WO2020129450A1 - 物体検知装置 - Google Patents
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Definitions
- each element may be attached with a reference sign in parentheses.
- reference symbols merely indicate an example of the correspondence relationship between the same elements and specific means described in the embodiments described later. Therefore, the present disclosure is not limited to the description of the reference signs above.
- the object detection device 1 has a configuration as a so-called ultrasonic sensor. That is, the object detection device 1 is configured to transmit a transmission wave that is an ultrasonic wave toward the outside of the vehicle. Further, the object detection device 1 is configured to acquire the distance from the object B by receiving the reflected wave of the transmitted wave transmitted by itself, which is reflected by the object B. Specifically, the object detection device 1 includes a transmission/reception unit 2, a drive signal generation unit 3, a control unit 4, and a temperature acquisition unit 5.
- the transducer 21 is electrically connected to the transmission circuit 22 and the reception circuit 23.
- the transducer 21 has a function as a transmitter for transmitting the transmitted wave to the outside and a function as a receiver for receiving the reflected wave.
- the transducer 21 is configured as an ultrasonic microphone that incorporates an electro-mechanical energy conversion element such as a piezoelectric element.
- the transducer 21 is arranged at a position facing the outer surface of the own vehicle so that the transmitted wave can be transmitted to the outside of the own vehicle and the reflected wave can be received from the outside of the own vehicle.
- the drive signal generator 3 is provided so as to generate a drive signal for driving the transmitter 20A.
- the drive signal is a signal for driving the transmitter 20A to transmit a transmission wave from the transducer 21, and is, for example, a pulsed signal in the ultrasonic band.
- the drive signal generator 3 is configured to generate a drive signal whose frequency changes stepwise. A specific example of such a drive signal will be described later.
- FIG. 2A shows a specific example of the drive signal.
- the frequency of the drive signal is hereinafter referred to as "drive frequency".
- the horizontal axis t represents time
- the vertical axis f represents drive frequency.
- the followability of the transmitter 20A deteriorates.
- the deviation between the upper limit frequency fu and the end frequency fe and the maximum frequency fmax is too large, the followability of the transmitter 20A deteriorates.
- these deviations should be set to the minimum level at which good discrimination is obtained.
- the start frequency fs, the end frequency fe, the minimum frequency fmin, and the maximum frequency fmax can be set in a range such that the sensitivity is -3.1 to -3.5 [dB].
- (Fifth specific example) 7A and 7B show still another specific example of the drive signal.
- the output period of the intermediate frequency fi is Three periods T3 may be provided.
- the object detection device 1 is not limited to the configuration capable of transmitting and receiving ultrasonic waves by the single transducer 21. That is, for example, the transmitting transducer 21 electrically connected to the transmitting circuit 22 and the receiving transducer 21 electrically connected to the receiving circuit 23 may be provided in parallel.
- the drive signal waveform is not limited to the above specific examples. That is, for example, in each of the specific examples described above, the drive frequency is kept constant in the first period T1 and the second period T2. However, the present disclosure is not limited to such an aspect.
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Abstract
物体検知装置(1)は、周囲の物体(B)を検知するように構成されている。この物体検知装置は、送信波を外部に向けて送信する送信器(21)を備えた送信部(20A)を駆動する駆動信号を生成するように設けられた駆動信号生成部(3)と、前記駆動信号生成部から前記送信部への前記駆動信号の出力を制御するように設けられた制御部(4)と、を備えている。前記駆動信号生成部は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号を生成するように構成されている。
Description
本出願は、2018年12月18日に出願された日本特許出願番号2018-236664号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
本開示は、周囲の物体を検知するように構成された物体検知装置に関する。
超音波センサを用いて物体を検知する装置が知られている。この種の物体検知装置を車両に搭載して障害物検知に用いた場合、混信により物体の検知精度が低下する場合があり得る。かかる混信は、例えば、自車両の周辺に存在する他車両に搭載された超音波センサから送信された超音波を、自車両に搭載された超音波センサが受信することによって生じ得る。あるいは、かかる混信は、例えば、自車両に搭載された複数の超音波センサのうちの一つが、他の一つから送信された超音波を受信することによって生じ得る。
ところで、特許文献1は、超音波マルチセンサアレイを開示する。特許文献1に記載の超音波マルチセンサアレイは、少なくとも2つの送信ユニットと、少なくとも1つの受信ユニットとを有する。いくつかの送信ユニットは、並行して操作することが可能である。
特許文献1に記載の超音波マルチセンサアレイにおいては、並列動作を可能とするために、超音波パルスが符号化される。具体的には、同時に動作する複数の送信ユニットにおける個々のパルス符号化のため、搬送波信号の周波数が線形変調される。すなわち、第一の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に増加される。一方、第二の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に低減される。
特許文献1に記載の超音波マルチセンサアレイにおいては、並列動作を可能とするために、超音波パルスが符号化される。具体的には、同時に動作する複数の送信ユニットにおける個々のパルス符号化のため、搬送波信号の周波数が線形変調される。すなわち、第一の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に増加される。一方、第二の送信ユニットの搬送波信号の周波数は、パルス持続時間中に線形的に低減される。
特許文献1に開示された技術を利用すれば、自車両に搭載された超音波センサは、受信波が、自身の送信した超音波の反射波であるか否かを識別することが可能となる。具体的には、自身の送信した超音波の周波数変化と同様の周波数変化が受信波に含まれるか否かに基づいて、かかる識別が行われる。これにより、上記のような混信の問題が解決され得る。
しかしながら、超音波を発信する発信器として用いられるトランスデューサを含む、送信部は、所定の共振周波数を有している。共振周波数から離れた駆動周波数では、送信部の追従性が悪い。このため、特許文献1に開示された技術のように駆動周波数を線形的に増加あるいは低減させても、送信波にて所望の周波数変化幅が得られにくくなり、以て、所望の識別性が得られにくくなる。
本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本開示は、例えば、送信波における識別性を向上することで混信の問題を良好に解決し得る構成を提供する。
本開示の1つの観点によれば、物体検知装置は、周囲の物体を検知するように構成されている。この物体検知装置は、送信波を外部に向けて送信する送信器を備えた送信部を駆動する駆動信号を生成するように設けられた駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部から前記送信部への前記駆動信号の出力を制御するように設けられた制御部と、を備えている。前記駆動信号生成部は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号を生成するように構成されている。
上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記送信部を駆動するための前記駆動信号を生成する。かかる駆動信号により前記送信部が駆動されることで、前記送信器から前記送信波が外部に向けて送信される。
本開示に関する複数の研究者は、前記送信部を共振周波数とは異なる所定周波数にて所定時間駆動すると、前記送信波の周波数が前記所定周波数に漸近するという性質を見出した。かかる性質を利用して、上記構成においては、前記駆動信号生成部は、前記駆動周波数を、所定の第一周波数と所定の第二周波数との間でステップ状に変化させる。
上記構成によれば、前記駆動周波数の変化が急峻となり、前記送信部の追従性が向上する。よって、前記送信波にて所望の周波数変化幅が得られ、所望の識別性が得られる。したがって、上記構成によれば、前記送信波における識別性を向上することで、混信の問題を良好に解決することが可能となる。
なお、出願書類の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付される場合がある。しかしながら、かかる参照符号は、同要素と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を、単に示すものにすぎない。よって、本開示は、上記の参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。
(実施形態)
以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例は、実施形態の説明の後にまとめて記載する。
以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例は、実施形態の説明の後にまとめて記載する。
(構成)
図1を参照すると、物体検知装置1は、不図示の車両例えば自動車に搭載されていて、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。本実施形態に係る物体検知装置1を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。
図1を参照すると、物体検知装置1は、不図示の車両例えば自動車に搭載されていて、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。本実施形態に係る物体検知装置1を搭載する車両を、以下「自車両」と称する。
本実施形態においては、物体検知装置1は、いわゆる超音波センサとしての構成を有している。すなわち、物体検知装置1は、超音波である送信波を自車両の外部に向けて送信するように構成されている。また、物体検知装置1は、自身の送信した送信波の物体Bによる反射波を受信することで、物体Bとの距離を取得するように構成されている。具体的には、物体検知装置1は、送受信部2と、駆動信号生成部3と、制御部4と、温度取得部5とを備えている。
本実施形態においては、物体検知装置1は、一個の送受信部2にて送受信機能を奏するように構成されている。すなわち、一個の送受信部2は、一個のトランスデューサ21を有している。また、送受信部2は、送信部20Aと受信部20Bとを有している。送信部20Aおよび受信部20Bは、共通のトランスデューサ21を用いて、送信機能および受信機能をそれぞれ実現するように構成されている。
具体的には、送受信部2は、トランスデューサ21と、送信回路22と、受信回路23とを備えている。送信部20Aは、トランスデューサ21と送信回路22とを備えている。また、受信部20Bは、トランスデューサ21と受信回路23とを備えている。
トランスデューサ21は、送信回路22および受信回路23と電気接続されている。トランスデューサ21は、送信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、送信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るようになっている。
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にて超音波帯域の送信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3から出力された駆動信号に対してデジタル/アナログ変換等の処理を施し、これにより生成された交流電圧をトランスデューサ21に印加す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における超音波の受信状態に応じた受信信号を生成するとともに、生成した受信信号を制御部4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、増幅回路おおびアナログ/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から入力された電圧信号に対して、増幅およびアナログ/デジタル変換等の処理を行うことで、受信した超音波の振幅に応じた受信信号を生成および出力するように構成されている。
このように、送受信部2は、送受信器としてのトランスデューサ21により、送信波を送信するとともに自身の送信した送信波の反射波を受信することで、物体Bとの距離に応じた受信信号を生成するように構成されている。
駆動信号生成部3は、送信部20Aを駆動する駆動信号を生成するように設けられている。駆動信号は、送信部20Aを駆動してトランスデューサ21から送信波を送信させるための信号であって、例えば超音波帯域のパルス状信号である。駆動信号生成部3は、周波数がステップ状に変化する駆動信号を生成するように構成されている。かかる駆動信号の具体例については後述する。
制御部4は、駆動信号生成部3から送信部20Aへの駆動信号の出力を制御するとともに、受信部20Bから出力された受信信号を処理するように設けられている。すなわち、制御部4は、駆動信号生成部3に制御信号を出力することで、送信部20Aからの送信波の発信状態を制御するように構成されている。具体的には、制御部4は、駆動信号生成部3にて生成される駆動信号の周波数と出力タイミングとを制御するようになっている。また、制御部4は、受信回路23の動作を制御しつつ受信回路23から受信信号を受領することで、物体Bの存在およびトランスデューサ21と物体Bとの距離を検知するように構成されている。
さらに、制御部4は、温度取得部5により取得された周囲温度の変化に応じて、駆動信号の周波数を変化させるように構成されている。「周囲温度」とは、送受信部2すなわちトランスデューサ21の周囲の温度であって、典型的には車外温度である。温度取得部5は、周囲温度に対応する情報を取得するように設けられている。具体的には、温度取得部5は、自車両に搭載された不図示の外気温センサ等の温度センサの出力信号を受信して、受信結果を制御部4に出力するように構成されている。
(動作概要)
以下、本実施形態の構成の動作概要について、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。
以下、本実施形態の構成の動作概要について、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。
図1を参照すると、本実施形態の構成においては、制御部4は、制御信号を駆動信号生成部3に出力する。すると、駆動信号生成部3は、駆動信号を生成して送信部20Aに出力する。かかる駆動信号により、送信部20Aが駆動される。すなわち、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を励振する。これにより、送信器として機能するトランスデューサ21から、送信波が、物体検知装置1の外部すなわち自車両の外部に向けて送信される。トランスデューサ21の励振周波数は、駆動信号の周波数に応じたものとなる。
送信波の物体Bによる反射波が、受信器として機能するトランスデューサ21により受信されると、受信回路23は、トランスデューサ21における超音波の受信状態に応じた受信信号を生成し、制御部4に出力する。これにより、物体Bが検知される。具体的には、トランスデューサ21と物体Bとの距離が取得される。
(第一具体例)
図2Aは、駆動信号の一具体例を示す。駆動信号の周波数を、以下「駆動周波数」と称する。図2Aにおいて、横軸tは時間を示し、縦軸fは駆動周波数を示す。
図2Aは、駆動信号の一具体例を示す。駆動信号の周波数を、以下「駆動周波数」と称する。図2Aにおいて、横軸tは時間を示し、縦軸fは駆動周波数を示す。
送信開始時刻tsは駆動信号出力の開始時刻を示し、送信終了時刻teは駆動信号出力の終了時刻を示し、中間時刻tmは送信開始時刻tsと送信終了時刻teとの間の時刻を示す。送信開始時刻tsから中間時刻tmまでの期間を第一期間T1と称する。また、中間時刻tmから送信終了時刻teまでの期間を第二期間T2と称する。
fsは開始周波数を示し、feは終了周波数を示す。開始周波数fsは、送信開始時刻tsにおける駆動周波数である。終了周波数feは、送信終了時刻teにおける駆動周波数である。最高周波数fmaxは、駆動周波数における最高値を示す。最低周波数fminは、駆動周波数における最低値を示す。中心周波数fcは、最高周波数fmaxと最低周波数fminとの中央値を示す。frは、送信部20Aの共振周波数を示す。共振周波数frは、典型的には、トランスデューサ21の共振周波数とほぼ一致する。
本例は、駆動周波数がステップ状に変化する一例として、駆動周波数が離散的に変化する例を示す。具体的には、本例においては、開始周波数fs=最低周波数fminであり、終了周波数fe=最高周波数fmaxである。また、本例においては、駆動周波数は、送信開始時刻tsから中間時刻tmまでの第一期間T1の間、最低周波数fminで一定である。また、駆動周波数は、中間時刻tmから送信終了時刻teまでの第二期間T2の間、最高周波数fmaxで一定である。さらに、本例においては、駆動周波数は、中間時刻tmにて、最低周波数fminから最高周波数fmaxに離散的に上昇する。開始周波数fsは「第一周波数」に対応し、終了周波数feは「第二周波数」に対応する。
本例においては、駆動信号生成部3は、第一期間T1にて最低周波数fminとなり、第一期間T1よりも後の第二期間T2にて最低周波数fminとは異なる最高周波数fmaxとなるような駆動信号を生成する。また、本例においては、駆動信号生成部3は、中心周波数fcが共振周波数frと等しくなるような駆動信号を生成する。すなわち、共振周波数frと第一期間T1中の駆動周波数である最低周波数fminとの差は、共振周波数frと第二期間T2中の駆動周波数である最高周波数fmaxとの差と等しい。これに対応して、本例においては、第一期間T1と第二期間T2とが等しい。
すなわち、本例においては、制御部4は、駆動周波数とその出力タイミングとを、以下のように設定すなわち制御する。開始周波数fsを、最低周波数fminと一致させる。第一期間T1にて、駆動周波数を、最低周波数fminで一定に保持する。第一期間T1の終了時刻且つ第二期間T2の開始時刻である中間時刻tmにて、駆動周波数を、最低周波数fminから最高周波数fmaxに離散的に上昇させる。中間時刻tm以降の第二期間T2にて、駆動周波数を、最高周波数fmaxで一定に保持する。終了周波数feを、最高周波数fmaxと一致させる。最低周波数fminと最高周波数fmaxとの間の中心周波数fcを、共振周波数frと一致させる。
図2Bは、図2Aに示された周波数特性を有する駆動信号に対応する、受信信号の特性を示す。図2Bにおいて、受信開始時刻tr1は、送信開始時刻tsに対応する送信波の反射波を受信した時刻である。受信終了時刻tr2は、送信終了時刻teに対応する送信波の反射波を受信した時刻である。また、Vaは受信信号の振幅を示し、fは受信周波数すなわち受信信号の周波数を示す。
また、比較例として、駆動周波数を最低周波数fminから最高周波数fmaxに向かって線形的に増加させた例を、図2Cおよび図2Dに示す。図2Cは、図2Aに対応する、駆動信号の周波数特性を示す。図2Dは、図2Bに対応する、受信信号の特性を示す。図2Bおよび図2Dにおいて、周波数変化幅Δfは、受信開始時刻tr1から受信終了時刻tr2までの間の受信信号における周波数の最高値と最低値との差分であり、識別性に対応する数値である。
超音波を発信する発信器として用いられるトランスデューサ21を含む送信部20Aは、所定の共振周波数frを有している。共振型の超音波マイクロフォンであるトランスデューサ21は、帯域通過フィルタと同様の特性を有する。すなわち、送信部20Aにより良好に送受信可能な周波数帯域は、実質的に、共振周波数frを中心とした±数%の幅に限定される。共振周波数frから離れた駆動周波数では、送信部20Aの追従性が悪い。
図3における実線の曲線は、トランスデューサ21を受信器として用いた場合の感度の、周囲温度25℃における周波数特性を示す。図3において、縦軸Sは感度を示し、横軸fは周波数を示す。感度0dBは、送信波の強度の最高値に対応する。図3に示された周波数帯域Δfbは、共振周波数frにおける感度を0[dB]とした場合の、感度が0~Sb[dB]となる範囲を示す。送信部20Aにより良好に送受信可能な周波数帯域Δfbは、感度が0~Sb[dB]となる上限周波数fuと下限周波数fdとの間の帯域である。Sbは、典型的には、例えば、-3[dB]である。最低周波数fminは、通常、下限周波数fdあるいはその近辺に設定され得る。同様に、最高周波数fmaxは、通常、上限周波数fuあるいはその近辺に設定され得る。
この点、比較例においては、共振周波数frを最低周波数fminと最高周波数fmaxとの中央値である中心周波数fcとし、駆動周波数を最低周波数fminから最高周波数fmaxに向かって線形的に増加させている。開始周波数fsである最低周波数fmin、および、終了周波数feである最高周波数fmaxは、共振周波数frから最も離隔した値となる。よって、送信開始時刻tsの周辺および送信終了時刻teの周辺において、送信部20Aの追従性が特に悪い。
このため、比較例の場合、送信波にて所望の周波数変化幅が得られにくくなる。したがって、図2Dに示されているように、受信信号における周波数変化幅Δfについても、良好な識別性を示す大きな値が得られにくくなる。
一方、本開示に関する複数の研究者は、送信部20Aを共振周波数frとは異なる所定周波数にて所定時間駆動すると、送信波の周波数が所定周波数に漸近するという性質を見出した。かかる性質を利用して、本実施形態の構成においては、駆動信号生成部3は、駆動周波数を、所定の第一周波数と所定の第二周波数との間でステップ状に変化させる。
本実施形態の構成によれば、駆動周波数の変化が急峻となり、送信部20Aの追従性が向上する。これにより、送信波にて所望の周波数変化幅が得られる。すると、図2Bに示されているように、受信信号における周波数変化幅Δfについても、良好な識別性を示す大きな値が得られる。すなわち、所望の識別性が得られる。したがって、上記構成によれば、送信波における識別性を向上することで、混信の問題を良好に解決することが可能となる。
なお、上記の効果は、図2Aとは逆の周波数変化パターンを有する駆動信号の場合においても同様である。かかる駆動信号においては、開始周波数fs=最高周波数fmaxであり、終了周波数fe=最低周波数fminである。また、駆動周波数は、送信開始時刻tsから中間時刻tmまでの第一期間T1の間、最高周波数fmaxで一定である。また、駆動周波数は、中間時刻tmから送信終了時刻teまでの第二期間T2の間、最低周波数fminで一定である。さらに、駆動周波数は、中間時刻tmにて、最高周波数fmaxから最低周波数fminに離散的に下降する。
ところで、共振周波数frは、周囲温度により変動する。図3における点線の曲線は、周囲温度-10℃における感度の周波数特性を示す。また、一点鎖線の曲線は、周囲温度50℃における感度の周波数特性を示す。このように、車載タイプの物体検知装置1にて想定される環境温度領域において、共振周波数frは、温度上昇とともに低下する。
そこで、本実施形態の構成においては、物体検知装置1は、周囲温度に対応する情報を取得する温度取得部5を備えている。また、制御部4は、周囲温度の変化に応じて駆動周波数を変化させる。具体的は、制御部4は、周囲温度の変化に応じて、開始周波数fs、終了周波数fe、最低周波数fmin、および最高周波数fmaxを補正する。これにより、周囲温度の変化にかかわらず、識別性をよりいっそう向上することが可能となる。
(第二具体例)
図4Aは、駆動信号の他の具体例を示す。図4Aの例は、図2Aの例における周波数レベルをシフトしたものである。駆動信号の出力タイミング、すなわち、駆動周波数の変化タイミングについては、図4Aの例は、図2Aの例と同様である。図4Aに示されているように、中心周波数fcは、共振周波数frと異なっていてもよい。図4Bに示されているように、駆動周波数が中間時刻tmにて最高周波数fmaxから最低周波数fminに離散的に下降する場合においても同様である。
図4Aは、駆動信号の他の具体例を示す。図4Aの例は、図2Aの例における周波数レベルをシフトしたものである。駆動信号の出力タイミング、すなわち、駆動周波数の変化タイミングについては、図4Aの例は、図2Aの例と同様である。図4Aに示されているように、中心周波数fcは、共振周波数frと異なっていてもよい。図4Bに示されているように、駆動周波数が中間時刻tmにて最高周波数fmaxから最低周波数fminに離散的に下降する場合においても同様である。
(第三具体例)
図5Aは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図5Aに示されているように、開始周波数fsおよび最低周波数fminは、下限周波数fdより低くなるように設定され得る。また、終了周波数feおよび最高周波数fmaxは、上限周波数fuよりも高くなるように設定され得る。
図5Aは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図5Aに示されているように、開始周波数fsおよび最低周波数fminは、下限周波数fdより低くなるように設定され得る。また、終了周波数feおよび最高周波数fmaxは、上限周波数fuよりも高くなるように設定され得る。
すなわち、制御部4は、開始周波数fsおよび最低周波数fminが周波数帯域Δfb外となるように、開始周波数fsおよび最低周波数fminを設定する。また、制御部4は、終了周波数feおよび最高周波数fmaxが周波数帯域Δfb外となるように、終了周波数feおよび最高周波数fmaxを設定する。
但し、下限周波数fdと開始周波数fsおよび最低周波数fminとの偏差が大きすぎると、送信部20Aの追従性が悪化する。同様に、上限周波数fuと終了周波数feおよび最高周波数fmaxとの偏差が大きすぎると、送信部20Aの追従性が悪化する。このため、これらの偏差は、良好な識別性が得られる最小限度に設定すべきである。具体的には、例えば、開始周波数fs、終了周波数fe、最低周波数fmin、および最高周波数fmaxは、感度が-3.1~-3.5[dB]となるような範囲で設定され得る。
上記のように、駆動周波数を周波数帯域Δfb外に設定する場合、図3に示されているように、温度変化により大きな感度低下が生じる懸念がある。そこで、この場合、周囲温度の変化に応じた駆動周波数の変化すなわち補正が、特に重要となる。
なお、上記の効果は、図5Bに示されているように、駆動周波数が中間時刻tmにて最高周波数fmaxから最低周波数fminに離散的に下降する場合においても同様となる。
(第四具体例)
図6Aは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図6Aの例は、図4Aの例における中間時刻tmのタイミングを変更したものである。すなわち、図6Aの例においては、開始周波数fsすなわち最低周波数fminは、終了周波数feすなわち最高周波数fmaxよりも、共振周波数frとの差が大きい。上記の通り、共振周波数frとの差が大きい駆動周波数においては、送信部20Aの追従性が悪くなる。
図6Aは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図6Aの例は、図4Aの例における中間時刻tmのタイミングを変更したものである。すなわち、図6Aの例においては、開始周波数fsすなわち最低周波数fminは、終了周波数feすなわち最高周波数fmaxよりも、共振周波数frとの差が大きい。上記の通り、共振周波数frとの差が大きい駆動周波数においては、送信部20Aの追従性が悪くなる。
そこで、図6Aの例においては、最低周波数fminに対応する第一期間T1は、最高周波数fmaxに対応する第二期間T2よりも長く設定されている。すなわち、制御部4は、第一期間T1と第二期間T2とのうちの、共振周波数frとの差がより大きい駆動周波数に対応する第一期間T1を、第二期間T2よりも長く設定する。これにより、識別性をよりいっそう向上することが可能となる。
なお、上記の効果は、図6Bに示されているように、駆動周波数が中間時刻tmにて最高周波数fmaxから最低周波数fminに離散的に下降する場合においても同様となる。
(第五具体例)
図7Aおよび図7Bは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図7Aに示されているように、最低周波数fminの出力期間である第一期間T1と、最高周波数fmaxの出力期間である第二期間T2との間に、中間周波数fiの出力期間である第三期間T3が設けられていてもよい。
図7Aおよび図7Bは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図7Aに示されているように、最低周波数fminの出力期間である第一期間T1と、最高周波数fmaxの出力期間である第二期間T2との間に、中間周波数fiの出力期間である第三期間T3が設けられていてもよい。
図7Aの例では、第三周波数に対応する中間周波数fiは、最低周波数fminと最高周波数fmaxとの間の周波数に設定されている。この場合、駆動周波数は、第一中間時刻tm1にて、最低周波数fminから中間周波数fiに離散的に上昇する。その後、駆動周波数は、第二中間時刻tm2にて、中間周波数fiから最高周波数fmaxに離散的に上昇する。
すなわち、図7Aの例では、駆動周波数は、送信開始時刻tsから第一中間時刻tm1までの第一期間T1にて、開始周波数fsすなわち最低周波数fminで一定に保持される。また、駆動周波数は、第一中間時刻tm1から第二中間時刻tm2までの第三期間T3にて、中間周波数fiで一定に保持される。その後、駆動周波数は、第二中間時刻tm2から送信終了時刻teまでの第二期間T2にて、終了周波数feすなわち最高周波数fmaxで一定に保持される。
同様に、図7Bに示されているように、最高周波数fmaxの出力期間である第一期間T1と、最低周波数fminの出力期間である第二期間T2との間に、中間周波数fiの出力期間である第三期間T3が設けられていてもよい。図7Bの例においても、中間周波数fiは、最高周波数fmaxと最低周波数fminとの間の周波数に設定されている。
このように、図7Aおよび図7Bの例においては、駆動信号生成部3は、第一期間T1と第二期間T2との間の第三期間T3にて、開始周波数fsおよび終了周波数feとは異なる中間周波数fiとなるような駆動信号を生成する。なお、図7Aおよび図7Bの例において、中間周波数fiは、中心周波数fcと同一であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、図7Aおよび図7Bの例において、中間周波数fiは、共振周波数frと同一であってもよいし、異なっていてもよい。
(第六具体例)
図8Aおよび図8Bは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図8Aの例は、図7Aの例における中間周波数fiを、最高周波数fmaxよりも、共振周波数frからより離隔する側すなわち高周波数側にシフトしたものである。同様に、図8Bの例は、図7Bの例における中間周波数fiを、最低周波数fminよりも、共振周波数frからより離隔する側すなわち低周波数側にシフトしたものである。
図8Aおよび図8Bは、駆動信号のさらに他の具体例を示す。図8Aの例は、図7Aの例における中間周波数fiを、最高周波数fmaxよりも、共振周波数frからより離隔する側すなわち高周波数側にシフトしたものである。同様に、図8Bの例は、図7Bの例における中間周波数fiを、最低周波数fminよりも、共振周波数frからより離隔する側すなわち低周波数側にシフトしたものである。
すなわち、図8Aおよび図8Bの例においては、駆動信号生成部3は、第一期間T1と第二期間T2との間の第三期間T3にて、開始周波数fsおよび終了周波数feとは異なる中間周波数fiとなるような駆動信号を生成する。また、制御部4は、中間周波数fiが終了周波数feと同方向に共振周波数frから離隔し、且つ中間周波数fiの方が終了周波数feよりも共振周波数frとの差が大きくなるように、開始周波数fsと終了周波数feと中間周波数fiとを設定する。
本例においては、第一期間T1の終了時刻である第一中間時刻tm1における駆動周波数の変化量を、より大きくすることができる。したがって、送信部20Aの追従性を、よりいっそう向上することが可能となる。
(変形例)
本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
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。
図1に示されているように、物体検知装置1は、送受信部2および駆動信号生成部3を、それぞれ一個ずつ備えていてもよい。あるいは、物体検知装置1は、送受信部2を複数個備えていてもよい。
送受信部2が複数個設けられる場合、複数個の送受信部2の各々に対して、異なる波形の駆動信号が入力されるように、物体検知装置1が構成される。具体的には、例えば、送受信部2が二個設けられている場合、一方には図4Aに示された駆動信号が入力され、他方には図4Bに示された駆動信号が入力され得る。これにより、複数個の送受信部2の各々からの送信波が、良好に識別され得る。
駆動信号生成部3は、上記の各具体例にて示された複数種の駆動信号波形の中から一つを選択して出力するように構成されていてもよい。すなわち、制御部4は、不図示の入力部により入力された選択指令を受け付けるとともに、受け付けた選択指令に基づいて、駆動信号波形を選択するようになっていてもよい。これにより、本実施形態に係る物体検知装置1を、自車両に複数個搭載したり、複数の車両に搭載したりした場合における、複数の物体検知装置1の各々からの送信波が、良好に識別され得る。
物体検知装置1は、単一のトランスデューサ21によって超音波を送受信可能な構成に限定されない。すなわち、例えば、送信回路22に電気接続された送信用のトランスデューサ21と、受信回路23に電気接続された受信用のトランスデューサ21とが、並列に設けられていてもよい。
送信回路22、受信回路23等の各部の構成も、上記実施形態にて示された具体例に限定されない。すなわち、例えば、デジタル/アナログ変換回路は、送信回路22に代えて、駆動信号生成部3に設けられていてもよい。
駆動信号波形は、上記の各具体例に限定されない。すなわち、例えば、上記の各具体例においては、第一期間T1および第二期間T2にて、駆動周波数は一定に保持されていた。しかしながら、本開示は、かかる態様に限定されない。
例えば、図2Aの例において、開始周波数fsは、最低周波数fminよりも共振周波数fr側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第一期間T1にて、ダウンチャープ変調されていてもよい。また、終了周波数feは、最高周波数fmaxよりも共振周波数fr側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第二期間T2にて、ダウンチャープ変調されていてもよい。図4A~図8Aの例においても同様である。このとき、図5Aの例においては、開始周波数fsは、下限周波数fd以下であることが好適である。また、終了周波数feは、上限周波数fu以上であることが好適である。
同様に、図4B~図8Bの例において、開始周波数fsは、最高周波数fmaxよりも共振周波数fr側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第一期間T1にて、アップチャープ変調されていてもよい。また、終了周波数feは、最低周波数fminよりも共振周波数fr側の値であってもよい。すなわち、駆動周波数は、第二期間T2にて、アップチャープ変調されていてもよい。このとき、図5Aの例においては、開始周波数fsは、上限周波数fu以上であることが好適である。また、終了周波数feは、下限周波数fd以下であることが好適である。
周波数変化は、離散的なものに限定されない。すなわち、例えば、図9に示されているように、駆動周波数は、第三期間T3にて、線形的に変化してもよい。あるいは、例えば、図10に示されているように、駆動周波数は、シグモイド曲線状に変化してもよい。
上記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。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本開示が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本開示が限定されることはない。
変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。更に、上記実施形態の全部または一部と、変形例の全部または一部とが、互いに組み合わされ得る。
Claims (7)
- 周囲の物体(B)を検知するように構成された物体検知装置(1)であって、
送信波を外部に向けて送信する送信器(21)を備えた送信部(20A)を駆動する駆動信号を生成するように設けられた駆動信号生成部(3)と、
前記駆動信号生成部から前記送信部への前記駆動信号の出力を制御するように設けられた制御部(4)と、
を備え、
前記駆動信号生成部は、周波数がステップ状に変化する前記駆動信号を生成するように構成された、
物体検知装置。 - 前記駆動信号生成部は、周波数が離散的に変化する前記駆動信号を生成するように構成された、
請求項1に記載の物体検知装置。 - 前記駆動信号生成部は、第一期間にて第一周波数となり、前記第一期間よりも後の第二期間にて前記第一周波数とは異なる第二周波数となるような前記駆動信号を生成するように構成され、
前記制御部は、前記送信部の共振周波数が前記第一周波数と前記第二周波数との間となるように、前記第一周波数および前記第二周波数を設定する、
請求項1または2に記載の物体検知装置。 - 前記制御部は、前記第一周波数および前記第二周波数が前記送信波の周波数帯域外となるように、前記第一周波数および前記第二周波数を設定する、
請求項3に記載の物体検知装置。 - 前記制御部は、前記第一周波数と前記第二周波数とのうちの前記共振周波数との差が大きい方に対応する、前記第一期間と前記第二期間とのうちの一方を、他方よりも長く設定する、
請求項3または4に記載の物体検知装置。 - 前記駆動信号生成部は、前記第一期間と前記第二期間との間の第三期間にて前記第一周波数および前記第二周波数とは異なる第三周波数となるような前記駆動信号を生成するように構成され、
前記制御部は、前記第三周波数が前記第二周波数と同方向に前記共振周波数から離隔し、且つ前記第三周波数の方が前記第二周波数よりも前記共振周波数との差が大きくなるように、前記第一周波数と前記第二周波数と前記第三周波数とを設定する、
請求項3~5のいずれか1つに記載の物体検知装置。 - 前記送信器の周囲温度に対応する情報を取得するように設けられた温度取得部(5)をさらに備え、
前記制御部は、前記周囲温度の変化に応じて前記駆動信号の周波数を変化させる、
請求項1~6のいずれか1つに記載の物体検知装置。
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