(57)【要約】【課題】被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを低コスト及び高分解能で検知する。【解決手段】まず、単一の送波器２が１周期の波形の超音波を送波する。その後、上記超音波が被測定物体で反射する。続いて、受波部３の基準受波素子３０及び各受波素子３１ａ〜３４ｄが、被測定物体で反射した超音波を受波する。受波部３として、基準受波素子３０は正方形の中心に配置され、複数の受波素子３１ａ〜３４ｄは、隣接する受波素子３１ａ〜３４ｄとの距離より基準受波素子３０との距離が長くなるように上記正方形の辺上に一定の間隔で配置されている。このとき、検知部が、各方向に対応する遅延加算を行い遅延加算強度を求めることによって被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを同時に検知する。【選択図】図１
2007121045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた周波数の超音波を検知領域に送波する送波手段と、
それぞれが、前記検知領域にある被測定物体で反射した前記超音波を受波して受波信号に変換する複数の受波素子と、
前記超音波が前記送波手段によって送波されてから前記複数の受波素子によって受波されるまでに要した時間に基づいて前記被測定物体までの距離を検知するとともに、前記複数の受波素子のそれぞれからの前記受波信号の時間差に基づいて前記被測定物体の方向を検知する検知手段と
を備え、
前記送波手段によって送波される前記超音波が１周期の波形であり、
前記複数の受波素子のうち一の受波素子が多角形又は円の中心に配置され、他の受波素子のそれぞれが、隣接する他の受波素子との距離より前記一の受波素子との距離が長くなるように前記多角形又は前記円の辺上に配置される
ことを特徴とする超音波物体検知装置。
【請求項２】
前記多角形が正多角形であることを特徴とする請求項１記載の超音波物体検知装置。
【請求項３】
前記正多角形が正方形であることを特徴とする請求項２記載の超音波物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを検知するために用いられる超音波物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の超音波物体検知装置は、種々提案され、また開発されている。例えば、特許文献１には、複数の素子（受波素子）が一次元状アレイ又は二次元状アレイに配列された受波部を有する超音波アレイを用いた三次元センサ（超音波物体検知装置）が開示されている。上記特許文献１の三次元センサは、指向性を有する超音波ビームを放射し、検出対象物（被測定物体）からの反射波を受信して検出対象物との距離を検出する。
【０００３】
また、従来の超音波物体検知装置は、図１４に示すように、複数の受波素子８０・・・がＴ字状に配置された受波部８を備えている。また、他の例として、複数の受波素子８０・・・が縦横のクロスに配置された受波部８ａ（図１５参照）、縦横に加えて斜めクロスに配置された受波部８ｂ（図１６参照）、又は３×３のマトリックス状に配置された受波部８ｃ（図１７参照）を備えている。
【特許文献１】特公平６−２７８０３号公報（第２〜６頁及び第５図）
【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、上記従来の超音波物体検知装置は、特許文献１のような受波部、又は図１４〜１７に示すような受波部８，８ａ〜８ｃによって、被測定物体で反射した超音波を受波するので、被測定物体の方向を検知する場合に誤差が大きくなるという問題があった。図１８に示すように、複数の受波素子８０・・・が５×５のマトリックス状に配置された受波部８ｄを用いたとしても、上記問題が解決するが、受波素子の個数が多くなるので、コストが高くなるという新たな問題が発生した。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを低コスト及び高分解能で検知することができる超音波物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、予め決められた周波数の超音波を検知領域に送波する送波手段と、それぞれが、前記検知領域にある被測定物体で反射した前記超音波を受波して受波信号に変換する複数の受波素子と、前記超音波が前記送波手段によって送波されてから前記複数の受波素子によって受波されるまでに要した時間に基づいて前記被測定物体までの距離を検知するとともに、前記複数の受波素子のそれぞれからの前記受波信号の時間差に基づいて前記被測定物体の方向を検知する検知手段とを備え、前記送波手段によって送波される前記超音波が１周期の波形であり、前記複数の受波素子のうち一の受波素子が多角形又は円の中心に配置され、他の受波素子のそれぞれが、隣接する他の受波素子との距離より前記一の受波素子との距離が長くなるように前記多角形又は前記円の辺上に配置されることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを低コスト及び高分解能で検知することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記多角形が正多角形であることを特徴とする。この構成では、被測定物体の位置検知の分解能を向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記正多角形が正方形であることを特徴とする。この構成では、被測定物体の位置検知の分解能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被測定物体までの距離と被測定物体の方向とを低コスト及び高分解能で検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１〜６を用いて説明する。図１は実施形態１の超音波物体検知装置の正面図である。図２は、実施形態１の超音波物体検知装置と被測定物体との関係を示す図である。図３は、実施形態１の超音波物体検知装置の受波について説明する図である。図４は、実施形態１の超音波物体検知装置において被測定物体が真正面にある場合の動作を説明する図である。図５は、実施形態１の超音波物体検知装置において被測定物体が角度θにある場合の動作を説明する図である。図６は、実施形態１の超音波物体検知装置において、基準受波素子と他の受波素子との距離が異なる場合について説明する図である。
【００１２】
まず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１の超音波物体検知装置（超音波三次元センサ）は、図１に示すように、ケース１と、送波器２と、受波部３とを備えているとともに、検知部４（図４参照）を備えている。上記超音波物体検知装置は、図２に示すように、検知領域Ａにある被測定物体Ｂまでの距離と、被測定物体Ｂの方向（三次元座標）とを検知する。
【００１３】
ケース１は、図１に示すように、前面が略長方形状に形成された厚みの薄いものである。上記ケース１は、単一の送波器２と、受波部３とを前面１０に配置して備え、検知部４（図４参照）を収納している。
【００１４】
送波器２は、図２に示すように、１周期のみの波形の超音波を検知領域Ａに送波するものである。上記超音波は、例えば４０ｋＨｚなど、予め決められた周波数の波形であり、波長をλとする。
【００１５】
受波部３は、図１に示すように、基準受波素子３０と、複数の受波素子３１ａ〜３４ｄとを備えている。基準受波素子３０は、正方形の中心に配置されているものであり、被測定物体Ｂ（図２参照）までの距離を特定するときに基準となる受波素子である。一方、複数の受波素子３１ａ〜３４ｄのそれぞれは、隣接する受波素子３１ａ〜３４ｄとの距離より基準受波素子３０との距離が長くなるように上記正方形の辺上に一定の間隔で配置されている。具体的には、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの距離はλ以上、隣接する受波素子３１ａ〜３４ｄ間の距離はλ／２としている。上記基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄのそれぞれは、被測定物体Ｂで反射した超音波を受波して、電気信号である受波信号に変換する。さらに、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄのそれぞれは、上記受波信号を検知部４（図４参照）に出力する。基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄが上記のように配置されることによって、誤計測点が現れにくくすることができる。
【００１６】
検知部４（図４参照）は、超音波が送波器２によって送波されてから基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄによって受波されるまでに要した時間に基づいて被測定物体Ｂ（図２参照）までの距離を検知する。また、検知部４は、基準受波素子３０の受波信号と受波素子３１ａ〜３４ｄの受波信号との時間差に基づいて被測定物体Ｂの方向を検知する。ここで、具体例として、基準受波素子３０及び受波素子３１ｄの受波信号から被測定物体Ｂの方向を検知する方法について図３を用いて説明する。なお、基準受波素子３０の位置を原点（０，０）とし、受波素子３１ｄの位置を（ｄｘ，ｄｙ）とする。受波素子３１ｄは、超音波が反射した被測定物体Ｂの方向（θ，ψ）に対して、基準受波素子３０との間に経路差が発生する。上記経路差によって遅延時間（時間差）Δｔが一意に決定する。これにより、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄの配置が決定した時点で、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄに対する遅延時間テーブルが作成される。つまり、方向（θ１，ψ１）、方向（θ１，ψ２）の場合、方向（θ１，ψ３）の場合、・・・方向（θ２，ψ２）の場合・・・と図１の水平方向（縦方向）×垂直方向（横方向）の分解能に対応した数（実施形態１では５°間隔、−４５〜＋４５°の１９×１９とする。）だけの遅延時間Δｔを求める。
【００１７】
ｄｘｄｙ≠０の場合、遅延時間Δｔは数１及び数２によって算出される。ただし、数２のＡ及びＢは数３、数４に示す。なお、音速をｃとしている。
【００１８】
【数１】
2007121045.tif 000003
【００１９】
【数２】
2007121045.tif 000004
【００２０】
【数３】
2007121045.tif 000005
【００２１】
【数４】
2007121045.tif 000006
【００２２】
一方、ｄｘ＝０の場合、遅延時間Δｔは数５によって算出される。
【００２３】
【数５】
2007121045.tif 000007
【００２４】
また、ｄｙ＝０の場合、遅延時間Δｔは数６によって算出される。
【００２５】
【数６】
2007121045.tif 000008
【００２６】
検知部４は、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄの各受波信号が超音波を受波した場合、まず、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄから受波信号を入力する。続いて、遅延時間テーブルに基づいて、被測定物体Ｂ（図２参照）が方向（θ１，ψ１）に存在すると仮定したときの遅延時間Δｔだけ受波素子３１ａ〜３４ｄの各受波信号をずらして基準受波素子３０の受波信号に加算して遅延加算強度を求める。同様にして、方向（θ１，ψ２）の場合、方向（θ１，ψ３）の場合、・・・方向（θ２，ψ２）の場合・・・と遅延加算強度を順に求める。最後に、上記遅延加算強度の分布から、強度が最も強くなる方向（θ，ψ）に被測定物体Ｂが存在すると決定する。
【００２７】
次に、被測定物体Ｂ（図２参照）が実施形態１の超音波物体検知装置の真正面にある場合の超音波物体検知装置の動作について図４を用いて説明する。なお、図４（ｂ）は、−４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示し、図４（ｃ）は、０°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示し、図４（ｄ）は、４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示す。まず、送波器２（図２参照）が１周期の波形の超音波を送波する。その後、上記超音波が被測定物体Ｂで反射する。続いて、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄのそれぞれが、図４（ａ）に示すように、被測定物体Ｂで反射した超音波を受波する。このとき、超音波が超音波物体検知装置の真正面から到達するので、基準受波素子３０及びすべての受波素子３１ａ〜３４ｄが同じタイミングで受波する。これにより、遅延加算強度が、図４（ｃ）に示すように、０°に対応する遅延加算を行った場合に最大となり、基準受波素子３０が受波した時間を読み取ることによって被測定物体Ｂまでの距離を検知する。
【００２８】
これに対して、被測定物体Ｂ（図２参照）が実施形態１の超音波物体検知装置の真正面からずれて角度θにある場合の超音波物体検知装置の動作について図５を用いて説明する。なお、図５（ｂ）は、−４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示し、図５（ｃ）は、０°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示し、図５（ｄ）は、角度θに対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度を示す。まず、被測定物体Ｂが真正面にある場合と同様に、超音波が送波器２（図２参照）から送波され、被測定物体Ｂで反射する。その後、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄのそれぞれが、図５（ａ）に示すように、被測定物体Ｂで反射した超音波を受波する。このとき、検知部４が、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、遅延加算を行うと、遅延加算強度が、角度θに対応する遅延加算を行った場合に最大となる。これにより、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを同時に検知する。
【００２９】
続いて、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの間の距離に対する遅延加算強度について図６を用いて説明する。なお、図６は、基準受波素子３０及び受波素子３１ａ〜３４ｄの配置が一軸方向（例えば図１の上下方向、左右方向など）のみである場合の遅延加算の手順を示す。図６の（ａ）と（ｂ）を比較すると、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの間の距離が長いほど、角度変化に対する強度変化が大きくなる。これにより、方向の分解能を高くすることができる。
【００３０】
なお、超音波が連続波形であれば、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの間の距離がλ／２を超えると加算する値が次の波形に重なってしまうので、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの間の距離をλ／２以内にする必要があるが、実施形態１では超音波が１周期の波形であるので、基準受波素子３０と受波素子３１ａ〜３４ｄの間の距離を長くしても問題がない。
【００３１】
次に、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合の強度分布画像を図７に示す。横軸は水平角度（図１の左右方向の角度）、縦軸は垂直角度（図１の上下方向の角度）である。図７において、水平角度、垂直角度ともに０°の場合に最も強度が大きくなっている。一方、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合の強度分布画像を図８に示す。横軸は水平角度、縦軸は垂直角度である。図８において、水平角度、垂直角度ともに−４５°の場合に最大ピークがあり、最も強度が大きくなっている。なお、水平角度、垂直角度ともに１０°あたりに２番目に大きなピークが現れている。
【００３２】
ここで、実施形態１の受波部３（図１参照）と従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態１に示す。ピーク半値面積とは、強度分布画像（図７参照）において最大ピークを中心として最大ピークの５０％以上の強度となる部分の面積である。ピーク半値面積は小さいほどよく、７５以下であると、受波部としてより良好である。これは、ピーク半値面積が大きくなると、最大ピークの位置とは別の位置にノイズが重畳された場合に、ノイズが重畳された位置の強度が最大ピークより大きくなり、被測定物体Ｂの方向を誤って検知してしまうためである。また、ピーク比とは、強度分布画像（図８参照）において最大ピークに対する２番目に大きなピークの強度比である。ピーク比も小さいほどよく、０．１５以下であると、受波部としてより良好である。これは、ピーク比が大きくなると、２番目に大きなピークの位置にノイズが重畳された場合に、ノイズの重畳により２番目に大きなピークの強度が最大ピークより大きくなり、被測定物体Ｂの方向を誤って検知してしまうためである。なお、図９には従来の受波部として、比較例１は複数の受波素子がＴ型に配置された場合（図１４参照）、比較例２は縦横クロスに配置された場合（図１５参照）、比較例３は斜めクロスに配置された場合、比較例４は縦横斜めクロスに配置された場合（図１６参照）、比較例５は３×３のマトリックス状に配置された場合（図１７参照）、比較例６は５×５のマトリックス状に配置された場合（図１８参照）の測定結果を示す。
【００３３】
まず、実施形態１と比較例５（図１７参照）を比較する。実施形態１は、比較例５よりピーク半値面積が約７９％減少し、ピーク比が約３９％減少する。これにより、実施形態１は、比較例５より被測定物体Ｂ（図２参照）の方向を特定する分解能を向上させることができる。続いて、実施形態１と比較例６（図１８参照）を比較する。実施形態１は、比較例６より受波素子の個数を２５個から１７個に減らすことができるとともに、比較例６よりピーク半値面積が約３２％減少する。これは、実施形態１のほうが比較例６より受波素子が基準受波素子から遠くに配置され、角度変化あたりの遅延加算の減少量が大きくなるためである。つまり、実施形態１の場合、比較例６から基準受波素子に近接する受波素子を取り除いたことによって、最大強度の周辺にあたる方向における遅延加算強度が減少している。さらに、実施形態１と比較例１〜４（図１４〜１６参照）を比較すると、実施形態１は、比較例１〜４よりピーク半値面積及びピーク比の両方とも小さくなっている。
【００３４】
以上、実施形態１によれば、送波器２から１周期の波形を送波することにより、誤計測点が現れにくくすることができ、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コスト及び高分解能で検知することができる。特に、受波素子がＴ型、クロス、３×３のマトリックス状に配置された場合と比較して顕著である。
【００３５】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図１０を用いて説明する。図１０は実施形態２の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【００３６】
実施形態２の超音波物体検知装置は、実施形態１の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態１の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００３７】
実施形態２の超音波物体検知装置は、実施形態１の受波部３に代えて、図１０に示すような受波部５を備えている。受波部５は、基準受波素子５０と、複数の受波素子５１ａ〜５３ｄとを備えている。基準受波素子５０は、正三角形の中心に配置されている。一方、複数の受波素子５１ａ〜５３ｄのそれぞれは、隣接する受波素子５１ａ〜５３ｄとの距離より基準受波素子５０との距離が長くなるように正三角形の辺上に一定の間隔で配置されている。なお、受波部５は、上記以外の点において、実施形態１の受波部３（図１参照）と同様である。
【００３８】
次に、実施形態２の受波部５と従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態２に示す。まず、実施形態２と比較例５（図１７参照）を比較する。実施形態２は、比較例５に対してピーク半値面積が約４１％減少し、ピーク比が約５０％減少する。これにより、実施形態２は、比較例５より被測定物体Ｂ（図２参照）の方向を特定する分解能を向上させることができる。続いて、実施形態２と比較例６（図１８参照）を比較する。実施形態２は、比較例６に対してピーク半値面積が増加するものの、ピーク比が大きくなることなく受波素子の個数を２５個から１３個に減らすことができる。さらに、実施形態２と比較例１〜４（図１４〜１６参照）を比較すると、実施形態２は、比較例１〜４よりピーク比が小さい。
【００３９】
以上、実施形態２によれば、受波素子が３×３のマトリックス状に配置された場合より、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コストで高分解能で検出することができる。また、受波素子がＴ型、クロスに配置された場合より、被測定物体Ｂが４５°傾いた場合の測定分解能を改善することができる。
【００４０】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図１１を用いて説明する。図１１は実施形態３の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【００４１】
実施形態３の超音波物体検知装置は、実施形態１の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態１の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００４２】
実施形態３の超音波物体検知装置は、実施形態１の受波部３に代えて、図１１に示すような受波部６を備えている。受波部６は、基準受波素子６０と、複数の受波素子６１ａ〜６５ｃとを備えている。基準受波素子６０は、正五角形の中心に配置されている。一方、複数の受波素子６１ａ〜６５ｃのそれぞれは、隣接する受波素子６１ａ〜６５ｃとの距離より基準受波素子６０との距離が長くなるように正五角形の辺上に一定の間隔で配置されている。なお、受波部６は、上記以外の点において、実施形態１の受波部３（図１参照）と同様である。
【００４３】
次に、実施形態３の受波部６と従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態３に示す。まず、実施形態３と比較例５（図１７参照）を比較する。実施形態３は、比較例５に対してピーク半値面積が約６７％減少し、ピーク比が約５０％減少する。これにより、実施形態３は、比較例５より被測定物体Ｂ（図２参照）の方向を特定する分解能を向上させることができる。続いて、実施形態３と比較例６（図１８参照）を比較する。実施形態３は、比較例６に対してピーク半値面積及びピーク比が大きくなることなく受波素子の個数を２５個から１６個に減らすことができる。さらに、実施形態３と比較例１〜４（図１４〜１６参照）を比較すると、実施形態３は、比較例１〜４よりピーク半値面積及びピーク比の両方とも小さい。
【００４４】
以上、実施形態３によれば、受波素子がＴ型、クロス、３×３のマトリックス状に配置された場合より、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コストで高分解能で検出することができる。また、受波素子が５×５のマトリックス状に配置された場合と同等の特性を得ながら、受波素子の個数を減少することができる。
【００４５】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について図１２を用いて説明する。図１２は実施形態４の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【００４６】
実施形態４の超音波物体検知装置は、実施形態１の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態１の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００４７】
実施形態４の超音波物体検知装置は、実施形態１の受波部３に代えて、図１２に示すような受波部７を備えている。受波部７は、基準受波素子７０と、１２個の受波素子７１ａ〜７４ｃとを備えている。基準受波素子７０は、半径λの円の中心に配置されている。なお、λは、送波器２から送波された超音波の波長である。一方、複数の受波素子７１ａ〜７４ｃのそれぞれは、隣接する受波素子７１ａ〜７４ｃとの距離より基準受波素子７０との距離が長くなるように円の辺上に一定の間隔で配置されている。なお、受波部７は、上記以外の点において、実施形態１の受波部３（図１参照）と同様である。
【００４８】
以上、実施形態４であっても、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コスト及び高分解能で検知することができる。
【００４９】
（実施形態５）
本発明の実施形態５について図１３を用いて説明する。図１３は実施形態５の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【００５０】
実施形態５の超音波物体検知装置は、実施形態４の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態４の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００５１】
実施形態５の超音波物体検知装置は、実施形態４の受波部７に代えて、図１３に示すような受波部７ａを備えている。受波部７ａは、基準受波素子７０と、１６個の受波素子７１ａ〜７４ｄとを備えている。基準受波素子７０は、円の中心に配置されている。一方、複数の受波素子７１ａ〜７４ｄのそれぞれは、隣接する受波素子７１ａ〜７４ｄとの距離より基準受波素子７０との距離が長くなるように円の辺上に一定の間隔で配置されている。なお、受波部７ａは、上記以外の点において、実施形態４の受波部７（図１２参照）と同様である。
【００５２】
次に、実施形態５の受波部７ａと従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態５に示す。まず、実施形態５と比較例５（図１７参照）を比較する。実施形態５は、比較例５に対してピーク半値面積が約６８％減少し、ピーク比が約４４％減少する。これにより、実施形態５は、比較例５より被測定物体Ｂの方向を特定する分解能を向上させることができる。続いて、実施形態５と比較例６（図１８参照）を比較する。実施形態５は、比較例６に対してピーク半値面積及びピーク比がほとんど大きくなることなく受波素子の個数を２５個から１７個に減らすことができる。さらに、実施形態５と比較例４（図１６参照）を比較すると、実施形態５は、比較例４と同等の受波素子の個数でありながら、ピーク半値面積及びピーク比の両方とも減少する。実施形態５と比較例１〜３（図１４，１５参照）を比較すると、実施形態５は、比較例１〜３よりピーク半値面積及びピーク比の両方とも小さい。
【００５３】
以上、実施形態５によれば、受波素子がＴ型、クロス、３×３のマトリックス状に配置された場合より、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コストで高分解能で検出することができる。また、受波素子が５×５のマトリックス状に配置された場合と略同等の特性を得ながら、受波素子の個数を減少することができる。
【００５４】
（実施形態６）
本発明の実施形態６について説明する。
【００５５】
実施形態６の超音波物体検知装置は、実施形態４の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態４の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００５６】
実施形態６の超音波物体検知装置は、実施形態４の受波部７に代えて、半径１．２５λの受波部を備えている。なお、λは、送波器２から送波された超音波の波長である。また、実施形態６の受波部は、上記以外の点において、実施形態４の受波部７（図１２参照）と同様である。
【００５７】
次に、実施形態６の受波部と従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態６に示す。まず、実施形態６と比較例５（図１７参照）を比較する。実施形態６は、比較例５に対してピーク比が大きくなるものの、ピーク半値面積が約８２％減少する。続いて、実施形態６と比較例６（図１８参照）を比較する。実施形態６は、比較例６に対してピーク比が増加するものの、ピーク半値面積が約４３％減少し、受波素子の個数を２５個から１３個に減らすことができる。さらに、実施形態６と比較例４（図１６参照）を比較すると、実施形態６は、比較例４よりピーク半値面積が約５３％減少する。実施形態６と比較例１〜３（図１４，１５参照）を比較すると、実施形態６は、比較例１〜３よりピーク半値面積及びピーク比の両方とも小さい。
【００５８】
以上、実施形態６によれば、受波素子がＴ型、縦横クロス、斜めクロスに配置された場合より、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コストで高分解能で検出することができる。
【００５９】
（実施形態７）
本発明の実施形態７について説明する。
【００６０】
実施形態７の超音波物体検知装置は、実施形態４の超音波物体検知装置（図１参照）と同様に、ケース１と、送波器２と、検知部４（図４参照）とを備えているが、実施形態４の超音波物体検知装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００６１】
実施形態７の超音波物体検知装置は、実施形態４の受波部７に代えて、半径１．５λの受波部を備えている。なお、λは、送波器２から送波された超音波の波長である。また、実施形態７の受波部は、上記以外の点において、実施形態４の受波部７（図１２参照）と同様である。
【００６２】
次に、実施形態７の受波部と従来の受波部とで、被測定物体Ｂ（図２参照）が真正面の方向（０，０）にある場合のピーク半値面積と、被測定物体Ｂが水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向（−４５，−４５）にある場合のピーク比とを測定した。測定結果を図９の実施形態７に示す。まず、実施形態７と比較例５を比較する。実施形態７は、比較例５に対してピーク比が大きくなるものの、ピーク半値面積が約８９％減少する。続いて、実施形態７と比較例６を比較する。実施形態７は、比較例６に対してピーク比が大きくなるものの、ピーク半値面積が約６５％減少し、受波素子の個数を２５個から１３個に減らすことができる。さらに、実施形態７と比較例４を比較すると、実施形態７は、比較例４に対してピーク比が略同等でありながら、ピーク半値面積が約７１％減少する。実施形態７と比較例１〜３を比較すると、実施形態５は、比較例１〜３よりピーク半値面積及びピーク比の両方とも小さい。
【００６３】
以上、実施形態７によれば、受波素子がＴ型、クロスに配置された場合より、被測定物体Ｂまでの距離と被測定物体Ｂの方向とを低コストで高分解能で検出することができる。また、マトリックス状に配置された場合よりも、被測定物体Ｂが真正面の方向にある場合と４５°傾いた方向にある場合との特性バランスがよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による実施形態１の超音波物体検知装置の正面図である。
【図２】同上の超音波物体検知装置と被測定物体との関係を示す図である。
【図３】同上の超音波物体検知装置の受波について説明する図である。
【図４】同上の超音波物体検知装置において、（ａ）は被測定物体が真正面にある場合の動作を説明する図、（ｂ）は−４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度、（ｃ）は０°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度、（ｄ）は４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度である。
【図５】同上の超音波物体検知装置において、（ａ）は被測定物体が角度θにある場合の動作を説明する図、（ｂ）は−４５°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度、（ｃ）は０°に対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度、（ｄ）は角度θに対応する遅延加算を行った場合の遅延加算強度である。
【図６】同上の超音波物体検知装置において、（ａ）は基準受波素子と他の受波素子との距離が短い場合について説明する図、（ｂ）は基準受波素子と他の受波素子との距離が長い場合について説明する図である。
【図７】同上の超音波物体検知装置において、被測定物体が真正面の方向にある場合の強度分布画像を示す図である。
【図８】同上の超音波物体検知装置において、被測定物体が水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向にある場合の強度分布画像を示す図である。
【図９】実施形態１〜３，５〜７の超音波物体検知装置において、被測定物体が真正面の方向にある場合のピーク半値面積と、被測定物体が水平角度、垂直角度ともに４５°傾いた方向にある場合のピーク比とを示す図である。
【図１０】本発明による実施形態２の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１１】本発明による実施形態３の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１２】本発明による実施形態４の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１３】本発明による実施形態５の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１４】従来の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１５】同上の他の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１６】同上の他の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１７】同上の他の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【図１８】同上の他の超音波物体検知装置における受波部の正面図である。
【符号の説明】
【００６５】
２  送波器
３  受波部
３０  基準受波素子
３１ａ〜３４ｄ  受波素子
【図１】
2007121045.tif 000009
【図２】
2007121045.tif 000010
【図３】
2007121045.tif 000011
【図４】
2007121045.tif 000012
【図５】
2007121045.tif 000013
【図６】
2007121045.tif 000014
【図９】
2007121045.tif 000015
【図１０】
2007121045.tif 000016
【図１１】
2007121045.tif 000017
【図１２】
2007121045.tif 000018
【図１３】
2007121045.tif 000019
【図１４】
2007121045.tif 000020
【図１５】
2007121045.tif 000021
【図１６】
2007121045.tif 000022
【図１７】
2007121045.tif 000023
【図１８】
2007121045.tif 000024
【図７】
2007121045.tif 000025
【図８】
2007121045.tif 000026