JPH08292257A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両監視空間内の車両の有無を精度良く判別
することができる超音波センサを提供する。 【構成】 超音波送受波器４から超音波パルスを発射す
る超音波送波制御部５と、反射波の受波出力を増幅する
増幅回路６を有した超音波受波制御部７と、レベルの異
なる２つの検波しきい値を持ち、増幅回路６の出力が、
それぞれの検波しきい値を越えたとき、第１、第２の検
波信号を出力する検波回路８と、超音波パルスに対する
車両、路面からの反射波の受波伝幡時間に応じて、車両
検知ゲート信号と、路面検知ゲート信号とを生成し出力
する検知ゲート信号生成回路９と、検波回路で検波され
た第１、第２の検波信号と、検知ゲート信号生成回路か
ら出力される車両検知ゲート信号、路面検知ゲート信号
との組合せ論理によって、車両の有無を検知する車両検
知判別回路１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスを発射
し、超音波パルスの反射波を受波することによって、監
視空間内での車両の有無を検知するようにした超音波セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両検知用超音波センサは、超
音波振動子を使用して、所定周波数の超音波パルスを監
視空間内に送波し、車両などの物体からの反射波を超音
波振動子で受波することによって、車両などの存在を検
知するものである。この車両検知用超音波センサを用い
た車両検知システムとして、従来、例えば、図１０のブ
ロック図に示すような基本構成のものがある。

【０００３】この車両検知システムは、送波指示制御部
ａ、発振器ｂ、送波回路ｃからなる超音波送波制御部
と、この超音波送波制御部に接続され、超音波振動子
（図示略）を内蔵した超音波送受波器ｄと、この超音波
送受波器ｄに接続され増幅回路ｅ、検波回路ｆからなる
超音波受波制御部と、この超音波受波制御部に接続され
た車両有無判断回路ｇからなる判別処理部とで構成され
ている。

【０００４】このシステムでは、超音波送波制御部の送
波回路ｃで超音波送受波器ｄが駆動されて超音波パルス
を監視空間内に送波し、その反射波を超音波送受波器ｄ
で受波して、その信号を超音波受波制御部の増幅回路で
増幅し、検波回路ｆで検波した後、判別処理部の車両有
無判断回路ｇで車両などの物体の有無を判別するように
なっている。

【０００５】このシステムは、例えば、図１１に示すよ
うに、駐車場における車両Ｃを駐車する駐車位置の真上
に、超音波センサ（超音波送受波器ｄ）を取付け、その
超音波センサから真下の駐車場の路面Ｒに向けて任意の
タイミングで所定周波数の超音波パルスを送波し、車両
などの物体が存在しないときに、送波された超音波パル
スが路面Ｒで反射され、その反射波が超音波センサで受
波されるタイミング即ち路面反射波受波時間と、車両Ｃ
が超音波センサの真下に存在しているときに、超音波セ
ンサから送波された超音波パルスが車両Ｃで反射され、
その反射波が超音波センサで受波されるタイミング即ち
車両反射波受波時間とを検出し、送波開始時間と路面反
射波受波時間との時間差と、送波開始時間と車両反射波
受波時間との時間差との相違を利用して車両の有無を判
別するようにしたものである。

【０００６】尚、図１２は、車両Ｃが監視空間内に存在
するときのタイムチャートである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
システムでは、図１３、図１４に示すように、車両監視
空間内に車両Ｃ以外の物体、例えば、人間Ｍが存在する
場合、図１５のタイムチャートに示すように、その人間
Ｍからの反射を車両反射として検出してしまうという問
題がある。

【０００８】また、超音波センサは、送波された超音波
パルスが車両Ｃや路面Ｒで反射し、その反射波が受波さ
れ、この受波された信号を増幅回路ｅで増幅した出力が
検波回路ｆにおいて予め設定された検波しきい値を越え
たときに車両からの反射波や路面からの反射波が有ると
判別するようになっている。しかし、風などの影響で、
車両Ｃや路面Ｒからの反射波が正常に受波されず、増幅
回路ｅで増幅した出力が、上記の検波しきい値の付近で
変動したり、あるいは、図１６に示すように、車両監視
空間内の車両ＣのフロントガラスＦＧや荷物などの影響
で、上記の検波しきい値を越えたり、越えなかったりす
る場合があり、正確に車両Ｃの有無を判別することがで
きないという問題がある。

【０００９】そこで、これらの問題を解決するために、
車両Ｃからの反射波と路面Ｒからの反射波を組み合わせ
て処理する超音波センサが提案されている。この種の超
音波センサでは、例えば、車両監視空間内に人間Ｍが存
在する場合には、図１５に示すように、車両Ｃからの反
射波と路面Ｒからの反射波が共に有りとなることによっ
て、車両Ｃが存在しないことを判別している。

【００１０】また、車両監視空間内に車両Ｃが存在して
いても、風などの影響や車両ＣのフロントガラスＦＧや
荷物など影響がある場合には、図１７に示すように、車
両Ｃからの反射波と路面Ｒからの反射波が共に無しにな
るが、この場合、車両Ｃからの反射波が有りで、路面Ｒ
からの反射波が無しの状態から、車両Ｃからの反射波と
路面Ｒからの反射波が共に無しの状態となるので、一
旦、車両Ｃからの反射波が有りで路面Ｒからの反射波が
無しで検知し、車両Ｃからの反射波と路面Ｒからの反射
波が共に無しの状態を保持することで、これらの影響を
なくして車両Ｃが存在することを判別している。

【００１１】ところが、車庫の幅が広い場合や、車両Ｃ
が超音波センサの直下に存在しない場合では、車両Ｃか
らの反射と路面Ｒからの反射波を検波するしきい値を同
じレベルとしたときには、車両Ｃが存在しても、路面Ｒ
からの反射波が消えないために、車両Ｃの存在を認識す
ることができないという問題がある。また、図１８に示
すように、初期環境設定時に路面Ｒからの反射を特定す
る際、車両監視空間内に壁ＫＢからの突出部ＴＢなどの
障害物があるため、路面Ｒからの反射波以外に複数の反
射波が生じた場合に、正確に路面Ｒからの反射波を特定
することができないという問題がある。尚、図１９は、
図１８に示す路面検知時のタイムチャートである。

【００１２】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであって、車両監視空間内の車両の有無を精度良
く判別することができる超音波センサを提供することを
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するうための手段】本発明は、上記目的を
達成するために提案されたものであって、請求項１の超
音波センサは、超音波送受波器を所定間隔で駆動して、
監視空間に向けて超音波パルスを発射する超音波送波制
御部と、超音波パルスの反射波を超音波送受波器で受波
し、受波出力を増幅する増幅回路を有した超音波受波制
御部と、予めレベルの異なる２つの検波しきい値を持
ち、上記増幅回路の出力が、それぞれの検波しきい値を
越えたときに、第１、第２の検波信号（第１の検波しき
い値が第２の検波しきい値よりも小さく設定されてい
る）を出力する検波回路と、超音波送受波器から発射さ
れた超音波パルスに対する車両、路面からの反射波の受
波伝幡時間に応じて、車両検知ゲート信号と、路面検知
ゲート信号とを生成し出力する検知ゲート信号生成回路
と、上記検波回路によって検波された第１、第２の検波
信号と、上記検知ゲート信号生成回路から出力される車
両検知ゲート信号、路面検知ゲート信号との組合せ論理
によって、車両の有無を検知する車両検知判別回路とを
備えたものである。

【００１４】請求項２の超音波センサは、上記車両検知
判別回路は、路面検知ゲート信号の出力期間中に、上記
検波回路が第１、第２の検波信号を出力するときには、
監視空間内に車両なしと判断し、車両検知ゲート信号の
出力期間中に、上記検波回路が第１の検波信号を出力
し、かつ第２の検波信号を出力しないときには、監視空
間内に車両有りと判別するようにしたものである。

【００１５】請求項３の超音波センサは、電源投入時な
どの初期環境設定時において、路面検知ゲート信号の出
力期間中に、上記検波回路が第１、第２の検波信号を出
力したときには、車両なしと判別するようにしたもので
ある。請求項４の超音波センサは、上記車両検知判別回
路は、路面検知ゲート信号の出力期間中に、上記検波回
路から第１、第２の検波信号を出力されないときには、
ホーンの向きが適正でないと判断するようにしたもので
ある。

【００１６】

【作用】請求項１の超音波センサによれば、超音波送波
制御部によって、超音波送受波器を所定間隔で駆動し、
監視空間に向けて超音波パルスを発射し、この超音波パ
ルスの反射波を超音波送受波器で受波し、超音波受波制
御部の増幅回路で受波出力を増幅する。

【００１７】そして、予めレベルの異なる２つの検波し
きい値を持つ検波回路で、上記増幅回路の出力が、それ
ぞれの検波しきい値を越えたときに、第１、第２の検波
信号を出力する。ここで、車両検知ゲート信号と路面検
知ゲート信号は、超音波送受波器から発射された超音波
パルスに対する車両、路面からの反射波の受波伝幡時間
に応じて出力されるので、検波回路によって検波された
第１、第２の検波信号と、上記検知ゲート信号生成回路
から出力される車両検知ゲート信号、路面検知ゲート信
号との組合せ論理によって、車両の有無を検知するよう
にしている。

【００１８】即ち、次のような判断をしている。路面検
知ゲート信号の出力期間中に、検波回路が第１、第２の
検波信号を出力すれば、監視空間内には車両なしと判断
する一方、車両検知ゲート信号の出力期間中に、検波回
路が第１の検波信号を出力するが第２の検波信号を出力
しないときには、監視空間内に車両有りと判別してい
る。

【００１９】このような本発明の超音波センサでは、路
面からの反射波に対しては、超音波センサの直下から反
射されるレベルの大きい反射波のみが検知できるため、
路面監視エリアは超音波センサの直下の幅狭いエリアに
設定されるが、車両監視エリアは、車両の端部に当って
反射されるものや、超音波センサの直下に限られずに比
較的広い範囲から反射されるものも検知できるため、実
質的な路面監視エリアは中心を含んで外方に広がる広い
範囲に設定される。

【００２０】請求項２の超音波センサによれば、車両検
知判別回路は、路面検知ゲート信号の出力期間中に、上
記検波回路が第１、第２の検波信号を出力するときに
は、監視空間内に車両なしと判断し、車両検知ゲート信
号の出力期間中に、上記検波回路が第１の検波信号を出
力し、かつ第２の検波信号を出力しないときには、監視
空間内に車両有りと判別するようにしているので、車両
の有無を正確に判別することができる。

【００２１】請求項３の超音波センサによれば、電源投
入時などの初期環境設定時において、路面検知ゲート信
号の出力期間中に、上記検波回路が第１、第２の検波信
号を出力したときには、車両なしと判別するようにして
いるので、路面の他に壁の突出部などを検知したとして
も、これも路面検知の範囲内に含むことができ、超音波
センサによる路面検知を正確に行うことができる。

【００２２】請求項４の超音波センサによれば、車両検
知判別回路は、路面検知ゲート信号の出力期間中に、上
記検波回路から第１、第２の検波信号を出力されないと
きには、発射された超音波パルスに対する反射波が検出
できないため、ホーンの向きが異常と判断できる。その
ため、警報を出力するなどしてホーンの向きが正常か異
常かを正確に判断させることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る超音波センサの実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。図１は実施例の超
音波センサ１の基本構造を示すものであり、送波指示制
御部２と発振器３と送波回路１１とを有し、超音波送受
波器４を所定間隔で駆動して、監視空間に向けて超音波
パルスを発射する超音波送波制御部５と、超音波パルス
の反射波を超音波送受波器５で受波し、受波出力を増幅
する増幅回路６を有した超音波受波制御部７と、予めレ
ベルの異なる２つの検波しきい値を持ち、上記増幅回路
６の出力が、それぞれの検波しきい値を越えたときに、
第１、第２の検波信号（第１の検波しきい値が第２の検
波しきい値よりも小さく設定されている）を出力する検
波回路８と、超音波送受波器５から発射された超音波パ
ルスに対する車両、路面からの反射波の受波伝幡時間に
応じて、車両検知ゲート信号と、路面検知ゲート信号と
を生成し出力する検知ゲート信号生成回路９と、検波回
路８によって検波された第１、第２の検波信号と、検知
ゲート信号生成回路９から出力される車両検知ゲート信
号、路面検知ゲート信号との組合せ論理によって、車両
の有無を検知する車両検知判別回路１０とが設けられて
いる。

【００２４】ここに、車両検知判別回路１０は、路面検
知ゲート信号の出力期間中に、検波回路８が第１、第２
の検波信号を出力するときには、監視空間内に車両なし
と判断し、車両検知ゲート信号の出力期間中に、検波回
路８が第１の検波信号を出力し、かつ第２の検波信号を
出力しないときには、監視空間内に車両有りと判別する
ようになっており、また、電源投入時などの初期環境設
定時において、路面検知ゲート信号の出力期間中に、検
波回路８が第１、第２の検波信号を出力したときには、
車両なしと判別するようになっている。

【００２５】更に、車両検知判別回路１０は、路面検知
ゲート信号の出力期間中に、検波回路８から第１、第２
の検波信号を出力されないときには、ホーンの向きが適
正でないと判断するようになっている。次に、本実施例
の超音波センサ１による車両、路面などの検知動作につ
いて説明する。

【００２６】図１に示す超音波送波制御部５によって、
超音波送受波器４を所定間隔で駆動し、図２，図４，図
６，図８に示すように、監視空間Ｋに向けて超音波パル
スを発射し、この超音波パルスの反射波を超音波送受波
器４で受波し、図１に示す超音波受波制御部７の増幅回
路６で受波出力を増幅する。そして、予めレベルの異な
る２つの検波しきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を持つ検波回
路８で、増幅回路６の出力が、それぞれの検波しきい値
Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を越えたときに、第１、第２の検波
信号Ｋ１，Ｋ２を出力する（図３，図５，図７，図９の
タイムチャート参照）。

【００２７】ここで、車両検知ゲート信号ＣＧと路面検
知ゲート信号ＲＧは、超音波送受波器から発射された超
音波パルスに対する車両Ｃ、路面Ｒからの反射波の受波
伝幡時間に応じて出力されるので、検波回路８によって
検波された第１、第２の検波信号Ｋ１，Ｋ２と、検知ゲ
ート信号生成回路９から出力される車両検知ゲート信号
ＣＧ、路面検知ゲート信号ＲＧとの組合せ論理によっ
て、車両の有無を検知するようにしている。

【００２８】即ち、次のような判断をしている。図６，
図７に示すように、路面検知ゲート信号ＲＧの出力期間
中に、検波回路８が第１、第２の検波信号Ｋ１（例え
ば、図６に示す路面近傍箇所にある壁ＫＢの突起部ＴＢ
等からの反射波による検波信号），Ｋ２（路面Ｒからの
反射波による検波信号）を出力すれば、監視空間内には
車両なしと判断する。

【００２９】一方、図２，図３に示すように、車両検知
ゲート信号ＣＧの出力期間中に、検波回路８が第１の検
波信号Ｋ１（車両Ｃからの反射波に検波信号）を出力す
るが第２の検波信号Ｋ２を出力しないときには、監視空
間内に車両有りと判別する。本発明では、図４，図５に
示すように、路面Ｒからの反射波に対しては、検波しき
い値を大きくして超音波センサ２の直下から反射される
レベルの大きい反射波のみを検知するようにしているの
で、路面監視エリアＲＥは超音波センサの直下の幅狭い
エリアに設定され、また、車両監視エリアＣＥに対して
は、検波しきい値を小さくしているので、車両Ｃの端部
Ｃ１（図２参照）に当って反射されるものや、超音波セ
ンサの直下に限られずに比較的広い範囲から反射される
ものも検知できるようにしており、このため、路面監視
エリアＲＥは中心を含んで外方に広がる実質的に広い範
囲に設定される。

【００３０】車両検知判別回路１０は、図６，図７に示
すように、路面検知ゲート信号ＲＧの出力期間中に、検
波回路８が第１、第２の検波信号Ｋ１，Ｋ２を出力する
ときには、監視空間内に車両なしと判断し、図２，図３
に示すように、車両検知ゲート信号ＣＧの出力期間中
に、検波回路８が第１の検波信号Ｋ１を出力し、かつ第
２の検波信号Ｋ２を出力しないときには、監視空間内に
車両有りと判別できる。

【００３１】また、電源投入時などの初期環境設定時に
おいて、路面検知ゲート信号ＲＧの出力期間中に、図
６，図７に示すように、検波回路８が第１、第２の検波
信号Ｋ１，Ｋ２を出力したときには、車両なしと判別す
るようにしているので、路面Ｒの他に壁ＫＢの突出部Ｔ
Ｂなどを検知したとしても、これも路面検知の範囲内に
含むことができ、超音波センサ１による路面検知を正確
に行うことができる。

【００３２】更に、図８，図９に示すように、車両検知
判別回路１０は、路面検知ゲート信号ＲＧの出力期間中
に、検波回路８から第１、第２の検波信号Ｋ１，Ｋ２を
出力されないときには、発射された超音波パルスに対す
る反射波が検出できないため、ホーンＨの向きが異常と
判断でき、警報を出力させて、ホーンの向きが正常か異
常かを正確に判断することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波セ
ンサでは、車両監視空間内の車両の有無を精度良く判別
することができる。特に、請求項２の超音波センサで
は、車両検知判別回路は、路面検知ゲート信号の出力期
間中に、上記検波回路が第１、第２の検波信号を出力す
るときには、監視空間内に車両なしと判断し、車両検知
ゲート信号の出力期間中に、上記検波回路が第１の検波
信号を出力し、かつ第２の検波信号を出力しないときに
は、監視空間内に車両有りと判別するようにしているの
で、車両の有無を正確に判別することができる。

【００３４】また、請求項３の超音波センサでは、電源
投入時などの初期環境設定時において、路面検知ゲート
信号の出力期間中に、上記検波回路が第１、第２の検波
信号を出力したときには、車両なしと判別するようにし
ているので、路面の他に壁の突出部などを検知したとし
ても、これも路面検知の範囲内に含むことができ、超音
波センサによる路面検知を正確に行うことができる。

【００３５】更に、請求項４の超音波センサでは、車両
検知判別回路は、路面検知ゲート信号の出力期間中に、
上記検波回路から第１、第２の検波信号を出力されない
ときには、発射された超音波パルスに対する反射波が検
出できないため、ホーンの向きが異常を判断して、警報
が出力できる。そのため、ホーンの向きが正常か異常か
を正確に判断することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波センサの実施例の基本構造
を示すブロック図である。

【図２】実施例の超音波センサによって、車両の側面部
を検知している状態を示す説明図である。

【図３】図２に示す車両検知時のタイムチャートであ
る。

【図４】実施例の超音波センサによって、直下の路面を
検出している状態を示す説明図である。

【図５】図に示す路面検知時のタイムチャートである。

【図６】実施例の超音波センサによって、路面と路面に
近接した位置にある壁の突出物を検出している状態を示
す説明図である。

【図７】図６の路面検知時のタイムチャートである。

【図８】実施例の超音波センサのホーンが異常な向きで
あるときの路面検知時の説明図である。

【図９】図８の路面検知時のタイムチャートである。

【図１０】従来の超音波センサの基本構造を示すブロッ
ク図である。

【図１１】従来の超音波センサで車両を検知している状
態を示す説明図である。

【図１２】図１１の車両検知時のタイムチャートであ
る。

【図１３】従来の超音波センサで人体を検知したいる状
態を示す説明図である。

【図１４】図１３の人体検知時の平面から見た説明図で
ある。

【図１５】図１３の人体検知時のタイムチャートであ
る。

【図１６】従来の超音波センサによる車両検知時の車両
移動時における問題点を示す説明図である。

【図１７】図１５の車両検知時のタイムチャートであ
る。

【図１８】従来の超音波センサによって路面に近接する
位置にある壁の突出物を検知している状態を示す説明図
である。

【図１９】図１８の路面検知時のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 超音波センサ ５ 超音波送波制御部 ６ 増幅回路 ７ 超音波受波制御部 ８ 検波回路 ９ 検知ゲート信号生成回路 １０ 車両検知判別回路 Ｋ１ 第１の検波信号 Ｋ２ 第２の検波信号 Ｖｔｈ１ 第１の検波しきい値 Ｖｔｈ２ 第２の検波しきい値 ＣＧ 車両検知ゲート信号 ＲＧ 路面検知ゲート信号 Ｃ 車両 Ｒ 路面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 悟朗 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波送受波器を所定間隔で駆動して、監
   視空間に向けて超音波パルスを発射する超音波送波制御
   部と、 超音波パルスの反射波を超音波送受波器で受波し、受波
   出力を増幅する増幅回路を有した超音波受波制御部と、 予めレベルの異なる２つの検波しきい値を持ち、上記増
   幅回路の出力が、それぞれの検波しきい値を越えたとき
   に、第１、第２の検波信号（第１の検波しきい値が第２
   の検波しきい値よりも小さく設定されている）を出力す
   る検波回路と、 超音波送受波器から発射された超音波パルスに対する車
   両、路面からの反射波の受波伝幡時間に応じて、車両検
   知ゲート信号と、路面検知ゲート信号とを生成し出力す
   る検知ゲート信号生成回路と、 上記検波回路によって検波された第１、第２の検波信号
   と、上記検知ゲート信号生成回路から出力される車両検
   知ゲート信号、路面検知ゲート信号との組合せ論理によ
   って、車両の有無を検知する車両検知判別回路とを備え
   たことを特徴とする超音波センサ。
2. 【請求項２】上記車両検知判別回路は、路面検知ゲート
   信号の出力期間中に、上記検波回路が第１、第２の検波
   信号を出力するときには、監視空間内に車両なしと判断
   し、車両検知ゲート信号の出力期間中に、上記検波回路
   が第１の検波信号を出力し、かつ第２の検波信号を出力
   しないときには、監視空間内に車両有りと判別するよう
   にした請求項１に記載の超音波センサ。
3. 【請求項３】電源投入時などの初期環境設定時におい
   て、路面検知ゲート信号の出力期間中に、上記検波回路
   が第１、第２の検波信号を出力したときには、車両なし
   と判別する請求項１に記載の超音波センサ。
4. 【請求項４】上記車両検知判別回路は、路面検知ゲート
   信号の出力期間中に、上記検波回路から第１、第２の検
   波信号を出力されないときには、ホーンの向きが適正で
   ないと判断する請求項１に記載の超音波センサ。