(57)【要約】【課題】超小型、低消費電力、かつ連続的に対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を出力することが可能で、対象物の方向及び対象物までの距離の検出精度が優れた超音波センサ、超音波立体視装置及び距離方向特定方法を提供する。【解決手段】本発明に係る超音波センサ３０は、ＰＮ符号のような擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を生成して対象物Ｍに出射する超音波送信部３１と、マトリクス状に配置された複数の受信素子が設けられ、対象物Ｍにて反射された超音波を検出する超音波受信部３２と、超音波送信部３２にて生成された符号パターンを出射波パターンとして記憶するとともに、超音波送信部３２にて検出された符号パターンを反射波パターンとして記憶する記憶部３３と、出射波パターン及び反射波パターンに基づいて、対象物Ｍの方向及び対象物Ｍまでの距離を特定する演算処理部３４とを備える。【選択図】図１
2007278805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を出力する超音波センサであって、
擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を生成して対象物に出射する出射手段と、
適宜の２方向のそれぞれに複数配置され、対象物にて反射された超音波を検出する検出手段と、
出射された超音波の出射パターン及び検出された超音波の検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記特定手段は、
前記出射パターンと前記検出パターンとの位相差に基づいて対象物までの距離を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記出射パターンを遅延させる遅延手段と、
該遅延手段によって遅延された出射パターン及び前記検出パターンを比較する比較手段と
をさらに備え、
両パターンが一致したときの前記遅延手段による遅延量に基づいて位相差を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記特定手段は、
前記２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンの位相差に基づいて対象物の方向を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波センサ。
【請求項５】
一の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを遅延させる遅延手段と、
該遅延手段によって遅延された検出パターン及び他の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを比較する比較手段と
をさらに備え、
両パターンが一致したときの前記遅延手段による遅延量に基づいて位相差を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項４に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記出射手段によって出射された超音波の出射パターン、及び前記検出手段によって検出された超音波の検出パターンを時系列で記憶する記憶手段をさらに備え、
前記特定手段は、
前記記憶手段に記憶された出射パターン及び検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記記憶手段に記憶した出射パターンを読み出して遅延させる第１遅延手段と、
前記記憶手段に記憶した前記２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンを読み出し、各検出パターンを個別に遅延させる第２遅延手段と
該第２遅延手段にて遅延された各検出パターンを加算する手段と
をさらに備え、
加算されたパターンと前記第１遅延手段にて遅延されたパターンとが一致したときの前記第１遅延手段による遅延量に基づいて対象物までの距離を特定するとともに、前記第２遅延手段による各検出パターンの遅延量に基づいて対象物までの方向を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項６に記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記検出手段は、
その法線方向の変更が可能な面に配置されてあり、
前記２方向の少なくとも１方向に配置された各検出手段が検出した各超音波の検出パターン間に位相差があるか否かを判定する判定手段を備え、
該判定手段によって位相差がないと判定されたときの前記面の法線方向が対象物の方向であると判断するようにしてあること
を特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の超音波センサ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の超音波センサと、
該超音波センサが出力する対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする超音波立体視装置。
【請求項１０】
複数の対象物間における反射によって検出された超音波に係る虚像を除去する虚像除去手段をさらに備えること
を特徴とする請求項９に記載の超音波立体視装置。
【請求項１１】
前記画像生成手段は、前記超音波センサによって出力された対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、前記立体的画像に対して画像処理を行なう画像処理手段をさらに備えること
を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の超音波立体視装置。
【請求項１２】
超音波センサから出射された擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波、及び対象物にて反射された超音波に基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する対象物の距離方向特定方法であって、
前記超音波センサから出射された超音波のパターンを遅延させるステップと、
遅延された超音波のパターン及び前記反射された超音波のパターンを比較するステップと、
両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物までの距離を特定するステップと、
前記反射された超音波を複数の位置で検出するステップと、
一の位置における超音波のパターンを遅延させるステップと、
遅延された超音波のパターン及び他の位置における超音波のパターンを比較するステップと、
両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物の方向を特定するステップと
を含むことを特徴とする対象物の距離方向特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の方向及び対象物までの距離を出力する超音波センサ、該超音波センサを備えた超音波立体視装置及び超音波センサに好適な距離方向特定方法に関し、より具体的には、超音波帯域の擬似ランダム雑音符号を用いることによって、対象物の方向及び対象物までの距離の検出精度が優れた超音波センサ、超音波立体視装置及び距離方向特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサのような撮像素子で対象物を撮像した場合、二次元的な平面画像が得られる。このような撮像素子を用いて三次元的な立体画像（立体的画像）を得るには、２つの撮像素子から得られる２つの平面画像を合成する必要がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この場合、膨大な計算時間を必要とするため、動的な立体的画像（動画）を得ることは困難である。また、２つのイメージセンサを必要とすることから装置が大型化することが避けられない。さらに、このような撮像素子では対象物までの距離の情報を取得することはできない。
【０００３】
そこで、従来技術としては、レーザ光を用いた光学的技術がある。これはレーザ光を被測定物に照射し、反射レーザ光を異なる２つの方向に設置した光検出器で検知して三角測量法により立体的画像を得るものである。また、超音波を用いた技術として、超音波パルスを用いたものがある。これは、被測定物に超音波パルスを照射し、反射した超音波パルスが受信機に到着するまでの時間を測定して距離を計測するものである。
【特許文献１】特開平１０−１８６５５０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、上述した技術においては、対象物との距離を計測することは可能であるが、対象物がどの方向に存在しているかを把握することは困難である。もちろん、異なる２つの方向に受信器を設置すれば、三角測量法によって対象物の方向を特定することができるが、装置が大型化することから実用化は困難である。以上のように、従来の技術では、対象物の立体的画像を連続して得ることが困難であった。また、装置の小型化、低消費電力化が十分に実現できなかった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、超小型、低消費電力、かつ連続的に対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を出力することが可能で、対象物の方向及び対象物までの距離の検出精度が優れた超音波センサ、及び、該超音波センサを備え、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する超音波立体視装置、並びに超音波センサに好適な対象物の距離方向特定方法の提供を目的とする。
【０００６】
また本発明は、複数の対象物間における多重反射による反射波を識別し、その反射波に係る情報を虚像であるとして立体的画像から除去する構成とすることにより、ゴースト表示を防止することができる超音波立体視装置の提供を目的とする。
【０００７】
さらに本発明は、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、立体的画像に対して画像処理を行なう構成とすることにより、ボケた画像の輪郭などを強調することができるとともに、２つの対象物の境界部分を明確化して１つの画像として識別される不具合の発生を防止することができる超音波立体視装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る超音波センサは、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を出力する超音波センサであって、擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を生成して対象物に出射する出射手段と、適宜の２方向のそれぞれに複数配置され、対象物にて反射された超音波を検出する検出手段と、出射された超音波の出射パターン及び検出された超音波の検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、ＰＮ（Pseudorandom Noise：擬似ランダム雑音）符号のような擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を生成して対象物に出射する。また、対象物にて反射された超音波を、適宜の２方向のそれぞれに複数配置された検出手段によって検出する。そして、出射された超音波の出射パターン及び検出された超音波の検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する。ＰＮ符号を用いることによって、対象物の方向と対象物までの距離を安定かつ精度良く特定することができる。また、パルス状の超音波のみならず、連続的な超音波の送受信が可能であるので、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を連続して出力することができる。
【００１０】
第２発明に係る超音波センサは、第１発明において、前記特定手段は、前記出射パターンと前記検出パターンとの位相差に基づいて対象物までの距離を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
第２発明にあっては、検出手段によって検出された検出パターンは、対象物までの距離に応じて、出射手段によって出射された出射パターンに対する位相差が生じるので、位相差に基づいて対象物までの距離を特定する。
【００１２】
第３発明に係る超音波センサは、第２発明において、前記出射パターンを遅延させる遅延手段と、該遅延手段によって遅延された出射パターン及び前記検出パターンを比較する比較手段とをさらに備え、両パターンが一致したときの前記遅延手段による遅延量に基づいて位相差を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
第３発明にあっては、出射手段によって出射された出射パターンを遅延させ、遅延された出射パターンと、検出手段によって検出された検出パターンとを比較し、両パターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差を特定する。
【００１４】
第４発明に係る超音波センサは、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記特定手段は、前記２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンの位相差に基づいて対象物の方向を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
第４発明にあっては、検出手段によって検出された検出パターンは、対象物の方向に応じて各超音波の各検出パターン間の位相差が異なることから、この位相差に基づいて対象物の方向を特定する。受信部の配置面に対して垂直方向に対象物が存在する場合、各パターン間の位相差は０になる。一方、受信面に対して垂直方向からずれた位置に対象物が存在する場合、各パターン間には位相差が生じる。その位相差は、各検出手段間の距離、超音波の速度、対象物の方向によって決定されるので、この関係から逆に対象物の方向を特定することができる。
【００１６】
第５発明に係る超音波センサは、第４発明において、一の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを遅延させる遅延手段と、該遅延手段によって遅延された検出パターン及び他の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを比較する比較手段とをさらに備え、両パターンが一致したときの前記遅延手段による遅延量に基づいて位相差を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
第５発明にあっては、一の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを遅延させ、遅延された検出パターンと、他の検出手段によって検出された検出パターンとを比較し、両パターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差を特定する。
【００１８】
第６発明に係る超音波センサは、第１発明において、前記出射手段によって出射された超音波の出射パターン、及び前記検出手段によって検出された超音波の検出パターンを時系列で記憶する記憶手段をさらに備え、前記特定手段は、前記記憶手段に記憶された出射パターン及び検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００１９】
第６発明にあっては、出射手段によって出射された出射パターン及び検出手段によって検出された検出パターンを時系列で記憶しておき、記憶した出射パターン及び検出パターンから位相差を特定する。これにより、機械的な機構が不要となり、構造的に非常にコンパクトである。
【００２０】
第７発明に係る超音波センサは、第６発明において、前記記憶手段に記憶した出射パターンを読み出して遅延させる第１遅延手段と、前記記憶手段に記憶した前記２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンを読み出し、各検出パターンを個別に遅延させる第２遅延手段と該第２遅延手段にて遅延された各検出パターンを加算する手段とをさらに備え、加算されたパターンと前記第１遅延手段にて遅延されたパターンとが一致したときの前記第１遅延手段による遅延量に基づいて対象物までの距離を特定するとともに、前記第２遅延手段による各検出パターンの遅延量に基づいて対象物までの方向を特定するようにしてあることを特徴とする。
【００２１】
第７発明にあっては、記憶手段に記憶した出射パターンを読み出して遅延させる。また、記憶手段に記憶した２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンを読み出し、各検出パターンを個別に遅延させ、遅延させた各検出パターンを加算する。そして、加算したパターンと遅延させた出射パターンとが一致したときの出射パターンの遅延量に基づいて対象物までの距離を特定し、さらに、そのときの各検出パターンの遅延量に基づいて対象物までの方向を特定する。
【００２２】
第８発明に係る超音波センサは、第２発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記検出手段は、その法線方向の変更が可能な面に配置されてあり、前記２方向の少なくとも１方向に配置された各検出手段が検出した各超音波の検出パターン間に位相差があるか否かを判定する判定手段を備え、該判定手段によって位相差がないと判定されたときの前記面の法線方向が対象物の方向であると判断するようにしてあることを特徴とする。
【００２３】
第８発明にあっては、検出手段が、その法線方向の変更が可能な面に配置され、２方向の少なくとも１方向に配置された各検出手段が検出した各超音波の検出パターン間に位相差があるか否かを判定し、位相差がないと判定されたときの受信面の法線方向が対象物の方向であると判断する。これは、受信面に対して垂直方向に対象物が存在する場合、各検出手段では同一位相の超音波が受信されるので、各パターン間の位相差は０になるからである。一方、受信面に対して垂直方向からずれた位置に対象物が存在する場合、位相が相違する超音波が受信される。したがって、このときの受信面の法線方向は対象物の方向でないと判断する。
【００２４】
第９発明に係る超音波立体視装置は、第１発明乃至第８発明のいずれかの超音波センサと、該超音波センサが出力する対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
第９発明にあっては、上述した超音波センサが出力する対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する。検出手段として圧電素子を用いることができるので、超小型かつ低消費電力での立体視装置が実現できる。また、対象物の方向及び対象物までの距離の精度が優れるので、正確な立体的画像を生成することができる。
【００２６】
第１０発明に係る超音波立体視装置は、第９発明において、複数の対象物間における反射によって検出された超音波に係る虚像を除去する虚像除去手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
第１０発明にあっては、複数の対象物間における多重反射による反射波を識別し、その反射波に係る情報を虚像であるとして立体的画像から除去することで、ゴーストが表示されることはない。
【００２８】
第１１発明に係る超音波立体視装置は、第９発明又は第１０発明において、前記画像生成手段は、前記超音波センサによって出力された対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、前記立体的画像に対して画像処理を行なう画像処理手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２９】
第１１発明にあっては、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、立体的画像に対して画像処理を行なうことによって、ボケた画像の輪郭などを強調することができるとともに、２つの対象物の境界部分を明確化して１つの画像として識別される不具合の発生を防止することができる。
【００３０】
第１２発明に係る対象物の距離方向特定方法は、超音波センサから出射された擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波、及び対象物にて反射された超音波に基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する対象物の距離方向特定方法であって、前記超音波センサから出射された超音波のパターンを遅延させるステップと、遅延された超音波のパターン及び前記反射された超音波のパターンを比較するステップと、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物までの距離を特定するステップと、前記反射された超音波を複数の位置で検出するステップと、一の位置における超音波のパターンを遅延させるステップと、遅延された超音波のパターン及び他の位置における超音波のパターンを比較するステップと、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物の方向を特定するステップとを含むことを特徴とする。
【００３１】
第１２発明にあっては、超音波センサから出射された擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を遅延させ、遅延された超音波のパターンと、対象物に反射された超音波のパターンとを比較する。そして、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物までの距離を特定する。また、対象物にて反射された超音波を複数の位置で検出し、そのうちの一の位置における超音波のパターンを遅延させ、遅延された超音波のパターンと、他の位置における超音波のパターンとを比較する。そして、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて対象物の方向を特定する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ＰＮ符号のような擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波を生成して対象物に出射するとともに、対象物にて反射された超音波を、適宜の２方向のそれぞれに複数配置された検出手段によって検出し、出射された超音波の出射パターン及び検出された超音波の検出パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定する構成としたので、対象物の方向と対象物までの距離を安定かつ精度良く特定することができる。
【００３３】
本発明によれば、対象物までの距離に応じて、検出パターンと出射パターンとの間に位相差が生じるので、位相差に基づいて対象物までの距離を特定することができる。例えば、出射パターンを遅延させ、遅延された出射パターンと、検出パターンとを比較し、両パターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差を特定することができる。
【００３４】
本発明によれば、対象物の方向に応じて、検出手段によって検出される各超音波の検出パターン間に位相差が生じることから、この位相差に基づいて対象物の方向を特定することができる。例えば、一の検出手段によって検出された超音波の検出パターンを遅延させ、遅延された検出パターンと、他の検出手段によって検出された超音波の検出パターンとを比較し、両パターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差を特定することができる。
【００３５】
本発明によれば、出射パターン及び検出パターンを時系列で記憶しておき、記憶した出射パターン及び検出パターンから位相差を特定する構成としたので、機械的な機構が不要となり、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を出力することができる。
【００３６】
本発明によれば、記憶手段に記憶した出射パターンを読み出して遅延させ、記憶手段に記憶した２方向の各方向に配置されたそれぞれの検出手段が検出した各超音波の各検出パターンを読み出し、各検出パターンを個別に遅延させ、遅延させた各検出パターンを加算し、そして、加算したパターンと遅延させた出射パターンとが一致したときの出射パターンの遅延量に基づいて対象物までの距離を特定し、さらに、そのときの各検出パターンの遅延量に基づいて対象物までの方向を特定する構成としたので、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報を一度の処理によって出力することができる。
【００３７】
本発明によれば、検出手段が、その法線方向の変更が可能な面に配置され、２方向の少なくとも１方向に配置された各検出手段が検出した超音波の検出パターン間に位相差があるか否かを判定し、位相差がないと判定されたときの受信面の法線方向が対象物の方向であると判断する構成としたので、超小型かつ低消費電力での立体視装置が実現できる。さらに、機械的な機構が必要であるが、演算処理を軽減することができる。
【００３８】
本発明によれば、上述した超音波センサが出力する対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する構成としたので、正確な立体的画像を生成することができる。
【００３９】
本発明によれば、複数の対象物間における多重反射による反射波を識別し、その反射波に係る情報を虚像であるとして立体的画像から除去する構成としたので、ゴーストが表示されることはない。
【００４０】
本発明によれば、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、立体的画像に対して画像処理を行なう構成としたので、ボケた画像の輪郭などを強調することができるとともに、２つの対象物の境界部分を明確化して１つの画像として識別される不具合の発生を防止することができる等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る超音波立体視装置の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態１に係る超音波立体視装置は、ＭＰＵで構成された制御部１０を備え、制御部１０は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、本発明の実施の形態１に係る超音波センサ３０、画像生成部６０及び表示部７０と接続され、これら各部を制御し、ＲＯＭ１１に予め格納されているコンピュータプログラムに従って種々の機能を実行する。ＲＡＭ１２は、制御部１０によるコンピュータプログラムの実行時に発生する一時的な情報を記憶するもので、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような半導体メモリにより構成される。
【００４３】
超音波センサ３０は、制御部３０ａ、超音波送信部３１、超音波受信部３２、記憶部３３及び演算処理部３４を備える。超音波送信部３１は、発振部３１１、分周器３１２、ＰＮ符号生成部３１３、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３１４、バッファ部３１５及び送信部３１６から構成される。
【００４４】
発振部３１１は、具体的には、４０ｋＨｚのクロック信号（図２（ａ））を生成するクロックジェネレータであり、生成したクロック信号を分周器３１２へ出力する。分周器３１２は、入力されたクロック信号を１／Ｎ（ここではＮ＝６４）に分周し、６２５Ｈｚのクロック信号（図２（ｂ））をＰＮ符号生成部３１３へ出力する。ＰＮ符号生成部３１３は、入力されたクロック信号に同期し、擬似ランダムな符号列パターンであるＰＮ符号（図２（ｃ））を生成してＤＳＰ３１４へ出力する。なお、クロック信号の周波数については４０ｋＨｚに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４５】
ＰＮ符号の符号長は１２７（＝２７−１）であり、“０”“１”が略同回数ランダムに繰返される。ＰＮ符号生成部３１３にて生成されるＰＮ符号パターンは制御部３０ａからの制御信号によって制御される。もちろん、ＰＮ符号の符号長は、１２７に限定されるものではなく、任意に設定可能である。
【００４６】
また、生成されたＰＮ符号パターンは出射波パターンとして記憶部３３に記憶される。ＤＳＰ３１４は、ＰＮ符号生成部３１３から入力されたＰＮ符号パターンに基づいて、発振部３１１で生成されたクロック信号を信号処理し、４０ｋＨｚの信号（図２（ｄ））をバッファ部３１５へ出力する。送信部３１６は、具体的にはマトリクス状に配置された複数の圧電素子などの送信素子から構成されており、バッファ部３１５を通じてドライブされる。本例では、送信部３１６として、図３に示すような指向性（略６０°）を有する村田製作所製（品番：ＭＡ４０Ｓ５）の圧電セラミックスを用いた。
【００４７】
このようにして、制御部３０ａに制御され、発振部３１１、分周器３１２、ＰＮ符号生成部３１３、ＤＳＰ３１４、バッファ部３１５及び送信部３１６が協業することによって、擬似的にランダムな周期パターンを有する超音波が生成され、対象物Ｍに向かって出射される。
【００４８】
一方、超音波受信部３２は、受信部３２１、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）３２２、ＬＰＦ（Low Pass Filter）３２３及び符号化部３２４から構成される。受信部３２１は、具体的にはマトリクス状に配置された複数の圧電素子、コンデンサマイク、エレクトレットマイクロフォン、メンブレンキャパシタなどの受信素子から構成されており、対象物Ｍにて反射された超音波を電気信号に変換し、ＬＮＡ３２２へ出力する。
【００４９】
変換された電気信号は微小であることから、ＬＮＡ３２２は、その電気信号を線形増幅してＬＰＦ３２３へ出力する。ＬＰＦ３２３は、所定周波数より高い電気信号を除去する低域ファイルタであって、入力された電気信号の高周波ノイズなどを除去した電気信号を符号化部３２４へ出力する。符号化部３２４は、電気信号を符号化（デジタル化）するものである。符号化されたパターンは反射波パターンとして記憶部３３に記憶される。
【００５０】
このようにして、制御部３０ａに制御され、受信部３２１、ＬＮＡ３２２、ＬＰＦ３２３及び符号化部３２４が協業することによって、対象物Ｍにて反射された超音波が検出され、検出された超音波のパターンが識別される。
【００５１】
また、演算処理部３４は、記憶部３３に記憶された出射波パターン及び反射波パターンに基づいて、対象物の方向及び対象物までの距離を特定するものであって、具体的にはマッチドフィルタなどから構成される。
【００５２】
対象物までの距離を特定する場合、演算処理部３４は、図４に示すように、出射波パターンの位相及び反射波パターンの位相とを比較し、比較結果に基づいて相関値を出力する。反射波パターンは、対象物までの距離に応じて出射波パターンに対する位相差Δφ０が生じるので、位相差Δφ０に基づいて対象物Ｍまでの距離を特定することができる。例えば、出射波パターンを遅延させ、遅延された出射波パターンと、反射波パターンとを比較し、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差Δφ０を算出する。
【００５３】
また、対象物の方向を特定する場合、演算処理部３４は、図５に示すように、１方向に配置されたそれぞれの受信部３２１（受信素子３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ，…）が受信した各反射波パターンの位相を比較し、比較結果に基づいて相関値を出力する。各反射波パターンは、対象物の方向に応じて各出射波パターン間の位相差が異なることから、この位相差に基づいて対象物Ｍの方向を特定することができる。
【００５４】
例えば、受信素子３２１ａが受信した反射波パターンを遅延させ、遅延された反射波パターンと、受信素子３２１ｂが受信した反射波パターンとを比較し、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差Δφ１を算出する。同様に、受信素子３２１ａが受信した反射波パターンを遅延させ、遅延された反射波パターンと、受信素子３２１ｃが受信した反射波パターンとを比較し、両超音波のパターンが一致したときの遅延量に基づいて位相差Δφ２を算出する。
【００５５】
ＰＮ符号は、図６に示すように、２つのＰＮ符号の符号長ごとに内積処理を行なった場合、位相差があると内積が´−１´になり（図６（ａ））、位相差がないと内積が´符号長に基づく数´になる（図６（ｂ））という特徴を有する。このことから、記憶部３３に記憶した出射波パターンを遅延させ、遅延させたパターンと、検出した反射波パターンとの内積処理を行なって、内積が´−１´であるか否かによって位相差があるか否かを判定することができる。つまり、内積が´符号長に基づく数´となったときの遅延量が位相差に相当する。なお、ここでの内積処理では、信号の各成分において、２つの信号が同一パターンの場合は´１´を、２つの信号が異なるパターンの場合は´−１´を、与えるものとする。
【００５６】
図７は反射波パターン間の位相差と対象物の方向との関係を説明するための説明図である。なお、超音波センサ３０と対象物Ｍとの距離が受信素子３２１ａ，３２１ｂ間の距離に比べて大きい場合、対象物Ｍからの反射波を平面波とみなせる。
【００５７】
受信部の配置面（以下、受信面Ｓ）に対して垂直方向に対象物Ｍが存在する場合、受信素子３２１ａ，３２１ｂでは同一位相の超音波が受信されるので、各反射波パターン間の位相差は０になる（図７（ａ））。一方、受信面Ｓに対して垂直方向から角度θずれた位置に対象物Ｍが存在する場合、受信素子３２１ａ，３２１ｂでは位相が相違する超音波が受信される。受信素子３２１ａ，３２１ｂ間の距離をｄ、超音波の速度をｖ、位相差をΔφとすると、´ｄ・ｓｉｎθ＝ｖ・Δφ´の関係があるので、この関係から角度θを特定することができる（図７（ｂ））。つまり、受信素子３２１ａ，３２１ｂ間の位相差Δφは角度θによって決定される。
【００５８】
画像生成部６０は、超音波センサ３０から出力された対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に基づいて対象物の立体的画像を生成する。さらに、この画像生成部６０は、上述した情報のうち、複数の対象物間における反射によって検出された超音波に係る虚像を除去する虚像除去手段として機能する。つまり、出射された超音波が第１対象物によって反射されるが、反射波には、超音波センサ３０の方向に反射されるもの、別の第２対象物の方向へ反射されるものがある。
【００５９】
第２対象物への反射波は、第２対象物にて反射され、超音波センサ３０にて検出される。この多重反射による反射波によって、あたかも第２対象物の方向に対象物が存在するが如く識別されてしまう虞がある。そこで、超音波センサ３０から出力された複数の対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報から、多重反射による反射波を識別し、その反射波に係る情報を虚像であるとして立体的画像から除去する。
【００６０】
図８は多重反射による反射波を識別する識別方法を説明するための説明図である。なお、説明を簡略化するため対象物が２つで、かつ二重反射の場合について説明することにする。
２つの対象物Ｍ１，Ｍ２が存在する場合、超音波センサ３０から出力される情報は、対象物Ｍ１からの反射波Ｒ１、対象物Ｍ２からの反射波Ｒ２、対象物Ｍ１で反射された反射波がさらに対象物Ｍ２で反射された反射波Ｒ１２、対象物Ｍ２で反射された反射波がさらに対象物Ｍ１で反射された反射波Ｒ２１に係る情報が存在する。
【００６１】
反射波Ｒ１２は、あたかも、本来の方向とは異なる対象物Ｍ２の方向から到来するが、反射波Ｒ１及び反射波Ｒ２によって検出された対象物Ｍ１及び対象物Ｍ２の方向及び距離Ｌ１，Ｌ２に係る情報に基づいて、多重反射による反射波Ｒ１２を識別することができる。つまり、対象物Ｍ１及び対象物Ｍ２の方向及び距離から、対象物Ｍ１，対象物Ｍ２間の距離Ｌ１２を特定し、対象物Ｍ２の方向かつ距離（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ１２）／２と識別される反射波Ｒ１２は、対象物Ｍ１の虚像Ｍ１´であると判別する。
【００６２】
同様に、対象物Ｍ１の方向かつ距離（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ１２）／２と識別される反射波Ｒ２１は、対象物Ｍ２の虚像Ｍ２´であると判別する。なお、この場合、虚像Ｍ１´，Ｍ２´は、ともに距離（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ１２）／２となることから、超音波センサ３０から出力される情報のうち、距離に係る情報が同一のものを虚像対象として抽出するようにしてもよい。このようにして対象を限定することで、虚像判定処理を行なう対象を減少させて処理の軽減を図ることができる。
【００６３】
また、画像生成部６０は、超音波センサ３０から出力された対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、立体的画像に対して画像処理を行なう画像処理手段としても機能する。つまり、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報には、装置固有の系統誤差が含まれていることから、生成した対象物の立体的画像を、系統誤差に係る情報を鑑みて画像処理を行なう。
【００６４】
画像は、装置に固有な空間的広がりを有し、対象物の中心から周囲にかけて強度が減少してボケが生じる（図９（ａ））。これは、対象物の中心位置に強度が極大の領域を有するが、その周囲にすそを有し、本来は存在しない周囲の領域にあたかも対象物が存在するように識別されてしまう。したがって、２つの対象物が近づいている場合、２つの対象物のすそが重なり、その境界部分が不明瞭となって１つの対象物として識別される虞がある（図９（ｂ））。そこで、本発明では、それ自体公知のウイナーフィルタを用いて、立体的画像に対して画像処理を行なって画像を再構成する。ウイナーフィルタとして用いるフィルタ関数は装置の構成に基づいて決定される。このようにして再構成された立体的画像は、表示部７０にて、ゴーストが除去され、かつボケのない鮮明な画像として表示される。
【００６５】
以上、本実施の形態では、ＰＮ符号を有する超音波を用いることによって、対象物の立体的画像を連続して得ることができる。特に、ＰＮ符号は擬似的にランダムな周期パターンを有するため、雑音（外乱）に対して安定して対象物の方向と対象物までの距離を精度良く特定することができる。
【００６６】
また、多重反射による反射波を識別し、その反射波に係る情報を虚像であるとして立体的画像から除去することで、ゴーストが表示されることはない。
【００６７】
さらに、対象物の方向及び対象物までの距離に係る情報に含まれる系統誤差情報に基づいて、立体的画像に対して画像処理を行なうことによって、ボケた画像の輪郭などを強調することができるとともに、２つの対象物の境界部分を明確化して１つの画像として識別される不具合の発生を防止することができる。
【００６８】
さらにまた、受信部として圧電素子を用いれば、超小型かつ低消費電力の立体視装置を実現することができる。もちろん、光学レンズのような部品は不要であることは言うまでもない。
【００６９】
このような超音波立体視装置をロボットなどに用いて、対象物や障害物の検知を行なったり、足裏に取り付けて瓦礫など非平坦な場所での歩行を扶助したりすることができる。また、自動車の衝突を回避するために超音波立体視装置を用いて、前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなったことを検知して、自動的にブレーキ動作を行なうように制御すれば、衝突を回避させることができる。特に、本発明の超音波立体視装置は、前方の立体的画像がリアルタイムで得られるので、対象物が障害物であるか否かを判別することが可能となり、単なる超音波による距離測定装置より正確な判断を行なうことができる。また、視覚障害者の歩行補助装置として応用することもできる。さらに、超音波を用いていることから、空気中だけでなく液体中でも適用可能であり、胃カメラや内視鏡などに応用することも可能である。
【００７０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、対象物の方向に応じて各出射波パターン間の位相差が異なることから、出射波パターンを記憶部３３に記憶し、記憶した出射波パターンを読み出して、各出射波パターン間の位相差に基づいて対象物の方向を特定する構成とした。しかし、受信部３２１（受信素子３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ，…）を配置した板材を可動させて受信面Ｓの方向（法線方向）を変更し、２方向の少なくとも１方向に配置された受信素子が検出した超音波のパターン間に位相差がない方向を対象物の方向であると判断するようにしてもよく、このようにしたものが実施の形態２である。
【００７１】
図１０は本発明の実施の形態２に係る超音波センサの構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２に係る超音波センサを備える超音波立体視装置の構成は図１と同様であるため説明を省略する。
本発明の実施の形態２に係る超音波センサ４０は、制御部４０ａ、超音波送信部３１、超音波受信部４２、記憶部３３、演算処理部４４及び判定部４５を備える。
【００７２】
超音波受信部４２は、受信部４２１、ＬＮＡ３２２、ＬＰＦ３２３及び符号化部３２４から構成される。受信部４２１は、図１１に示すように、具体的にはマトリクス状に配置された複数の受信素子４２１ａ，４２１ｂ，４２１ｃ，…から構成されており、対象物Ｍにて反射された超音波を電気信号に変換し、ＬＮＡ３２２へ出力する。なお、受信素子４２１ａ，４２１ｂ，４２１ｃ，…は、矩形状の板材Ａの上面に設けられており、板材Ａは、制御部４０ａによって、その受信面Ｓの法線方向が制御される。
【００７３】
演算処理部４４は、記憶部３３に記憶された出射波パターン及び反射波パターンに基づいて、対象物までの距離を特定するものであって、実施の形態１と同様にマッチドフィルタなどから構成される。ただし、実施の形態１と相違する点は、演算処理部４４は対象物までの距離を特定するものであればよく、対象物の方向の特定を行なう必要はない。
【００７４】
判定部４５は、記憶部３３に記憶された各反射波パターン間に位相差があるか否かを判定するものであり、位相差がないときの受信面Ｓの法線方向が対象物Ｍの方向であると判断する。その他の構成は図１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７５】
図１２は受信面の法線方向と対象物の方向との関係を説明するための説明図である。
受信面Ｓに対して垂直方向に対象物Ｍが存在する場合、受信素子４２１ａ，４２１ｂでは同一位相の超音波が受信されるので、各反射波パターン間の位相差は０になる（図１２（ａ））。そこで、判定部４５は、位相差が０のときの受信面Ｓの法線方向が対象物Ｍの方向であると判断する。一方、受信面Ｓに対して垂直方向から角度θずれた位置に対象物Ｍが存在する場合、受信素子４２１ａ，４２１ｂでは位相が相違する超音波が受信される。したがって、このときの受信面Ｓの法線方向は対象物Ｍの方向でないと判断する（図１２（ｂ））。この場合、制御部４０ａは、位相差が０と判定されるまで板材Ａを可動させる。
【００７６】
以上、本実施の形態では、ＰＮ符号を有する超音波を用いることによって、対象物の立体的画像を連続して得ることができる。特に、ＰＮ符号は擬似的にランダムな周期パターンを有するため、雑音に対して安定して対象物の方向と対象物までの距離を特定することができる。また、受信部として受信素子を用いることができるので、超小型かつ低消費電力での立体視装置が実現できる。さらに、実施の形態１と比べて、機械的な機構が必要であるが、演算処理部４４の処理を軽減することができる。したがって、利用目的に合わせて構成を適宜選択するようにすればよい。
【００７７】
（実施の形態３）
次に、本発明の超音波センサのより具体的な構成について説明する。図１３は本発明の実施の形態３に係る超音波センサの構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態３に係る超音波センサ５０は、超音波送信部として機能するための、発振部３１１、分周器３１２、ＰＮ符号生成部３１３、ＤＳＰ３１４、バッファ部３１５及び送信部３１６を備える。また、超音波センサ５０は、超音波受信部として機能するための、複数の受信部３２１、ＬＮＡ３２２、ＬＰＦ３２３を備える。これら各部の機能は実施の形態１と同様であるが、受信部３２１、ＬＮＡ３２２及びＬＰＦ３２３が、複数の受信素子３２１−ｊ、ＬＮＡ３２２−ｊ及びＬＰＦ３２３−ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）から構成されていることとする。
【００７８】
また、超音波センサ５０は、演算処理部及び判定部として機能するための、マルチプレクサ５１、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）５２、乗算器５３ａ，５３ｂ、積分器５４ａ，５４ｂ、記憶部３３、遅延加算器（距離特定用）５５、遅延器（方向特定用）５６、乗算器５７ａ，５７ｂ、加算器５８を備える。
【００７９】
送信部３１１からＰＮ（ｔ）・ｅｘｐ（ｉω・ｔ）の信号が送信された場合、受信素子３２１−ｊによって検出された信号は、ＬＮＡ３２２−ｊ及びＬＰＦ３２３−ｊによって適宜処理され、受信信号Ａｊ・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｅｘｐ（ｉ（ω・ｔ−ΔＴ））を得る。マルチプレクサ５１は、ＬＰＦ３２３−ｊにて処理された超音波の受信信号Ａｊ・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｅｘｐ（ｉ（ω・ｔ−ΔＴ））のうちの１つを適宜選択してＡＤＣ５２へ出力する。ＡＤＣ５２は、マルチプレクサ５１にて選択された信号をデジタル化して乗算器５３ａ，５３ｂへ出力する。
【００８０】
一方の乗算器５３ａには、信号Ａｊ・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｅｘｐ（ｉ（ω・ｔ−ΔＴ））の他に、信号ｓｉｎ（ω・ｔ）が入力されており、この２つの信号を乗算して積分器５４ａへ出力する。これにより、積分器５４ａへは、信号の基準波に対する同相成分（Ｉ成分）が抽出されて入力されることになる。
【００８１】
そして、積分器５４ａにて、入力した信号に対し、１波長分の積分処理が行なわれ、記憶部３３に記憶される。なお、マルチプレクサ５１によって、受信素子３２１−１、３２１−２、…、３２１−Ｎにて受信したすべての超音波の信号に対して、上述した処理が順次なされ、記憶部３３に記憶される。記憶部３３には、積分処理によって信号Ａｊ／２・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｓｉｎ（ω・ΔＴ）が記憶される。
【００８２】
他方の乗算器５３ｂには、信号Ａｊ・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｅｘｐ（ｉ（ω・ｔ−ΔＴ））の他に、信号ｃｏｓ（ω・ｔ）が入力されており、この２つの信号を乗算して積分器５４ｂへ出力する。これにより、積分器５４ｂへは、信号の基準波に対する直交成分（Ｑ成分）が抽出されて入力されることになる。
【００８３】
そして、積分器５４ｂにて、入力した信号に対し、１波長分の積分処理が行なわれ、記憶部３３に記憶される。上述と同様、マルチプレクサ５１によって、受信素子３２１−１、３２１−２、…、３２１−Ｎにて受信したすべての超音波の信号に対して、上述した処理が順次なされ、記憶部３３に記憶される。記憶部３３には、積分処理によって信号Ａｊ／２・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｃｏｓ（ω・ΔＴ）が記憶される。
【００８４】
上述のように、Ｉ成分及びＱ成分のそれぞれに対して積分処理を行なうことによって、搬送波成分を除去することができるので、以降の処理においては搬送波による影響を受けることはない。つまり、雑音（外乱）に対して極めて強い。
【００８５】
そして、記憶部３３から、信号Ａｊ／２・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｓｉｎ（ω・ΔＴ）及び信号Ａｊ／２・ＰＮ（ｔ−ΔＴ）・ｃｏｓ（ω・ΔＴ）を順次読み出し、方向特定用の遅延加算器５５に入力する。遅延加算器５５は、各方向に配置されたそれぞれの受信素子の各検出パターン（本例ではＩ成分及びＱ成分）を読み出し、各検出パターン（Ｉ成分及びＱ成分）を個別に遅延させ、遅延された各検出パターンを加算する。遅延遅延器５５の各検出パターンの遅延量は、図示しない制御部によって制御される。
【００８６】
例えば、５つの受信素子が所定間隔で配置されている場合、図１４に示すように、遅延加算器５５による各受信素子に係る各検出パターンの遅延量を、受信素子が配置された方向に沿って所定時間（τ）でステップさせ、遅延した各検出パターンを加算する。そして、遅延加算器５５は、遅延・加算したＩ成分及びＱ成分を、それぞれ乗算器５７ａ及び乗算器５７ｂへ出力する。
【００８７】
また、記憶部３３から、送信部３１６にて送信された超音波の出射パターンを示す送信信号、すなわちＰＮ符号生成部３１３によって生成されたＰＮ符号を読み出し、距離特定用の遅延器５６にて信号を遅延（ΔＴ）させた後に、乗算器５７ａ，５７ｂへ出力する。遅延器５６の遅延量は、遅延加算器５５と同様、図示しない制御部によって制御され、遅延量を０秒から所定時間ステップさせる。
【００８８】
一方の乗算器５７ａは、遅延加算器５５にて遅延された出力信号（Ｉ成分）と、遅延器５６にて遅延された送信信号とを乗算して加算器５８へ出力する。また、他方の乗算器５７ｂは、遅延加算器５５にて遅延された出力信号（Ｑ成分）と、遅延器５６にて遅延された送信信号とを乗算して加算器５８へ出力する。さらに、加算器５８は、乗算器５７ａ及び乗算器５７ｂからの出力信号をそれぞれ２乗したものを加算する。なお、この乗算器５７ａ、乗算器５７ｂ及び加算器５８の処理は、遅延加算器５５及び遅延器５６の各遅延量に対して行なわれる。
【００８９】
加算器５８からは、上述した遅延加算器５５及び遅延器５６の各遅延量に対して出力される。図１５は遅延器５６の遅延量に対する加算器５８の出力を示す図である。図１５に示すように、超音波の送信信号と受信信号との位相差に相当する時間にピークを有する。なお、同図横軸は遅延器５６の遅延量（遅延時間）を示す。したがって、ピーク時間Ｔｐ及び超音波の速度から対象物までの距離を把握することができる。なお、加算器５８からの出力に対して閾値を設定し、閾値を越える出力が得られたときの遅延器５６の遅延量を特定することで、ピーク時間を求めるようにしてもよい。例えば、閾値を越える出力が得られたときの遅延量の最小値と最大値とを求め、最小値と最大値との平均値をピーク時間Ｔｐとすることができる。なお、遅延加算器５５の遅延量に対する加算器５８の出力も同様であり、すでに図７に示したように、ピーク時間、超音波の速度及び受信素子の離間距離から対象物までの方向を把握することができる。
【００９０】
なお、演算処理を行なう各部をＬＳＩで構成することが可能であり、超音波センサ５０の小型化を実現することができる。また、出射波パターン及び反射波パターンを記憶部３３に記憶することなく各種の処理を行なうことが可能である。
【００９１】
以上、本発明に係る超音波センサ及び超音波立体視装置について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、受信部がマトリクス状に配置された複数の受信素子から構成される形態について説明したが、Ｔ字状のように適宜の２方向のそれぞれに複数配置された構成であれば十分である。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施の形態に係る発明の構成及び機能に様々な変更又は改良を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波立体視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】超音波送信部の各部における信号波形を示す図である。
【図３】超音波の放射特性を示す図である。
【図４】出射波パターン及び反射波パターンの信号波形を示す図である。
【図５】各反射波パターンの信号波形を示す図である。
【図６】ＰＮ符号の内積処理を示す図である。
【図７】反射波パターン間の位相差と対象物の方向との関係を説明するための説明図である。
【図８】多重反射による反射波を識別する識別方法を説明するための説明図である。
【図９】画像の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る超音波センサの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る超音波センサの送信部を示す斜視図である。
【図１２】受信面の法線方向と対象物の方向との関係を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る超音波センサの構成を示すブロック図である。
【図１４】遅延加算器の動作を示す説明図である。
【図１５】遅延器の遅延量に対する加算器の出力を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  制御部
３０，４０，５０  超音波センサ
３０ａ，４０ａ  制御部
３１  超音波送信部
３２，４２  超音波受信部
３３  記憶部
３４，４４  演算処理部
４５  判定部
６０  画像生成部
７０  表示部
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２  対象物
Ｍ１´，Ｍ２´  虚像
Ｓ  受信面
【図１】
2007278805.tif 000003
【図２】
2007278805.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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