JPH06186328A - 超音波距離測定装置 - Google Patents
超音波距離測定装置Info
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- JPH06186328A JPH06186328A JP4340543A JP34054392A JPH06186328A JP H06186328 A JPH06186328 A JP H06186328A JP 4340543 A JP4340543 A JP 4340543A JP 34054392 A JP34054392 A JP 34054392A JP H06186328 A JPH06186328 A JP H06186328A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- transmitter
- phase
- frequencies
- distance
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超音波を用いて、ペン先、人体の
指、頭等の動きや位置をパーソナルコンピュータ、ワー
クステーション、ＣＡＤ等に入力する座標入力装置に適
用するのに好適な超音波距離測定装置に関し、座標入力
装置の座標指示分解能を大幅に向上させる。 【構成】 所定の２つの周波数を送受信してそれら各受
信信号の位相を求め、これらの位相に基づいて距離を測
定する。
指、頭等の動きや位置をパーソナルコンピュータ、ワー
クステーション、ＣＡＤ等に入力する座標入力装置に適
用するのに好適な超音波距離測定装置に関し、座標入力
装置の座標指示分解能を大幅に向上させる。 【構成】 所定の２つの周波数を送受信してそれら各受
信信号の位相を求め、これらの位相に基づいて距離を測
定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を用いて距離を
測定する超音波距離測定装置に関し、特に、超音波を用
いて、ペン先、人体の指、頭等の動きや位置をパーソナ
ルコンピュータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力
する座標入力装置に適用するのに好適な超音波距離測定
装置に関する。
測定する超音波距離測定装置に関し、特に、超音波を用
いて、ペン先、人体の指、頭等の動きや位置をパーソナ
ルコンピュータ、ワークステーション、ＣＡＤ等に入力
する座標入力装置に適用するのに好適な超音波距離測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１３は、超音波を用いて座標を入力す
る座標入力装置を示すブロック図である。ＣＲＴ等のモ
ニタ画面５ａに隣接した位置に、この例では３つの超音
波受信器２ａ，２ｂ，２ｃが固定され、一方ペンシル型
の操作子の先端に超音波送信器１が取り付けられてお
り、この操作子は、モニタ画面５ａの前面でオペレータ
により操作される。操作子には図示しないスイッチが備
えられており、オペレータによりこのスイッチが押され
るとこの操作子先端に取り付けられた超音波送信器１か
ら超音波パルスが発せられる。この超音波パルスは３つ
の超音波送信器２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれで受信さ
れ、各受信信号が座標計算部３に入力される。この座標
計算部３には、超音波送信器１から超音波が発せられた
タイミングを示す送信トリガ信号も入力され、この座標
計算部３で超音波送信器１（操作子) の３次元座標情報
が求められる。この求められた座標情報は計算機４に入
力され、モニタ画面５ａ上に表示すべき座標に変換さ
れ、表示情報としてモニタ５に送り込まれる。このモニ
タ画面５ａ上には例えば立体図が表示されており、この
立体図に重畳されてオペレータにより指示された３次元
座標が表示される。これにより、例えば、オペレータ
は、モニタ画面５ａに表示されている立体構造物があた
かもモニタ画面５ａの前面に存在するかのように考え
て、操作子でその立体構造物の３次元的な任意の位置を
指定することができる。尚ここでは計算機４とは別に座
標計算部３を備えているが、計算機４の内部で座標の計
算を行なってもよい。また、ここでは操作子側に超音波
送信器を備えているとして説明したが、操作子側には超
音波受信器を備え、モニタ側に超音波送信器を備えても
よい。
る座標入力装置を示すブロック図である。ＣＲＴ等のモ
ニタ画面５ａに隣接した位置に、この例では３つの超音
波受信器２ａ，２ｂ，２ｃが固定され、一方ペンシル型
の操作子の先端に超音波送信器１が取り付けられてお
り、この操作子は、モニタ画面５ａの前面でオペレータ
により操作される。操作子には図示しないスイッチが備
えられており、オペレータによりこのスイッチが押され
るとこの操作子先端に取り付けられた超音波送信器１か
ら超音波パルスが発せられる。この超音波パルスは３つ
の超音波送信器２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれで受信さ
れ、各受信信号が座標計算部３に入力される。この座標
計算部３には、超音波送信器１から超音波が発せられた
タイミングを示す送信トリガ信号も入力され、この座標
計算部３で超音波送信器１（操作子) の３次元座標情報
が求められる。この求められた座標情報は計算機４に入
力され、モニタ画面５ａ上に表示すべき座標に変換さ
れ、表示情報としてモニタ５に送り込まれる。このモニ
タ画面５ａ上には例えば立体図が表示されており、この
立体図に重畳されてオペレータにより指示された３次元
座標が表示される。これにより、例えば、オペレータ
は、モニタ画面５ａに表示されている立体構造物があた
かもモニタ画面５ａの前面に存在するかのように考え
て、操作子でその立体構造物の３次元的な任意の位置を
指定することができる。尚ここでは計算機４とは別に座
標計算部３を備えているが、計算機４の内部で座標の計
算を行なってもよい。また、ここでは操作子側に超音波
送信器を備えているとして説明したが、操作子側には超
音波受信器を備え、モニタ側に超音波送信器を備えても
よい。
【０００３】図１４は、従来の座標解析のための超音波
の送受信波形を模式的に示した図である。送信波形は、
図に示すように、オペレータが上記スイッチを押す都
度、あるいはスイッチを押した後所定の時間間隔を置い
て繰り返し発生されるパルス状の波形である。これに対
する受信波形は、所定の包絡線を有するように繰り返し
正弦的に変化する波形となる。従来は、図１４（ａ) の
受信波形に示すように、受信波形を所定のスレッシュホ
ールドをもってモニタしておき、送信開始時点から、受
信波形が所定のスレッシュホールドを横切るまでの伝播
時間τを各超音波受信器について測定し、距離Ｌ＝τ×
Ｃ（Ｃは音速) を求め、これに基づいて超音波送信器１
（操作子) の座標を求めていた（特開昭５２−１２７１
２９号公報参照) 。
の送受信波形を模式的に示した図である。送信波形は、
図に示すように、オペレータが上記スイッチを押す都
度、あるいはスイッチを押した後所定の時間間隔を置い
て繰り返し発生されるパルス状の波形である。これに対
する受信波形は、所定の包絡線を有するように繰り返し
正弦的に変化する波形となる。従来は、図１４（ａ) の
受信波形に示すように、受信波形を所定のスレッシュホ
ールドをもってモニタしておき、送信開始時点から、受
信波形が所定のスレッシュホールドを横切るまでの伝播
時間τを各超音波受信器について測定し、距離Ｌ＝τ×
Ｃ（Ｃは音速) を求め、これに基づいて超音波送信器１
（操作子) の座標を求めていた（特開昭５２−１２７１
２９号公報参照) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで空間超音波は
減衰が激しく、しかもその減衰は超音波周波数の２乗に
比例するため、実用的には例えば４０ｋＨｚ等かなり低
周波数域の超音波しか使用することができない。また減
衰が大きいこともあって超音波送信器と超音波受信器と
の間の距離により、受信波形の振幅がかなり大幅に変化
する。このため、伝播時間τは、例えば受信波形の最初
の波が所定のスレッシュホールドを越えるか否か等によ
り１周期分容易に変化し、４０ｋＨｚの超音波ではこの
１周期分の伝播時間の変化は距離にして約８．５ｍｍに
相当し、座標指示手段としては分解能が低すぎあまりに
も大雑把な座標しか指示できず実用にはほど遠いという
問題がある。
減衰が激しく、しかもその減衰は超音波周波数の２乗に
比例するため、実用的には例えば４０ｋＨｚ等かなり低
周波数域の超音波しか使用することができない。また減
衰が大きいこともあって超音波送信器と超音波受信器と
の間の距離により、受信波形の振幅がかなり大幅に変化
する。このため、伝播時間τは、例えば受信波形の最初
の波が所定のスレッシュホールドを越えるか否か等によ
り１周期分容易に変化し、４０ｋＨｚの超音波ではこの
１周期分の伝播時間の変化は距離にして約８．５ｍｍに
相当し、座標指示手段としては分解能が低すぎあまりに
も大雑把な座標しか指示できず実用にはほど遠いという
問題がある。
【０００５】この問題を解決しようとしていくつかの方
法が提案されている。例えば特開昭５９−１０２１２７
号公報には、図１４（ｂ) の受信波形に示すように、包
絡線検波し、この包絡線のピークに最も近いゼロクロス
点をもって伝播時間τとする方法が提案されている。し
かしこの包絡線は通常かなりゆるやかなスロープをもっ
ており、したがって包絡線のピークを求めるにあたって
１周期分程度の誤差を含んでしまい、結局、座標指示分
解能を向上させることはできない。
法が提案されている。例えば特開昭５９−１０２１２７
号公報には、図１４（ｂ) の受信波形に示すように、包
絡線検波し、この包絡線のピークに最も近いゼロクロス
点をもって伝播時間τとする方法が提案されている。し
かしこの包絡線は通常かなりゆるやかなスロープをもっ
ており、したがって包絡線のピークを求めるにあたって
１周期分程度の誤差を含んでしまい、結局、座標指示分
解能を向上させることはできない。
【０００６】また特開昭６３−２８３８６３号公報に
は、典型的な受信波形をあらかじめ記憶しておき、この
受信波形と超音波受信器により得られた受信波形との相
互相関演算を行ない、これにより受信波形の立ち上がり
の時刻を補正する方法が提案されている。しかし、この
場合相互相関演算により求められた波形も受信波形と同
様な形状の繰り返し波形となり、したがってやはり１周
期分程度の誤差を含んでしまうこととなる。
は、典型的な受信波形をあらかじめ記憶しておき、この
受信波形と超音波受信器により得られた受信波形との相
互相関演算を行ない、これにより受信波形の立ち上がり
の時刻を補正する方法が提案されている。しかし、この
場合相互相関演算により求められた波形も受信波形と同
様な形状の繰り返し波形となり、したがってやはり１周
期分程度の誤差を含んでしまうこととなる。
【０００７】さらに、特開昭６３−１５９７７９号公報
にはチャープ波圧縮技術を用いる方法が提案されてい
る。チャープ波とは周波数が連続的に変化する波形であ
る。このチャープ波を採用し例えば相関演算を行なう
と、ピークの鋭い相関演算波形が得られることは理論的
には示されているが、空中超音波は減衰が厳しいことか
らもともと狭帯域であって広帯域の空中超音波振動子を
製造することは極めて困難であり、結局例えば４０ｋＨ
ｚに対し２ｋＨｚ位しか変化させることはできず、この
程度周波数を変化させてもほとんど精度向上にはつなが
らない。
にはチャープ波圧縮技術を用いる方法が提案されてい
る。チャープ波とは周波数が連続的に変化する波形であ
る。このチャープ波を採用し例えば相関演算を行なう
と、ピークの鋭い相関演算波形が得られることは理論的
には示されているが、空中超音波は減衰が厳しいことか
らもともと狭帯域であって広帯域の空中超音波振動子を
製造することは極めて困難であり、結局例えば４０ｋＨ
ｚに対し２ｋＨｚ位しか変化させることはできず、この
程度周波数を変化させてもほとんど精度向上にはつなが
らない。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、座標入力装置
の座標指示分解能を大幅に向上させるに適した超音波距
離測定装置を提供することを目的とする。
の座標指示分解能を大幅に向上させるに適した超音波距
離測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のための本
発明の超音波距離測定装置は、 （１) 超音波を送信する超音波送信器および該超音波送
信器から送信された超音波を受信する超音波受信器の双
方の機能を兼用あるいは分担する１つもしくは複数の超
音波トランスデューサ （２) 互いに異なる少なくとも２つの周波数の超音波を
超音波送信器から送信させるための駆動信号を発生する
送信部 （３) 超音波受信器で受信された少なくとも２つの周波
数の超音波それぞれの位相を検出する位相検出部 （４) 位相検出部により検出された少なくとも２つの位
相に基づいて超音波送信器および超音波受信器間の超音
波の伝播経路に沿う距離を求める距離解析部 を備えたことを特徴とする。
発明の超音波距離測定装置は、 （１) 超音波を送信する超音波送信器および該超音波送
信器から送信された超音波を受信する超音波受信器の双
方の機能を兼用あるいは分担する１つもしくは複数の超
音波トランスデューサ （２) 互いに異なる少なくとも２つの周波数の超音波を
超音波送信器から送信させるための駆動信号を発生する
送信部 （３) 超音波受信器で受信された少なくとも２つの周波
数の超音波それぞれの位相を検出する位相検出部 （４) 位相検出部により検出された少なくとも２つの位
相に基づいて超音波送信器および超音波受信器間の超音
波の伝播経路に沿う距離を求める距離解析部 を備えたことを特徴とする。
【００１０】ここで上記送信部は、互いに異なる超音波
の周波数をｆ1 ，ｆ2 、音速をｃ、測定距離範囲の最大
値をＬmax としたとき、式 ｜ｆ2 −ｆ1 ｜＜ｃ／Ｌmax …（１) を満足する少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波
が超音波送信器から出力されるように超音波送信器を駆
動するものであり、この送信部は、超音波送信器からこ
れら少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波が順次
時間間隔を置いて送信されるように超音波送信器を駆動
するものであってもよく、あるいは、超音波送信器から
少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波が相前後し
て送信されるように超音波送信器を駆動するものであっ
てもよい。あるいは、上記送信部が、少なくとも２つの
周波数ｆ1 ，ｆ2 を包含する駆動信号を超音波送信器に
印加するものであり、かつこの超音波距離測定装置が、
超音波受信器で受信された超音波から少なくとも２つの
周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波をそれぞれ抽出するフィルタ
部を備えた構成としてもよい。
の周波数をｆ1 ，ｆ2 、音速をｃ、測定距離範囲の最大
値をＬmax としたとき、式 ｜ｆ2 −ｆ1 ｜＜ｃ／Ｌmax …（１) を満足する少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波
が超音波送信器から出力されるように超音波送信器を駆
動するものであり、この送信部は、超音波送信器からこ
れら少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波が順次
時間間隔を置いて送信されるように超音波送信器を駆動
するものであってもよく、あるいは、超音波送信器から
少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波が相前後し
て送信されるように超音波送信器を駆動するものであっ
てもよい。あるいは、上記送信部が、少なくとも２つの
周波数ｆ1 ，ｆ2 を包含する駆動信号を超音波送信器に
印加するものであり、かつこの超音波距離測定装置が、
超音波受信器で受信された超音波から少なくとも２つの
周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波をそれぞれ抽出するフィルタ
部を備えた構成としてもよい。
【００１１】また、上記本発明の超音波距離測定装置に
おける上記位相検出部は、この位相検出部で検出される
位相を補正するための補正値を記憶する手段を有してい
ることが好ましい。またこの超音波距離測定装置が、上
記距離解析部で求められる距離を補正するための温度セ
ンサを備えることも好ましい態様である。
おける上記位相検出部は、この位相検出部で検出される
位相を補正するための補正値を記憶する手段を有してい
ることが好ましい。またこの超音波距離測定装置が、上
記距離解析部で求められる距離を補正するための温度セ
ンサを備えることも好ましい態様である。
【００１２】本発明の超音波距離測定装置を２次元座標
ないし３次元座標を求める装置として構成する場合は、
本発明の超音波距離測定装置は、互いに異なる各所定の
位置に配置された、超音波送信器あるいは超音波受信器
のいずれか一方として用いられる複数の第１の超音波ト
ランスデューサ、およびこの第１の超音波トランスデュ
ーサに対して移動自在に設けられた、超音波送信器ある
いは超音波受信器のうちの上記一方とは異なるいずれか
他方として用いられる第２の超音波トランスデューサを
備え、さらにこれら第１の超音波トランスデューサおよ
び第２の超音波トランスデューサを用いて求められた複
数の距離に基づいて第２の超音波トランスデューサの２
次元座標ないし３次元座標を求める座標解析部を備えた
構成が採用される。
ないし３次元座標を求める装置として構成する場合は、
本発明の超音波距離測定装置は、互いに異なる各所定の
位置に配置された、超音波送信器あるいは超音波受信器
のいずれか一方として用いられる複数の第１の超音波ト
ランスデューサ、およびこの第１の超音波トランスデュ
ーサに対して移動自在に設けられた、超音波送信器ある
いは超音波受信器のうちの上記一方とは異なるいずれか
他方として用いられる第２の超音波トランスデューサを
備え、さらにこれら第１の超音波トランスデューサおよ
び第２の超音波トランスデューサを用いて求められた複
数の距離に基づいて第２の超音波トランスデューサの２
次元座標ないし３次元座標を求める座標解析部を備えた
構成が採用される。
【００１３】
【作用】以下、本発明の超音波距離測定装置に関し、簡
単のため１組の超音波送信器と超音波受信器を用いた場
合について説明するが、１つの超音波送受信器を用いて
反射体との間の距離を求める場合も同様である。超音波
送信器と超音波受信器との間の距離をＬとすると、 Ｌ＝（ｎ1 ＋ｘ1 ) λ1 …（２) と表される。ここに、ｎは０以上の整数、λは波長、ｘ
は０から１の間の数値であり、ｘλは距離Ｌをｎλで割
った余りとなる。添え字の数字１は１番目の周波数の超
音波に関するものであることを表す。受信信号の位相検
出を行った場合に得られる情報は、ｘのみである。つま
りｎが判明しないと距離Ｌが求められないため、位相検
出では絶対距離は求められないというのが通説であっ
た。
単のため１組の超音波送信器と超音波受信器を用いた場
合について説明するが、１つの超音波送受信器を用いて
反射体との間の距離を求める場合も同様である。超音波
送信器と超音波受信器との間の距離をＬとすると、 Ｌ＝（ｎ1 ＋ｘ1 ) λ1 …（２) と表される。ここに、ｎは０以上の整数、λは波長、ｘ
は０から１の間の数値であり、ｘλは距離Ｌをｎλで割
った余りとなる。添え字の数字１は１番目の周波数の超
音波に関するものであることを表す。受信信号の位相検
出を行った場合に得られる情報は、ｘのみである。つま
りｎが判明しないと距離Ｌが求められないため、位相検
出では絶対距離は求められないというのが通説であっ
た。
【００１４】本発明者はｎを求める手法をここに提案す
る。それは位相情報のみにより、極めて高精度に絶対座
標を求めるものである。そのために２以上の複数の周波
数の超音波を用いて、各々の超音波について、受信信号
の位相検出を行う。すなわち、上記（１) 式の場合と異
なる波長λ2 （すなわち異なる周波数) の超音波を用い
て、 Ｌ＝（ｎ2 ＋ｘ2 ) λ2 …（３) に示すｘ2 を計測する。ここにｎ2 は整数である。
（２) 式と（３) 式では、式２つに対して未知数はＬ，
ｎ1 ，ｎ2 の３つあるのでこのままでは解けない。
る。それは位相情報のみにより、極めて高精度に絶対座
標を求めるものである。そのために２以上の複数の周波
数の超音波を用いて、各々の超音波について、受信信号
の位相検出を行う。すなわち、上記（１) 式の場合と異
なる波長λ2 （すなわち異なる周波数) の超音波を用い
て、 Ｌ＝（ｎ2 ＋ｘ2 ) λ2 …（３) に示すｘ2 を計測する。ここにｎ2 は整数である。
（２) 式と（３) 式では、式２つに対して未知数はＬ，
ｎ1 ，ｎ2 の３つあるのでこのままでは解けない。
【００１５】そこで制限を与える。ｎ1 とｎ2 の差が１
以下となるようにλ1 ，λ2 を設定する。この理由は、
ｎ1 とｎ2 との差が２以上異なった場合には位相情報だ
けでは原理的にｎ1 とｎ2 の差を求めることができない
ために、解が求められないからである。ｎ1 は（１) 式
より略Ｌ／λ1 、ｎ2 は（２) 式より略Ｌ／λ2 であ
り、ｎ1 とｎ2 の差はＬの最大値において最大となるた
め ｜（Ｌmax ／λ2 ）−（Ｌmax ／λ1 ）｜＜１ …（４） の条件を与える。ここにＬmax は測定する距離の最大値
である。（４) 式を変形すると上述した（１) 式 ｜ｆ2 −ｆ1 ｜＜ｃ／Ｌmax …（１) を得る。ここにｃは音速、ｆ1 ，ｆ2 はそれぞれ波長λ
1 ，λ2 を有する超音波の周波数である。例えばｆ1 を
４０ｋＨｚとすると、測定距離の最大値Ｌmax を３００
ｍｍとするためにはｆ2 を４１ｋＨｚ（３９ｋＨｚでも
良い) とすれば良いことが（４) 式から導かれる。広帯
域の空中超音波振動子を製造することは極めて困難であ
るが、この程度の帯域は容易に持たせることができるた
め実用上の障害とはならない。以上ではＬmax を測定距
離の最大値と定義したが、正確には測定距離範囲の最大
値とした方が正しい。例えば，Ｌmax を３００ｍｍとし
たとき、近距離の検出限界を０ｍｍとした場合には３０
０ｍｍが測定距離の最大値となるが、近距離の検出限界
を１００ｍｍとした場合には測定距離の最大値は４００
ｍｍとなる。なお、１つの超音波送受信器を用いて反射
体との距離を求める場合は超音波が往復伝播する。した
がって、例えば測定距離の最大値を３００ｍｍとするた
めには（４) 式のＬmax を６００ｍｍとして計算する。
以下となるようにλ1 ，λ2 を設定する。この理由は、
ｎ1 とｎ2 との差が２以上異なった場合には位相情報だ
けでは原理的にｎ1 とｎ2 の差を求めることができない
ために、解が求められないからである。ｎ1 は（１) 式
より略Ｌ／λ1 、ｎ2 は（２) 式より略Ｌ／λ2 であ
り、ｎ1 とｎ2 の差はＬの最大値において最大となるた
め ｜（Ｌmax ／λ2 ）−（Ｌmax ／λ1 ）｜＜１ …（４） の条件を与える。ここにＬmax は測定する距離の最大値
である。（４) 式を変形すると上述した（１) 式 ｜ｆ2 −ｆ1 ｜＜ｃ／Ｌmax …（１) を得る。ここにｃは音速、ｆ1 ，ｆ2 はそれぞれ波長λ
1 ，λ2 を有する超音波の周波数である。例えばｆ1 を
４０ｋＨｚとすると、測定距離の最大値Ｌmax を３００
ｍｍとするためにはｆ2 を４１ｋＨｚ（３９ｋＨｚでも
良い) とすれば良いことが（４) 式から導かれる。広帯
域の空中超音波振動子を製造することは極めて困難であ
るが、この程度の帯域は容易に持たせることができるた
め実用上の障害とはならない。以上ではＬmax を測定距
離の最大値と定義したが、正確には測定距離範囲の最大
値とした方が正しい。例えば，Ｌmax を３００ｍｍとし
たとき、近距離の検出限界を０ｍｍとした場合には３０
０ｍｍが測定距離の最大値となるが、近距離の検出限界
を１００ｍｍとした場合には測定距離の最大値は４００
ｍｍとなる。なお、１つの超音波送受信器を用いて反射
体との距離を求める場合は超音波が往復伝播する。した
がって、例えば測定距離の最大値を３００ｍｍとするた
めには（４) 式のＬmax を６００ｍｍとして計算する。
【００１６】ｆ1 ＜ｆ2 の場合について、（２) 式と
（３) 式からｎ1 を求める手法を以下説明する。ｆ1 ＜
ｆ2 の場合、λ1 ＞λ2 となる。なおｆ1 ＞ｆ2 の場合
２つの周波数の超音波を交代させて考えればよく、した
がってｆ1 ＜ｆ2 としても一般性は失わない。λ1 ＞λ
2 の場合に、条件式（４) が成立するとｎ2 ＝ｎ1 −１
にはならず、ｎ2 ＝ｎ1 もしくはｎ2 ＝ｎ1 ＋１とな
る。
（３) 式からｎ1 を求める手法を以下説明する。ｆ1 ＜
ｆ2 の場合、λ1 ＞λ2 となる。なおｆ1 ＞ｆ2 の場合
２つの周波数の超音波を交代させて考えればよく、した
がってｆ1 ＜ｆ2 としても一般性は失わない。λ1 ＞λ
2 の場合に、条件式（４) が成立するとｎ2 ＝ｎ1 −１
にはならず、ｎ2 ＝ｎ1 もしくはｎ2 ＝ｎ1 ＋１とな
る。
【００１７】まずｎ2 ＝ｎ1 の場合について説明する。
このときには（２) 式と（３) 式から ｎ1 ＝（ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ）／（λ1 −λ2 ） …（５) となる。簡単のため、図１に示すｎ2 ＝ｎ1 ＝３の場合
の例を用いて解析方法を説明する。２周波数において検
出される位相ｘ1 ，ｘ2 から、ｘ1 λ1 ，ｘ2 λ 2 を計
算する。ｘ1 λ1 ，ｘ2 λ2 はそれぞれ距離Ｌをλ1 ，
λ2 で割った余りである。（５) 式を用いてｎ1 を求
め、このｎ1 を（２) 式に代入することにより絶対距離
Ｌを求めることができる。
このときには（２) 式と（３) 式から ｎ1 ＝（ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ）／（λ1 −λ2 ） …（５) となる。簡単のため、図１に示すｎ2 ＝ｎ1 ＝３の場合
の例を用いて解析方法を説明する。２周波数において検
出される位相ｘ1 ，ｘ2 から、ｘ1 λ1 ，ｘ2 λ 2 を計
算する。ｘ1 λ1 ，ｘ2 λ2 はそれぞれ距離Ｌをλ1 ，
λ2 で割った余りである。（５) 式を用いてｎ1 を求
め、このｎ1 を（２) 式に代入することにより絶対距離
Ｌを求めることができる。
【００１８】次にｎ2 ＝ｎ1 ＋１の場合には（２) 式と
（３) 式から ｎ1 ＝（ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＋λ2 ）／（λ1 −λ2 ） …（６） となる。図２にｎ1 ＝４、ｎ2 ＝５の例を示す。ｘ2 λ
2 をｘ2 λ2 ＋λ2 とすればｎ 2 ＝ｎ1 ＝４となり、
（５) 式を適用できることがわかる。
（３) 式から ｎ1 ＝（ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＋λ2 ）／（λ1 −λ2 ） …（６） となる。図２にｎ1 ＝４、ｎ2 ＝５の例を示す。ｘ2 λ
2 をｘ2 λ2 ＋λ2 とすればｎ 2 ＝ｎ1 ＝４となり、
（５) 式を適用できることがわかる。
【００１９】以上に示すようにｎ2 ＝ｎ1 かｎ2 ＝ｎ1
＋１かで適用する式は（５) 式、（６) 式と異なる。ｎ
2 ＝ｎ1 かｎ2 ＝ｎ1 ＋１かは未知であるために、既知
のλ 1 ，λ2 ，ｘ1 ，ｘ2 を用いてこれを判定する必要
がある。以下にこの判定方法を説明する。ｎ2 ＝ｎ1 と
して（２) 、（３) 式を整理すると、 ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＝ｎ1 （λ1 −λ2 ) …（７) となり、ｎ2 ＝ｎ1 ＋１として（２) 、（３) 式を整理
すると、 ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＝ｎ1 （λ1 −λ2 ) −λ2 …（８) となる。ここでλ1 −λ2 ＞０、すなわち周波数ｆ1 ＜
ｆ2 の場合を考える。
＋１かで適用する式は（５) 式、（６) 式と異なる。ｎ
2 ＝ｎ1 かｎ2 ＝ｎ1 ＋１かは未知であるために、既知
のλ 1 ，λ2 ，ｘ1 ，ｘ2 を用いてこれを判定する必要
がある。以下にこの判定方法を説明する。ｎ2 ＝ｎ1 と
して（２) 、（３) 式を整理すると、 ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＝ｎ1 （λ1 −λ2 ) …（７) となり、ｎ2 ＝ｎ1 ＋１として（２) 、（３) 式を整理
すると、 ｘ2 λ2 −ｘ1 λ1 ＝ｎ1 （λ1 −λ2 ) −λ2 …（８) となる。ここでλ1 −λ2 ＞０、すなわち周波数ｆ1 ＜
ｆ2 の場合を考える。
【００２０】まず、ｎ2 ＝ｎ1 のときには、（７) 式か
らｘ2 λ2 ＞ｘ1 λ1 となることがわかる。次に、ｎ2
＝ｎ1 ＋１のときには、ｎ1 はＬmax ／λ1 よりも小さ
いことを用いて（８) 式の右辺を変形すると ｎ1 ＝（λ1 −λ2 ) −λ2 ＜Ｌmax （λ1 −λ2 ) ／λ1 −λ2 ＝Ｌmax −Ｌmax λ2 ／λ1 −λ2 ＝λ2 （Ｌmax ／λ2 −Ｌmax ／λ1 −１) …（９) となる。この（９) 式のλ2 以下のかっこ内は（４) 式
で与えた条件式から０以下である。よってｎ2 ＝ｎ1 ＋
１のときは、必ずｘ2 λ2 ＜ｘ1 λ1 であることがわか
る。
らｘ2 λ2 ＞ｘ1 λ1 となることがわかる。次に、ｎ2
＝ｎ1 ＋１のときには、ｎ1 はＬmax ／λ1 よりも小さ
いことを用いて（８) 式の右辺を変形すると ｎ1 ＝（λ1 −λ2 ) −λ2 ＜Ｌmax （λ1 −λ2 ) ／λ1 −λ2 ＝Ｌmax −Ｌmax λ2 ／λ1 −λ2 ＝λ2 （Ｌmax ／λ2 −Ｌmax ／λ1 −１) …（９) となる。この（９) 式のλ2 以下のかっこ内は（４) 式
で与えた条件式から０以下である。よってｎ2 ＝ｎ1 ＋
１のときは、必ずｘ2 λ2 ＜ｘ1 λ1 であることがわか
る。
【００２１】以上から、ｘ2 λ2 ＞ｘ1 λ1 のときはｎ
2 ＝ｎ1 であり（８) 式を用いてｎ 1 を求め、ｘ2 λ2
＜ｘ1 λ1 のときはｎ2 −ｎ1 ＋１であり（９) 式を用
いてｎ1 を求めればよいことがわかる。最後に精度を検
討する。（５) 式の右辺において分子のλ1 とλ2 はほ
ぼ等しいので共にλ1 とし、分母のλ1 −λ2 をΔλと
置くと、（５) 式は ｎ1 ＝（ｘ2 −ｘ1 ) λ1 ／Δλ …（１０) と近似できる。これから、ｎ1 の精度はｘ2 −ｘ1 、す
なわち位相検出の精度で決まることがわかる。
2 ＝ｎ1 であり（８) 式を用いてｎ 1 を求め、ｘ2 λ2
＜ｘ1 λ1 のときはｎ2 −ｎ1 ＋１であり（９) 式を用
いてｎ1 を求めればよいことがわかる。最後に精度を検
討する。（５) 式の右辺において分子のλ1 とλ2 はほ
ぼ等しいので共にλ1 とし、分母のλ1 −λ2 をΔλと
置くと、（５) 式は ｎ1 ＝（ｘ2 −ｘ1 ) λ1 ／Δλ …（１０) と近似できる。これから、ｎ1 の精度はｘ2 −ｘ1 、す
なわち位相検出の精度で決まることがわかる。
【００２２】本発明者による中空超音波を用いた実験の
結果、最も簡単な回路を用いた場合でも位相検出精度は
波長の１／４０程度は容易に達成できることが確認され
ている。整数であるｎ1 の精度は１未満にすれば良い。
このためには、位相検出精度が１／４０程度の場合、λ
1 ／Δλを４０以下に設定することが必要条件である。
λ1 ／Δλは、略ｆ1 ／（ｆ2 −ｆ1 ) である。上述の
ｆ1 ＝４０ｋＨｚ、ｆ 2 ＝４１ｋＨｚの例ではｎ1 の精
度はこの条件の限界に等しい。ｎ1 の精度をさらに向上
するためには２つの手段が考えられる。１つはｆ1 を小
さくすることであり、１つはｆ2 −ｆ1 を大きくするこ
とである。しかし、前者は、ｎ1 の精度の向上には有効
であるが、波長λが大きくなるので、（２) 式に示した
距離Ｌの測定精度が低下する。
結果、最も簡単な回路を用いた場合でも位相検出精度は
波長の１／４０程度は容易に達成できることが確認され
ている。整数であるｎ1 の精度は１未満にすれば良い。
このためには、位相検出精度が１／４０程度の場合、λ
1 ／Δλを４０以下に設定することが必要条件である。
λ1 ／Δλは、略ｆ1 ／（ｆ2 −ｆ1 ) である。上述の
ｆ1 ＝４０ｋＨｚ、ｆ 2 ＝４１ｋＨｚの例ではｎ1 の精
度はこの条件の限界に等しい。ｎ1 の精度をさらに向上
するためには２つの手段が考えられる。１つはｆ1 を小
さくすることであり、１つはｆ2 −ｆ1 を大きくするこ
とである。しかし、前者は、ｎ1 の精度の向上には有効
であるが、波長λが大きくなるので、（２) 式に示した
距離Ｌの測定精度が低下する。
【００２３】一方後者は距離Ｌの精度低下は無いもの
の、（１) 式からも明らかなようにＬ max の低下を招
く。Ｌmax を低下させずに精度を高めようとするために
は、位相検出の精度を高めることが肝要である。実際に
は、使用環境によって決まるＬma x に対して、ｎ1 すな
わちＬmax ／λ1 が位相検出精度の逆数に近い値になる
ようにλ1 、すなわち周波数ｆ1 を決定する。
の、（１) 式からも明らかなようにＬ max の低下を招
く。Ｌmax を低下させずに精度を高めようとするために
は、位相検出の精度を高めることが肝要である。実際に
は、使用環境によって決まるＬma x に対して、ｎ1 すな
わちＬmax ／λ1 が位相検出精度の逆数に近い値になる
ようにλ1 、すなわち周波数ｆ1 を決定する。
【００２４】なお、音速は温度が１０℃変化すると約２
％変化すると言われている。音速がｎ1 に与える影響は
（１０) 式からも微小であることが容易にわかるが、
（１)式で示したように最終的な距離Ｌを求める際には
波長の変化分がそのまま誤差となる。この対策として
は、例えば装置に温度計を備え温度を計測して音速補正
を行う方法などあり、この誤差のキャンセルは可能であ
る。
％変化すると言われている。音速がｎ1 に与える影響は
（１０) 式からも微小であることが容易にわかるが、
（１)式で示したように最終的な距離Ｌを求める際には
波長の変化分がそのまま誤差となる。この対策として
は、例えば装置に温度計を備え温度を計測して音速補正
を行う方法などあり、この誤差のキャンセルは可能であ
る。
【００２５】また、（２) 式におけるｘ1 と実際に検出
される位相ｘ1 ′との値には差が生じる。これは振動子
と送受信受信回路系が持つ時間遅れに起因する。この差
は距離Ｌに依存しない定数であるために、装置毎にキャ
リブレーションを行なうことにより容易に補正できる。
される位相ｘ1 ′との値には差が生じる。これは振動子
と送受信受信回路系が持つ時間遅れに起因する。この差
は距離Ｌに依存しない定数であるために、装置毎にキャ
リブレーションを行なうことにより容易に補正できる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
３は、本発明の超音波距離測定装置の第１の実施例のブ
ロック図、図４は本発明の超音波距離測定装置の第２の
実施例のブロック図である。また図５は送受信波形の例
を示した図である。第１の実施例（図３) と第２の実施
例（図４) の相違点は、第１の実施例（図３) は別々の
送信器１３と受信器１４を用いて構成した例であり、第
２の実施例（図４) は送受器と受信器双方の機能を兼用
する送受信器を用いた例である。第１の実施例では送信
器１３と受信器１４との間の距離Ｌ、第２の実施例では
送受信器と反射体との間の距離Ｌを測定する。両者とも
に受信信号の解析方法は同じであるため、以下では第１
の実施例について説明する。
３は、本発明の超音波距離測定装置の第１の実施例のブ
ロック図、図４は本発明の超音波距離測定装置の第２の
実施例のブロック図である。また図５は送受信波形の例
を示した図である。第１の実施例（図３) と第２の実施
例（図４) の相違点は、第１の実施例（図３) は別々の
送信器１３と受信器１４を用いて構成した例であり、第
２の実施例（図４) は送受器と受信器双方の機能を兼用
する送受信器を用いた例である。第１の実施例では送信
器１３と受信器１４との間の距離Ｌ、第２の実施例では
送受信器と反射体との間の距離Ｌを測定する。両者とも
に受信信号の解析方法は同じであるため、以下では第１
の実施例について説明する。
【００２７】発振器はまず基本周波数ｆ1 の連続波形を
発生する。送信回路はこの波形を必要があれば増幅して
送信器を駆動する。送信回路では、図５に示すように、
発振器からの連続波形を切り出した波形で送信器を駆動
する。超音波は空中を伝播して受信器で受信され、電気
信号に変換される。これら送信器、受信器はＰＺＴなど
の圧電性磁器、静電型マイクロホン、電磁コイルなどに
より構成される。受信信号は増幅器１５で増幅され、位
相検出器１６により位相検出される。
発生する。送信回路はこの波形を必要があれば増幅して
送信器を駆動する。送信回路では、図５に示すように、
発振器からの連続波形を切り出した波形で送信器を駆動
する。超音波は空中を伝播して受信器で受信され、電気
信号に変換される。これら送信器、受信器はＰＺＴなど
の圧電性磁器、静電型マイクロホン、電磁コイルなどに
より構成される。受信信号は増幅器１５で増幅され、位
相検出器１６により位相検出される。
【００２８】図６は、位相検出器の一例である直交検波
器を示したブロック図である。受信信号はまず、乗算器
により受信信号と同じ周波数の乗算波形との乗算が行わ
れる。乗算波形は一般的に互いに位相が９０°異なる２
周波（ｓｉｎとｃｏｓ) の信号が用いられる。これらの
信号としては１つは発振器からの連続波形をそのまま用
い、もう一方は発振器からの連続波形にＬＣ遅延線など
により、９０°の位相遅延を持たせた信号を用いる。乗
算器の出力はＬＰＦにより低周波数のみ抽出した後に比
を計算する。この比が受信信号の位相（ｔａｎ２πｆｘ
1 ) となる。このｔａｎ２πｆｘ1 の逆関数ｔａｎ
-1（ｔａｎ２πｆｘ1 ) を求めることにより受信信号の
瞬時の位相ｘ1 が求まる。これらの逆関数ｔａｎ-1は計
算により求める方法と、ＲＯＭテーブルを用いて求める
方法がある。直交検波は一般的にノイズに弱いという欠
点があるため、例えば時刻の異なる連続した数個のｘ1
を平均することが望ましい。
器を示したブロック図である。受信信号はまず、乗算器
により受信信号と同じ周波数の乗算波形との乗算が行わ
れる。乗算波形は一般的に互いに位相が９０°異なる２
周波（ｓｉｎとｃｏｓ) の信号が用いられる。これらの
信号としては１つは発振器からの連続波形をそのまま用
い、もう一方は発振器からの連続波形にＬＣ遅延線など
により、９０°の位相遅延を持たせた信号を用いる。乗
算器の出力はＬＰＦにより低周波数のみ抽出した後に比
を計算する。この比が受信信号の位相（ｔａｎ２πｆｘ
1 ) となる。このｔａｎ２πｆｘ1 の逆関数ｔａｎ
-1（ｔａｎ２πｆｘ1 ) を求めることにより受信信号の
瞬時の位相ｘ1 が求まる。これらの逆関数ｔａｎ-1は計
算により求める方法と、ＲＯＭテーブルを用いて求める
方法がある。直交検波は一般的にノイズに弱いという欠
点があるため、例えば時刻の異なる連続した数個のｘ1
を平均することが望ましい。
【００２９】こうして周波数ｆ1 での位相ｘ1 を求めた
後に、発振器は基本周波数ｆ2 の連続波形を発生し、上
記と同様の手法によって位相ｘ2 を求める。発振器は例
えば図７のように各単一の周波数ｆ1 ，ｆ2 で発信する
２つの発振器を備えており、これを切り換えることによ
りｆ1 ，ｆ2 の２つの基本周波数を出力する。上述の実
施例の場合は１つの距離を測定するために２回送受信を
行う必要があったが、要は２つの周波数を送信器から放
射すれば良い。１回の送受信で距離を測定する例を図
８，図９に示す。
後に、発振器は基本周波数ｆ2 の連続波形を発生し、上
記と同様の手法によって位相ｘ2 を求める。発振器は例
えば図７のように各単一の周波数ｆ1 ，ｆ2 で発信する
２つの発振器を備えており、これを切り換えることによ
りｆ1 ，ｆ2 の２つの基本周波数を出力する。上述の実
施例の場合は１つの距離を測定するために２回送受信を
行う必要があったが、要は２つの周波数を送信器から放
射すれば良い。１回の送受信で距離を測定する例を図
８，図９に示す。
【００３０】図８は、本発明の超音波距離測定装置の第
３の実施例を表わしたブロック図、図９は図８に示す第
３の実施例で採用される送受信波形例を示した図であ
る。送信器はまず周波数ｆ1 を所定のｔ時間放射し、そ
れに続いて周波数ｆ2 の超音波を放射する。受信側では
超音波を受信してから少し経った時点でまず周波数ｆ1
に合わせて位相検出を行う。その約ｔ時間経過した後
に、周波数ｆ2 に合わせて位相検出を行う。超音波の受
信を開始した時点は、簡単なスレッシュホールド回路１
個あれば検出可能である。
３の実施例を表わしたブロック図、図９は図８に示す第
３の実施例で採用される送受信波形例を示した図であ
る。送信器はまず周波数ｆ1 を所定のｔ時間放射し、そ
れに続いて周波数ｆ2 の超音波を放射する。受信側では
超音波を受信してから少し経った時点でまず周波数ｆ1
に合わせて位相検出を行う。その約ｔ時間経過した後
に、周波数ｆ2 に合わせて位相検出を行う。超音波の受
信を開始した時点は、簡単なスレッシュホールド回路１
個あれば検出可能である。
【００３１】図１０は、本発明の超音波距離測定装置の
第４の実施例のブロック図、図１１は図１０に示す第４
の実施例で採用される駆動波形例である。ここでは、送
信波形を図１に示したようなパルス状とする。パルスは
広い周波数帯域を有する。受信波形は送信器と受信器の
周波数帯域のために、送信波形よりは狭帯域となるが、
上記の２周波程度は包含されている。この受信波からバ
ンドパスフィルタでｆ 1 ，ｆ2 の２周波を抽出し、各々
位相を検出する。なお、位相検出を直交検波で行う場合
にはバンドパスフィルタを省略することも可能である。
この場合には受信波に直接ｆ1 ，ｆ2 の周波数を乗算
し、後のローパスフィルタで直流成分のみ抽出すれば良
い。
第４の実施例のブロック図、図１１は図１０に示す第４
の実施例で採用される駆動波形例である。ここでは、送
信波形を図１に示したようなパルス状とする。パルスは
広い周波数帯域を有する。受信波形は送信器と受信器の
周波数帯域のために、送信波形よりは狭帯域となるが、
上記の２周波程度は包含されている。この受信波からバ
ンドパスフィルタでｆ 1 ，ｆ2 の２周波を抽出し、各々
位相を検出する。なお、位相検出を直交検波で行う場合
にはバンドパスフィルタを省略することも可能である。
この場合には受信波に直接ｆ1 ，ｆ2 の周波数を乗算
し、後のローパスフィルタで直流成分のみ抽出すれば良
い。
【００３２】図１２は解析部における解析アルゴリズム
を示したフローチャートである。上記のようにして求め
た２周波での位相ｘ1 ，ｘ2 を基に、解析部にて図１２
に示したアルゴリズムに従って距離を計算する。このア
ルゴリズムについては作用の欄で既に十分説明したので
ここでは説明を省略する。なお、このアルゴリズムで
は、位相ｘ1 と実際に検出される位相ｘ1 ′との差の位
相補正や、音速補正も行なわれる。位相補正は装置毎に
補正定数を持たせ、その定数の加減のみで行うので容易
である。音速補正は温度に応じた速度テーブルをＲＯＭ
に入力しておき、例えば温度センサにより測定した温度
に応じた音速を用いる。
を示したフローチャートである。上記のようにして求め
た２周波での位相ｘ1 ，ｘ2 を基に、解析部にて図１２
に示したアルゴリズムに従って距離を計算する。このア
ルゴリズムについては作用の欄で既に十分説明したので
ここでは説明を省略する。なお、このアルゴリズムで
は、位相ｘ1 と実際に検出される位相ｘ1 ′との差の位
相補正や、音速補正も行なわれる。位相補正は装置毎に
補正定数を持たせ、その定数の加減のみで行うので容易
である。音速補正は温度に応じた速度テーブルをＲＯＭ
に入力しておき、例えば温度センサにより測定した温度
に応じた音速を用いる。
【００３３】こうして求めた距離情報を図１３に示した
ようなシステムに適用して２次元、３次元座標検出を行
うことができる。
ようなシステムに適用して２次元、３次元座標検出を行
うことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波距
離測定装置は、所定の２つの周波数の超音波を送受信し
てそれら各受信信号の位相を求め、これらの位相に基づ
いて距離を測定するものであるため、距離が正確に測定
され、座標入力装置に好適な超音波測定装置が実現す
る。
離測定装置は、所定の２つの周波数の超音波を送受信し
てそれら各受信信号の位相を求め、これらの位相に基づ
いて距離を測定するものであるため、距離が正確に測定
され、座標入力装置に好適な超音波測定装置が実現す
る。
【図１】本発明における距離測定原理の説明図である。
【図２】本発明における距離測定原理の説明図である。
【図３】本発明の超音波距離測定装置の第１の実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明の超音波距離測定装置の第２の実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】送受信波形例を示した図である。
【図６】直交検波器を示したブロック図である。
【図７】発振器の例を示したブロック図である。
【図８】本発明の超音波距離測定装置の第３の実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図９】図８に示す第３の実施例で採用される送受信波
形例を示した図である。
形例を示した図である。
【図１０】本発明の超音波距離測定装置の第４の実施例
のブロック図である。
のブロック図である。
【図１１】図１０に示す第４の実施例で採用される駆動
波形例である。
波形例である。
【図１２】解析部における解析アルゴリズムを示したフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】超音波を用いて座標を入力する座標入力装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１４】従来の座標解析のための超音波の送受信波形
を模式的に示した図である。
を模式的に示した図である。
１ 超音波送信器 ２ａ，２ｂ，２ｃ 超音波受信器 ３ 座標計算部 ４ 計算機 ５ モニタ ５ａ モニタ画面
Claims (8)
- 【請求項１】 超音波を送信する超音波送信器および該
超音波送信器から送信された超音波を受信する超音波受
信器の双方の機能を兼用あるいは分担する１つもしくは
複数の超音波トランスデューサと、 互いに異なる少なくとも２つの周波数の超音波を前記超
音波送信器から送信させるための駆動信号を発生する送
信部と、 前記超音波受信器で受信された少なくとも２つの周波数
の超音波それぞれの位相を検出する位相検出部と、 該位相検出部により検出された少なくとも２つの位相に
基づいて前記超音波送信器および前記超音波受信器間の
超音波の伝播経路に沿う距離を求める距離解析部とを備
えたことを特徴とする超音波距離測定装置。 - 【請求項２】 前記送信部が、互いに異なる超音波の周
波数をｆ1 ，ｆ2 、音速をｃ、測定距離範囲の最大値を
Ｌmax としたとき、式 ｜ｆ2 −ｆ1 ｜＜ｃ／Ｌmax を満足する少なくとも２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波
が前記超音波送信器から出力されるように該超音波送信
器を駆動するものであることを特徴とする請求項１記載
の超音波距離測定装置。 - 【請求項３】 前記送信部が、前記超音波送信器から少
なくとも２つの周波数の超音波が順次時間間隔を置いて
送信されるように該超音波送信器を駆動するものである
ことを特徴とする請求項１記載の超音波距離測定装置。 - 【請求項４】 前記送信部が、前記超音波送信器から少
なくとも２つの周波数の超音波が相前後して送信される
ように該超音波送信器を駆動するものであることを特徴
とする請求項１記載の超音波距離測定装置。 - 【請求項５】 前記送信部が、少なくとも２つの周波数
を包含する前記駆動信号を前記超音波送信器に印加する
ものであり、かつ前記超音波距離測定装置が、前記超音
波受信器で受信された超音波から前記少なくとも２つの
周波数の超音波をそれぞれ抽出するフィルタ部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の超音波距離測定装置。 - 【請求項６】 前記位相検出部が、前記位相検出部で検
出される前記位相を補正するための補正値を記憶する手
段を有することを特徴とする請求項１記載の超音波距離
測定装置。 - 【請求項７】 前記超音波距離測定装置が、前記距離解
析部で求められる前記距離を補正するための温度センサ
を備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波距離測
定装置。 - 【請求項８】 前記超音波距離測定装置が、 互いに異なる各所定の位置に配置された超音波送信器あ
るいは超音波受信器のいずれか一方として用いられる複
数の第１の超音波トランスデューサ、および該第１の超
音波トランスデューサに対して移動自在に設けられた、
超音波送信器あるいは超音波受信器のうちの前記一方と
異なるいずれか他方として用いられる第２の超音波トラ
ンスデューサを備え、さらにこれら第１の超音波トラン
スデューサおよび第２の超音波トランスデューサを用い
て求められた複数の前記距離に基づいて前記第２の超音
波トランスデューサの２次元座標ないし３次元座標を求
める座標解析部を備えたことを特徴とする超音波距離測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340543A JPH06186328A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 超音波距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340543A JPH06186328A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 超音波距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186328A true JPH06186328A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18337992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4340543A Pending JPH06186328A (ja) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | 超音波距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186328A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2865544A1 (fr) * | 2003-12-17 | 2005-07-29 | Denso Corp | Dispositif destine a detecter une distance et dispositif destine a detecter un corps |
| WO2006112475A1 (ja) * | 2005-04-19 | 2006-10-26 | Inter-University Research Institute Corporation Research Organization Of Information And Systems | 時刻基準点情報伝送システムおよび受信器 |
| US7961893B2 (en) | 2005-10-19 | 2011-06-14 | Sony Corporation | Measuring apparatus, measuring method, and sound signal processing apparatus |
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