周波数を掃引し、
前記第１パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＡｓとし、
前記第１パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＡｅとし、
前記第２パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＢｓとし、
前記第２パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＢｅとしたとき、
ｆＡｓ＜ｆＡｅかつｆＢｅ＜ｆＢｓかつｆＡｓ＜ｆＢｓかつｆＢｅ＜ｆＡｅであり、
前記判定部は、前記周波数検出部が複数の周波数を検出し、さらに、前記周波数検出部が検出した複数の周波数に前記第１パルス信号、前記第２パルス信号と同じ変化をする周波数が含まれている場合に、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定し、
前記距離算出部は、前記判定部によって、前記受信部が受信した超音波が前記探査波の反射波であると判定された場合に、前記送信部が前記探査波を送信してから前記受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する物体検知装置。
【請求項１９】
ｆＡｅ≦ｆＢｓ、または、ｆＡｓ≦ｆＢｅである請求項１８に記載の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を送信する送信部と、超音波を受信する受信部とを有する超音波センサを備え、超音波の送信から反射波の受信までの時間に基づいて物体との距離を算出する物体検知装置が提案されている。このような物体検知装置を車両等に搭載して障害物検知に用いると、周辺の車両が発する超音波信号との混信により物体の検知精度が低下するおそれがある。
【０００３】
これについて特許文献１では、送信波の周波数を掃引し、送信波と同様に周波数が変化するチャープ信号が受信波に含まれるか否かに基づいて、自身が送信した超音波の反射波と他の装置が発生させた超音波とを判別する物体検知装置が提案されている。また、特許文献１では、このような物体検知装置において、２つのチャープ信号を組み合わせて用いる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
共振型マイクロホンを利用した超音波センサでは、マイクロホンの共振周波数付近の狭い周波数帯域でのみ、送信波および受信波の音圧が大きくなり、受信波の周波数を観測することができる。
【０００６】
また、本発明者らは、共振型マイクロホンを備える超音波センサにおいて、超音波の反射波が受信部に到達した直後には受信波の周波数の変化が観測されにくいことを見出した。これは、共振型マイクロホン等の共振を利用した系では、送信部の駆動開始直後の振幅の立ち上がりが遅いためであると考えられる。
【０００７】
そのため、このような超音波センサに特許文献１に記載の方法を適用すると、観測される受信波の周波数の変化幅が狭く、チャープ信号の検出および超音波の判別が困難になる。
【０００８】
また、特許文献１では、周波数が増加するチャープ信号と、周波数が減少するチャープ信号とを、掃引終了時の周波数が互いに等しくなるように組み合わせている。このような方法では、１つのチャープ信号における共振周波数付近での掃引幅が狭くなるため、観測される周波数の変化幅が狭くなり、チャープ信号の検出および超音波の判別が困難になる。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、超音波の判別を容易にすることが可能な物体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、周波数ｆｐのパルス信号を生成する信号生成部（４）と、パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、超音波を受信する受信部（２）と、送信部が探査波を送信してから受信部が探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１１）と、を備える物体検知装置であって、受信部が受信した超音波の振幅Ａｒを検出する振幅検出部（８）と、受信部が受信した超音波の周波数ｆｒを検出する周波数検出部（７）と、を備え、信号生成部は、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過した後に、周波数ｆｐを掃引し、判定部は、送信部が探査波の送信を開始してから振幅Ａｒが所定の基準値以上となった後の周波数ｆｒが周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定し、距離算出部は、判定部によって、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定された場合に、送信部が探査波を送信してから受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する。
【００１１】
このように、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過し、探査波の振幅が大きくなった後に周波数ｆｐの掃引を行うことで、振幅が大きくなった後の周波数ｆｐの掃引幅が広くなる。これにより、振幅Ａｒが大きくなった後の受信波の周波数ｆｒの変化幅が広くなる。したがって、振幅Ａｒが大きくなり周波数ｆｒの変化が観測されやすくなった後の受信波について周波数の判定を行う場合に、チャープ信号の検出および超音波の判別が容易になる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、周波数ｆｐのパルス信号を生成する信号生成部（４）と、パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、超音波を受信する受信部（２）と、送信部が探査波を送信してから受信部が探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１２）と、を備える物体検知装置であって、受信部が受信した超音波の振幅Ａｒを検出する振幅検出部（８）と、受信部が受信した超音波の周波数ｆｒを検出する周波数検出部（７）と、を備え、探査波の振幅をＡｔとしたとき、送信部は、所定の範囲に含まれる周波数でパルス信号が入力され続けたときに振幅Ａｔが所定の基準値Ａｔ１以上となる特性を有し、信号生成部は、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過したときに振幅Ａｔが基準値Ａｔ１以上となるようにパルス信号を生成し、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過した後、周波数ｆｐを所定の範囲の最小値から最大値まで、あるいは、最大値から最小値まで掃引し、判定部は、周波数ｆｒが、周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定し、距離算出部は、判定部によって受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定された場合に、送信部が探査波を送信してから受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する。
【００１３】
このように、探査波の振幅Ａｔが基準値Ａｔ１以上となってから、周波数ｆｐを所定の範囲の最小値から最大値まで、あるいは、最大値から最小値まで掃引することで、振幅Ａｔが大きくなった後の周波数ｆｐの掃引幅が広くなる。これにより、振幅Ａｒが大きくなった後の受信波の周波数ｆｒの変化幅が広くなる。したがって、振幅Ａｒが大きくなり周波数ｆｒの変化が観測されやすくなった後の受信波について周波数の判定を行う場合に、チャープ信号の検出および超音波の判別が容易になる。
【００１４】
また、請求項１８に記載の発明では、パルス信号を生成する信号生成部（４）と、パルス信号を超音波である探査波に変換して送信する送信部（２、３）と、超音波を受信する受信部（２）と、送信部が探査波を送信してから受信部が探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する距離算出部（１２）と、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であるか否かを判定する判定部（１１）と、を備える物体検知装置であって、受信部が受信した超音波の周波数を検出する周波数検出部（７）を備え、パルス信号は、第１パルス信号（ＳＡ）と第２パルス信号（ＳＢ）とを含み、送信部が探査波を送信する間、信号生成部は、第１パルス信号および第２パルス信号の周波数を掃引し、第１パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＡｓとし、第１パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＡｅとし、第２パルス信号の掃引開始時の周波数をｆＢｓとし、第２パルス信号の掃引終了時の周波数をｆＢｅとしたとき、ｆＡｓ＜ｆＡｅかつｆＢｅ＜ｆＢｓかつｆＡｓ＜ｆＢｓかつｆＢｅ＜ｆＡｅであり、判定部は、周波数検出部が複数の周波数を検出し、さらに、周波数検出部が検出した複数の周波数に第１パルス信号、第２パルス信号と同じ変化をする周波数が含まれている場合に、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定し、距離算出部は、判定部によって、受信部が受信した超音波が探査波の反射波であると判定された場合に、送信部が探査波を送信してから受信部が該超音波を受信するまでの時間に基づいて物体との距離を算出する。
【００１５】
このように、ｆＡｓ＜ｆＢｓかつｆＢｅ＜ｆＡｅとすることにより、ｆＡｓ＜ｆＢｓかつｆＢｅ＝ｆＡｅのときに比べて、第１、第２パルス信号それぞれの掃引幅を広くすることができる。これにより、受信波の周波数の変化幅が広くなり、チャープ信号の検出および超音波の判別が容易になる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態にかかる物体検知装置の全体構成を示す図である。
【図２】超音波を送信する動作のフローチャートである。
【図３】超音波を受信し、チャープ信号の有無を判定する動作のフローチャートである。
【図４】マイクロホンの共振曲線である。
【図５】従来の物体検知装置におけるパルス信号の周波数、受信波の周波数、受信波の振幅の時間変化を示すグラフである。
【図６】パルス信号の周波数、パルス信号の周波数の変化率、受信波の周波数、受信波の振幅の時間変化を示すグラフである。
【図７】従来の物体検知装置における受信波の振幅および周波数の時間変化を示すグラフである。
【図８】第１実施形態における受信波の振幅および周波数の時間変化を示すグラフである。
【図９】第２実施形態におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１１】第３実施形態の第１変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１２】第３実施形態の第２変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１３】第３実施形態の第３変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１４】第４実施形態におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１５】第４実施形態の第１変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１６】第４実施形態の第２変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１７】第４実施形態の第３変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１８】第４実施形態の第４変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図１９】第４実施形態の第５変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２０】第４実施形態の第６変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２１】第４実施形態の第７変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２２】第５実施形態におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２３】従来の物体検知装置におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２４】第５実施形態の変形例におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２５】従来の物体検知装置における受信波の振幅および周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２６】他の実施形態における受信波の振幅および周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２７】他の実施形態におけるパルス信号の周波数の時間変化を示すグラフである。
【図２８】他の実施形態にかかる物体検知装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の物体検知装置は、いわゆるクリアランスソナー装置であって、車両の周囲における物体の存在及び物体との距離などを検知するものである。図１に示すように、物体検知装置１は、マイクロホン２と、ＤＡ変換部３と、信号生成部４と、制御部５とを備えている。また、物体検知装置１は、ＡＤ変換部６と、信号処理部７と、振幅検出部８と、振幅判定部９と、変化率検出部１０と、周波数判定部１１と、距離算出部１２と、報知部１３とを備えている。
【００２０】
マイクロホン２は、車両の外表面に面して配置されており、物体を検知するための探査波である超音波を車両の外側に向けて送信するものである。具体的には、マイクロホン２は、互いに対向する２つの電極の間に圧電膜が配置された構成の図示しない圧電素子を備えている。そして、２つの電極はＤＡ変換部３に接続されており、ＤＡ変換部３から交流電圧が印加されて圧電膜が変形することにより、マイクロホン２から車両の外側へ超音波が送信される。
【００２１】
また、マイクロホン２は、探査波の反射波を含む超音波を受信し、受信した超音波の音圧に応じた電圧を出力するものであり、受信部に相当する。マイクロホン２が備える圧電素子の２つの電極は、ＡＤ変換部６にも接続されており、超音波を受信して圧電膜が変形したときの２つの電極間の電圧がＡＤ変換部６に入力されるようになっている。
【００２２】
ＤＡ変換部３は、入力された信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された電圧を出力するものである。ＤＡ変換部３にはパルス信号を生成する信号生成部４が接続されており、ＤＡ変換部３は、信号生成部４から入力されたパルス信号をＤ／Ａ変換し、これにより生成された交流電圧をマイクロホン２に印加する。このように、マイクロホン２およびＤＡ変換部３は、信号生成部４が生成したパルス信号を超音波に変換して送信するものであり、送信部に相当する。
【００２３】
信号生成部４は、制御部５からの送波指示に応じて、パルス信号を生成し、また、生成するパルス信号の周波数を変化させる。制御部５は、定期的に信号生成部４に送波指示を送り、マイクロホン２に探査波を送信させるとともに、定期的にＡＤ変換部６に受波指示を送る。前述したように、ＡＤ変換部６には、マイクロホン２が備える圧電素子の２つの電極間の電圧が入力されるようになっており、ＡＤ変換部６は、制御部５からの受波指示に応じて、入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、これにより生成された信号を出力する。
【００２４】
信号処理部７は、ＡＤ変換部６の出力信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析を行い、受信波に含まれる周波数成分を検出するものであり、周波数検出部に相当する。信号処理部７は、ＦＦＴ解析によって検出された周波数成分を信号に変換して出力する。
【００２５】
振幅検出部８は、信号処理部７の出力信号から受信波の振幅を検出するものである。振幅判定部９は、振幅検出部８が検出した振幅が所定の基準値以上であるか否かを判定するものであり、判定結果に応じた信号を距離算出部１２に送信する。
【００２６】
変化率検出部１０は、信号処理部７が検出した受信波の周波数に基づいて、受信波の周波数の変化率、すなわち、単位時間あたりの変化量を検出するものである。周波数判定部１１は、変化率検出部１０が検出した変化率に基づいて、マイクロホン２が受信した超音波が、マイクロホン２が送信した探査波の反射波であるか否かを判定するものである。周波数判定部１１は、判定結果に応じた信号を距離算出部１２に送信する。
【００２７】
距離算出部１２は、マイクロホン２が探査波を送信してから探査波の反射波を受信するまでの時間に基づいて、車外の物体との距離を算出するものである。具体的には、距離算出部１２は、マイクロホン２から探査波が送信されてから、振幅判定部９によって受信波の振幅が所定の基準値以上であると判定されるまでの時間に基づいて、物体との距離を算出する。
【００２８】
なお、本実施形態では、距離算出部１２は、周波数判定部１１によって、マイクロホン２が受信した超音波が、マイクロホン２が送信した探査波の反射波であると判定された場合にのみ、物体との距離を算出する。
【００２９】
距離算出部１２は、モニタ、ブザー等で構成された報知部１３に接続されており、算出した距離が所定の基準値以下である場合には、近距離に物体があることを示す信号を報知部１３に送り、運転者への報知を行う。
【００３０】
制御部５、距離算出部１２等は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。
【００３１】
物体検知装置１では、制御部５から信号生成部４に送波指示が送られ、信号生成部４が生成したパルス信号がＤＡ変換部３によってＤ／Ａ変換され、ＤＡ変換部３からマイクロホン２に交流電圧が印加されると、マイクロホン２から探査波である超音波が送信される。
【００３２】
そして、探査波が車外の物体で反射し、マイクロホン２が探査波の反射波を受信すると、マイクロホン２が備える圧電素子の２つの電極間の電圧が変化する。この電圧はＡＤ変換部６に入力され、ＡＤ変換部６は、制御部５からの受波指示に応じて、入力された電圧をＡ／Ｄ変換し、これにより生成された信号を信号処理部７に出力する。
【００３３】
信号処理部７は、ＡＤ変換部６の出力信号をＦＦＴ解析し、受信波に含まれる周波数成分を検出する。振幅検出部８は、信号処理部７が検出した周波数成分から受信波の振幅を検出し、振幅判定部９は、振幅検出部８が検出した振幅が所定の基準値以上であるか否かを判定する。
【００３４】
振幅判定部９によって受信波の振幅が所定の基準値以上であると判定されると、距離算出部１２は、マイクロホン２が探査波を送信してから経過した時間に基づいて、車外の物体との距離を算出する。そして、算出された距離が所定の基準値以下である場合、距離算出部１２は、近距離に物体があることを示す信号を報知部１３に送信し、報知部１３によって運転者への報知が行われる。
【００３５】
物体検知装置１は、このようにして、近距離の物体を検知し、運転者への報知を行う。しかしながら、マイクロホン２が受信する超音波には、マイクロホン２が送信した探査波の反射波の他に、物体検知装置１以外の装置、例えば、他の車両の物体検知装置が送信した超音波が含まれることがある。したがって、物体の検知機能の精度を向上させるためには、マイクロホン２が受信した超音波が、マイクロホン２が送信した探査波の反射波であるか否かを調べる必要がある。
【００３６】
そこで、本実施形態では、マイクロホン２が送信する探査波に、周波数が時間の経過とともに変化するチャープ信号が含まれるようにする。具体的には、物体検知装置１は、マイクロホン２から探査波を送信する際に、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を行う。
【００３７】
以下、信号生成部４が生成するパルス信号の周波数をｆｐとし、マイクロホン２が送信する探査波の振幅をＡｔとし、マイクロホン２が受信した超音波の周波数をｆｒ、振幅をＡｒとする。また、周波数ｆｐの変化率をΔｆｐとし、周波数ｆｒの変化率をΔｆｒとする。
【００３８】
ステップＳ１０１では、制御部５は、信号生成部４に送波指示を送り、信号生成部４に周波数ｆｐを一定としてパルス信号を生成させる。本実施形態では、ステップＳ１０１において、周波数ｆｐを後述する図４に示すｆｐ１とする。
【００３９】
信号生成部４が生成したパルス信号は、ＤＡ変換部３によってＤＡ変換され、これにより生成された交流電圧がマイクロホン２に印加される。そして、マイクロホン２は、周波数ｆｐの超音波を送信する。
【００４０】
ステップＳ１０２では、制御部５は、信号生成部４に送波指示を送ってから経過した時間に基づいて、マイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したか否かを判定する。具体的には、制御部５が信号生成部４に送波指示を送り、信号生成部４がパルス信号の生成を開始してから経過した時間をｔとして、ｔ≧ｔ１となったとき、制御部５はマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したと判定する。そして、ｔ≧ｔ１でないとき、すなわち、ｔ＜ｔ１であるとき、制御部５はマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信していないと判定する。
【００４１】
本実施形態では、ｔ≧ｔ１となるまでに信号生成部４が生成するパルス信号のパルス数が１以上１０以下となるようにｔ１を定める。
【００４２】
制御部５は、ステップＳ１０２でマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したと判定すると、ステップＳ１０３に進み、マイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信していないと判定すると、ステップＳ１０１に進む。
【００４３】
ステップＳ１０３では、制御部５は、信号生成部４に送波指示を送り、生成するパルス信号の周波数ｆｐを掃引する。本実施形態では、制御部５は、周波数ｆｐを時間の経過とともに増加させる。これにより、マイクロホン２は、時間の経過とともに周波数が増加する超音波を送信する。さらに、本実施形態では、周波数ｆｐを後述する図４に示すｆｐ１からｆｐ２まで掃引する。
【００４４】
ステップＳ１０４では、制御部５は、信号生成部４にステップＳ１０３の送波指示を送ってから経過した時間に基づいて、マイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したか否かを判定する。具体的には、ｔ≧ｔ２となったとき、制御部５はマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したと判定する。そして、ｔ≧ｔ２でないとき、すなわち、ｔ＜ｔ２であるとき、制御部５はマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信していないと判定する。
【００４５】
制御部５は、ステップＳ１０４でマイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信したと判定すると、超音波の送信の処理を終了し、マイクロホン２が所定の周期分の超音波を送信していないと判定すると、ステップＳ１０３に進む。
【００４６】
このように、信号生成部４は、パルス信号の生成を開始してから所定の時間が経過するまでの間、周波数ｆｐを一定としてパルス信号を生成し、所定の時間が経過した後に周波数ｆｐを掃引する。これにより、マイクロホン２が送信する超音波は、送信が開始されてから所定の時間が経過するまでの間は周波数が一定とされ、所定の時間が経過した後は周波数が掃引される。そして、物体検知装置１は、図３に示すステップＳ２０１〜Ｓ２１０の処理を行うことにより、受信した超音波がマイクロホン２から送信された探査波の反射波であるか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ２０１では、制御部５は、ＡＤ変換部６に受波指示を送り、マイクロホン２から出力される電圧をＡ／Ｄ変換させる。信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換によって生成された信号をＦＦＴ解析して、受信波に含まれる周波数成分を検出する。そして、振幅検出部８は、信号処理部７が検出した周波数成分から受信波の振幅Ａｒを検出する。
【００４８】
ステップＳ２０２では、振幅判定部９は、振幅検出部８が検出した振幅Ａｒが所定の基準値Ａｒ１以上であるか否かを判定する。基準値Ａｒ１は、周波数ｆｒの変化を良好に観測することができる振幅Ａｒの下限とされる。
【００４９】
振幅判定部９によって受信波の振幅Ａｒが基準値Ａｒ１以上であると判定されると、物体検知装置１はステップＳ２０３に進み、受信波の振幅Ａｒが基準値Ａｒ１以上でないと判定されると、物体検知装置１はステップＳ２０１に進む。
【００５０】
ステップＳ２０３では、制御部５はＡＤ変換部６に受波指示を送り、マイクロホン２から出力される電圧を所定時間にわたって取得させる。信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換によって生成された信号をＦＦＴ解析して、受信波に含まれる周波数を検出する。そして、変化率検出部１０は、信号処理部７が検出した周波数を用いて受信波の周波数の変化率Δｆｒを検出する。
【００５１】
なお、物体検知装置１は、ステップＳ２０３において信号処理部７が検出した周波数成分のうち、ある程度振幅が大きいものについて変化率の検出およびステップＳ２０４以降の処理を行う。振幅が大きい周波数成分が複数存在する場合には、そのような複数の周波数成分それぞれについて、変化率の検出およびステップＳ２０４以降の処理を行う。
【００５２】
ステップＳ２０４では、周波数判定部１１は、０＜ΔｆｐかつΔｆｒ≒Δｆｐであるか否かを判定する。具体的には、所定の値αを用いて、０＜ΔｆｐかつΔｆｐ−α≦Δｆｒ≦Δｆｐ＋αであるか否かが判定される。
【００５３】
周波数判定部１１によって０＜ΔｆｐかつΔｆｒ≒Δｆｐであると判定されると、物体検知装置１はステップＳ２０５に進み、周波数が時間の経過とともに増加する上りチャープが受信波に含まれると判定し、受信波の判定処理を終了する。本実施形態では、ステップＳ２０５によって、マイクロホン２が受信した超音波にマイクロホン２が送信した探査波の反射波が含まれると判定される。このように、周波数判定部１１は、受信波の周波数ｆｒが周波数ｆｐと同じ変化をしている場合に、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれると判定する。
【００５４】
一方、周波数判定部１１によって、０＜Δｆｐでないか、または、Δｆｒ≒Δｆｐでないと判定されると、物体検知装置１は、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、周波数判定部１１は、Δｆｐ＜０かつΔｆｒ≒Δｆｐであるか否かを判定する。具体的には、所定の値βを用いて、Δｆｐ＜０かつΔｆｐ−β≦Δｆｒ≦Δｆｐ＋βであるか否かが判定される。
【００５５】
周波数判定部１１によってΔｆｐ＜０かつΔｆｒ≒Δｆｐであると判定されると、物体検知装置１はステップＳ２０７に進み、周波数が減少する下りチャープが受信波に含まれると判定し、受信波の判定処理を終了する。一方、周波数判定部１１によって、Δｆｐ＜０でないか、または、Δｆｒ≒Δｆｐでないと判定されると、物体検知装置１は、ステップＳ２０８に進む。
【００５６】
ステップＳ２０８では、周波数判定部１１は、Δｆｒ≒０であるか否か、具体的には、−｜Δｆｐ｜＋β＜Δｆｒ＜｜Δｆｐ｜−αであるか否かを判定する。周波数判定部１１によってΔｆｒ≒０であると判定されると、物体検知装置１はステップＳ２０９に進み、受信波にチャープ信号が含まれていないと判定し、受信波の判定処理を終了する。一方、周波数判定部１１によってΔｆｒ≒０でないと判定されると、物体検知装置１はステップＳ２１０に進み、受信波にチャープ信号が含まれるか否かの判定が不可能であるとし、受信波の判定処理を終了する。
【００５７】
このように、本実施形態では、探査波の送信を開始してから所定の時間経過した後に周波数ｆｐを掃引する。そして、受信波の振幅Ａｒが基準値Ａｒ１以上となった後の変化率Δｆｒが変化率Δｆｐとほぼ等しい場合に、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると判定する。距離算出部１２は、周波数判定部１１によって、マイクロホン２から送信された探査波の反射波が受信波に含まれていると判定された場合に、マイクロホン２が探査波を送信してから超音波を受信するまでの時間に基づいて、車外の物体との距離を算出する。
【００５８】
本実施形態の効果について説明する。信号生成部４が発生させるパルス信号の周波数ｆｐと、周波数ｆｐの交流電圧をマイクロホン２に印加し続けたときにマイクロホン２から送信される超音波の振幅Ａｔとの関係は、例えば図４の実線で示すようになる。
【００５９】
すなわち、振幅Ａｔはｆｐ＝ｆｐ０で極大値をとり、周波数ｆｐがｆｐ０から離れるにつれて振幅Ａｔが小さくなる。そして、ｆｐ０を含む所定の周波数の範囲では、振幅Ａｔが所定の値以上となる。
【００６０】
例えば、周波数ｆｒの変化を良好に観測できる受信波の振幅Ａｒの下限をＡｒ１とし、Ａｒ＝Ａｒ１となるときの探査波の振幅ＡｔをＡｔ１とする。そして、Ａｔ＝Ａｔ１となる周波数ｆｐのうち、ｆｐ０より小さいものをｆｐ１とし、ｆｐ０より大きいものをｆｐ２とすると、周波数ｆｐをｆｐ１以上ｆｐ２以下とすることにより、Ａｒ１≦Ａｒとなり、周波数ｆｒの変化を良好に観測することができる。
【００６１】
ただし、探査波の振幅Ａｔが図４の実線で示す大きさに到達するのは、マイクロホン２に交流電圧を所定の時間印加し続けた後である。すなわち、Ａｔ１≦Ａｔとなるのは、マイクロホン２およびＤＡ変換部３で構成される送信部に、周波数ｆｐがｆｐ１以上ｆｐ２以下とされたパルス信号が入力され続けたときである。
【００６２】
そのため、図５に示すように、マイクロホン２への交流電圧の印加開始と同時に周波数ｆｐの掃引を開始すると、図４の一点鎖線で示すように、周波数ｆｐをある程度掃引した後に振幅ＡｔがＡｔ１に到達する。これにより、図５に示すように、探査波の反射波がマイクロホン２に到達してからある程度の時間が経過した後に振幅ＡｒがＡｒ１に到達する。
【００６３】
したがって、図５に示すように、振幅ＡｒがＡｒ１に到達し、周波数ｆｒの変化を良好に観測できるようになった後の周波数ｆｒの変化幅が、周波数ｆｐの掃引幅よりも狭くなる。よって、チャープ信号を検出および超音波の判別が困難になる。
【００６４】
なお、図５、および、後述する図６のグラフにおいて、Ｔは探査波が送信されてからマイクロホン２が探査波の反射波を受信するまでの時間である。また、ｆｒ１、ｆｒ２は、ｆｐ＝ｆｐ１、ｆｐ＝ｆｐ２のときの受信波の周波数である。また、図５の周波数ｆｒのグラフにおいて、ｔ＜ｔ１＋Ｔのときとｔ２＋Ｔ＜ｔのときに周波数ｆｒが周波数ｆｐとは異なる変化をしているが、これは、振幅Ａｒが小さいときには検出される周波数ｆｒが安定しないためである。
【００６５】
一方、本実施形態では、マイクロホン２への交流電圧の印加を開始してから所定の時間が経過した後に、周波数ｆｐをｆｐ１からｆｐ２まで掃引している。このとき、信号生成部４がｔ＝ｔ１でＡｔ≧Ａｔ１となるようにパルス信号を生成することで、図６で示すように、振幅ＡｒがＡｒ１に到達してからの周波数ｆｒの変化幅が、周波数ｆｐの掃引幅とほぼ等しくなり、チャープ信号の特徴量が大きくなる。
【００６６】
図７、図８は、図５に示す方法と、本実施形態の方法で周波数ｆｐを掃引したときの実験結果のグラフである。これらのグラフからも、本実施形態では周波数ｆｒの変化幅が図５に示す方法に比べて広くなることがわかる。なお、図７、図８、および、後述する図２５、２６において、実線は周波数ｆｒを示し、一点鎖線は振幅Ａｒを示す。
【００６７】
このように、本実施形態では、観測されるチャープ信号の特徴量が大きくなるため、チャープ信号の検出および超音波の判別が容易になる。
【００６８】
なお、ｔ＝ｔ１となるまでに振幅Ａｔを十分に大きくするために、掃引開始前の周波数ｆｐをｆｐ０に近い値とすることが好ましい。具体的には、例えば、掃引開始前の周波数ｆｐをｆｐ１以上ｆｐ２以下とすることが好ましい。
【００６９】
また、交流電圧の印加開始直後から周波数ｆｐを掃引する場合、周波数ｆｐを急峻に変化させると、周波数ｆｒの変化幅がさらに狭くなる。これに対して、本実施形態では、ｔ≧ｔ１となってから周波数ｆｐの掃引を開始し、振幅ＡｒがＡｒ１に到達してから周波数ｆｒが掃引されるようにしているため、周波数ｆｐを急峻に変化させたときの周波数ｆｒの変化幅の減少を抑制することができる。したがって、チャープ信号の長さを短縮し、物体の検知に要する時間を短縮することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、掃引を開始するまでの周波数ｆｐを一定としている。これにより、掃引を開始する前の信号と掃引を開始した後の信号との区別がつきやすくなり、チャープ信号の検出がさらに容易になる。
【００７１】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対してチャープ信号の数を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】
本実施形態では、２つのチャープ信号を合成してパルス信号を生成する。具体的には、信号生成部４は、図９の実線で示す信号ＳＡと、一点鎖線で示す信号ＳＢとが合成されたパルス信号を生成する。信号ＳＡ、信号ＳＢは、それぞれ、第１パルス信号、第２パルス信号に相当する。信号ＳＡ、信号ＳＢの周波数をｆＡ、ｆＢとし、周波数ｆＡ、ｆＢの変化率をΔｆＡ、ΔｆＢとする。
【００７３】
信号生成部４は、周波数ｆＡを一定として信号ＳＡを生成した後、周波数ｆＡの掃引を開始する。また、信号生成部４は、周波数ｆＢを一定として信号ＳＢを生成した後、周波数ｆＢの掃引を開始する。
【００７４】
信号ＳＡの生成開始時から掃引開始時までの周波数をｆＡｓとし、掃引終了時の周波数をｆＡｅとすると、本実施形態では、ｆＡｓ＝ｆｐ１、ｆＡｅ＝ｆｐ２とされている。また、信号ＳＢの生成開始時から掃引開始時までの周波数をｆＢｓとし、掃引終了時の周波数をｆＢｅとすると、本実施形態では、ｆＡｓ＜ｆＢｓ＜ｆＢｅ＜ｆＡｅとされている。
【００７５】
周波数判定部１１は、信号処理部７が複数の周波数を検出し、さらに、この複数の周波数の中に、周波数ｆＡと同じ変化をするものと、周波数ｆＢと同じ変化をするものが含まれている場合に、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると判定する。
【００７６】
具体的には、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると、ステップＳ２０３において信号ＳＡ、信号ＳＢそれぞれに対応する周波数成分が検出される。そして、信号ＳＡに対応する周波数についてステップＳ２０４が行われると、Δｆｒ≒ΔｆＡとなり、物体検知装置１はステップＳ２０５に進み、受信波に信号ＳＡが含まれていると判定する。また、信号ＳＢに対応する周波数についてステップＳ２０４が行われると、Δｆｒ≒ΔｆＢとなり、物体検知装置１はステップＳ２０５に進み、受信波に信号ＳＢが含まれていると判定する。このように、２つの周波数についてステップＳ２０５が行われることにより、物体検知装置１は、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると判定する。
【００７７】
このように、２つのチャープ信号を組み合わせて用いることにより、チャープ信号の検出精度が向上し、超音波の判別精度が向上する。
【００７８】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対して一方のチャープ信号を下りチャープに変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７９】
図１０に示すように、本実施形態では、変化率ΔｆＢが負の値とされている。すなわち、ステップＳ１０３において信号ＳＢの周波数ｆＢが減少し、ｆＢｅ＜ｆＢｓとされている。また、ｆＡｓ＝ｆＢｅ、ｆＢｓ＝ｆＡｅとされている。
【００８０】
本実施形態では、ステップＳ２０４においてΔｆｒ≒ΔｆＡであるか否かが判定され、Δｆｒ≒ΔｆＡと判定されると物体検知装置１はステップＳ２０５に進む。また、ステップＳ２０６においてΔｆｒ≒ΔｆＢであるか否かが判定され、Δｆｒ≒ΔｆＢであると判定されると物体検知装置１はステップＳ２０７に進む。
【００８１】
マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていれば、信号ＳＡに対応する周波数について、ステップＳ２０４においてΔｆｒ≒ΔｆＡと判定される。そして、物体検知装置１はステップＳ２０５に進み、受信波に信号ＳＡが含まれていると判定する。また、信号ＳＢに対応する周波数について、ステップＳ２０４においてΔｆｒ≒ΔｆＡでないと判定されて、物体検知装置１はステップＳ２０６に進む。そして、ステップＳ２０６においてΔｆｒ≒ΔｆＢであると判定されて、物体検知装置１はステップＳ２０７に進み、受信波に信号ＳＢが含まれていると判定する。このように、１つの周波数についてステップＳ２０５が行われ、他の１つの周波数についてステップＳ２０７が行われることにより、物体検知装置１は、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると判定する。
【００８２】
このように、上りチャープと下りチャープを組み合わせて用いた本実施形態においても、第２実施形態と同様に、チャープ信号の検出精度が向上する。
【００８３】
また、本実施形態では、上りチャープと下りチャープを組み合わせて用いることにより、各チャープ信号で周波数の変化幅を大きくすることができる。すなわち、信号ＳＡ、信号ＳＢの周波数の掃引幅を共にｆｐ２−ｆｐ１とすることができる。これにより、チャープ信号の検出精度がさらに向上する。
【００８４】
なお、本実施形態ではｆＡｓ＝ｆＢｅ、ｆＢｓ＝ｆＡｅとされているが、ｆＡｓ≠ｆＢｅ、ｆＢｓ≠ｆＡｅとされていてもよい。例えば、図１１に示すように、ｆＡｓ＞ｆＢｅ、ｆＢｓ＜ｆＡｅとされていてもよい。また、ｆＡｓ＜ｆＢｅとされていてもよいし、ｆＢｓ＞ｆＡｅとされていてもよい。
【００８５】
また、信号ＳＡと信号ＳＢとで、掃引開始までの時間が異なっていてもよい。例えば、図１２に示すように、信号ＳＡにおいて信号ＳＢよりも早く掃引が開始されてもよい。すなわち、ｔ＝ｔＡ１、ｔ＝ｔＢ１で信号ＳＡ、信号ＳＢの掃引が開始され、ｔ＝ｔＡ２、ｔ＝ｔＢ２で信号ＳＡ、信号ＳＢの掃引が終了するとき、ｔＡ１＜ｔＢ１とされてもよい。また、ｔＡ２＜ｔＢ２とされてもよい。
【００８６】
また、図１３に示すように、ｆＡｓ＝ｆＢｓとされていてもよい。この場合に、図１２に示す変形例と同様に、信号ＳＡと信号ＳＢとで掃引開始までの時間が異なっていてもよい。また、信号ＳＡと信号ＳＢとで掃引開始から終了までの時間が異なっていてもよい。
【００８７】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態に対して掃引開始前の周波数ｆｐを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８８】
第１実施形態では、掃引開始前の周波数ｆｐを一定としていたが、掃引開始前に周波数ｆｐを変化させてもよい。例えば、図１４に示すように、０≦ｔ＜ｔ３のときには周波数ｆｐを時間の経過とともに増加させ、ｔ３≦ｔ＜ｔ１のときには周波数ｆｐを一定としてもよい。
【００８９】
０≦ｔ＜ｔ１のときに周波数ｆｐを変化させる本実施形態においても、第１実施形態と同様に、チャープ信号の検出が容易になる。また、０≦ｔ＜ｔ３のときに周波数ｆｐを変化させていても、ｔ３≦ｔ＜ｔ１のときの周波数ｆｐを一定とすることで、第１実施形態と同様に、チャープ信号の検出がさらに容易になる。
【００９０】
なお、本実施形態では、ｔ＝０のときの周波数ｆｐをｆｐ１よりも小さい値とし、ｔ＝ｔ３でｆｐ＝ｆｐ１となるように周波数ｆｐを増加させているが、ｔ＝０のときの周波数ｆｐをｆｐ１よりも大きい値とし、ｔ＝ｔ３でｆｐ＝ｆｐ１となるように周波数ｆｐを減少させてもよい。
【００９１】
また、本実施形態では、第１実施形態に対して掃引開始前の周波数ｆｐを変更したが、図１５に示すように、第２実施形態の信号ＳＡ、信号ＳＢの掃引開始前の周波数を本実施形態と同様に変化させてもよい。
【００９２】
すなわち、ｔ＝０、ｔ３≦ｔ≦ｔ１、ｔ＝ｔ２のときの信号ＳＡの周波数ｆＡをｆＡ１、ｆＡ２、ｆＡ３とし、ｔ＝０、ｔ３≦ｔ≦ｔ１、ｔ＝ｔ２のときの信号ＳＢの周波数ｆＢをｆＢ１、ｆＢ２、ｆＢ３として、ｆＡ１＜ｆＡ２＜ｆＡ３、ｆＢ１＜ｆＢ２＜ｆＢ３としてもよい。図１５に示す変形例においても、第２実施形態と同様に、チャープ信号の検出精度が向上する。
【００９３】
また、図１６に示すように、第３施形態の信号ＳＡ、信号ＳＢの掃引開始前の周波数を本実施形態と同様に変化させてもよい。すなわち、ｆＢ３＜ｆＢ２＜ｆＢ１としてもよい。このような変形例においても、第３実施形態と同様に、チャープ信号の検出精度が向上する。
【００９４】
また、図１６に示す変形例では、ｆＡ１＝ｆＢ３、ｆＢ１＝ｆＡ３とされているが、ｆＡ１≠ｆＢ３、ｆＢ１≠ｆＡ３とされていてもよい。例えば、図１７に示すように、ｆＡ１＜ｆＢ３とされていてもよく、図１８に示すように、ｆＢ１＜ｆＡ３とされていてもよい。
【００９５】
また、図１９に示すように、ｆＡ１＜ｆＢ３かつｆＡ３＜ｆＢ１とされていてもよい。また、図２０に示すように、ｆＡ１＜ｆＢ３かつｆＢ１＜ｆＡ３とされていてもよい。
【００９６】
また、図１６に示す変形例では、信号ＳＡと信号ＳＢとで信号生成開始から掃引開始までの時間が同じとされているが、図２１に示すように、信号ＳＡと信号ＳＢとで信号生成開始から掃引開始までの時間が異なっていてもよい。また、図１６に示す変形例では、信号ＳＡと信号ＳＢとで掃引開始から掃引終了までの時間が同じとされているが、図２１に示すように、信号ＳＡと信号ＳＢとで掃引開始から掃引終了までの時間が異なっていてもよい。
【００９７】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第３実施形態に対して周波数ｆｐの掃引開始のタイミングを変更したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９８】
本実施形態では、マイクロホン２が探査波を送信する間、信号ＳＡと信号ＳＢの周波数が掃引される。具体的には、図２２に示すように、ｔ１＝０とされており、ｔ＝０のときから、すなわち、パルス信号の生成開始時から、信号ＳＡ、信号ＳＢの周波数が共に掃引される。本実施形態では、ｆＢｅ＜ｆＡｓ、ｆＢｓ＜ｆＡｅとされている。
【００９９】
このようにｔ＝０のときからパルス信号の周波数を掃引し、ｆＡｓ＜ｆＡｅ、ｆＢｓ＞ｆＢｅ、ｆＡｓ＜ｆＢｓとし、さらにｆＢｅ＜ｆＡｅとする本実施形態では、図２３に示すようにｆＡｅ＝ｆＢｅとする場合に比べて、信号ＳＡ、信号ＳＢそれぞれの掃引幅を広くすることができる。したがって、チャープ信号の検出および超音波の判別が容易になる。
【０１００】
なお、本実施形態ではｆＢｅ＜ｆＡｓ、ｆＢｓ＜ｆＡｅとされているが、図２４に示すように、ｆＢｅ＞ｆＡｓ、ｆＢｓ＞ｆＡｅとされていてもよい。また、ｆＡｓ＝ｆＢｅ、ｆＡｅ＝ｆＢｓとされていてもよい。
【０１０１】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１０２】
例えば、上記第１実施形態では、ステップＳ１０３においてパルス信号の周波数ｆｐを増加させたが、周波数ｆｐを減少させてもよい。例えば、０≦ｔ＜ｔ１のときｆｐ＝ｆｐ２とし、ｔ＝ｔ２のときｆｐ＝ｆｐ１となるようにしてもよい。この場合、ステップＳ２０７によって、マイクロホン２が送信した探査波の反射波が受信波に含まれていると判定される。周波数ｆｐを減少させた場合にも、図２５、図２６に示すように、従来の方法に比べて周波数ｆｒの変化幅を広くすることができる。また、周波数が減少するチャープ信号を上記第２実施形態のように組み合わせて用いてもよい。
【０１０３】
また、上記第１〜第５実施形態では、掃引開始の前後で周波数ｆｐを連続的に変化させたが、掃引開始の前後で周波数ｆｐを不連続に変化させてもよい。例えば、図２７に示すように、掃引開始前の周波数ｆｐをｆｐ１よりも大きい値で一定とし、掃引開始時の周波数ｆｐをｆｐ１としてもよい。
【０１０４】
また、上記第４実施形態では、チャープ信号の検出をさらに容易にするためにｔ３≦ｔ＜ｔ１のときの周波数ｆｐを一定としたが、掃引開始までに振幅Ａｔを十分に大きくすることができれば、掃引開始の直前まで周波数ｆｐを変化させてもよい。
【０１０５】
また、図２８に示すように、マイクロホン２を２つ配置し、一方のマイクロホン２およびＤＡ変換部３を送信部とし、他方のマイクロホン２を受信部としてもよい。また、上記第１、第４実施形態では、掃引開始から掃引終了までの周波数ｆｐの変化率Δｆｐを一定としたが、変化率Δｆｐが一定でなくてもよい。また、上記第２〜第５実施形態では、信号ＳＡ、信号ＳＢそれぞれについて、掃引開始から掃引終了までの周波数の変化率を一定としたが、周波数の変化率が一定でなくてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
２    マイクロホン
３    ＤＡ変換部
４    信号生成部
７    信号処理部
８    振幅検出部
１０  変化率検出部
１１  周波数判定部
１２  距離算出部
【図１】
2018179676.tif 000003
【図２】
2018179676.tif 000004
【図３】
2018179676.tif 000005
【図４】
2018179676.tif 000006
【図５】
2018179676.tif 000007
【図６】
2018179676.tif 000008
【図７】
2018179676.tif 000009
【図８】
2018179676.tif 000010
【図９】
2018179676.tif 000011
【図１０】
2018179676.tif 000012
【図１１】
2018179676.tif 000013
【図１２】
2018179676.tif 000014
【図１３】
2018179676.tif 000015
【図１４】
2018179676.tif 000016
【図１５】
2018179676.tif 000017
【図１６】
2018179676.tif 000018
【図１７】
2018179676.tif 000019
【図１８】
2018179676.tif 000020
【図１９】
2018179676.tif 000021
【図２０】
2018179676.tif 000022
【図２１】
2018179676.tif 000023
【図２２】
2018179676.tif 000024
【図２３】
2018179676.tif 000025
【図２４】
2018179676.tif 000026
【図２５】
2018179676.tif 000027
【図２６】
2018179676.tif 000028
【図２７】
2018179676.tif 000029
【図２８】
2018179676.tif 000030