(57)【要約】【課題】パルスの未検出が高い頻度で生ずる場合においても高精度かつ短時間で物体までの距離を測定する。【解決手段】空間に観測用信号を繰り返し送信し、空間から受信された受信信号から測定対象物によって反射された観測用信号を検出し、観測用信号の送信時刻と観測用信号の受信時刻との時間差がパルス幅に変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路２０ａを含み、ＰＷＭ信号生成回路２０ａでは、ＰＷＭ信号がセット状態とされてから所定時間が経過するとＰＷＭ信号を強制的にリセット状態とし、観測用信号の送信時刻と観測用信号の受信時刻との時間差に基づいて測定対象物までの距離を求める物体検出装置。【選択図】図１
2005207839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間に観測用信号を繰り返し送信し、空間から受信された受信信号から測定対象物によって反射された観測用信号を検出することにより、観測用信号の送信時刻と観測用信号の受信時刻との時間差に基づいて測定対象物までの距離を求める物体検出装置であって、
前記観測用信号の送信時刻と前記観測用信号の受信時刻との時間差がパルス幅に変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路を含み、
前記ＰＷＭ信号生成回路では、ＰＷＭ信号がセット状態とされてから所定時間が経過すると当該ＰＷＭ信号を強制的にリセット状態とすることを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体検出装置において、
前記観測用信号の送信時刻を示す送信トリガを発生させる送信トリガ生成部と、
前記観測用信号の受信時刻を示す受信トリガを発生させる受信トリガ生成部と、を含み、
前記ＰＷＭ信号生成回路では、前記送信トリガ生成部から送信トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をセット状態とし、前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力を受けて、又は、前記送信トリガ生成部からの送信トリガの入力後に前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力が所定時間ない場合に当該ＰＷＭ信号をリセット状態とすることを特徴とする物体検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の物体検出装置において、
前記観測用信号を送信してから前記所定時間後の時刻を示す遅延トリガを発生させる遅延トリガ生成部を含み、
前記ＰＷＭ信号生成回路では、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をリセット状態とすることを特徴とする物体検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の物体検出装置において、
前記ＰＷＭ信号生成回路は、送信トリガの入力の前記所定時間後から次に送信トリガの入力を受けるまでＰＷＭ信号をリセット状態とするゲート回路を含むことを特徴とする物体検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物体検出装置において、
前記ゲート回路は、
前記送信トリガ生成部から送信トリガと前記遅延トリガ生成部から遅延トリガを受けてＰＷＭ信号をゲート処理することを特徴とする物体検出装置。
【請求項６】
空間に観測用信号を繰り返し送信し、空間から受信された受信信号から測定対象物によって反射された観測用信号を検出することにより、測定対象物を検出する物体検出装置であって、
前記観測用信号の送信時刻を示す送信トリガを発生させる送信トリガ生成部と、
前記観測用信号の受信時刻を示す受信トリガを発生させる受信トリガ生成部と、
前記送信トリガ生成部における送信トリガの発生時刻から所定時間後に遅延トリガを発生させる遅延トリガ生成部と、を含み、
前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をセット状態とし、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をリセット状態とするＰＷＭ信号発生回路を含むことを特徴とする物体検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の物体検出装置において、
前記遅延トリガ生成部から遅延トリガが発生させられた時刻から前記送信トリガ生成部から送信トリガが発生される時刻まで前記ＰＷＭ信号発生回路において前記ＰＷＭ信号をリセット状態とする制御回路を含むことを特徴とする物体検出装置。
【請求項８】
請求項６に記載の物体検出装置において、
前記遅延トリガ生成部から遅延トリガが発生させられた時刻から前記送信トリガ生成部から送信トリガが発生される時刻まで前記ＰＷＭ信号発生回路への前記受信トリガの入力を禁止する入力禁止回路を含むことを特徴とする物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観測用信号の反射を利用して対象物を検出する物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、電車又は船等の移動体に搭載され、移動体の前方、後方、側方等の周辺にある障害物等までの距離を測定する物体検出装置が広く用いられている。物体検出装置は、移動体から周辺にある障害物を発見し、その距離を運転者に知らせたり、移動体を自動回避したり、移動体を自動停止させたりして、移動体を安全に走行させるために用いられている。物体検出装置としては、パルスを送信し、対象物によって反射されたそのパルスを受信することによって対象物までの距離を測定するパルスレーダが挙げられる。例えば、パルス幅モジュレーション回路（ＰＷＭ回路）を用い、対象物までの距離に比例したパルス幅を有するパルス幅モジュレーション信号（ＰＷＭ信号）を出力し、その出力に基づいて測定対象物までの距離を求める物体検出装置が知られている（特開２００３−６６１３６号公報、特開２００３−２７０３３２号公報等）。パルス状の電磁波が送出された時刻、すなわち送信パルスの送出時刻と受信した電磁波から対象物で反射されたパルスが検出された時刻、すなわち受信パルスの検出時刻との時間差に相当するパルス幅を有するＰＷＭ信号を発生させ、このＰＷＭ信号のパルス幅を低域通過フィルタに通して直流電圧に変換することで、その電圧値から対象物までの距離を求めることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＰＷＭ回路を用いた物体検出装置では、受信された電磁波の中からパルスが検出できなかった場合に測定対象物までの距離を正しく反映したパルス幅を有するＰＷＭ信号が正しく発生できず、対象物が検出できなかったり、測定対象物までの距離が測定できなくなったりする問題がある。例えば、図１２に示すように、パルス電磁波の送出時刻を示す送信トリガに対応してＰＷＭ信号を立ち上げ、受信信号からのパルスの検出時刻を示す受信トリガに対応してＰＷＭ信号を立ち下げる。従って、受信パルスが検出できなかった場合にはＰＷＭ信号を立ち下げるタイミングが取れなくなり、送信パルスが送信されてから次に受信パルスが受信されるまでの間、本来対象物までの距離に応じて出力されるべきパルス幅よりも大きなパルス幅を有したＰＷＭ信号が出力されてしまう。
【０００５】
物体検出装置では、ＰＷＭ信号のパルス幅に比例する電圧値を平均化し、ＰＷＭ信号のパルス幅に比例する電圧を得ることで、装置から測定対象物までの距離を計測するため、ＰＷＭ信号のパルス幅が本来の対象物までの距離を示す値よりも非常に大きくなることは直接的に誤差を大きくする原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、受信パルスの欠落が生ずるような状況下においても高精度で測定対象物を検出することができる物体検出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】
【０００７】
本発明は、空間に観測用信号を繰り返し送信し、空間から受信された受信信号から測定対象物によって反射された観測用信号を検出することにより、観測用信号の送信時刻と観測用信号の受信時刻との時間差に基づいて測定対象物までの距離を求める物体検出装置であって、前記観測用信号の送信時刻と前記観測用信号の受信時刻との時間差がパルス幅に変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路を含み、前記ＰＷＭ信号生成回路では、ＰＷＭ信号がセット状態とされてから所定時間が経過すると当該ＰＷＭ信号を強制的にリセット状態とすることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、前記観測用信号の送信時刻を示す送信トリガを発生させる送信トリガ生成部と、前記観測用信号の受信時刻を示す受信トリガを発生させる受信トリガ生成部と、を含み、前記ＰＷＭ信号生成回路では、前記送信トリガ生成部から送信トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をセット状態とし、前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力を受けて、又は、前記送信トリガ生成部からの送信トリガの入力後に前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力が所定時間ない場合に当該ＰＷＭ信号をリセット状態とする。
【０００９】
このとき、前記観測用信号を送信してから前記所定時間後の時刻を示す遅延トリガを発生させる遅延トリガ生成部を含み、前記ＰＷＭ信号生成回路では、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をリセット状態とすることができる。
【００１０】
また、前記ＰＷＭ信号生成回路は、送信トリガの入力の前記所定時間後から次に送信トリガの入力を受けるまでＰＷＭ信号をリセット状態とするゲート回路を含むことも好適である。ここで、前記ゲート回路は、前記送信トリガ生成部から送信トリガと前記遅延トリガ生成部から遅延トリガを受けてＰＷＭ信号をゲート処理することを特徴とする。
【００１１】
本発明の別の態様は、空間に観測用信号を繰り返し送信し、空間から受信された受信信号から測定対象物によって反射された観測用信号を検出することにより、測定対象物を検出する物体検出装置であって、前記観測用信号の送信時刻を示す送信トリガを発生させる送信トリガ生成部と、前記観測用信号の受信時刻を示す受信トリガを発生させる受信トリガ生成部と、前記送信トリガ生成部における送信トリガの発生時刻から所定時間後に遅延トリガを発生させる遅延トリガ生成部と、を含み、前記受信トリガ生成部から受信トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をセット状態とし、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガの入力を受けてＰＷＭ信号をリセット状態とするＰＷＭ信号発生回路を含むことを特徴とする。
【００１２】
具体的には、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガが発生させられた時刻から前記送信トリガ生成部から送信トリガが発生される時刻まで前記ＰＷＭ信号発生回路において前記ＰＷＭ信号をリセット状態とする制御回路を含む。また、前記遅延トリガ生成部から遅延トリガが発生させられた時刻から前記送信トリガ生成部から送信トリガが発生される時刻まで前記ＰＷＭ信号発生回路への前記受信トリガの入力を禁止する入力禁止回路を含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明のいずれかによって、パルスの未検出が高い頻度で生ずる場合においても高精度かつ短時間で物体を検出し、又は、物体までの距離を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態における物体検出装置１０ａは、図１に示すように、送信トリガ生成部１２、観測用信号送信部１４、観測用信号受信部１６、受信トリガ生成部１８、距離電圧出力部２０、送出アンテナ２２、受信アンテナ２４、統計的信号処理部２６及び距離算出部２８を含んで構成される。物体検出装置１０ａは、例えば車両等の移動体に搭載される。
【００１５】
以下、図２のタイミングチャートを用いて本実施の形態における物体検出装置１０ａの信号処理について説明する。
【００１６】
送信トリガ生成部１２は、図２（ａ）のように、送信トリガを発生させ、観測用信号送信部１４及び距離電圧出力部２０へ出力する。観測用信号送信部１４は、送信トリガ生成部１２からの送信トリガを受けて、図２（ｂ）のように、送信トリガのパルス幅に対応したパルス電磁波を送出アンテナ２２から送出させる。このパルス電磁波が観測用信号となる。例えば、物体検出装置１０ａに必要な測定範囲が数ｍから数１０ｍである場合には、送信トリガ生成部１２におけるパルスの周期は１００ｎ秒から１μ秒程度に設定される。なお、観測用信号はパルス電磁波に限定されるものではなく、測定対象物において反射され得る信号であれば音波等の他の信号であっても構わない。
【００１７】
パルス電磁波の送出方向に障害物等の測定対象物が存在すると、パルス電磁波が測定対象物に当たり反射される。
【００１８】
受信アンテナ２４は、空間から物体検出装置１０ａへ到達する電磁波を受信する。受信信号は受信アンテナ２４を通じて観測用信号受信部１６で受信され、受信信号として受信トリガ生成部１８へ送られる。受信トリガ生成部１８は、所定の検出条件に基いて、受信信号の最初の立ち上がり時刻に対応する受信トリガを生成する。
【００１９】
受信アンテナ２４で受信される電磁波には、図２（ｃ）のように、測定対象物によって反射されたパルス電磁波と物体検出装置の外部空間から到達するノイズ等が重畳する。受信トリガ生成部１８は、受信アンテナ２４からの受信信号を受けて、受信信号を包絡線検波する。検波された包絡線は電圧比較器において基準電圧と比較される。受信トリガ生成部１８は、図２（ｄ）に示すように、包絡線の値が基準電圧よりも高い場合にパルス状の受信トリガを距離電圧出力部２０へ出力する。
【００２０】
距離電圧出力部２０は、送信トリガ生成部１２及び受信トリガ生成部１８からそれぞれ送信トリガ及び受信トリガを受けて、物体検出装置１０ａと測定対象物の距離に対応した距離電圧信号を出力する。距離電圧出力部２０は、図１に示すように、ＰＷＭ信号生成回路２０ａと低域通過フィルタ２０ｂを含んで構成することができる。
【００２１】
ＰＷＭ信号生成回路２０ａは、パルス幅モジュレーション回路（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ回路）である。ＰＷＭ信号生成回路２０ａは、図３に示すように、遅延回路３０、ＯＲ素子３２及びＤフリップフロップ回路（ＤＦＦ）３４を含んで構成することができる。
【００２２】
遅延回路３０は、送信トリガを受けて、図２（ｅ）に示すように、送信トリガを遅延時間τだけ遅延させた遅延トリガを生成してＯＲ素子３２へ出力する。ＯＲ素子３２は、受信トリガ及び遅延トリガを受けて、図２（ｆ）のように、それらの信号の論理和演算を行って出力信号として出力する。ＯＲ素子３２の出力信号はＤＦＦ３４のリセット端子（Ｒ）に入力される。ＤＦＦ３４の入力端子（Ｄ）には一定の電圧が印加され続け、ＤＦＦ３４のクロック端子（ＣＫ）には送信トリガが入力される。これにより、ＤＦＦ３４の正転出力端子（Ｑ）からは、図２（ｇ）のように、ＰＷＭ信号が出力される。ＰＷＭ信号は、送信トリガの立ち上がりに伴って立ち上げられ、リセット端子に入力されるＯＲ素子３２からの出力信号の立ち上がりに伴って立ち下げられる。
【００２３】
例えば、物体検出装置１０ａを自動車に搭載して歩行者までの距離を検出しようとする場合には、遅延時間τは電磁波パルスが５ｍまでの距離を往復する時間（５ｍ×２÷光速＝３３ｎｓ）よりも若干大きくなるように４０ｎｓ程度に設定するのが望ましい。一方、パルスの繰り返し周期は、歩行者以外の障害物等から反射してくるノイズの影響等、外乱を避けるために遅延時間τの５倍から１０倍程度の時間に設定されることが望ましい。すなわち、パルス電磁波を観測用信号として用いる場合、送信トリガのパルスの周期は数百ｎｓに設定することが好ましい。
【００２４】
このとき、遅延時間τを測定対象物と物体検出装置との相対速度に基づいて決定しても良い。相対速度が大きい場合には遠くにある測定対象物を早く検出するために遅延時間τを長くし、相対速度が小さい場合には測定対象物と物体検出装置との距離の変化が遅いので遠方の不要物を検出しないように遅延時間τを短くする。また、遅延時間τを測定環境に応じて変更することも好適である。例えば、高速道路等の障害物が比較的少ない環境では遅延時間τを長く設定し、市街地等の障害物が多い環境では遅延時間τを短く設定することが好ましい。
【００２５】
受信信号から観測用信号であるパルス電磁波が検出できた場合、ＰＷＭ信号のパルス幅は、観測用信号が送出アンテナ２２から送信されてから測定対象物で反射して再び受信アンテナ２４で受信されるまでの時間を示す。このパルス幅に基づいて物体検出装置から測定対象物までの距離を算出することができる。
【００２６】
一方、受信信号から観測用信号であるパルス電磁波が検出できなかった場合、ＰＷＭ信号のパルス幅は、観測用信号が送出アンテナ２２から送信されてから所定の遅延時間τだけ後の時間、すなわち遅延トリガが立ち上がるまでの時間に相当するものとなる。従って、測定対象物の反射率が低い場合等において観測用信号が受信できなかった場合でも、遅延トリガにより強制的にＰＷＭ信号のパルス幅が限定され、従来技術のように次に観測用信号が受信されるまでＰＷＭ信号のパルス幅が大きくなることを防ぐことができる。
【００２７】
例えば、本実施の形態における物体検出装置では、観測用信号が受信できなかった場合においても、図４のラインＡのように、ＰＷＭ信号のパルス幅を所定値以下に常に抑えることができる。一方、従来の物体検出装置では、観測用信号が受信できなかった場合には、図４のラインＢに示すように、ＰＷＭ信号は次に観測用信号が受信できるまで立ち上がったままとなり距離計測の結果に誤差を生じさせる。
【００２８】
低域通過フィルタ２０ｂは、ＰＷＭ信号のパルス幅に対応した信号強度を有する距離電圧出力を行うために用いられる。低域通過フィルタ２０ｂは、例えば、抵抗とコンデンサとの組み合わせからなるＬ型のローパスフィルタ（ＬＰＦ）によって構成することができる。低域通過フィルタ２０ｂは、ＰＷＭ信号を受けて、フィルタの時定数で定まる応答時間だけＰＷＭ信号を平均化させて出力する。フィルタの応答時間は、抵抗値とコンデンサの容量値の組み合わせで定まる。
【００２９】
なお、低域通過フィルタ２０ｂがＲＣ型の場合、その時定数はＲＣで定義される。これは、フィルタに電圧が印加された場合に出力が１／ｅ倍（ｅは自然対数の底）になるまでの時間をいう。また、低域通過フィルタの応答時間は、時定数に応じて定まり、フィルタに電圧が印加された場合に入力信号と出力信号との差が十分に小さくなるまでに要する時間をいう。例えば、出力信号が入力信号の９９％に収束するまでの時間や時定数τの１０倍の時間で定義される。
【００３０】
距離の分解能は低域通過フィルタの出力電圧の検出精度によって決定される。不要波の影響を回避するため測定したい距離の１０倍程度まで観測していることを考慮すると、最終的な検出の精度はダイナミックレンジに対して０．１％〜１％程度に設定することが好ましい。１％の精度で検出した場合、観測範囲が５０ｍであるとすると分解能は５０ｍ÷１００＝５０ｃｍとなる（０．１％とした場合は５ｃｍ）。一般的には、検出の精度を上げていけば、距離の分解能も上がっていくが、信号のノイズレベル等を考慮すると過剰に分解能を高めることは好ましくない。８ビットのアナログ／デジタルコンバータを用いて、低域通過フィルタ出力を観測した場合、５０ｍ÷２５６＝約２０ｃｍの分解能となる。通常、直流化を目的とした低域通過フィルタを設計する場合には、出力に検出の限界を超えるような変動が残らないように時定数を設定する。一般的には、検出の限界を超えるような変動が残っているとすると、距離を一意に定めることができなくなってしまうからである。
【００３１】
例えば、低域通過フィルタ２０ｂの応答時間を観測用信号の送出周期よりも短く設定すると、ＰＷＭ信号生成回路２０ａから出力されるＰＷＭ信号を十分に平滑化することができず、観測用信号の送出周期内において低域通過フィルタ２０ｂの出力値が不必要に大きく変動することとなる。そこで、低域通過フィルタ２０ｂの応答時間は観測用信号の送出周期よりも長く設定することが好適である。これによって、低域通過フィルタ２０ｂの出力値が不必要に大きく変動することを避けることができる。
【００３２】
また、低域通過フィルタ２０ｂの応答時間を統計的信号処理部２６におけるサンプリング周期よりも短く設定することが好適である。応答時間をサンプリング周期よりも長く設定すると、欠落が発生した場合に欠落状態からの復帰が遅くなり、次のサンプリング時刻においても欠落の影響を受けることとなる。その結果、距離測定の誤差が大きくなるからである。
【００３３】
一方、観測用信号の検出の欠落が高い頻度で起きる場合、低域通過フィルタ２０ｂの応答時間は観測用信号の検出が低い頻度で欠落する時間よりも短く設定することが好適である。これによって、パルスの検出の欠落が長時間続いた場合の誤差を小さくすることができる。
【００３４】
このように、低域通過フィルタ２０ｂを用いて装置と測定対象物までの距離を示すパルス幅を有するＰＷＭ信号の強度を平均化することによって、測定対象物からの反射が小さい場合や外部環境からのノイズが大きい場合等において受信信号から観測用信号が検出できなかった場合の距離の計測への影響を小さくすることができる。特に、本実施の形態のように、遅延トリガを用いて強制的にＰＷＭ信号のパルス幅を制限することによって、測定対象物の反射率が低い場合等において観測用信号が受信できなかった場合でも測定対象物までの距離の測定誤差を小さくすることができる。
【００３５】
統計的信号処理部２６は、低域通過フィルタ２０ｂからの距離電圧出力を受けて、その出力のサンプリングを行う。続いて、それらのサンプリング値に対して統計的な処理を行う。
【００３６】
例えば、送信トリガを受けた時刻から受信トリガ信号を受けた時刻までパルスが立ち上がっているＰＷＭ信号を発生させた場合には、低域通過フィルタ２０ｂの出力を一定周期でサンプリングし、所定時間内にサンプリングされた複数のサンプリング値から最小値を選択して出力する。こうすることで、最も近傍に位置する測定対象物までの距離に相当する出力値をサンプリング時間内における測定値の中の代表値として選ぶことができる。
【００３７】
このとき、サンプリングを行う所定時間を測定対象物と物体検出装置との相対速度に基づいて決定しても良い。相対速度が大きい場合には測定対象物と物体検出装置との距離の変化が早いので測定時間を短くし、相対速度が小さい場合には測定対象物と物体検出装置との距離の変化が遅いので測定時間を長くする。また、所定時間内にサンプリングを行う回数を測定対象物と物体検出装置との相対速度に基づいて決定しても良い。相対速度が大きい場合には測定対象物と物体検出装置との距離の変化が早いのでサンプリング回数を多く、相対速度が小さい場合には測定対象物と物体検出装置との距離の変化が遅いのでサンプリング回数を少なくする。
【００３８】
距離算出部２８は、統計的信号処理部２６からの出力を受けて、物体検出装置から測定対象物までの距離を算出して出力する。具体的には、統計的信号処理部２６からの出力をパルス電磁波が空間を伝播する速度で乗ずることによって物体検出装置から測定対象物までの距離を算出することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、物体検出装置から測定対象物までの距離を正確に測定することができる。より具体的には、自動車から歩行者までの距離を計測する場合、測定対象とする歩行者以外の他の障害物等から反射してくるノイズの影響を避けることができる程度に送信トリガの周期を設定できると同時に、ＰＷＭ信号のパルス幅を測定対象とする歩行者を検出するに十分な０〜５ｍ程度の測定範囲に限定して測定を行うことができる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態における物体検出装置１０ｂは、図５に示すように、上記実施の形態における物体検出装置１０ａと同様の構成を含むが、距離電圧出力部２０に含まれるＰＷＭ信号生成回路２０ｃの構成において異なる。
【００４１】
本実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路２０ｃは、図６に示すように、遅延回路４０、Ｄフリップフロップ（ＤＦＦ）４２，４４及びＡＮＤ素子４６を含んで構成される。本実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路２０ｃは、受信信号から観測用信号が検出できなかった場合に、遅延回路４０、ＤＦＦ４４及びＡＮＤ素子４６により構成されるゲート回路を用いてＰＷＭ信号のパルス幅を強制的に制限する。
【００４２】
遅延回路４０は、図７（ａ）のような一定周期のパルスである送信トリガを受けて、図７（ｂ）のように、送信トリガを遅延時間τだけ遅延させた遅延トリガを生成してＤＦＦ４４のリセット端子（Ｒ）に出力する。また、ＤＦＦ４４の入力端子（Ｄ）には一定の電圧が印加され続ける。送信トリガはＤＦＦ４４のクロック端子（ＣＫ）にも入力される。これにより、ＤＦＦ３４の正転出力端子（Ｑ）からは、図７（ｃ）のように、送信トリガの立ち上がりに合わせて立ち上がり、遅延トリガの立ち上がりに合わせて立ち下がるゲート信号が出力される。一方、ＤＦＦ４４の入力端子（Ｄ）にも一定の電圧が印加され続け、クロック端子（ＣＫ）には送信トリガ、リセット端子（Ｒ）には図７（ｄ）に示すような受信トリガが入力される。これにより、ＤＦＦ４０の正転出力端子（Ｑ）からは、図７（ｅ）に示すように、送信トリガの立ち上がりに合わせて立ち上がり、受信トリガの立ち上がりに合わせて立ち下がる処理前のＰＷＭ信号が出力される。このとき、受信トリガ生成部１８において受信信号から観測用信号が検出されなかった場合、パルスの欠落が生じ、処理前のＰＷＭ信号は次回以降の観測用信号の送信に伴った観測用信号の受信がなされるまで長くなり、処理前のＰＷＭ信号をそのまま距離の計測に用いると測定対象物までの距離が実際よりも遠く算出されてしまうことを防ぐ必要がある。そこで、ＡＮＤ素子４６を用いて、処理前のＰＷＭ信号とゲート信号との論理積を求めることによって、ゲート信号が立ち上がっている期間のみＰＷＭ信号が出力されるように制限する。すなわち、図７（ｆ）のように、ＰＷＭ信号生成回路２０ｃからは送信トリガの立ち上がりに合わせて立ち上がり、遅延トリガの立ち上がりに合わせて立ち下がるゲート信号によってゲート処理されたＰＷＭ信号が出力される。
【００４３】
このとき、第１の実施の形態と同様に、遅延時間τは送信トリガのパルスの周期に対して１／５〜１／１０程度の時間とすることが好適である。例えば、自動車に搭載される物体検出装置では遅延時間τは数十ｎｓ以下に設定することが好適である。また、第１の実施の形態と同様に、環境や相対速度に応じて遅延時間τを変更することも好適である。
【００４４】
ゲート処理されたＰＷＭのパルス幅は、受信信号から観測用信号であるパルス電磁波が検出できた場合には、観測用信号が送出アンテナ２２から送信されてから測定対象物で反射して再び受信アンテナ２４で受信されるまでの時間を示す。従って、このパルス幅に基づいて物体検出装置から測定対象物までの距離を算出することができる。
【００４５】
一方、受信信号から観測用信号であるパルス電磁波が検出できなかった場合でも、ゲート処理されたＰＷＭ信号のパルス幅は、観測用信号が送出アンテナ２２から送信されてから所定の遅延時間τだけ後の時間、すなわち遅延トリガが立ち上がるまでの時間に制限される。従って、測定対象物の反射率が低く、受信トリガの欠落が頻繁に生ずるような場合でも、次に観測用信号が受信されるまでＰＷＭ信号のパルス幅が大きくなってしまうことを防ぐことができる。
【００４６】
以下、第１の実施の形態と同様に低域通過フィルタ２０ｂ、統計的信号処理部２６及び距離算出部２８によりＰＷＭ信号に基づいて装置から測定対象物までの距離を高い確度でより正確に求めることができる。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態における物体検出装置１０ｃは、図８に示すように、上記実施の形態における物体検出装置１０ａと同様の構成を含むが、距離電圧出力部２０に含まれるＰＷＭ信号生成回路２０ｄの構成において異なる。
【００４８】
本実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路２０ｄは、図９に示すように、遅延回路５０、入力禁止回路５２及びＤフリップフロップ（ＤＦＦ）５４を含んで構成される。第１及び第２の実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路２０ａ及び２０ｃでは、観測用信号の送信と受信のタイミングの時間差から測定対象物までの距離を測定するものであった。このように、送信トリガを基準にＰＷＭ信号を立ち上げる方法では、受信信号が検出されたか否かに関わらず送信トリガを受ける度にＰＷＭ信号が立ち上げられていた。送信トリガを受けた時刻を基準時刻としていると考えれば基準時刻と受信トリガを受けた時刻との時間差を測定しているといえ、基準時刻は送信トリガを受けた時刻との関係が一意に定まるものであれば必ずしも送信トリガを受けた時刻と一致する必要はない。そこで、本実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路２０ｄは、受信トリガを基準にＰＷＭ信号を立ち上げ、送信トリガを遅延させた遅延トリガを基準にＰＷＭ信号を立ち下げる。受信トリガを基準としてＰＷＭ信号の立ち上げを行うことによって、測定対象物からの観測用信号の反射が検出できなかった場合にＰＷＭ信号を発生させないようにすることができ、受信トリガの発生の有無を観測することで設定した距離よりも近傍に測定対象物が存在するか否かを判定することができる。
【００４９】
遅延回路５０は、図１１（ａ）のような一定周期のパルスである送信トリガを受けて、図１１（ｂ）のように、送信トリガを遅延時間τだけ遅延させた遅延トリガを生成してＤＦＦ５４のリセット端子（Ｒ）に出力する。また、ＤＦＦ４４の入力端子（Ｄ）には一定の電圧が印加され続ける。
【００５０】
入力禁止回路５２は、図１０に示すように、ＡＮＤ素子５６，６０及びＮＯＴ素子５８を含んで構成される。入力禁止回路５２には、送信トリガ、遅延トリガ及び受信トリガがそれぞれ端子Ａ，Ｂ及びＣから入力される。端子Ａ及び端子ＣはＡＮＤ素子５６の入力端子に接続され、ＡＮＤ素子は送信トリガ及び受信トリガの論理積を出力する。端子ＢはＮＯＴ素子５８の入力端子に接続され、ＮＯＴ素子５８は遅延トリガの反転信号を出力する。ＡＮＤ素子５６及びＮＯＴ素子５８の出力端子はＡＮＤ素子６０の入力端子に接続され、ＡＮＤ素子６０は、図１１（ｄ）に示すように、送信トリガ及び受信トリガの論理積と遅延トリガの反転信号との論理積を入力許可信号として出力端子Ｄから出力する。
【００５１】
入力許可信号は、送信トリガが立ち上がった時刻から遅延トリガが立ち上がる時刻までにおいて受信トリガが出力されている時間だけ立ち上がるパルス状の信号となる。すなわち、入力禁止回路５２は、送信トリガの入力後、遅延時間τが経過したら次の送信トリガが入力されるまで受信トリガがＤＦＦ５４へ入力されることを制限する。
【００５２】
入力禁止回路５２から出力された入力許可信号はＤＦＦ５４のクロック端子（ＣＫ）に入力される。これにより、ＤＦＦ５４の正転出力端子（Ｑ）からは、図１２（ｅ）に示すように、受信トリガの立ち上がりに合わせて立ち上がり、遅延トリガの立ち上がりに合わせて立ち下がるＰＷＭ信号が出力される。入力禁止回路５２を備えることで、遅延トリガが立ち上がった後に遠方の障害物から到来する不要な反射波に基づく受信トリガ（図１２（ｃ）においてαとして示す）によるＰＷＭ信号への影響を防ぐことができる。
【００５３】
このとき、第１及び第２の実施の形態と同様に、遅延時間τは送信トリガのパルスの周期に対して１／５〜１／１０程度の時間とすることが好適である。例えば、自動車に搭載される物体検出装置では遅延時間τは数十ｎｓ以下に設定することが好適である。また、第１及び第２の実施の形態と同様に、環境や相対速度に応じて遅延時間τを変更することも好適である。
【００５４】
ＰＷＭ信号は、物体検出装置から遅延時間τ／２の時間にパルス電磁波が到達する距離までに障害物等が存在するか否かを示す。そこで、統計的信号処理部２６ではＰＷＭ信号が立ち上がっているか否かを判定することにより障害物の有無を検出することができる。このとき、ＰＷＭ信号や受信トリガをカウントすることによって受信率を調べ、障害物の検出の確度によって処理を変更しても良い。また、ＰＷＭ信号発生回路をアナログ回路で構成することにより、数ナノ秒〜数十ナノ秒程度の高速で信号を処理することが可能となり、物体検出装置から数ｍ程度の距離にある障害物等を高速かつ高精度で検出することができる。
【００５５】
以上のように、本発明によれば、パルスの未検出が高い頻度で生ずる場合においても高精度かつ短時間で物体を検出し、又は、物体までの距離を測定することができる。なお、上記第１〜第３の実施の形態における物体検出装置の構成はそれぞれ単独で用いても良いし、適宜複数の構成を組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施の形態における物体検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における物体検出装置における信号処理を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図３】第１の実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態におけるＰＷＭ信号のパルス幅を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における物体検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態における物体検出装置における信号処理を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図８】第３の実施の形態における物体検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態におけるＰＷＭ信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における入力禁止回路の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における物体検出装置における信号処理を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図１２】従来の物体検出装置における信号処理を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  物体検出装置、１２  送信トリガ生成部、１４  観測用信号送信部、１６  観測用信号受信部、１８  受信トリガ生成部、２０  距離電圧出力部、２０ａ，２０ｃ，２０ｄ  ＰＷＭ信号生成回路、２０ｂ  低域通過フィルタ、２２  送出アンテナ、２４  受信アンテナ、２６  統計的信号処理部、２８  距離算出部、３０  遅延回路、３２  ＡＮＤ素子、３４  Ｄフリップフロップ、４０  遅延回路、４２，４４  Ｄフリップフロップ、４６  ＡＮＤ素子、５０  遅延回路、５２  入力禁止回路、５４  Ｄフリップフロップ、５６，６０  ＡＮＤ素子、５８  ＮＯＴ素子。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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