(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信する超音波送信素子と、前記超音波が対象物に反射して生成する反射波を受信する複数の超音波受信素子とを備え、前記超音波受信素子で得られた受信信号に基づいて前記対象物の空間形状を計測する超音波三次元距離計測装置において、
各超音波受信素子で得られた前記受信信号を、検出すべき前記反射波の入射角度から算出される時間で遅延させて遅延信号を生成する遅延手段と、各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号を相互に乗算する乗算手段と、各超音波受信素子で得られた前記受信信号又は各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号の信号強度を所定値未満の部分で０にする信号強度変更手段とを有することを特徴とする超音波三次元距離計測装置。
【請求項２】
前記所定値を０とした請求項１に記載の超音波三次元距離計測装置。
【請求項３】
超音波を送信する超音波送信素子と、前記超音波が対象物に反射して生成する反射波を受信する複数の超音波受信素子とを備え、前記超音波受信素子で得られた受信信号に基づいて前記対象物の空間形状を計測する超音波三次元距離計測方法において、
各超音波受信素子で得られた前記受信信号を、検出すべき前記反射波の入射角度から算出される時間で遅延させて遅延信号を生成する遅延工程と、各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号を相互に乗算する乗算工程と、各超音波受信素子で得られた前記受信信号又は各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号の信号強度を所定値未満の部分で０にする信号強度変更工程とを有することを特徴とする超音波三次元距離計測方法。
【請求項４】
前記所定値を０とした請求項３に記載の超音波三次元距離計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波三次元距離計測装置及び超音波三次元距離計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波送信素子から送信した超音波が対象物に反射して生成する反射波を超音波受信素子により受信し、得られた受信信号に基づいて対象物までの距離を測る計測技術が知られている。
【０００３】
また、対象物からの反射波を複数の超音波受信素子により受信し、各超音波受信素子で得られた受信信号に対して、所定の処理を行なうことにより反射波の入射角度を検出する技術が知られている（特許文献１，２参照）。ここで、所定の処理とは、遅延加算において、遅延時間を変化させることである。遅延加算とは、各超音波受信素子で得られた信号に対して、所定の時間を遅延させた後に加算することである。この遅延させる所定の時間のことを遅延時間という。遅延時間は、検出すべき反射波の入射角度（以下、偏向角と記す）と、超音波受信素子の中心間距離により算出されるものであり、超音波受信素子の中心間距離は固定なので、遅延時間は偏向角に依存する。遅延時間を変化させ、遅延加算後にピークが得られた場合、その遅延時間に対応する偏向角が反射波の入射角、即ち対象物の方向である。遅延加算における加算の代わりに乗算を行なう場合もある（以下、この処理を遅延乗算と記す）。
【０００４】
この所定の処理により、走査方向に沿った反射波の入射角度の情報を得ることを、以下、「電子的走査」と呼ぶことにする。すなわち、「電子的走査」とは、遅延乗算又は遅延加算において遅延時間を変化させることにより走査方向に沿った反射波の入射角度の情報を得ることを意味する（以下、同じ）。
【０００５】
電子的走査を一方向に行なえば、一次元的な反射波の入射角度の情報を得ることができる。そのため、互いに異なる方向、例えば互いに直角な方向に電子的走査を行なえば、２次元的な反射波の入射角度の情報を得ることができる。これらの入射角度情報に対象物までの距離情報を加えることにより、超音波を反射した対象物の３次元的位置と３次元的形状を計測できる。このような計測のことを以下、超音波三次元距離計測と記す。
【特許文献１】特開２００２−１５６４５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、遅延加算のみ又は遅延乗算のみを用いた電子的走査について、指向性は良好ではない。例えば、超音波受信素子１を、中心間距離を超音波の反射波の波長λの半分λ／２で、図１３（Ａ）に示すような６×６の格子状に配列していると仮定する。図１３（Ａ）の左右方向がＸ、上下方向をＹ、紙面に垂直な方向をＺ方向とし、正の向きがそれぞれ右、上、紙面の裏から表への向きとする。反射波はＸＺ平面に沿っていると仮定し、同図（Ｂ）に示すようにＸＺ平面において反射波（同図（Ｂ）における矢印）の入射角をαとする。ＸＺ平面において電気的走査における遅延時間を決定する検出すべき反射波の入射角（偏向角）をθとする。入射角α、偏向角θとも、反射波がＸ軸の正側から入射する場合を正とし、反射波がＸ軸の負側から入射する場合を負とする。
【０００７】
反射波の入射角α＝０°の場合に、Ｘ軸方向に（ＸＺ平面に沿って）電子的走査を行なった場合のシミュレーションによる結果を図１４に示す。電子的走査に遅延加算を使用した場合が同図（Ａ）であり、遅延乗算を使用した場合が同図（Ｂ）である。遅延加算、遅延乗算のいずれを使用した場合にも０°以外の偏向角θの範囲でピークが出現している。これらの０°以外の偏向角θでのピークを検出した場合、実際にはその偏向角θ方向からは反射波が入射していないにも関わらず、その偏向角θ方向から反射波が入射したという誤った計測結果が得られてしまう。このような事態を防止するために、遅延加算を使用した場合には、ピークの検出の際に、閾値で判定すること等が行なわれている。しかし、閾値判定を行なう場合には、閾値を高く設定すると実在する対象物からのピークを検出できない恐れや、逆に低く設定すると上記のような実在する対象物に由来しないピークを検出してしまう恐れがある。一方、遅延乗算を用いた場合は、指向性が良好でないため、そのままでは超音波三次元距離計測には適用できなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、閾値判定を行なわずに正確に対象物の３次元的位置と３次元的形状を計測することが可能な超音波三次元距離計測装置及び超音波三次元距離計測方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため請求項１の発明は、超音波を送信する超音波送信素子と、前記超音波が対象物に反射して生成する反射波を受信する複数の超音波受信素子とを備え、前記超音波受信素子で得られた受信信号に基づいて前記対象物の空間形状を計測する超音波三次元距離計測装置において、各超音波受信素子で得られた前記受信信号を、検出すべき前記反射波の入射角度から算出される時間で遅延させて遅延信号を生成する遅延手段と、各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号を相互に乗算する乗算手段と、各超音波受信素子で得られた前記受信信号又は各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号の信号強度を所定値未満の部分で０にする信号強度変更手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
ここで、空間形状とは、３次元的位置及び３次元的形状を意味する（以下、同じ）。
【００１１】
また、「信号強度を所定値未満の部分で０にする」の「０」とは、厳密な０だけでなく、対象物に由来する信号強度等を考慮して実質的に０とみなせる大きさも含む。
【００１２】
請求項１の発明によれば、超音波三次元距離計測装置の指向性が向上するため、閾値判定を行なわずに正確に対象物の空間形状を計測することができる（詳細は、［発明を実施するための最良の形態］参照）。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記所定値を０としたものである。
【００１４】
ここで、「所定値を０とした」の「０」とは、厳密な０だけでなく、対象物に由来する信号強度等を考慮して実質的に０とみなせる大きさも含む。
【００１５】
請求項２の発明によれば、所定値が正の場合より、信号強度を所定値未満の部分で０にされる前の受信信号又は遅延信号の情報が多く残るため、計測の精度を向上することができると共に、所定値が負の場合より、超音波三次元距離計測装置の指向性を向上させることができる（詳細は、［発明を実施するための最良の形態］参照）。
【００１６】
前記課題を解決するため請求項３の発明は、超音波を送信する超音波送信素子と、前記超音波が対象物に反射して生成する反射波を受信する複数の超音波受信素子とを備え、前記超音波受信素子で得られた受信信号に基づいて前記対象物の空間形状を計測する超音波三次元距離計測方法において、各超音波受信素子で得られた前記受信信号を、検出すべき前記反射波の入射角度から算出される時間で遅延させて遅延信号を生成する遅延工程と、各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号を相互に乗算する乗算工程と、各超音波受信素子で得られた前記受信信号又は各超音波受信素子の前記受信信号に基づいて生成された前記遅延信号の信号強度を所定値未満の部分で０にする信号強度変更工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、「信号強度を所定値未満の部分で０にする」の「０」とは、厳密な０だけでなく、対象物に由来する信号強度等を考慮して実質的に０とみなせる大きさも含む。
【００１８】
請求項３の発明によれば、超音波三次元距離計測方法において指向性が向上するため、閾値判定を行なわずに正確に対象物の空間形状を計測することができる（詳細は、［発明を実施するための最良の形態］参照）。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記所定値を０としたものである。
【００２０】
ここで、「所定値を０とした」の「０」とは、厳密な０だけでなく、対象物に由来する信号強度等を考慮して実質的に０とみなせる大きさも含む。
【００２１】
請求項４の発明によれば、所定値が正の場合より、信号強度を所定値未満の部分で０にされる前の受信信号又は遅延信号の情報が多く残るため、計測の精度を向上することができると共に、所定値が負の場合より、超音波三次元距離計測方法の指向性を向上させることができる（詳細は、［発明を実施するための最良の形態］参照）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、閾値判定を行なわずに正確に対象物の３次元的位置と３次元的形状を計測することが可能な超音波三次元距離計測装置及び超音波三次元距離計測方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る超音波三次元距離計測装置の主要な構成及び信号の流れを模式的に示したものである。
【００２５】
超音波三次元距離計測装置は、超音波送信素子（図示省略）、超音波受信素子１、増幅手段２、ＡＤ変換手段３、直接波消去手段４、信号強度変更手段５、ノイズ消去手段６、遅延手段７、乗算手段８及び三次元的位置算出手段９から主要な構成要素とする。超音波受信素子１、増幅手段２、ＡＤ変換手段３、直接波消去手段４、信号強度変更手段５、ノイズ消去手段６、遅延手段７はそれぞれが１つずつで１セットになっており、このセットが超音波受信素子１の数と同数設置されている。
【００２６】
本実施形態では、直接波消去手段４、信号強度変更手段５、ノイズ消去手段６、遅延手段７、乗算手段８及び三次元的位置算出手段９は、ソフトウェアにより構成しているが、これに限定されるものでなく、例えば直接波消去手段４、信号強度変更手段５、ノイズ消去手段６、遅延手段７、乗算手段８は回路で構成してもよい。
【００２７】
超音波送信素子は、例えば周波数４０ｋＨｚの超音波を送信する。超音波受信素子１は、この超音波が対象物に反射して生成する反射波を受信し、該反射波に基づき、第１受信信号Ｓ１（電気信号）を生成する。増幅手段２は、第１受信信号Ｓ１を増幅し、第２受信信号Ｓ２を生成する。ＡＤ変換手段３は、第２受信信号Ｓ２をＡＤ変換し、デジタル信号である第３受信信号Ｓ３を生成する。直接波消去手段４は、所定時刻以前の第３受信信号Ｓ３の信号強度を０にした第４受信信号Ｓ４を生成する。
【００２８】
直接波とは、超音波送信素子から送信された超音波が直接（反射せずに）超音波受信素子１に到達したものである。従って、対象物の空間形状の情報には無関係であり不要なため、対応する信号部分を消去（信号強度を０）するのである。本実施形態では超音波送信素子は超音波受信素子１の近くに配置していることを前提としており、反射波より早く直接波が超音波受信素子１に受信されるので、このことを考慮して、所定時刻以前の第３受信信号Ｓ３の信号強度を０とする。なお、他の方法（例えば方向）で直接波を区別する場合等、必ずしも直接波消去手段４は必要でなく、また、必ずしも超音波送信素子は超音波受信素子１の近くに配置される必要はない。
【００２９】
信号強度変更手段５は、第４受信信号Ｓ４の信号強度を所定値未満、本実施形態では０未満の部分で０にした第５受信信号Ｓ５を生成する。この処理は、図２（Ａ）に例示した信号を図２（Ｂ）の信号に変化させるものであり、所謂「半波整流」と呼ばれる処理である。
【００３０】
ノイズ消去手段６は、第５受信信号Ｓ５の信号強度を所定の正の値以下の部分で０とした第６受信信号Ｓ６を生成する。これは、所謂ノイズを除去する処理である。従って、所定の正の値は、ノイズの大きさを考慮して決定すればよい。遅延手段７は、一つの第６受信信号Ｓ６について所定の異なる遅延時間遅らせた遅延信号Ｓ７を複数生成する。乗算手段８は、複数の遅延手段７からの同一の偏向角に対応する遅延信号Ｓ７を乗算して乗算信号Ｓ８を生成する。三次元的位置算出手段９は乗算信号Ｓ８に出現するピークに基づいて三次元的位置を算出する。
【００３１】
以上が、本発明の実施形態に係る超音波三次元距離計測装置の主要な構成であるが、本実施形態では、この主要な構成に、三次元的位置算出手段９が算出した三次元的位置に基づいて、モニター等の画像表示手段に空間形状情報を表示する画像化手段を加えた。この画像化手段は、画像表示手段にＸＹＺ座標空間を表示し、そこに乗算信号Ｓ８に出現したピークに対応する三次元的位置を点で表示するものである。これにより、対象物の空間形状が画像表示手段に表示されたことになり、本発明の実施形態に係る超音波三次元距離計測装置による計測結果が得られたことになる。
【００３２】
本実施形態では、画像表示手段に、ＸＹＺ座標空間を表示して、乗算信号Ｓ８に出現したピークに対応する三次元的位置を点で表示したが、これに限定されるものではない。例えば、画像表示手段に単に数値を表示するだけでもよいし、対象物の方向を画像表示手段上の位置に対応させ、対象物までの距離を画像表示手段上の濃淡で示す等の方法もある（例えば、特開２００５−４９３０３号公報記載の方法）。また、画像表示手段や画像化手段だけでなく、空間形状情報より特定領域で物体（例えば、侵入者）の存在を判定し、存在の判定結果が「存在有り」の場合に、ブザーなどの報知手段を作動させる判定手段も加えることができる。
【００３３】
本実施形態では、増幅手段２、ＡＤ変換手段３、直接波消去手段４、ノイズ消去手段６を有しているが、これらの手段は必ずしも必要ではない。また、信号強度変更手段５は、第４受信信号Ｓ４を処理しているが、第４受信信号Ｓ４ではなく、第１〜３，６受信信号Ｓ１〜３，６又は遅延信号Ｓ７のいずれか１つを処理するようにしてもよい。
【００３４】
本願発明の作用を説明するために、図１３（Ａ）に示す配列の超音波受信素子１、信号強度変更手段５、遅延手段７、乗算手段８で超音波三次元距離計測装置を構成した場合の、指向性のシミュレーション結果を図３に示す。図３（Ａ）は、反射波の入射角α＝０°の場合に電子的走査した場合の結果である。偏向角θ＝０°の位置のみに鋭いピークが出現しており、指向性が良好といえる。すなわち、入射角α＝０°の反射波が入射した場合に、偏向角θ＝０°の場合のみピークが検出されるので、正しい計測結果が得られる。更に図３（Ｂ）は、反射波の入射角αが０°以外の場合に電子的走査した場合の結果であり、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のそれぞれが反射波の入射角α＝２０°，４０°，６０°，８０°の場合である。入射角α＝２０°の場合には偏向角θ＝２０°のみに、入射角α＝４０°の場合には偏向角θ＝４０°のみに鋭いピークが出現しており、指向性が良好といえる。
【００３５】
次に、信号強度変更手段５の作用を説明する。まず、比較のために、従来の遅延加算処理を行なうために図１３の座標系でＸ方向に中心間距離λ／２で配列した４つの超音波受信素子１、遅延手段７、加算処理を行なう加算手段で超音波三次元距離計測装置を構成した場合の信号のシミュレーション結果を図４に示す。反射波がＸＺ平面に沿って入射すると仮定し、反射波の入射角α、偏向角θの定義も図１３（Ｂ）と同様とする。反射波の入射角α＝０°で、偏向角θ＝６０°の場合に受信信号を遅延手段７により遅延した遅延信号を図４（Ａ）に、遅延信号を加算手段により加算した遅延加算信号を図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）に示されるように、入射角α＝０°であるのにも関わらず、偏向角θ＝６０°の場合にも遅延加算信号は、振幅（ピーク）を有する。即ち、指向性が良好でない。
【００３６】
これに対し、図１３の座標系でＸ方向に中心間距離λ／２で配列した４つの超音波受信素子１、信号強度変更手段５、遅延手段７、乗算手段８で超音波三次元距離計測装置を構成した場合の信号のシミュレーション結果を図５に示す。反射波がＸＺ平面に沿って入射すると仮定し、反射波の入射角α、偏向角θの定義も図１３（Ｂ）と同様とする。入射角α＝０°で、偏向角θ＝６０°の場合に受信信号を信号強度変更手段５により半波整流した信号を遅延手段７により遅延した遅延信号を図５（Ａ）に、遅延信号を乗算手段８により乗算した遅延乗算信号を図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示されるように、入射角α＝０°であるのに対して、偏向角θ＝６０°の場合に遅延乗算信号は、振幅（ピーク）を有さない、即ち強度０であり、指向性が良好である。これは、ある時刻において乗算される遅延信号のうち１つでも強度が０であれば、その乗算結果は０になるからである。すなわち、信号強度変更手段５により受信信号を半波整流したことにより遅延信号に強度が０の部分が多くなったためである。
【００３７】
この原理より、信号強度変更手段５による信号処理は、上記の半波整流に限定されず、「信号の信号強度を所定値未満の部分で強度を０にする」ものであればよいことが分かる。例えば、図６（Ａ）に例示する最大振幅がａ（＞０）である信号の信号強度を所定値ｂ未満の部分で０にし同図（Ｂ）に示す信号を生成するものでもよい。この場合に所定値ｂは例えば、ノイズの大きさを考慮して設定すれば、ノイズを除去することができる。この信号処理は、上記実施形態において信号強度変更手段５とノイズ消去手段６の信号処理を１度に行なうことに相当する。また、所定値ｂ＝０の場合が上記実施形態の信号強度変更手段５による信号処理の半波整流である。
【００３８】
また、図６（Ａ）に例示する信号の信号強度を所定値ｂ未満の部分で０にすると共に、ピーク強度をａとしたまま所定値ｂ以上の部分の両端を強度０になるようにし同図（Ｃ）に示す信号を生成するものでもよい。さらに、図６（Ａ）に例示する信号の信号強度を所定値ｂ未満の部分で０にすると共に、信号強度を所定値ｂ以上の部分で所定値ｂ減算し同図（Ｄ）に示す信号を生成するものであってもよい。
【００３９】
図６は、所定値ｂ＞０の場合を示している。この場合には、同図（Ｂ）〜（Ｄ）に示す信号は、半波整流した信号より信号強度０の部分が多いため、同図（Ａ）に示す信号に対して、半波整流した信号より信号が有する情報が減少する（例えば、対象物からの弱い反射波に基づく弱い信号が信号強度変更手段により信号強度０となることがある）。このため、半波整流した場合より所定値ｂ＞０の場合は、測定の精度が落ちる。逆に図６において、所定値ｂ＜０であってもよい。この場合には、同図（Ｂ）〜（Ｄ）に示す信号は、半波整流した信号より信号強度０の部分が少ないため、同図（Ａ）に示す信号に対して、半波整流した信号より信号が有する情報が増大する。しかし、半波整流した信号より信号強度０の部分が少ないため、遅延乗算した場合に、反射波が入射していない偏向角θのときも信号強度が０にならない場合が増加する。即ち、半波整流した信号を遅延乗算する場合より指向性が悪くなる。
【実施例１】
【００４０】
図７に、上記の実施形態の超音波三次元距離計測装置を用いた計測実験の様子を模式的に示す。ただし、配列した超音波受信素子１（１０）以外の装置は、省略している。超音波受信素子１は矩形状で３２個使用し、図８に示すように配列した。超音波送信素子は１個使用し、超音波受信素子１の下方に配置した。
【００４１】
超音波受信素子１の前方に、同じ大きさの２つの風船Ｂ１，Ｂ２を固定配置した。座標系はＸＹＺ座標系で方向は図７に示した通りで、原点は超音波受信素子１の配列１０の中心である。風船の位置は風船の中心を基準にして、風船Ｂ１が原点からβ＝−２０°、γ＝−４０°の方向、７０ｃｍ先であり、風船Ｂ２が原点からβ＝０°、γ＝０°の方向、１２０ｃｍ先である。ここで、βは、原点から風船の中心への向かうベクトルをＹＺ平面に投影した場合にＺ軸となす角度であり、その正負は風船の中心のＹ座標値の正負と同じとしている。γは、原点から風船の中心への向かうベクトルをＸＺ平面に投影した場合にＺ軸となす角度であり、その正負は風船の中心のＸ座標値の正負と同じとしている。風船Ｂ１，Ｂ２の直径は３０ｃｍである。
【００４２】
比較のために、本計測実験について従来の遅延加算処理を行なった信号を図９に示す。これは、図１に示した構成の上記実施形態において、信号強度変更手段５を使用せず、乗算手段８の代わりに加算処理を行なう加算手段を使用した場合に、加算手段により加算処理された後の信号である。同図（Ａ）が風船Ｂ１の存在する方向（β＝−２０°、γ＝−４０°）の場合であり、同図（Ｂ）が風船Ｂ１、Ｂ２が存在しない方向（β＝１２°、γ＝−４８°）の場合である。同図（Ａ）の場合には風船Ｂ１の反射波に由来するピークＰ１が大きく出現している。一方、同図（Ｂ）の場合には、風船が存在しないにも関わらず、複数のピークが出現している。
【００４３】
本計測実験について従来の遅延加算処理を行なった信号に出現したピークに対応する三次元的位置をＸＹＺ座標空間上に点で示したものが図１０である。同図（Ａ）が三次元的位置を算出する際に対象とするピークの検出を、閾値を低く（閾値５００）して閾値判定した場合であり、同図（Ｂ）が三次元的位置を算出する際に対象とするピークの検出を、閾値を高く（閾値１５００）して閾値判定した場合である。同図（Ａ）では、風船Ｂ１，Ｂ２以外に対象物は存在しないにも関わらず、多数の像が出現している。同図（Ｂ）では、風船Ｂ１に相当する像しか出現していない。このように、従来の遅延加算処理信号に基づき三次元的位置を算出する方法では、三次元的位置を算出する際に対象とするピークの検出の閾値判定における閾値により結果が大きく異なる。
【００４４】
これに対して、本計測実験についての本願の図１に示した構成の上記実施形態（信号強度変更手段５による処理は半波整流）における乗算信号Ｓ８を図１１に示す。同図（Ａ）が風船Ｂ１の存在する方向（β＝−２０°、γ＝−４０°）の場合であり、同図（Ｂ）が風船Ｂ１、Ｂ２が存在しない方向（β＝１２°、γ＝−４８°）の場合である。同図（Ａ）の場合には風船Ｂ１の反射波に由来するピークＰ２のみが出現している。一方、同図（Ｂ）の場合には、ピークが出現していない。すなわち、実際の対象物の有無に対応した結果になっている。
【００４５】
本計測実験についての本願の図１に示した構成の上記実施形態（信号強度変更手段５による処理は半波整流）における乗算信号Ｓ８に出現したピークに対応する三次元的位置をＸＹＺ座標空間上に示したものが図１２である。三次元的位置を算出する際に対象とするピークの検出について、閾値判定は行なっていない。同図では、風船Ｂ１，Ｂ２に相当する像以外はほとんど出現していない（同図右上の像は壁に由来するものである）。このように、本願の乗算信号Ｓ８に基づき三次元的位置を算出する方法では、三次元的位置を算出する際に対象とするピークの検出に閾値判定を行なわない場合でも、正確な三次元的位置が得られ、もって正確な対象物の空間形状情報が得られる。すなわち、本願の超音波三次元距離計測装置（方法）によれば、閾値判定を行なわずに正確に対象物の空間形状を計測することが可能である。
【００４６】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されること無く、本発明の技術的思想の範囲内であれば、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波三次元距離計測装置の主要な構成及び信号の流れを模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る信号強度変更手段による半波整流処理前後の信号を模式的に示す図で、（Ａ）が処理前の信号、（Ｂ）が処理後の信号についてのものである。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波三次元距離計測装置の反射波に対する指向性を示す図で、（Ａ）が入射角α＝０°の反射波、（Ｂ）が入射角α＝２０，４０，６０，８０°の反射波の場合である。
【図４】従来の遅延加算処理を行なった場合の信号を示す図で、（Ａ）が遅延処理後、加算処理前の信号で、（Ｂ）が遅延加算処理後の信号である。
【図５】本発明の実施形態に係る半波整流処理と遅延乗算処理を行なった場合の信号を示す図で、（Ａ）が半波整流，遅延処理後、乗算処理前の信号で、（Ｂ）が半波整流，遅延乗算処理後の信号である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る信号強度変更手段による処理前後の信号を模式的に示す図で、（Ａ）が処理前の信号、（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）が処理後の信号についてのものである。
【図７】本発明の実施例に係る超音波三次元距離計測装置を用いた計測実験の様子を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施例に係る超音波受信素子の配列を示す図である。
【図９】従来の遅延加算処理後の信号を示す図で、（Ａ）が対象物の存在する方向の場合、（Ｂ）が対象物の存在しない方向の場合である。
【図１０】従来の遅延加算処理を用いた計測結果を示す図で、（Ａ）が閾値の低い場合、（Ｂ）が閾値の高い場合である。
【図１１】本発明の実施例に係る遅延乗算処理後の信号を示す図で、（Ａ）が対象物の存在する方向の場合、（Ｂ）が対象物の存在しない方向の場合である。
【図１２】本発明の実施例に係る半波整流，遅延乗算処理を用いた計測結果を示す図である。
【図１３】超音波受信素子の配置の一例であり、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図である。
【図１４】反射波の入射角α＝０°の場合に、Ｘ軸方向に（ＸＺ平面に沿って）電子的走査を行なった場合の結果を示す図であり、（Ａ）が遅延加算を使用した場合、（Ｂ）が遅延乗算を使用した場合を示す。
【符号の説明】
【００４８】
１    超音波受信素子
５    信号強度変更手段
７    遅延手段
８    乗算手段
ｂ    所定値
Ｓ１〜６  第１〜６受信信号
Ｓ７  遅延信号
【図１】
0005102091.tif 000002
【図２】
0005102091.tif 000003
【図３】
0005102091.tif 000004
【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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