JPH1082855A - 物体測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受波波形の後半部（右側スロープ部）のみを圧
縮する手段を設け、この手段で圧縮された受波波形を所
定のしきい値と比較して被検物体に関するパラメータを
測定することで、送波波形の前半部に上述の如き反射波
（受波波形）が上乗されているような場合においても、
アナログ的な簡単な回路構成にて的確に受波波形の検出
を行なうことができ、しかも比較的変動しやすい右側ス
ロープ部の圧縮により誤検知を低減させることができ、
さらには残響信号の右側スロープ部（残響波部）を圧縮
することにより、残響に起因するばらつきの低減を図
り、これにより安価な送波装置での対応が可能となる物
体測定装置の提供を目的とする。 【解決手段】波動を所定検知方向に向けて送波装置５で
送波し、被検物体６で反射された上記波動を受波装置７
にて受波して電気信号に変換し、被検物体６に関するパ
ラメータを測定する物体測定装置であって、受波波形の
後半部のみを圧縮する手段１１を備え、上記手段１１で
圧縮された受波波形を所定のしきい値と比較１０して上
記パラメータを測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば超音波な
どの波動を所定検知方向に向けて送波装置で送波し、障
害物などの被検物体で反射された波動を受波装置にて受
波して電気信号に変換し、被検物体に関するパラメータ
（例えば被検物体までの距離）を測定するような物体測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例の物体測定装置において送
波された波動たとえば超音波が被検物体で反射されて、
この反射波を受波する時、信号処理の段階において反射
信号を検出する手段としては特開平５−８７９１１号公
報に記載されたＳＴＣ（Sensitivity Time Control、感
度時間コントロール）法と、実開昭５７−７９７８２号
公報に記載されたＴＴＣ（Threshold Time Control時間
しきい値コントロール）法とがある。

【０００３】前者のＳＴＣ法は近距離からの反射信号と
遠距離からの反射信号のレベルが同等になるように超音
波受波回路の増幅率を変更し、一定のしきい値にて反射
信号を検出する方法である。後者のＴＴＣ法は受信波形
のバックグランドレベルがフラットでない領域におい
て、時間に対応して比較器（コンパレータ）の基準にレ
ベルとしてのしきい値を変化させることで、反射信号を
検出する方法である。

【０００４】いま図５に示すように受信信号がない場合
の送信波の波形をａとし、この送信波の前半部（左側ス
ロープ部）に反射はｂが上乗されるような場合、上述の
ＳＴＣ法により信号処理部の増幅器の増幅率を減衰させ
ると、反射波ｂを含む波形ａの全体が圧縮され、本来検
出すべき反射波ｂまでもが同様に圧縮されるので、この
反射波ｂ（つまり受波波形）を的確に検出することがで
きない問題点があった。

【０００５】また上述のように送信波の前半部（左側ス
ロープ部）に反射波ｂが上乗された場合、ＴＴＣ法によ
りしきい値（図５のカーブｃ参照）を時間に対応させて
変化させても左側のスロープ部に上乗された上述の反射
波ｂ（つまり受波波形）を検出することは困難となる問
題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、受波波形の後半部（右側スロープ部）のみ
を圧縮する手段を設け、この手段で圧縮された受波波形
を所定のしきい値と比較して被検物体に関するパラメー
タを測定することで、送波波形の前半部に上述の如き反
射波（受波波形）が上乗されているような場合において
も、アナログ的な簡単な回路構成にて的確に受波波形の
検出を行なうことができ、しかも比較的変動しやすい右
側スロープ部の圧縮により誤検知を低減させることがで
き、さらには残響信号の右側スロープ部（残響波部）を
圧縮することにより、残響に起因するばらつきの低減を
図り、これにより安価な送波装置での対応が可能となる
物体測定装置の提供を目的とする。

【０００７】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、上述のしきい値を時
間と共にその値が低下すべく構成することで、受波は本
来時間と共に減衰するので、この受波の減衰としきい値
の変化とが対応して、より一層正確な受波検知を行うこ
とができる物体測定装置の提供を目的とする。

【０００８】この発意の請求項３記載の発明は、上記請
求項１もしくは２記載の発明の目的と併せて、送波をパ
ルスに状に実行すると共に、送波と受波との時間差に基
づいて被検物体までの距離を測定すべく構成すること
で、物体検知のみならず被検物体までの距離を正確に測
定することができる物体測定装置の提供を目的とする。

【０００９】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１，２もしくは３記載の発明の目的と併せて、波動
として超音波を用いることで、特に残響や送受波レベル
の変動等の影響が大きい超音波であっても正確な物体測
定ないし測距が達成できて、この超音波に好適な物体測
定装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、波動を所定検知方向に向けて送波装置で送波
し、被検物体で反射された上記波動を受波装置にて受波
して電気信号に変換し、被検物体に関するパラメータを
測定する物体測定装置であって、受波波形の後半部のみ
を圧縮する手段を備え、上記手段で圧縮された受波波形
を所定のしきい値と比較して上記パラメータを測定する
物体測定装置であることを特徴とする。

【００１１】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記しきい値は時間
と共にその値が低下する物体測定装置であることを特徴
とする。

【００１２】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１もしくは２記載の発明の構成と併せて、上記送波
はパルス状に行なわれ、送波と受波との時間差に基づい
て被検物体までの距離を測定する物体測定装置であるこ
とを特徴とする。

【００１３】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項１，２もしくは３記載の発明の構成と併せて、上記
波動が超音波に設定された物体測定装置であることを特
徴とする。

【００１４】

【発明の作用及び効果】この発明の請求項１記載の発明
によれば、上述の送波装置は波動を所定検知方向（被検
物体の方向）に向けて送波し、受波装置は上述の送波が
被検物体で反射された波動（反射波）を受波して電気信
号に変換するが、上述の圧縮手段は受波波形の後半部
（右側スロープ部）のみを圧縮するので、送波波形の前
半部に反射波（受波波形）が上乗されているような場
合、この検出したい反射波の信号をスロープの右側まで
相対的に移動させ検出可能な状態と成すことができる。

【００１５】このため圧縮された受波波形を所定しきい
値と比較することで反射波（受波波形）を的確に検出す
ることができる効果がある。加えて、アナログ的な簡単
な回路構成にて受波検出ができ、しかも比較的変動しや
すい右側スロープ部の圧縮により誤検知を低減させるこ
とができる効果がある。さらに残響信号の右側スロープ
部（残響波部）を圧縮することで、残響に起因するばら
つきの低減を図って、これにより安価な送波装置での対
応が可能となる効果がある。

【００１６】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述のしきい
値を時間と共にその値が低下すべく構成したので、受波
は本来時間と共に減衰するので、この受波の減衰としき
い値の変化とが対応して、より一層正確な受波検知を行
うことができる効果がある。

【００１７】この発意の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１もしくは２記載の発明の効果と併せて、送
波をパルスに状に実行すると共に、送波と受波との時間
差に基づいて被検物体までの距離を測定すべく構成した
ので、物体検知のみならず被検物体までの距離を正確に
測定することができる効果がある。

【００１８】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上記請求項１，２もしくは３記載の発明の効果と併せ
て、波動として超音波を用いたので、特に残響や送受波
レベルの変動等の影響が大きい超音波であっても正確な
物体測定ないし測距が達成できて、測距レンジが短い超
音波に好適となる効果がある。

【００１９】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は物体測定装置を示し、図１において、こ
の物体測定装置１はシステム制御部２の次段に送信波形
を形成する送信部３を介して、超音波トランスジューサ
４の送波部５を接続している。

【００２０】上述の送波部５は波動すなわち超音波を被
検物体６の方向（所定検知方向）に向けてパルス状に送
波する送波装置であって、この被検物体６で反射された
波動は受波装置としての受波部７にて受波され、電気信
号に変換される。この実施例では上述の送波部５と受波
部７とは一体化されているが、図１にあっては説明の便
宜上、それぞれに分けて図示している。

【００２１】上述の受波部７の次段には増幅器８、検波
器９、比較器１０をこの順に接続する一方、前述のシス
テム制御部２の送信トリガを受けて作動するＳＴＣ信号
発生回路１１とＴＴＣ信号発生回路１２とを設け、さら
に上述のシステム制御部２および比較器１０にスタート
・トリガライン１３およびストップ・トリガライン１４
を各別に介して距離計数部１５を接続している。

【００２２】ここで、上述の増幅器８は電気信号に変換
後の受波信号を増幅する増幅率可変形の増幅手段（可変
増幅率端子に印加される電圧値によりその増幅率が変化
するもの）で、上述の検波器９は増幅後の受波信号の包
絡線を抽出するような検波処理を実行し、上述の比較器
９は検波後の信号としきい値とを比較して比較出力を形
成する。

【００２３】また上述の距離計数部１５は送信トリガの
送信時に出力されるスタート・トリガにより計数を開始
し、比較器１０の出力としてのストップ・トリガにより
計数を終了し、送波時刻と受波時刻との時間差に基づい
て被検物体６までの距離を測定する。つまり、この距離
計数部１５は時間差と波の伝搬速度との積をとって距離
情報に変換するものである。

【００２４】しかも、上述のＳＴＣ信号発生回路１１は
増幅器８に対してＳＴＣ信号（時間に対応して増幅率を
低くする信号）を出力し、受波波形（図２に示す送波形
ａに反射波ｂが上乗した波形）の後半部（右側スロープ
部）のみを圧縮し、同図に示す受波波形ｄを受波波形ｅ
で示すように圧縮する。また上述のＴＴＣ信号発生回路
１２は比較器１０に対してＴＴＣ信号（時間と共にしき
い値が低下する信号）を出力し、図２に示すしきい値の
カーブｃを同図に示すしきい値のカーブｆのように変化
させる。

【００２５】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。

【００２６】システム制御部２からの送信トリガを受け
て送信部３は送信波形を形成し、送波部５は被検物体６
の方向に向けて超音波をパルス状に送波する。この被検
物体６で反射された超音波は受波部７により受波され、
電気信号に変換された後、次段の増幅器８で増幅される
が、この増幅器８に対してはＳＴＣ信号が印加されてお
り、時間と共に増幅率が低下するので、図２に示す受波
波形ｄはその後半部（右側スロープ部）のみが圧縮され
た受波波形ｅとなり、送波波形ａの前半部に反射波（受
波波形）ｂが上乗されているような場合、この検出した
い反射波ｂの信号は相対的に右側へ移動させられた状態
となる。

【００２７】また上述の比較器１０に対してはＴＴＣ信
号が印加されており、時間と共にしきい値が低下するの
で、受波の減衰度合としきい値の変化（カーブｃからカ
ーブｆへの変化）度合とが略対応する。

【００２８】したがって、上述のように送波波形ａの前
半部（左側スロープ部）に反射波ｂが上乗しても、アナ
ログ的な簡単な回路構成により、的確に反射波（受波波
形）ｂの検出を行なうことができ、距離計数数１５はス
タート・トリガの印加時点と、圧縮された状態下おける
反射波ｂがしきい値ｆに達した時に比較出力される比較
器１０からのストップ・トリガの印加時点の差（送波と
受波との時間差）に基づいて被検物体６までの距離を測
定することができる。

【００２９】以上要するに、上述の送波装置（送波部５
参照）は波動（超音波参照）を所定検知方向に向けて送
波し、受波装置（受波部７参照）は上述の送波が被検物
体６で反射された波動（反射波）を受波して電気信号に
変換するが、上述の圧縮手段（ＳＴＣ信号発生回路１１
参照）は受波波形の後半部（右側スロープ部）のみを圧
縮するので、送波波形ａの前半部に反射波（受波波形）
ｂが上乗されているような場合、この検出したい反射波
ｂの信号をスロープの右側まで相対的に移動（波形ｅ参
照）させることができる。

【００３０】このため圧縮された受波波形ｅを所定しき
い値（カーブｆ参照）と比較することで反射波（受波波
形）ｂを的確に検出することができる効果がある。加え
て、アナログ的な簡単な回路構成にて受波検出ができ、
しかも比較的変動しやすい右側スロープ部の圧縮により
誤検知を低減させることができる効果がある。さらに残
響信号の右側スロープ部（残響波部）を圧縮すること
で、残響に起因するばらつきの低減を図って、これによ
り安価な送波装置での対応が可能となる効果がある。

【００３１】また、上述のしきい値をＴＴＣ信号発生回
路１２により時間と共にその値が低下すべく構成したの
で、受波は時間と共に減衰し、この受波の減衰としきい
値の変化とが対応するため、より一層正確な受波検知を
行なうことができる効果がある。

【００３２】さらに、送波をパルスに状に実行すると共
に、送波と受波との時間差に基づいて上述の距離計数部
１５が被検物体６までの距離を計測するので、物体検知
のみならず被検物体６までの距離を正確に測定すること
ができる効果がある。

【００３３】加えて、波動として超音波を用いたので、
特に残響や送受波レベルの変動等の影響が大きい超音波
であっても正確な物体測定ないし測距が達成できて、測
距レンジが短い超音波に好適となる効果がある。

【００３４】図３は超音波センサヘッドの構成を示し、
この超音波センサヘッド１６は電磁シールド効果（ノイ
ズ混入防止効果）を得る目的で、金属製の共振筺体１７
と同様に金属製の裏板１８とを用い、これら両者１７，
１８の内部に圧電振動子としての圧電セラミック素子１
９（図１の超音波トランスジューサ４に相当）と、受信
回路部２０とを設置し、回路グランド（アース部）２１
を共振筺体１７に接続している。しかも共振筺体１７の
内部を制振および防水を兼ねるシリコンゴム系の充填材
２２で充填し、裏面を裏板１８にてカバーし、この裏板
１８も接地している。なお、図中２３はケーブルであ
る。

【００３５】圧電セラミック素子１９の出力端子からラ
イン１９ａ，１９ｂを介して直接得た信号を受信回路部
２０にて増幅し、信号レベルを充分高くして、さらにイ
ンピーダンスを充分低くして出力すべく構成している。
上述の出力端子から直接信号を得るのでノイズの混入が
少ないうえ、その段階で増幅器８（図１参照）により信
号レベルを充分高くすること並びに伝送系のインピーダ
ンスを低くすることにより、Ｓ／Ｎ比が大幅に改善さ
れ、高感度受信が可能となる。また極めて簡単な回路で
実現でき、かつ簡単な構造体に納まるため、低コスト
で、占有スペースおよび消費電力も小となる。また上述
の充填材２２残響を抑止するダンパ効果をも確保するこ
とができる。

【００３６】図４は上述の物体測定装置の使用態様の一
例を示し、例えば図３に示す超音波センサヘッド１６を
車両２３のフロント側、リヤ側に複数配設して、複数検
知領域Ａ〜Ｆを確保すべく構成し、この物体測定装置を
車載用のコーナセンサ、バックソナーとして用いるよう
に構成したものである。このように構成すると、車両２
３の駐車時その他必要時に車両２３と被検物体６との間
の距離を計測することができるので至便である。

【００３７】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の波動は、実施例の超音波に対応
し、以下同様に、送波装置は、送波部５に対応し、受波
装置は、受波部７に対応し、パラメータは、被検物体６
までの距離に対応し、圧縮する手段は、ＳＴＣ信号発生
回路１１に対応し、しきい値を時間と共に低下させる手
段は、ＴＴＣ信号発生回路１２に対応するも、この発明
は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではな
い。例えば、波動としては上述の超音波に代えて電磁波
やレーザ等の他の波動を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の物体測定装置を示すブロック図。

【図２】 受波検出時の波形およびしきい値の説明図。

【図３】 超音波センサヘッドの断面図。

【図４】 本発明の物体測定装置の使用態様の一例を示
す概略平面図。

【図５】 従来の問題点を示す説明図。

【符号の説明】 ５…送波部 ６…被検物体 ７…受波部 １１…ＳＴＣ信号発生回路 １２…ＴＴＣ信号発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 里志 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波動を所定検知方向に向けて送波装置で送
   波し、被検物体で反射された上記波動を受波装置にて受
   波して電気信号に変換し、被検物体に関するパラメータ
   を測定する物体測定装置であって、受波波形の後半部の
   みを圧縮する手段を備え、上記手段で圧縮された受波波
   形を所定のしきい値と比較して上記パラメータを測定す
   る物体測定装置。
2. 【請求項２】上記しきい値は時間と共にその値が低下す
   る請求項１記載の物体測定装置。
3. 【請求項３】上記送波はパルス状に行なわれ、送波と受
   波との時間差に基づいて被検物体までの距離を測定する
   請求項１もしくは２記載の物体測定装置。
4. 【請求項４】上記波動が超音波に設定された請求項１，
   ２もしくは３記載の物体測定装置。