JP7354951B2 - 物体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体検知装置に関するものである。

車両バンパ等に搭載された超音波センサでは、超音波の送受信器としてマイクロフォンが用いられる。このマイクロフォンの表面に雪や泥が付着すると、マイクロフォンの特性が変化し、超音波センサの検知性能が低下することがある。したがって、超音波センサを用いた駐車支援システム等の性能低下を抑制するためには、マイクロフォンの状態を自己診断する必要がある。

これについて、特許文献１に記載の超音波ソナーでは、送信周波数を残響周波数からずらして超音波を送信し、送受波器の状態によって残響時間が変化することを利用して、残響時間と周波数解析結果とに基づいて送受波器の異常を判定している。

特開２００１－２２１８４９号公報

しかしながら、このような残響周波数の計測結果には計測回路等の影響が混入するため、特許文献１に記載の方法ではマイクロフォンの状態だけを判定することができない。

本発明は上記点に鑑みて、送受信器の状態を判定できる物体検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、超音波を送受信する送受信器（２１）と、送受信器を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部（２４）と、駆動信号に基づいて送受信器を駆動することで、送受信器に超音波である探査波を送信させる送信回路（２２）と、送受信器による超音波の受信結果に対応する受信信号を生成する受信回路（２３）と、を備え、駆動信号生成部が、探査波の周波数が時間経過とともに変化するように駆動信号を生成する物体検知装置であって、送受信器が時間経過とともに周波数が変化する探査波を送信している間に、送受信器に発生する電圧信号を測定する電圧測定部（２６）と、電圧信号に基づいて送受信器の状態判定を行う状態判定部（２７）と、を備え、送信回路は、駆動信号に応じて生成された電流を電力が一定となるように制御して送受信器に供給し、状態判定部は、送受信器に発生する電圧信号から抽出された振幅信号に基づいて送受信器の状態判定を行う。

本発明者らは、マイクロフォン等で構成される送受信器から周波数変調信号を含む探査波を送信する超音波センサにおいて、探査波の送信中に送受信器に発生する電圧信号が、雪等の付着によって変化することを見出した。このような電圧信号の変化に基づいて、送受信器の状態を判定することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる物体検知装置の構成を示すブロック図である。 図１に示された送受信器の一部における等価回路構成を示す概略的な回路図である。 トランスデューサの端子間電圧の測定結果を示す図である。 最初に実行される状態判定処理のフローチャートである。 図４に示す処理の後に実行される状態判定処理のフローチャートである。 第２実施形態における状態判定処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示す本実施形態の物体検知装置１は、不図示の車両に搭載されていて、当該車両の周囲の物体Ｂを検知するように構成されている。物体検知装置１を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。不図示の車両は、例えば、自動車である。

物体検知装置１は、超音波センサ２と、超音波センサ２の動作を制御する制御部３とを備えている。超音波センサ２は、超音波である探査波を送信するとともに探査波の物体Ｂによる反射波を受信することで、物体Ｂを検知するように構成されている。

超音波センサ２は、トランスデューサ２１と、送信回路２２と、受信回路２３と、駆動信号生成部２４と、受信信号処理部２５と、電圧測定部２６と、状態判定部２７と、温度検出部２８とを備えている。

トランスデューサ２１は、探査波を外部に向けて送信する送信器としての機能と、反射波を受信する受信器としての機能とを有していて、送信回路２２および受信回路２３と電気接続されている。すなわち、超音波センサ２は、いわゆる送受信一体型の構成を有している。

具体的には、トランスデューサ２１は、圧電素子等の電気－機械エネルギー変換素子を内蔵した、超音波マイクロフォンとして構成されている。トランスデューサ２１は、探査波を自車両の外部に送信可能および反射波を自車両の外部から受信可能なように、自車両の外表面に面する位置に配置されている。

送信回路２２は、入力された駆動信号に基づいてトランスデューサ２１を駆動することで、トランスデューサ２１にて探査波を発信させるように設けられている。具体的には、送信回路２２は、デジタル／アナログ変換回路等を有している。すなわち、送信回路２２は、駆動信号生成部２４から出力された駆動信号に対してデジタル／アナログ変換等の信号処理を施すことで、素子入力信号を生成するように構成されている。素子入力信号は、トランスデューサ２１を駆動するための交流電圧信号である。そして、送信回路２２は、生成した素子入力信号をトランスデューサ２１に印加してトランスデューサ２１における電気－機械エネルギー変換素子を励振することで、探査波を発生させるように構成されている。

受信回路２３は、トランスデューサ２１による超音波の受信結果に対応する受信信号を生成して受信信号処理部２５に出力するように設けられている。具体的には、受信回路２３は、増幅回路およびアナログ／デジタル変換回路等を有している。すなわち、受信回路２３は、トランスデューサ２１が出力した素子出力信号に対して、増幅およびアナログ／デジタル変換等の信号処理を施すことで、受信波の振幅および周波数に関する情報を含む受信信号を生成するように構成されている。素子出力信号は、超音波の受信により、トランスデューサ２１に設けられた電気－機械エネルギー変換素子が発生する交流電圧信号である。

駆動信号生成部２４は、駆動信号を生成して送信回路２２に出力するように設けられている。駆動信号は、トランスデューサ２１を駆動してトランスデューサ２１から探査波を発信させるための信号である。

駆動信号生成部２４は、探査波の周波数が時間経過とともに変化するように駆動信号を生成する。具体的には、駆動信号生成部２４は、トランスデューサ２１の共振周波数を含む周波数変調範囲において探査波の周波数が掃引されるように駆動信号を生成する。この周波数変調範囲は、後述するように、状態判定部２７からの信号に応じて変更される。

駆動信号には、例えば、アップチャープまたはダウンチャープが含まれる。アップチャープは、時間経過とともに周波数が単調増加するような周波数変調状態である。ダウンチャープは、時間経過とともに周波数が単調減少するような周波数変調状態である。チャープ信号を、時間と周波数が比例関係になる線形チャープ信号とすることで、内部的な計算が簡単になり、駆動信号生成部２４等が搭載されるＡＳＩＣのコストを低減することができる。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略である。

受信信号処理部２５は、受信信号に対してＦＦＴ等の処理を施すことで、受信波の振幅に対応する信号と、受信波の周波数に対応する信号とを生成するように構成されている。ＦＦＴはFast Fourier Transformの略である。受信信号処理部２５は、生成した信号を制御部３に出力するように設けられている。

電圧測定部２６、状態判定部２７、温度検出部２８は、トランスデューサ２１の状態を検知するためのものである。電圧測定部２６は、トランスデューサ２１が、周波数が時間経過とともに変化する周波数変調信号を送信している間に、トランスデューサ２１に発生する電圧信号を測定するものである。電圧測定部２６は、電圧信号の測定結果を状態判定部２７に出力するように設けられている。

状態判定部２７は、電圧測定部２６から入力された電圧信号の測定結果に基づいてトランスデューサ２１の状態判定を行うものである。状態判定部２７は、判定結果を制御部３に出力するように設けられている。温度検出部２８は、超音波センサ２の環境温度を検出するものである。温度検出部２８は、検出した環境温度に対応する信号を状態判定部２７に出力するように設けられており、状態判定部２７は、温度検出部２８から入力された信号を用いてトランスデューサ２１の状態判定を行う。

制御部３は、車載通信回線を介して超音波センサ２と情報通信可能に接続されており、超音波センサ２の送受信動作を制御するように構成されている。

制御部３は、いわゆるソナーＥＣＵとして設けられていて、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性リライタブルメモリ、等を有する車載マイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。不揮発性リライタブルメモリは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、等である。ＥＥＰＲＯＭはElectronically Erasable and Programmable Read Only Memoryの略である。

制御部３は、駆動信号生成部２４に送信指示を出し、受信信号処理部２５から入力された信号に基づいて物体検知判定を行い、判定結果に応じて回避制御や制動制御を行う。また、制御部３は、状態判定部２７から入力されたトランスデューサ２１の状態判定結果に応じた処理を行う。

図２は、送信回路２２および受信回路２３における、トランスデューサ２１との接続部分である二次側の部分を、トランスデューサ２１の等価回路とともに示す。図２において、抵抗ＲＴは、送信回路２２および受信回路２３に設けられたトランスにおける二次側巻線の直流抵抗である。インダクタンスＬＴは、駆動信号生成部２４から入力された駆動信号に応じて交流電圧信号を生成しトランスデューサ２１に供給する昇圧回路のトランスにおける二次側巻線に対応するものである。かかるトランスにおける一次側巻線を含む、送信回路２２および受信回路２３における一次側の部分については、図示および説明を省略する。

容量Ｃ１、インダクタンスＬ１、および抵抗Ｒ１は、トランスデューサ２１における機械振動を、等価回路として示したものである。容量Ｃ１と、インダクタンスＬ１と、抵抗Ｒ１との直列接続によって、直列共振回路ＲＣｓが構成されている。容量Ｃ２は、圧電素子の電極間距離、電極面積、圧電体誘電率、等によって規定される、圧電素子における容量成分であって、等価回路において直列共振回路ＲＣｓと並列接続されている。

送信回路２２および受信回路２３に設けられたトランスにおける二次側巻線と、トランスデューサ２１における容量Ｃ２と、コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ２とによって、並列共振回路ＲＣｐが構成されている。コンデンサＣ３は、並列共振回路ＲＣｐにおける共振周波数の調整のために、トランスデューサ２１と並列接続されている。抵抗Ｒ２は、残響時間および増幅率を調整するために、トランスデューサ２１およびコンデンサＣ３と並列接続されている。

このような回路において、通常、トランスデューサ２１の端子間電圧の振幅波形には、トランスデューサ２１の特性と、図２に示す回路を構成する他の要素の特性が現れる。これに対して、インダクタンスＬＴから出力される電力が一定または略一定となるようにトランスの一次側巻線から供給される電流や電圧を制御することにより、他の要素の特性による影響が低減され、トランスデューサ２１の特性と相関のある波形がトランスデューサ２１の電圧信号に現れる。

電圧測定部２６は、このように電力が制御された状態で、トランスデューサ２１の電圧信号として、トランスデューサ２１の端子間電圧Ｖを測定する。電圧測定部２６は、例えば容量Ｃ２の両端電圧を端子間電圧Ｖとして測定する。

図３は、アップチャープを含む超音波信号を送信したときの端子間電圧Ｖの測定結果の一例である。このように、端子間電圧Ｖは、駆動周波数の掃引によって振幅が増減する。電圧測定部２６は、測定した端子間電圧Ｖの波形から、包絡線検波等により位相と周波数情報を除外し、振幅のみを抽出して状態判定部２７に出力する。

このように振幅信号を抽出してトランスデューサ２１の状態判定に用いる場合には、電圧測定部２６を構成するアナログ／デジタル変換器において必要なサンプリングレートが低くなる。また、アナログ／デジタル変換後にダウンサンプリングを行うことが可能となる。したがって、安価なＡＳＩＣで処理することが可能となる。

図３の一点鎖線は、端子間電圧Ｖの包絡線であり、抽出された振幅信号を示している。この振幅信号は、トランスデューサ２１の状態によって変化する。

トランスデューサ２１の状態が正常であるときには、端子間電圧Ｖの振幅信号（以下、単に振幅信号ともいう）は、トランスデューサ２１の駆動周波数が共振周波数に一致する時刻で極小値をとる。例えば、周波数変調範囲の中心周波数をｆｃとし、振幅信号が極小値をとるときの周波数をｆｍｉｎとし、トランスデューサ２１の正常時の共振周波数をｆ０として、ｆｃ＝ｆ０となるように変調範囲を設定すると、ｆｍｉｎ＝ｆｃとなる。なお、このように中心周波数ｆｃを共振周波数ｆ０に合わせるときには、共振周波数ｆ０の値として、あらかじめ調べた値、または、設計値が用いられる。

一方、トランスデューサ２１への雪や泥の付着等によって超音波センサの検知性能低下等の異常が発生しているときには、振幅信号に極小点が存在しなくなる。または、共振周波数が設計値とは異なる値になり、振幅信号が該時刻とは異なる時刻で極小値をとる。または、振幅信号の極小値が変化する。または、トランスデューサ２１のＱ値の変化により極小点が変化する。状態判定部２７は、このような振幅信号の極小点に関する情報に基づいてトランスデューサ２１の状態判定を行う。

なお、トランスデューサ２１の共振周波数、および、振幅信号の極小値は、環境温度によっても変化する。状態判定部２７は、温度検出部２８から入力された信号に基づいて、トランスデューサ２１の状態判定に用いる周波数等に関する基準値を補正する。このような温度補償により、状態判定の精度が向上する。

物体検知装置１の動作について説明する。ここでは、ｆｃ＝ｆ０となるように周波数変調範囲を設定し、振幅信号の極小点に対応する探査波の周波数ｆｍｉｎと、基準周波数としての変調範囲の中心周波数ｆｃとを比較して、トランスデューサ２１の状態を判定する場合について説明する。物体検知装置１は、図４に示す処理によってトランスデューサ２１の状態を判定する。

まず、ステップＳ１０１にて、物体検知装置１は、超音波の送受信による物体検知処理を実行する。すなわち、物体検知装置１は、所定の周波数変調状態を有する探査波を送信するとともに、物体からの反射波を受信して、受信信号から生成された反射波の振幅および周波数に対応する信号に基づいて、トランスデューサ２１から物体Ｂまでの距離を算出する。

なお、ステップＳ１０１では、探査波の送信と並行して、電圧測定部２６によってトランスデューサ２１の端子間電圧Ｖが測定されるとともに、温度検出部２８によって環境温度が検出される。そして、続くステップＳ１０２にて、電圧測定部２６は、端子間電圧Ｖの波形から振幅信号を抽出し、状態判定部２７に出力する。

続いて、ステップＳ１０３にて、状態判定部２７は、電圧測定部２６から入力された振幅信号に極小値があるか否かを判定する。ステップＳ１０３にて極小値がないと判定されると、ステップＳ１０４にて、状態判定部２７は、トランスデューサ２１に異常が発生していることを示す異常フラグをオンにする。この異常フラグは、トランスデューサ２１の異常に対処するために用いられるものであり、状態判定部２７は、異常フラグの情報を制御部３に出力する。なお、振幅信号に極小値がない場合、並列共振回路ＲＣｐの故障が生じている可能性もあるので、ステップＳ１０４にて、トランスデューサ２１、送信回路２２、受信回路２３のいずれかに異常が発生していることを示す異常フラグをオンにしてもよい。

振幅信号に極小値がない場合、トランスデューサ２１の共振周波数が探査波の周波数帯域からずれた可能性があるので、物体検知装置１は、探査波の周波数変調範囲を変更して再度探査波を送信し、共振周波数、すなわち、振幅信号の極小点に対応する周波数を探索する。

具体的には、続くステップＳ１０５にて、状態判定部２７は、駆動信号生成部２４に周波数変調範囲の変更を指示する信号を送信し、駆動信号生成部２４は、周波数変調範囲を変更して駆動信号を生成する。ステップＳ１０５では、探査波の周波数変調範囲が拡大される。または、周波数変調範囲が高周波数側か低周波数側にシフトする。または、周波数変調範囲の拡大とシフトの両方が行われる。その後、処理はステップＳ１０１に移行する。これにより、変更後の周波数変調範囲で探査波の送信が行われる。

ステップＳ１０３にて極小値があると判定されると、処理はステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６にて、状態判定部２７は、振幅信号が極小値をとるときの探査波の周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が、所定の閾値未満であるか否かを判定する。周波数差が閾値未満であると判定されると、物体検知装置１は処理を終了する。

ステップＳ１０６にて周波数差が閾値以上であると判定されると、ステップＳ１０７にて、状態判定部２７は、トランスデューサ２１の異常フラグをオンにする。そして、続くステップＳ１０８にて、状態判定部２７は、駆動信号生成部２４にｆｃ＝ｆｍｉｎとなるように周波数変調範囲を変更する指示を出す。その後、処理は、ステップＳ１０１に移行する。

このように、振幅信号の極小点に対応する探査波の周波数に基づいて、探査波の周波数変調範囲が変更される。すなわち、中心周波数ｆｃと周波数ｆｍｉｎとの差が大きい場合には、トランスデューサ２１に異常が発生していると判定される。そして、中心周波数ｆｃの値が、周波数ｆｍｉｎ、すなわち、トランスデューサ２１の設計値とは異なる実際の共振周波数の値となるように周波数変調範囲が変更される。

以上の処理により、振幅信号に極小値があり、かつ、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が小さい状態になる。その後、物体検知装置１は、図５に示す処理を繰り返し実行してトランスデューサ２１の状態を判定し、トランスデューサ２１の状態に応じて駆動周波数を設定する。

ステップＳ２０１～ステップＳ２０５では、図４に示す処理のステップＳ１０１～ステップＳ１０５と同様に、探査波の送受信とトランスデューサ２１の電圧測定を行い、振幅信号に極小値がない場合には、周波数変調範囲を変更して、再度探査波を送信する。そして、振幅信号に極小値がある場合には、処理はステップＳ２０６に移行し、ステップＳ１０６と同様に周波数差と閾値との比較が行われ、周波数差が閾値未満であると判定されると、物体検知装置１は処理を終了する。

ステップＳ２０６にて、周波数差が閾値以上であると判定されると、処理はステップＳ２０７に移行する。ステップＳ２０７にて、状態判定部２７は、正常時の変調範囲の中心周波数をｆｃ０として、周波数ｆｍｉｎと正常時の中心周波数ｆｃ０との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。中心周波数ｆｃ０は、例えば、トランスデューサ２１の正常時の共振周波数ｆ０とされる。

ステップＳ２０７にて周波数差が閾値未満であると判定されると、ステップＳ２０８にて、状態判定部２７は、駆動信号生成部２４にｆｃ＝ｆｃ０となるように周波数変調範囲を変更する指示を出す。そして、状態判定部２７は、続くステップＳ２０９にてトランスデューサ２１が正常であることを示す正常フラグをオンにして、処理を終了する。

ステップＳ２０７にて周波数差が閾値以上であると判定されると、ステップＳ２１０にて、状態判定部２７は、駆動信号生成部２４にｆｃ＝ｆｍｉｎとなるように周波数変調範囲を変更する指示を出す。そして、状態判定部２７は、続くステップＳ２１１にてトランスデューサ２１の異常フラグをオンにして、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態では、周波数変調信号を含む探査波の送信中の端子間電圧Ｖの波形が、トランスデューサ２１の状態によって変化することを利用し、端子間電圧Ｖに基づいてトランスデューサ２１の状態を判定している。前述したように、送信回路２２および受信回路２３の特性が端子間電圧Ｖに与える影響は低減可能であり、これにより、トランスデューサ２１の状態を高精度に判定することができる。

さらに、本実施形態の物体検知装置１は、探査波の周波数の変調範囲内に振幅信号の極小値が存在しない場合には、変調範囲を拡大またはシフトして周波数掃引を行い、振幅信号の極小点を探す。そして、振幅信号が極小値をとるときの探査波の周波数が中心周波数になるように変調範囲を変更することで、トランスデューサ２１の特性変化による物体検知性能の低下を抑制することができる。

また、探査波としてチャープ信号等の時間経過とともに周波数が変化する信号を送信することで、探査波の送信と並行して端子間電圧Ｖを測定し、トランスデューサ２１の状態を判定することができる。

また、線形チャープ信号を用い、あるいは、端子間電圧Ｖの波形から振幅信号を抽出して状態判定に用いることで、安価な車載ＩＣにおいても物体検知に必要な精度で状態判定を行うことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して状態判定の基準を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態の状態判定部２７は、送信回路２２および受信回路２３の周波数特性を除外するように振幅信号を変換し、該変換された振幅信号に基づいて状態判定を行う。具体的には、状態判定部２７は、端子間電圧Ｖの振幅信号をトランスデューサ２１のインピーダンスに変換し、このインピーダンスに基づいて状態判定を行う。トランスデューサ２１のインピーダンスをＺｓとする。

本実施形態では、後述するようにインピーダンスＺｓの周波数特性を利用する。そこで、処理を容易にするために、状態判定部２７は、探査波の周波数と端子間電圧Ｖの振幅との関係に基づいて状態判定を行う。具体的には、状態判定部２７には、時間と探査波の周波数との関係を示す送信信号が入力されるようになっており、時間と端子間電圧Ｖとの関係を示す振幅信号と、送信信号とから、周波数と振幅との関係を示す信号を生成し、この信号からインピーダンスＺｓを算出する。

物体検知装置１は、図６に示す処理を実行する。まず、ステップＳ３０１にて、物体検知装置１は、図４のステップＳ１０１と同様に、超音波の送受信と、端子間電圧Ｖの測定と、環境温度の検出とを実行する。そして、続くステップＳ３０２にて、電圧測定部２６は、端子間電圧Ｖの波形から振幅信号を抽出し、状態判定部２７に出力する。

続いて、ステップＳ３０３にて、状態判定部２７は、振幅信号からインピーダンスＺｓを算出する。インピーダンスＺｓ、すなわち、直列共振回路ＲＣｓのインピーダンスは、次式で表される。

この式により、並列共振回路ＲＣｐを含む合成インピーダンスから並列共振回路ＲＣｐの影響を除外してインピーダンスＺｓを算出することができる。そして、トランス二次側のインダクタンスＬＴの出力電力Ｗが一定または略一定となるように、トランス一次側に供給される電流を制御することにより、端子間電圧ＶからインピーダンスＺｓを求めることができる。

なお、状態判定部２７は、環境温度に基づいて、送信回路２２および受信回路２３の周波数特性を除外するように、振幅信号をインピーダンスＺｓに変換する。すなわち、状態判定部２７は、インピーダンスＺｓを算出する際に、並列共振回路ＲＣｐの周波数特性をステップＳ３０１で測定した環境温度に基づいて補正する。このように補正した値を用いることで、振幅信号に含まれる容量Ｃ２、コンデンサＣ３、インダクタンスＬＴの特性の影響を除外してインピーダンスＺｓを算出することができる。このような温度補償により、状態判定の精度が向上する。

続くステップＳ３０４にて、状態判定部２７は、インピーダンスＺｓに極小値があるか否かを判定する。極小値がないと判定された場合には、ステップＳ３０５、ステップＳ３０６にて、図４のステップＳ１０４、Ｓ１０５と同様に、トランスデューサ２１の異常フラグがオンされ、探査波の周波数変調範囲が変更され、処理はステップＳ３０１に移行する。

極小値があると判定された場合には、ステップＳ３０７～Ｓ３０９にて、図４のステップＳ１０６～Ｓ１０８と同様の処理が実行される。すなわち、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が閾値以上の場合には、トランスデューサ２１の異常フラグがオンされ、ｆｃ＝ｆｍｉｎとなるように周波数変調範囲が変更されて、処理はステップＳ３０１に移行する。そして、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が閾値未満になると、物体検知装置１は処理を終了する。

なお、本実施形態では、インピーダンスＺｓが極小値をとるときの周波数をｆｍｉｎとする。この周波数ｆｍｉｎは、トランスデューサ２１の実際の共振周波数であり、トランスデューサ２１の状態が正常のときｆｍｉｎ＝ｆ０となり、トランスデューサ２１に異常が発生しているときｆｍｉｎ≠ｆ０となる。

このように、インピーダンスＺｓに極小値がない場合には、トランスデューサ２１に異常が発生していると判定され、周波数変調範囲を変更して周波数ｆｍｉｎが探索される。また、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が大きい場合にも、トランスデューサ２１に異常が発生していると判定される。そして、中心周波数ｆｃの値が、周波数ｆｍｉｎ、すなわち、トランスデューサ２１の設計値とは異なる実際の共振周波数の値となるように周波数変調範囲が変更される。

以上の処理により、インピーダンスＺｓに極小値があり、かつ、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が小さい状態になる。その後、物体検知装置１は、第１実施形態と同様に、トランスデューサ２１の状態を判定し、トランスデューサ２１の状態に応じて駆動周波数を設定する処理を繰り返す。

ただし、本実施形態では、図５のステップＳ２０３に対応するステップの前に、ステップＳ３０１～Ｓ３０３と同様に探査波の送受信、振幅信号の抽出、インピーダンスＺｓの算出が行われる。そして、ステップＳ２０３に対応するステップでは、ステップＳ３０４と同様に、インピーダンスＺｓに極小値があるか否かが判定される。

極小値がないと判定されると、ステップＳ３０５、Ｓ３０６と同様の処理が行われ、極小値があると判定されると、ステップＳ３０７と同様に、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの比較が行われる。周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が閾値未満であると判定されると、物体検知装置１は処理を終了する。

周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が閾値以上であると判定されると、図５のステップＳ２０７と同様に、周波数ｆｍｉｎと正常時の中心周波数ｆｃ０との比較が行われる。周波数差が閾値未満であると判定されると、ｆｃ＝ｆｃ０とされ、トランスデューサ２１の正常フラグがオンされ、物体検知装置１は処理を終了する。周波数差が閾値以上であると判定されると、ｆｃ＝ｆｍｉｎとされ、トランスデューサ２１の異常フラグがオンされ、物体検知装置１は処理を終了する。

トランスデューサ２１に雪や泥等が付着すると、インピーダンスＺｓの周波数特性が変化し、周波数ｆｍｉｎと中心周波数ｆｃとの差が大きくなるため、インピーダンスＺｓに基づいて状態判定を行うことができる。このようにしてトランスデューサ２１の状態判定を行う本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

例えば、上記第１実施形態では、周波数ｆｍｉｎと、基準周波数としての中心周波数ｆｃ、ｆｃ０との比較に基づいてトランスデューサ２１の状態を判定したが、振幅信号の極小値と所定の基準振幅との比較に基づいて状態判定を行ってもよい。この場合にも、環境温度に基づいて基準振幅を補正することにより、状態判定精度が向上する。また、周波数の比較と振幅の比較との両方に基づいて状態判定を行ってもよい。また、振幅信号の極小点付近の波形形状に基づいて状態判定を行ってもよい。

また、上記第１実施形態では、図２に示す回路でインダクタンスＬＴの出力電力を一定または略一定としたが、他の方法によって、トランスデューサ２１の特性と相関のある波形がトランスデューサ２１の電圧信号に現れるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、トランスデューサ２１への雪の付着等の異常を検知することができるが、トランスデューサ２１の他の状態を検知してもよい。また、物体検知装置１は、車載すなわち車両に搭載されるものに限定されない。すなわち、例えば、物体検知装置１は、船舶あるいは飛行体にも搭載され得る。

２１ トランスデューサ
２２ 送信回路
２３ 受信回路
２４ 駆動信号生成部
２６ 電圧測定部
２７ 状態判定部

Claims (10)

1. 超音波を送受信する送受信器（２１）と、
   前記送受信器を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部（２４）と、
   前記駆動信号に基づいて前記送受信器を駆動することで、前記送受信器に超音波である探査波を送信させる送信回路（２２）と、
   前記送受信器による超音波の受信結果に対応する受信信号を生成する受信回路（２３）と、を備え、
   前記駆動信号生成部が、前記探査波の周波数が時間経過とともに変化するように前記駆動信号を生成する物体検知装置であって、
   前記送受信器が時間経過とともに周波数が変化する前記探査波を送信している間に、前記送受信器に発生する電圧信号を測定する電圧測定部（２６）と、
   前記電圧信号に基づいて前記送受信器の状態判定を行う状態判定部（２７）と、を備え、
   前記送信回路は、前記駆動信号に応じて生成された電流を電力が一定となるように制御して前記送受信器に供給し、
   前記状態判定部は、前記送受信器に発生する電圧信号から抽出された振幅信号に基づいて前記送受信器の状態判定を行う物体検知装置。
2. 前記状態判定部は、前記探査波の周波数と前記電圧信号の振幅との関係に基づいて前記送受信器の状態判定を行う請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記状態判定部は、前記送信回路および前記受信回路の周波数特性を除外するように前記振幅信号を変換し、該変換された前記振幅信号に基づいて状態判定を行う請求項２に記載の物体検知装置。
4. 前記状態判定部は、環境温度に基づいて、前記送信回路および前記受信回路の周波数特性を除外するように、該変換を行う請求項３に記載の物体検知装置。
5. 前記状態判定部は、前記振幅信号の極小点に関する情報に基づいて前記送受信器、前記送信回路、または前記受信回路の状態を判定する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物体検知装置。
6. 前記状態判定部は、前記極小点に対応する前記探査波の周波数と基準周波数との比較、および、前記極小点における前記振幅信号の大きさと基準振幅との比較のうち、いずれか一方または両方に基づいて状態判定を行う請求項５に記載の物体検知装置。
7. 前記状態判定部は、前記探査波の周波数と環境温度に基づいて補正された前記基準周波数との比較、および、前記振幅信号の大きさと環境温度に基づいて補正された前記基準振幅との比較のうち、いずれか一方または両方に基づいて状態判定を行う請求項６に記載の物体検知装置。
8. 前記振幅信号に極小点が存在しないとき、
   前記探査波の周波数変調範囲の拡大およびシフトのうちいずれか一方または両方が行われて前記探査波が送信され、前記極小点が探索される請求項５ないし７のいずれか１つに記載の物体検知装置。
9. 前記振幅信号の極小点に対応する前記探査波の周波数に基づいて前記探査波の周波数変調範囲が変更される請求項５ないし８のいずれか１つに記載の物体検知装置。
10. 前記駆動信号生成部は、前記探査波の周波数が時間経過とともに単調増加するか、または、時間経過とともに単調減少するように、前記駆動信号を生成する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の物体検知装置。

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