(57)【要約】【課題】相対的に移動している対象物を検知可能としながらも、処理に掛かる時間の短縮を図ることができる物体検知装置を提供する。【解決手段】制御部３は、１回の検知につき出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の送波期間を示す送波パターンに従って送受波部２を制御する。生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成する。検知部５は、一定期間において反射波を受波した受波期間を示す受波パターンと参照パターンとを比較して対象物７の有無を検知する。生成部４は、送受波部２と対象物７との相対速度が規定速度以下であれば受波パターンの受波期間が参照パターンの送波期間に重なるように、送波期間を拡張する時間の長さを規定速度に基づいて決定している。【選択図】図１
2015064257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知空間に出力波を送波し、前記検知空間に存在する対象物での前記出力波の反射波を受波する送受波部と、
１回の検知につき前記出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の前記送波期間を示す送波パターンに従って前記送受波部を制御する制御部と、
前記送波パターンにおける少なくとも一部の前記送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成する生成部と、
一定期間において前記反射波を受波した受波期間を示す受波パターンと前記参照パターンとを比較して前記対象物の有無を検知し、当該受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間と重なる場合に前記対象物が存在すると判定する検知部とを備え、
前記生成部は、前記送受波部と前記対象物との相対速度が規定速度以下であれば前記受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間に重なるように、前記送波期間を拡張する時間の長さを前記規定速度に基づいて決定している
ことを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記生成部は、前記送波パターンにおける複数の前記送波期間のうち最後の前記送波期間を除く前記送波期間を拡張するように構成されている
請求項１に記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記生成部は、前記送波パターンにおける複数の前記送波期間において先の前記送波期間ほど拡張する時間を長くするように構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記生成部は、前記送波期間の開始時点を早める側に当該送波期間を拡張するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記生成部は、前記送波期間の終了時点を遅らせる側に当該送波期間を拡張するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記生成部は、前記送波期間の開始時点を早める側と、前記送波期間の終了時点を遅らせる側との両方に前記送波期間を拡張するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記検知部は、前記検知空間に前記対象物が存在する場合に、前記出力波の送波から前記反射波を受波するまでの時間に基づいて前記対象物までの距離を求める演算部を有し、
前記演算部は、前記受波パターンにおける複数の前記受波期間のうち最後の前記受波期間の開始時点を基準に、前記対象物までの距離を求めるように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の物体検知装置。
【請求項８】
前記検知部は、前記受波パターンにおける複数の前記受波期間のうち最初の前記受波期間から順に前記参照パターンと比較するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項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、検知空間に超音波や電波や光等の出力波を送波し、当該出力波の反射波を用いて検知空間に存在する対象物を検知する物体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の物体検知装置は、車両に搭載されて障害物の発見等に利用されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の物体検知装置（車両用障害物検知装置）は、超音波のパルス信号をランダムに発射する送信手段と、この超音波の障害物による反射パルスを受信する受信手段とを具備している。この物体検知装置は、送信手段で発射したパルス信号と受信手段で受信したパルス信号とをパターンマッチングして、障害物の有無を判別する。
【０００４】
さらに、特許文献１には、車両が障害物に対して相対移動しているとき、各送信パルスの発射時間とその反射パルスの受信時間とは、車両と障害物との距離及び両者の相対速度が定まると、一対一に対応することの記載がある。すなわち、物体検知装置は、送信パターンと受信パターンとをパターンマッチングし、両者パターンが完全に一致する（受信パルスが送信パルスに対し｛２（Ｌ−Ｔｎ・ｖ）／（ｃ＋ｖ）｝だけ遅れる関係にある）ときには、障害物ありと判別する。ここで、“Ｌ”は車両と障害物との距離、“ｖ”は両者の相対速度、“ｃ”は音速、“Ｔｎ”はパルス信号をＮ回発射した微小時間経過後の時間である。
【０００５】
特許文献１に記載の物体検知装置は、上記関係式中の“Ｌ”および“ｖ”を任意の変数として変更しながら、単位時間内の各送信パルスについて、上記関係式で定まる所定の対応時間に反射パルスを受信しているか否かを反復計算する。この物体検知装置は、単位時間内に発射した送信パルスのすべてについて受信パルスがマッチする“Ｌ”および“ｖ”の組み合わせがないときは、障害物なしと判断する。一方、“Ｌ”および“ｖ”のいずれかの組み合わせによって両パターンが完全にマッチすれば、物体検知装置は、障害物ありと判断する。物体検知装置は、この単位時間毎のパターンマッチングを繰り返して障害物検知を連続的に行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−７９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の物体検知装置は、パターンマッチングの際に、距離Ｌおよび相対速度ｖを変数として順次変更しながらマッチング処理を行うので、処理に時間が掛かる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、相対的に移動している対象物を検知可能としながらも、処理に掛かる時間の短縮を図ることができる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】
【０００９】
本発明の物体検知装置は、検知空間に出力波を送波し、前記検知空間に存在する対象物での前記出力波の反射波を受波する送受波部と、１回の検知につき前記出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の前記送波期間を示す送波パターンに従って前記送受波部を制御する制御部と、前記送波パターンにおける少なくとも一部の前記送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成する生成部と、一定期間において前記反射波を受波した受波期間を示す受波パターンと前記参照パターンとを比較して前記対象物の有無を検知し、当該受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間と重なる場合に前記対象物が存在すると判定する検知部とを備え、前記生成部は、前記送受波部と前記対象物との相対速度が規定速度以下であれば前記受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間に重なるように、前記送波期間を拡張する時間の長さを前記規定速度に基づいて決定していることを特徴とする。
【００１０】
この物体検知装置において、前記生成部は、前記送波パターンにおける複数の前記送波期間のうち最後の前記送波期間を除く前記送波期間を拡張するように構成されていることが望ましい。
【００１１】
この物体検知装置において、前記生成部は、前記送波パターンにおける複数の前記送波期間において先の前記送波期間ほど拡張する時間を長くするように構成されていることがより望ましい。
【００１２】
この物体検知装置において、前記生成部は、前記送波期間の開始時点を早める側に当該送波期間を拡張するように構成されていることがより望ましい。
【００１３】
また、この物体検知装置において、前記生成部は、前記送波期間の終了時点を遅らせる側に当該送波期間を拡張するように構成されていることが望ましい。
【００１４】
また、この物体検知装置において、前記生成部は、前記送波期間の開始時点を早める側と、前記送波期間の終了時点を遅らせる側との両方に前記送波期間を拡張するように構成されていることが望ましい。
【００１５】
この物体検知装置において、前記検知部は、前記検知空間に前記対象物が存在する場合に、前記出力波の送波から前記反射波を受波するまでの時間に基づいて前記対象物までの距離を求める演算部を有し、前記演算部は、前記受波パターンにおける複数の前記受波期間のうち最後の前記受波期間の開始時点を基準に、前記対象物までの距離を求めるように構成されていることがより望ましい。
【００１６】
この物体検知装置において、前記検知部は、前記受波パターンにおける複数の前記受波期間のうち最初の前記受波期間から順に前記参照パターンと比較するように構成されていることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、生成部が、送受波部と対象物との相対速度が規定速度以下であれば受波パターンの受波期間が参照パターンの送波期間に重なるように、送波期間を拡張する時間の長さを前記規定速度に基づいて決定している。したがって、本発明は、相対的に移動している対象物を検知可能としながらも、処理に掛かる時間の短縮を図ることができる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る物体検知装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】参考例の動作の説明図である。
【図３】実施形態１に係る物体検知装置の動作の説明図である。
【図４】実施形態１に係る物体検知装置の動作の説明図である。
【図５】第１の変形例に係る物体検知装置の動作の説明図である。
【図６】第２の変形例に係る物体検知装置の動作の説明図である。
【図７】実施形態２に係る物体検知装置の動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（参考例）
本参考例に係る物体検知装置は、ノイズを反射波と誤認して物体の誤検知が生じることを回避するために、出力波を複数回送波し、全ての出力波の反射波を受波した場合にのみ対象物（物体）が存在すると判断するように構成されている。すなわち、物体検知装置は、複数回分の反射波を全て受波して初めて対象物の存在を検知するので、単発的なノイズが発生しただけでは、対象物の誤検知を生じることはない。したがって、本参考例に係る物体検知装置によれば、ノイズを反射波と誤認することによる誤検知を生じにくくなる。
【００２０】
本参考例に係る物体検知装置は、図２Ａ，図２Ｂに示すように、反射波の受波を待たずに出力波（図２Ａ）を比較的短い時間間隔で複数回まとめて送波し、その後、これら複数回の出力波に対応する反射波（図２Ｂ）をまとめて受波するように構成されている。この場合、複数回の出力波は、少なくとも各出力波の残響成分が各々の次の出力波に影響しない程度まで減衰するような時間間隔を空けて送波される。
【００２１】
この物体検知装置は、１回の検知につき出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の送波期間を示す送波パターンに従って送受波部２（図１参照）を制御する。物体検知装置は、一定期間において反射波を受波した受波期間を示す受波パターンを、送波パターンからなる参照パターンと比較することで対象物の有無を検知する。つまり、物体検知装置は、受波パターンと参照パターンとのパターンマッチングを行い、受波パターンが参照パターンに一致していれば対象物ありと判断し、一致していなければ対象物なしと判断する。
【００２２】
図２Ａは物体検知装置から送波される出力波を表し、図２Ｂは物体検知装置で受波される反射波を表し、図２Ｃは受波パターンを表し、図２Ｄは参照パターン（送波パターン）を表している。図２Ａ〜図２Ｄでは、検知空間に対象物が存在する場合を例示しており、一例として出力波の送波が４回繰り返され、各出力波に対する反射波が４回とも受波されている。なお、図２Ａ〜図２Ｄでは、対象物が静止体であって、物体検知装置−対象物間の距離が一定である場合を例示している。
【００２３】
この場合には、図２Ｃに示す受波パターンと、図２Ｄに示す参照パターンとが一致しているので、物体検知装置は検知空間に対象物ありと判断する。さらに、物体検知装置は、受波パターンが参照パターンと一致した場合、出力波の送波から反射波の受波までに掛かった時間、つまり反射波を受波したタイミングに基づいて、対象物までの距離を測定することができる。
【００２４】
ただし、本参考例に係る物体検知装置は、対象物が相対的に移動し、物体検知装置−対象物間の距離が変化しているような場合には、対象物を正しく検知できない可能性がある。すなわち、物体検知装置から出力波が送波され、この出力波が対象物で反射されて反射波として物体検知装置に返ってくるまでに掛かる時間は、物体検知装置−対象物間の距離によって変わる。そのため、対象物が物体検知装置に対し相対的に移動していれば、１回の検知で送波される複数の出力波のうち１発目の出力波と２発目の出力波とでは、物体検知装置−対象物間の距離が異なり、送波から反射波の受波までに掛かる時間が変わることがある。
【００２５】
したがって、たとえば対象物が物体検知装置から遠ざかるなどして物体検知装置−対象物間の距離が徐々に大きくなる状況では、出力波の送波から反射波の受波までに掛かる時間が徐々に長くなる。この場合、受波パターンは、図２Ｅに示すように、各受波期間が参照パターン（送波パターン）の各送波期間に対して徐々に遅れることになる。結果的に、物体検知装置は、図２Ｅ，図２Ｆに示すように受波パターンと参照パターンとをパターンマッチングした際に両パターンが一致せず、対象物なしと誤って判断する可能性がある。なお、図２Ｅは物体検知装置−対象物間の距離が徐々に大きくなる場合の受波パターンを表し、図２Ｆは参照パターンを表している。
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態の物体検知装置は、上述した参考例の物体検知装置を基本構成として、下記の構成を採用することで、相対的に移動している対象物を検知可能としながらも、処理に掛かる時間の短縮を図ることができる装置を実現する。
【００２７】
本実施形態の物体検知装置１は、図１に示すように、送受波部２と、制御部３と、生成部４と、検知部５とを備えている。
【００２８】
送受波部２は、検知空間６に出力波を送波し、検知空間６に存在する対象物７での前記出力波の反射波を受波する。
【００２９】
制御部３は、１回の検知につき前記出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の前記送波期間を示す送波パターンに従って送受波部２を制御する。
【００３０】
生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の前記送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成する。
【００３１】
検知部５は、一定期間において前記反射波を受波した受波期間を示す受波パターンと前記参照パターンとを比較して対象物７の有無を検知する。検知部５は、当該受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間と重なる場合に対象物７が存在すると判定する。
【００３２】
生成部４は、送受波部２と対象物７との相対速度が規定速度以下であれば前記受波パターンの前記受波期間が前記参照パターンの前記送波期間に重なるように、前記送波期間を拡張する時間の長さを前記規定速度に基づいて決定している。
【００３３】
以下、本実施形態の物体検知装置１について詳しく説明する。ただし、以下に説明する物体検知装置１は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００３４】
本実施形態においては、物体検知装置１が、自動車に搭載され、車両の周囲に存在する障害物の検知を行って自動車の運転を支援する所謂クリアランスソナーシステムに用いられる場合を例とする。クリアランスソナーシステムは、たとえば障害物までの距離に応じて運転者に通知を行ったり、自動車のブレーキ操作を支援したりする機能を有している。物体検知装置１は、自動車のＥＣＵ（電子制御ユニット）に接続され、自動車が規定速度以下で走行中に障害物の検知を行い、車両の周囲に存在する障害物の有無、並びに障害物が存在する場合には障害物までの距離を、検知結果としてＥＣＵへ出力する。
【００３５】
本実施形態の物体検知装置１は、図１に示すように、上述した送受波部２、制御部３、生成部４、検知部５に加えて、検知結果をＥＣＵ（図示せず）へ出力する出力部８を備えている。ここでは、制御部３、生成部４、検知部５、出力部８は、メモリおよびプロセッサを有するマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを実行することにより実現される。マイコンを制御部３、生成部４、検知部５、出力部８として機能させるプログラムは、たとえば記録媒体に記憶されて提供されてもよい。
【００３６】
また、制御部３、生成部４および検知部５は、自動車のＥＣＵが適宜のプログラムを実行することにより実現されていてもよい。この場合、制御部３、生成部４および検知部５をＥＣＵと別に設ける必要がないため出力部８は省略可能であり、物体検知装置１は、センサユニットとしての送波器２４および受波器２５がＥＣＵに接続されて構成されることになる。
【００３７】
送受波部２は、検知空間６に向けて出力波を送波する送波部２１と、検知空間６からの反射波を受波する受波部２２とを有している。
【００３８】
送波部２１は、発振回路および送波アンプを含む送波回路２３と、超音波素子（超音波トランスデューサ）からなる送波器２４とを具備している。送波部２１は、送波回路２３から出力される電気信号からなる送波信号を、送波器２４にて送波回路２３の発振周波数と同一周波数の超音波に変換し、この超音波を出力波として検知空間６に送波（放射）するように構成されている。
【００３９】
受波部２２は、超音波素子（超音波トランスデューサ）からなり検知空間６から到来する超音波を受波信号に変換する受波器２５と、受波器２５から出力される受波信号を増幅する受波アンプを含む受波回路２６とを具備している。つまり、受波部２２は、送波部２１から送波され検知空間６内に存在する対象物（障害物）７で反射された超音波を、受波器２５にて反射波として受波し電気信号からなる受波信号に変換し、受波回路２６で受波信号を増幅して出力するように構成されている。なお、以下では、受波回路２６で増幅後の受波信号を単に「受波信号」という。
【００４０】
センサユニットを構成する送波器２４および受波器２５は、このように検知空間（ここでは車両の周囲の空間）６へ超音波（出力波）を送波し、また検知空間６からの超音波（反射波）を受波するように、検知空間６に向けて配置されている。具体的には、センサユニットとしての送波器２４および受波器２５は、車両の四隅（右前、右後、左前、左後）を含む複数箇所にそれぞれ設けられているが、図１では１箇所に設けられた送波器２４および受波器２５のみを図示している。
【００４１】
なお、送波器２４と受波器２５とはいずれも超音波素子（超音波トランスデューサ）からなるので、１つの超音波素子が送波器２４および受波器２５として兼用されていてもよい。この場合、物体検知装置１の部品点数を少なく抑えることができる。また、物体検知装置１で用いる出力波は、超音波に限らず、たとえば超音波以外の疎密波、または電波や光等の電磁波であってもよい。
【００４２】
制御部３は、１回の検知につき出力波を送波する送波期間が間欠的に複数回設定されるように、複数の送波期間を示す送波パターンが予め設定され、送波パターンに従ってパルス信号を出力することで送受波部２を制御する。つまり、制御部３は、送波パターンの送波期間でＨレベル、送波期間以外の期間でＬレベルとなるパルス信号を送波回路２３へ出力し、パルス信号がＨレベルの期間（送波期間）に送波回路２３を駆動して送波信号を生じさせる。これにより、送波部２１からは、１回の検知につき出力波が間欠的に複数回送波される。
【００４３】
制御部３は、送波パターンにおいて、送波期間の間隔（パルス信号の間隔）および送波期間の長さ（パルス信号のパルス幅）を適宜設定することにより、出力波を送波する時間間隔および時間長さを適宜設定する。なお、個々の出力波はパルス波であってもよいしバースト波であってもよい。
【００４４】
生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成する。生成部４については後述する。
【００４５】
検知部５は、一定期間において反射波を受波した受波期間を示す受波パターンを生成し、受波パターンと、生成部４で生成された参照パターンとを比較して対象物７の有無を検知する。ここで、受波期間は、受波部２２が所定の閾値以上の超音波を受波した期間である。検知部５は、受波パターンの受波期間が参照パターンの送波期間と重なる場合に、受波パターンが参照パターンに一致するとみなし、対象物７が存在すると判定する。検知部５は、受波パターンの受波期間が参照パターンの送波期間と重ならない場合には、対象物７が存在しないと判定する。
【００４６】
ここで、受波期間が送波期間に重なるとは、受波期間が送波期間に完全に一致している必要はなく、受波パターンに含まれる複数の受波期間の全てが、参照パターンにおけるいずれかの送波期間に含まれていることをいう。つまり、検知部５は、受波パターンに含まれる複数の受波期間が、全て参照パターンにおける送波期間の開始時点−終了時点間に収まっていれば、受波パターンが参照パターンに一致しているとみなし、対象物７が存在すると判定する。一方、受波パターンに含まれる複数の受波期間が、１つでも送波期間の開始時点−終了時点間からはみ出していれば、受波パターンが参照パターンに一致していないとみなし、対象物７が存在しないと判定する。
【００４７】
さらに、検知部５は、制御部３との間で同期をとるように構成されている。本実施形態では、検知部５は、検知空間６に対象物７が存在する場合に、出力波の送波から反射波を受波するまでの時間に基づいて対象物７までの距離を求める演算部５１を有している。演算部５１は、たとえば送波部２１より送波される出力波の立ち上がりから、この出力波に対応し受波部２２で受波された反射波の立ち上がりまでの時間を計測し、この時間を対象物７までの距離に換算する。
【００４８】
つまり、演算部５１は、超音波の往復に掛かる時間（飛行時間）と音速とから距離を求めるＴＯＦ（Time of flight）法により対象物７までの距離を求めている。超音波の飛行時間をＴｆ〔ｓ〕、音速をＣ〔ｍ／ｓ〕とすれば、対象物７までの距離Ｌ１〔ｍ〕は、Ｌ１＝Ｔｆ×Ｃ／２で表される。したがって、検知部５は、検知空間（車両の周囲の空間）６における対象物（障害物）７の有無、並びに対象物７が存在する場合には演算部５１で求めた対象物７までの距離を、対象物７の検知結果として出力する。
【００４９】
出力部８は、検知部５の検知結果を受け、検知結果に応じた信号を車両のＥＣＵへ送信する。
【００５０】
ところで、本実施形態では、物体検知装置１は、図３Ａ，図３Ｂに示すように、上記参考例と同様、１回の検知につき、出力波（図３Ａ）を比較的短い時間間隔で複数回（ここでは４回）繰り返して送波するように構成されている。つまり、制御部３は、間欠的に発生する４つの出力波が一まとめにして出力されるように送波部２１を制御する。しかも、これら４つの各出力波は、少なくとも各出力波の残響成分が各々の次の出力波に影響しない程度まで減衰するような時間間隔（δ１，δ２，δ３）を空けて送波される。なお、図３Ａは送波部２１から送波される超音波（出力波）を表し、図３Ｂは受波部２２で受波される超音波（反射波）を表している。
【００５１】
図３Ａ，図３Ｂでは、検知空間６に存在する対象物７が送受波部２に対して相対的に移動し、物体検知装置１−対象物７間の距離が徐々に大きくなる場合を例示している。この場合、１回の検知で送波される複数の出力波のうち１発目の出力波と、２発目の出力波とでは、物体検知装置１−対象物７間の距離が異なることで、出力波の送波から反射波の受波までに掛かる時間が変化する。そのため、受波パターンは、各受波期間が送波パターンの各送波期間に対して時間軸方向にずれることになる。
【００５２】
つまり、図３Ａ，図３Ｂの例では、時間経過に伴い、物体検知装置１−対象物７間の距離が徐々に大きくなるので、出力波の送波から反射波の受波までに掛かる時間が徐々に長くなる。そのため、受波パターンは、図３Ｃに示すように、受波期間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の間隔が送波パターンの送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の間隔δ１，δ２，δ３に比べて徐々に広くなり、送波パターンと一致しなくなる。なお、図３Ｃおよび図３Ｄでは横軸は時間軸ではなくメモリに割り当てられた配列番号であるが、配列については後述する。
【００５３】
そこで、生成部４は、予め規定された規定速度を用いることにより、送受波部２−対象物７間で生じ得る距離の変化量に合わせて、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張し、参照パターンを生成する。
【００５４】
すなわち、本実施形態に係る物体検知装置１は、検知可能な対象物７について想定している相対速度の最大値（最高速度）を、規定速度として規定する。生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成しており、送波期間を拡張する時間の長さを、上述のように規定された規定速度に基づいて決定する。送受波部２−対象物７間の相対速度が規定速度以下であれば、所定時間に生じ得る送受波部２−対象物７間の距離の変化は、その最大値が規定速度に基づいて決定されることになる。
【００５５】
このように、生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張するので、図３Ｄに示すように、参照パターンにおいては、送波パターンに比べて少なくとも一部（ここでは１回目〜３回目）の送波期間が時間軸方向に拡張される。なお、図３Ｃは受波パターン、図３Ｄは参照パターンをそれぞれ表しており、図３Ｄでは、拡張前の送波期間、つまり送波パターンにおける送波期間を二点鎖線で表している。
【００５６】
その結果、受波パターンの各受波期間が送波パターンの各送波期間に対して時間軸方向にずれて（遅れて）いたとしても、受波パターンの受波期間が拡張された参照パターンの送波期間と重なることで、検知部５は、対象物７が存在すると判定できる。要するに、検知部５は、送波パターンの送波期間を拡張した参照パターンと受波パターンとを比較することで、対象物７の有無を検知するので、受波パターンが送波パターンと完全には一致していなくても、対象物７を検知することが可能になる。
【００５７】
さらに、生成部４は、送波パターンにおける複数の送波期間のうち最後（４回目）の送波期間を除く送波期間を拡張するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、検知部５は、受波パターンのうちの最後の受波期間については、拡張されていない送波期間と比較することで対象物７の有無を検知するので、対象物７の最新の位置を検知可能である。
【００５８】
また、生成部４は、送波パターンにおける複数の送波期間において先の送波期間ほど拡張する時間を長くするように構成されていることが好ましい。この構成によれば、送波期間の拡張する時間（拡張幅）が全ての送波期間で一律に設定される場合に比べて、生成部４は、各送波期間について想定される受波期間とのずれに応じた適切な拡張幅を採用できる。そのため、物体検知装置１は、必要以上に送波期間が拡張されてしまうことに起因した、ノイズによる誤検知を低減できる。
【００５９】
さらにまた、生成部４は、送波期間の開始時点を早める側と、送波期間の終了時点を遅らせる側との両方に送波期間を拡張するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、物体検知装置１は、対象物７までの距離が一定である場合は勿論のこと、対象物７が遠ざかる場合と近づく場合との両方に対応して、対象物７の有無を検知可能になる。
【００６０】
また、検知部５が演算部５１を有する場合、演算部５１は、受波パターンにおける複数の受波期間のうち最後の受波期間の開始時点を基準に、対象物７までの距離を求めるように構成されていることが望ましい。この構成によれば、物体検知装置１は、受波パターンにおける複数の受波期間のうち最後の受波期間の開始時点を基準にすることで、対象物７までの距離が変化している場合でも、変化後の（最新の）距離を求めることができる。
【００６１】
さらに、検知部５は、受波パターンにおける複数の受波期間のうち最初の受波期間から順に参照パターンと比較するように構成されていることが好ましい。この構成によれば、物体検知装置１は、検知空間６に存在する複数の対象物７からそれぞれ反射波を受けた場合に、最も近い位置にある対象物７を検知可能になる。
【００６２】
以下に、図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら、具体例を挙げて本実施形態に係る物体検知装置１の動作を説明する。
【００６３】
ここでは、検知可能な対象物７について想定している相対速度の最大値（最高速度）として規定された規定速度Ｖは２５ｋｍ／ｈであると仮定し、音速Ｃは３４０ｍ／ｓであると仮定する。また、１回の送波期間に送波される超音波は３８周期であり、送波器２４の駆動周波数（送波回路２３の発振周波数）は７２．２ｋＨｚであって、１回の検知につき出力波が送波される回数は４回であると仮定する。つまり、送波パターンにおける個々の送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の時間長さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４はいずれも５２６μｓとなる。
【００６４】
送波パターンにおける送波期間の時間間隔（インターバル）はランダムに設定される。１回目の送波期間Ｔ１と２回目の送波期間Ｔ２との間の時間間隔δ１は２ｍｓであると仮定する。２回目の送波期間Ｔ２と３回目の送波期間Ｔ３との間の時間間隔δ２は４ｍｓ、３回目の送波期間Ｔ３と４回目の送波期間Ｔ４との間の時間間隔δ３は６ｍｓであると仮定する。また、この物体検知装置１の距離分解能は１ｃｍ（時間に換算すると、５８．８２μｓ（＝２×１〔ｃｍ〕／３４０〔ｍ／ｓ〕））であると仮定する。送波パターンにおける個々の送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の時間長さｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（＝５２６μｓ）は、それぞれ距離に換算すると９ｃｍとなる。
【００６５】
なお、本実施形態では、物体検知装置１は、出力波を送波後、反射波を受波したか否かを示す受波結果をメモリの各配列要素に順次格納することにより、受波期間を示す受波パターンを生成する。つまり、物体検知装置１は、たとえば反射波を受波している期間には“１”を配列要素に格納し、受波していない期間には“０”を配列要素に格納する。この場合、“１”の配列要素が送波期間に相当する。そのため、図３Ａおよび図３Ｂでは横軸は時間軸であるのに対し、図３Ｃおよび図３Ｄでは横軸は時間軸ではなくメモリに割り当てられた配列番号である。ここで、図３Ｃおよび図３Ｄにおける配列番号（０，ｘ１２，ｘ２１，ｘ２２，ｘ３１・・・）は時間に相当し、各配列要素の分解能は物体検知装置１で検知可能な時間分解能に相当する。
【００６６】
よって、図３Ｄの“δ１０”は図３Ａの“δ１”に相当し、図３Ｄの“δ２０”は図３Ａの“δ２”に相当し、図３Ｄの“δ３０”は図３Ａの“δ３”に相当する。また、図３Ｄの“ｇ１”は図３Ａの“Ｔ１”に相当し、図３Ｄの“ｇ２”は図３Ａの“Ｔ２”に相当し、図３Ｄの“ｇ３”は図３Ａの“Ｔ３”に相当し、図３Ｄの“ｇ４”は図３Ａの“Ｔ４”に相当する。さらに、超音波の往復に掛かる時間（飛行時間）は演算部５１により距離に換算されるから、物体検知装置１は、出力波を送波後の所定のタイミングで、配列番号“０”から順に受波結果を格納し始めることで、配列番号は対象物７までの距離にも相当する。
【００６７】
上述した条件のもと、生成部４は、次のように送波期間の拡張幅を決定する。
【００６８】
すなわち、生成部４は、図３Ｄに示すように、最後（４回目）の送波期間Ｔ４の開始時点（配列番号ｎ＝ｘ４１）を基準点として、１〜３回目の各送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の拡張幅を決定する。
【００６９】
３回目の送波期間Ｔ３の開始時点は、基準点（４回目の送波期間Ｔ４の開始時点）から、時間間隔“δ３”（＝６ｍｓ）と送波期間Ｔ３の時間長さ“ｔ３”（＝５２６μｓ）とを合算した第１の時間だけ遡った時点である。よって、この第１の時間（δ３＋ｔ３）中に送受波部２−対象物７間で生じ得る距離の変化量（最大値）は、規定速度“Ｖ”（＝２５ｋｍ／ｈ）を用いてＶ×（δ３＋ｔ３）で表される。
【００７０】
そのため、生成部４は、３回目の送波期間Ｔ３についての拡張幅Δｗ３を、規定速度“Ｖ”（＝２５ｋｍ／ｈ）に基づいて、Δｗ３＝Ｖ×（δ３＋ｔ３）＝２５×６５２６／３６００／１０＝４．５３２ｃｍに決定する。この拡張幅Δｗ３（＝４．５３２ｃｍ）を時間に換算すると、２６６．５８（＝４．５３２×５８．８２）μｓとなる。
【００７１】
２回目の送波期間Ｔ２の開始時点は、基準点（４回目の送波期間Ｔ４の開始時点）から、時間間隔“δ３＋δ２”（＝１０ｍｓ）と送波期間Ｔ２，Ｔ３の各時間長さ“ｔ２”，“ｔ３”（＝５２６μｓ）とを合算した第２の時間だけ遡った時点である。よって、この第２の時間（δ３＋δ２＋ｔ３＋ｔ２）中に送受波部２−対象物７間で生じ得る距離の変化量（最大値）は、規定速度Ｖ（＝２５ｋｍ／ｈ）を用いてＶ×（δ３＋δ２＋ｔ３＋ｔ２）で表される。
【００７２】
そのため、生成部４は、２回目の送波期間Ｔ２についての拡張幅Δｗ２を、規定速度Ｖ（＝２５ｋｍ／ｈ）を用いて、Δｗ２＝Ｖ×（δ３＋δ２＋ｔ３＋ｔ２）＝２５×１１０５２／３６００／１０＝７．６７５ｃｍに決定する。この拡張幅Δｗ２を時間に換算すると、４５１．４４（＝７．６７５×５８．８２）μｓとなる。
【００７３】
１回目の送波期間Ｔ１の開始時点は、基準点（４回目の送波期間Ｔ４の開始時点）から、時間間隔“δ３＋δ２＋δ１”（＝１２ｍｓ）と送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の各時間長さ“ｔ１”，“ｔ２”，“ｔ３”（＝５２６μｓ）とを合算した第３の時間遡った時点である。よって、この第３の時間（δ３＋δ２＋δ１＋ｔ３＋ｔ２＋ｔ１）中に送受波部２−対象物７間で生じ得る距離の変化量（最大値）は、規定速度Ｖ（＝２５ｋｍ／ｈ）を用いてＶ×（δ３＋δ２＋δ１＋ｔ３＋ｔ２＋ｔ１）で表される。
【００７４】
そのため、生成部４は、１回目の送波期間Ｔ１についての拡張幅Δｗ１を、規定速度Ｖ（＝２５ｋｍ／ｈ）を用いて、Δｗ１＝Ｖ×（δ３＋δ２＋δ１＋ｔ３＋ｔ２＋ｔ１）＝２５×１３５７８／３６００／１０＝９．４２９ｃｍに決定する。この拡張幅Δｗ１を時間に換算すると、５５４．６２（＝９．４２９×５８．８２）μｓとなる。
【００７５】
生成部４は、上述したようにして求めた拡張幅Δｗ３の分だけ送波パターンにおける３回目の送波期間Ｔ３を前後にそれぞれ拡張し、参照パターンを生成する。つまり、生成部４は、３回目の送波期間Ｔ３について、開始時点を拡張幅Δｗ３の分だけ早め、且つ、終了時点を拡張幅Δｗ３の分だけ遅らせるように拡張する。同様に、生成部４は、拡張幅Δｗ２の分だけ送波パターンにおける２回目の送波期間Ｔ２を前後にそれぞれ拡張し、拡張幅Δｗ１の分だけ送波パターンにおける１回目の送波期間Ｔ１を前後にそれぞれ拡張し、参照パターンを生成する。
【００７６】
参照パターンにおいては、拡張された１回目の送波期間Ｔ１の開始時点の配列番号ｎを“０”、終了時点の配列番号ｎを“ｘ１２”、拡張された２回目の送波期間Ｔ２の開始時点の配列番号ｎを“ｘ２１”、終了時点の配列番号ｎを“ｘ２２”としている。同様に、拡張された３回目の送波期間Ｔ３の開始時点の配列番号ｎを“ｘ３１”、終了時点の配列番号ｎを“ｘ３２”とし、４回目の送波期間Ｔ４の開始時点の配列番号ｎを“ｘ４１”、終了時点の配列番号ｎを“ｘ４２”としている。
【００７７】
なお、ここでは、生成部４は、各拡張幅Δｗ１、Δｗ２、Δｗ３についていずれも１ｃｍ未満を切り上げて、送波期間の拡張に使用している。つまり、生成部４は、拡張幅Δｗ３（＝４．５３２ｃｍ）を５ｃｍ、拡張幅Δｗ２（＝７．６７５ｃｍ）を８ｃｍ、拡張幅Δｗ１（＝９．４２９ｃｍ）を１０ｃｍとしている。ただし、このように生成部４が１ｃｍ未満を切り上げる構成は必須ではない。
【００７８】
次に、検知部５が、上述のように送波期間が拡張された参照パターンと、受波パターンとの比較を行い、対象物７を検知する際の処理について説明する。
【００７９】
検知部５は、図４Ａに示すように、参照パターン１０１を掃引しながら受波パターン１０２と比較する。つまり、検知部５は、参照パターン１０１を時間軸方向において過去側から現在側へスライドさせ、図４Ｂのように受波パターン１０２の受波期間が参照パターン１０１の送波期間と重なったところで、受波パターン１０２が参照パターン１０１に一致したとみなす。検知部５は、受波パターン１０２が参照パターン１０１に一致しているとみなすと、対象物７が存在すると判断する。
【００８０】
さらに、対象物７が存在する場合、検知部５は、演算部５１により、出力波の送波から反射波を受波するまでの時間に基づいて対象物７までの距離を求める。本実施形態では、演算部５１は、受波パターンにおける複数の受波期間のうち最後の受波期間の開始時点を基準に、対象物７までの距離を求める。
【００８１】
具体的には、演算部５１は、図４Ｂに示すように、受波パターン１０２が参照パターン１０１に一致するとみなされた状態で、受波パターンにおける複数の受波期間のうち最後の受波期間の開始時点の配列番号（ｎ＝ｙ１）を基準位置とする。演算部５１は、この基準位置（配列番号ｎ＝ｙ１）と、参照パターンにおける最後の送波期間の開始時点（配列番号ｎ＝ｘ４１）と、１発目の送波期間Ｔ１の拡張幅Δｗ１とを用いて、対象物７までの距離ＬをＬ＝ｙ１−（ｘ４１−Δｗ１）により求める。図４Ｂの例では、配列番号ｎ＝ｙ２の位置が対象物７までの距離Ｌに相当する。
【００８２】
以上説明した本実施形態の物体検知装置１によれば、生成部４は、送受波部２と対象物７との相対速度が規定速度以下であれば受波パターンが参照パターンに重なるように、送波期間を拡張する時間の長さを規定速度に基づいて決定している。したがって、受波パターンの各受波期間が送波パターンの各送波期間に対して時間軸方向にずれていたとしても、受波パターンの受波期間が拡張された参照パターンの送波期間と重なることで、検知部５は、対象物７が存在すると判定できる。その結果、本実施形態に係る物体検知装置１は、相対的に移動している対象物７を検知可能としながらも、処理に掛かる時間の短縮を図ることができる、という利点がある。
【００８３】
ところで、上記実施形態では、生成部４が、送波期間の開始時点を早める側と、送波期間の終了時点を遅らせる側との両方に送波期間を拡張するように構成されている場合を例示したが、生成部４の構成はこの例に限らない。
【００８４】
第１の変形例として、生成部４は、送波期間の開始時点を早める側に送波期間を拡張するように構成されていてもよい。すなわち、対象物７が送受波部２から遠ざかる場合、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、受波パターンは、受波期間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の間隔が送波パターンの送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の間隔に比べて徐々に広くなり、送波パターンと一致しなくなる。なお、図５Ａは送波部２１から送波される超音波（出力波）、図５Ｂは受波部２２で受波される超音波（反射波）、図５Ｃは受波パターン、図５Ｄは参照パターンをそれぞれ表している。
【００８５】
この場合、生成部４は、図５Ｄに示すように、送波期間の開始時点を早める側（図５Ｄの左側）にのみ送波期間を拡張することで、拡張後の参照パターンに受波パターンが重なることになる。要するに、生成部４が送波期間の開始時点を早める側にのみ送波期間を拡張する構成であっても、物体検知装置１は、対象物７との距離が一定の場合、並びに対象物７が遠ざかる場合には、対象物７を検知可能である。
【００８６】
第２の変形例として、生成部４は、送波期間の終了時点を遅らせる側に送波期間を拡張するように構成されていてもよい。すなわち、対象物７が送受波部２に近づく場合、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、受波パターンは、受波期間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の間隔が送波パターンの送波期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の間隔に比べて徐々に狭くなり、送波パターンと一致しなくなる。なお、図６Ａは送波部２１から送波される超音波（出力波）、図６Ｂは受波部２２で受波される超音波（反射波）、図６Ｃは受波パターン、図６Ｄは参照パターンをそれぞれ表している。
【００８７】
この場合、生成部４は、図６Ｄに示すように、送波期間の終了時点を遅らせる側（図６Ｄの右側）にのみ送波期間を拡張することで、拡張後の参照パターンに受波パターンが重なることになる。要するに、生成部４が送波期間の終了時点を遅らせる側にのみ送波期間を拡張する構成であっても、物体検知装置１は、対象物７との距離が一定の場合、並びに対象物７が近づく場合には、対象物７を検知可能である。
【００８８】
また、生成部４は、送波パターンにおける少なくとも一部の送波期間を時間軸方向に拡張した参照パターンを生成すればよく、上記実施形態のように、送波パターンにおける複数の送波期間のうち最後の送波期間を除く送波期間を拡張する構成に限らない。つまり、生成部４は、たとえば送波パターンにおける最初の送波期間のみを拡張した参照パターンを生成してもよく、送波パターンにおける全ての送波期間を拡張した参照パターンを生成してもよい。
【００８９】
（実施形態２）
本実施形態の物体検知装置１は、生成部４により拡張される送波期間の全てにおいて拡張幅が一律に設定される点で、実施形態１の物体検知装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００９０】
すなわち、実施形態１においては、生成部４は、送波パターンにおける複数の送波期間において先の送波期間ほど拡張する時間を長くするように構成されており、図３Ｄの例でも拡張幅はΔｗ３、Δｗ２、Δｗ１の順に大きくなっていた。これに対して、本実施形態では、生成部４は、送波パターンにおける複数の送波期間について、図７Ｄに示すように拡張幅を均一（Δｗ３＝Δｗ２＝Δｗ１）とする。なお、図７Ａは送波部２１から送波される超音波（出力波）、図７Ｂは受波部２２で受波される超音波（反射波）、図７Ｃは受波パターン、図７Ｄは参照パターンをそれぞれ表している。
【００９１】
ここで、本実施形態では、生成部４は、送波パターンにおける最初の送波期間Ｔ１の拡張幅（Δｗ１）を、実施形態１と同様に、検知可能な対象物７について想定している相対速度の最大値（最高速度）として規定された規定速度に基づいて決定する。さらに、生成部４は、送波パターンにおける最初の送波期間Ｔ１の拡張幅（Δｗ１）に、他の送波期間Ｔ２，Ｔ３の拡張幅（Δｗ２，Δｗ３）を合わせている。
【００９２】
以上説明した本実施形態の物体検知装置１によれば、対象物７との相対速度が規定速度以下であれば、相対的に移動している対象物７であっても検知可能である。しかも、生成部４は、複数の送波期間について個別に拡張幅を求める必要がないので、処理負荷が軽減されるという利点がある。
【００９３】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。また、本実施形態の構成は、実施形態１で示した変形例と組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  物体検知装置
２  送受波部
３  制御部
４  生成部
５  検知部
５１  演算部
６  検知空間
７  対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015064257.tif 000008
【図７】
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