JPH1082856A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送波直接波と受波とのそれぞれの波形のピーク
を検出し、直接波のピークを送波時刻、受波のピークを
受波時刻として、これら両時刻の時間差に基づいて測距
することで、送受波のレベルのばらつき等に影響される
ことがなく、測距精度の向上を図ることができる距離測
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パルス状に送
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、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距
離測定装置であって、送波直接波と受波との各々の波形
のピークをピーク検出回路１１で検出し、直接波のピー
クを送波時刻、受波のピークを受波時刻として、これら
両者時間差に基づいて測距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、例えば車両のフ
ロント側、リヤ側に装備されたコーナセンサ、バックソ
ナーのように駐車時その他の必要時に障害物（被検物
体）との距離を計測するような距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例の距離測定装置としては例
えば図５に示す如き回路構成の装置がある。すなわち、
システム制御部５１から送信トリガを送信部５２（送信
波形を形成する回路）に出力し、この送信部５２はトラ
ンスジューサ５３内の送波部を駆動して波動（たとえば
超音波）を被検物体５５の方向に向けてパルス状に送波
し、被検物体５５で反射された波動をトランスジューサ
５３内の受波部５６で受波し、この受波波動を電気信号
に変換した後に次段の増幅器５７で増幅し、さらに検波
器５８で増幅後の受波信号の包絡線を抽出するような検
波処理を実行すると共に、予めしきい値が設定された比
較器５９で受波レベルがしきい値に達した時に距離計数
部６０（いわゆるカウンタ）にストップトリガを出力
し、先の送信トリガ出力と同時に距離計数部６０に出力
させたスタートトリガと、このストップトリガとの間の
時間（送波と受波との時間差）に基づいて車両６１（図
６，図７参照）と被検物体５５との間の距離を測定する
装置である。

【０００３】しかし、上述のトランスジューサ５３の発
振子を保護するゴム等の保護部材が雰囲気温度の影響を
受ける等して送波レベルがばらつき、さらに図６、図７
に示すように車両６１を後進させながら駐車するような
場合、車両６１と被検物体５５Ａ，５５Ｂまでの距離が
同じであっても、被検物体５５Ａ，５５Ｂの形態（図面
では一例として壁面５５Ａと照明灯ポール５５Ｂを示
す）により反射強度にばらつきが生じ、これら両被検物
体５５Ａ，５５Ｂで反射された波動（受波）のレベルが
異なる。つまり送波レベルと受波レベルとが共にばらつ
くために、これらの各波のレベルのばらつき等に影響さ
れて、高精度の測距精度を確保することができない問題
点があった。

【０００４】特に上記波動に超音波を用いると、残響の
影響を受けるうえに、送信波の変動分が大きく、かつ測
距レンジが短いため、上述のばらつきに起因して測距精
度がさらに悪化する問題点があった。

【０００５】一方、特開平５−１０００２６号公報に記
載の如く、レーザ測距する測距装置において、複数のし
きい値を設定し、受波信号を複数のしきい値と比較する
ことで、受波のピーク値近傍のタイミングを決定して、
送波タイミングと受波タイミングとに基づいて伝搬時間
を求めるように構成したものもあるが、完全なピークを
検出することができないうえ、回路構成が複雑化し、加
えて、同公報に開示されたものは受波側のみの対策であ
るから、波動として超音波を用いる場合には送波側の悪
影響を補償することができない問題点があった。

【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、送波直接波と受波とのそれぞれの波形のピ
ークを検出し、直接波のピークを送波時刻、受波のピー
クを受波時刻として、これら両時刻の時間差に基づいて
測距することで、送受波のレベルのばらつき等に影響さ
れることがなく、測距精度の向上を図ることができる距
離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、ピーク検出に微分型
ピーク検出回路を用いることで、微分処理により変化率
を検出し、簡単な回路構成でありながら正確なピーク検
出を行なうことができる距離測定値の提供を目的とす
る。

【０００８】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測距が達成
でき、この超音波に好適な距離測定装置の提供を目的と
する。

【０００９】

【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パルス状に送波
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、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距離測定装
置であって、送波直接波と受波との各々の波形のピーク
をピーク検出回路で検出し、直接波のピークを送波時
刻、受波のピークを受波時刻として、これら両者時間差
に基づいて測距する距離測定装置であることを特徴とす
る。

【００１０】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、上記ピーク検出回路
を微分型ピーク検出回路に設定した距離測定装置である
ことを特徴とする。

【００１１】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記載の発明の目的と併せて、上記波動
を超音波に設定した距離測定装置であることを特徴とす
る。

【００１２】

【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に向け
てパルス状に送波し、上述の受波装置は被検物体で反射
された波動を受波するが、上記ピーク検出回路は送波直
接波の波形のピークと、受波の波形のピークとをそれぞ
れ検出し、このピーク検出回路にて検出された直接波の
ピークを送波時刻、受波のピークを受波時刻として、こ
れら両時刻の時間差に基づいて測距するので、送受波の
レベルにばらつきがあっても、これらばらつきの何等影
響されることがなく、測距精度の向上を図ることができ
る効果がある。

【００１３】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、上記ピーク検
出回路を微分型ピーク検出回路に設定したので、微分処
理により変化率を検出することができ、簡単な回路構成
でありながら、正確なピーク検出を行なうことができる
効果がある。

【００１４】この発明の請求項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、上
述の波動を超音波に設定したので、特に残響や送受波レ
ベルの変動等の影響を受けやすい超音波であっても、上
記ピーク検出手段により正確な測距が達成でき、測距レ
ンジが短い超音波に好適となる効果がある。

【００１５】つまりピーク検出手段により各波形のピー
クを検出するようにしたので、残響中であっても受波信
号の検知自身も容易で、かつ正確に行える。因に、単に
しきい等を設定して検知を行なう方法では特に残響中の
受波信号の検知自身が困難となる。

【００１６】

【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。図面は距離測定装置を示し、図１において、こ
の距離測定装置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。

【００１７】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、それぞれ分けて図示している。

【００１８】上述の受波部７の次段には増幅器８、検波
器９、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１０、微分型ピーク
検出回路としての微分器１１、比較器１２、第１の立下
がり計数器１３、第２の立下がり計数器１４をこの順に
接続している。また、前述のシステム制御部２ライン１
５，１６を介して各立下がり計数器１３，１４を接続す
る一方、第１の立下がり計数器１にスタート・トリガラ
イン１７を介して距離計数部１８いわゆるカウンタを接
続し、この距離計数部１８にはストップ・トリガライン
１９を介して第２の立下がり計数器１４をも接続してい
る。

【００１９】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し、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ＬＰＥ１０は検波波型からノイズを除去し、上述の微
分器１１はＬＰＦ出力を微分して送波直接波ａ（図２参
照）の波形のピークＰ１（図２において零クロスするポ
イントｘ１参照）と、受波ｂの波形のピークＰ２（図２
において零クロスするポイントｘ２参照）とを検出し、
比較器１２は図２に示すような比較器出力を形成し、第
１の立下がり計数器１３は比較器１２出力の最初の立下
がりｄ１時に計数を開始し、２番目の立下がりｄ２時に
計数を終了し、第２の立下がり計数器１４は比較器１２
の２番目の立下がりｄ２時に計数を開始し、３番目の立
下がりｄ３時に計数を終了する。

【００２０】しかも、上述の直接波ａのピークＰ１（ポ
イントｘ１参照）を送波時刻ｔ１とし、この送波時刻ｔ
１において第１の立下がり計数器１３は距離計数器１８
にスタート・トリガを印加し、受波ｂのピークＰ２（ポ
イントｘ２参照）を受波時刻ｔ２とし、この受波時刻ｔ
２において第２の立下がり計数器１４は距離計数器１８
にストップ・トリガを印加し、この距離計数器１８は両
時刻ｔ１，ｔ２の時間差Δｔに基づいて測距を実行す
る。つまり、上述の距離計数器１８は時間差Δｔと波の
伝搬速度との積をとって距離情報に変換する。

【００２１】図示実施例は上述の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。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るが、ピーク検出回路
としての微分器１１は増幅、検波、ノイズ除去後のＬＰ
Ｆ出力を微分して変化率を検出することで、図２に示す
送波直接波ａの波形のピークＰ１（ポイントｘ１参照）
と、受波ｂの波形のピークＰ２（ポイントｘ２参照）と
をそれぞれ検出し、この微分器１１にて検出された直接
波ａのピークＰ１を送波時刻ｔ１、受波ｂのピークＰ２
を受波時刻として距離計数器１８は各立下がり計数器１
３，１４からのスタート・トリガ（時刻ｔ１に印加）お
よびストップ・トリガ（時刻ｔ２に印加）にて時間差
（Δｔ＝ｔ２−ｔ１）をカウントし、この時間差Δｔと
超音波の伝搬速度との積をとって距離情報に変換する。

【００２２】このように両波ａ，ｂのピークＰ１，Ｐ２
を検出し、上記時間差Δｔに基づいて測距するので、送
受波のレベルにばらつきがあっても、これらばらつきに
何等影響されることがなく、測距精度の向上を図ること
ができる効果がある。また微分型ピーク検出回路として
の微分型１１を用いるので、微分処理により変化率を検
出することができ、簡単な回路構成でありながら、正確
なピーク検出を行なうことができる効果がある。

【００２３】さらに、残響や送受波レベルの変動等の影
響を受けやすい超音波を、波動として用いても、上述の
如きピーク検出手段によって正確な測距が達成できるの
で、測距レンジが短い超音波に好適となる効果がある。
加えて、図２に示す直接波ａの残響領域ｃにおいても受
信波を抽出することができるうえ、装置全体の回路構成
も簡単かつ安価となる。さらには単一の微分器１１にて
送波時刻ｔ１と受波時刻ｔ２とを検出することができる
ので、システムが簡単となる効果がある。

【００２４】図３は上記構成の距離測定装置１を車両２
０のフロント側およびリヤ側の複数箇所に配置して、図
３に示す各センサ検知領域Ａ〜Ｆを確保すべく構成した
実施例を示し、インストルメントパネル部には距離表示
と接近部位の表示とを実行する前方表示器２１を取付
け、センタピラー等のピラー部材には後進時にドライバ
が目視可能なように後方表示器２２を取付け、この後方
表示器２２で距離表示を実行する。

【００２５】而して、上記各表示器２１，２２による表
示態様を次の６通りの何れかに設定する。 表示態様１ 前方表示器２１については全領域Ａ〜Ｆ中で検知してい
る最短の距離とその位置（どの領域かを示す位置）を表
示し、後方表示器２２については領域Ｄ，Ｅ，Ｆ長の最
短の距離を表示する。このように設定すると、基本的に
ドライバが前方を向いている状態下にあって全領域の接
近状況を把握することができると共に、後方側を確認す
る際には、ドライバが後方を向くため後方表示器２２に
て自動的に後方領域の目視確認ができる。

【００２６】表示態様２ 前方表示器２１については領域Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆ中で検知
している最短の距離とその位置を表示し、後方表示器２
２については領域Ｅの距離を表示する。このように設定
すると、領域Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆは横方向にも検知領域があ
るため、縦列駐車するような際には、前方表示器２１に
て横方向の距離が表示され、後方表示器２２にて後ろ方
向の距離が表示され、車両２０の位置関係が容易に把握
できる。

【００２７】表示態様３ 前方表示器２１については領域Ａ，Ｂ，Ｃ中で検知して
いる最短の距離とその位置を表示し、後方表示器２２に
ついては領域Ｄ，Ｅ，Ｆ中で検知している最短の距離を
表示する。このように設定すると、前方表示器２１には
前側の距離が表示され、後方表示２２には後ろ側の距離
が表示されているので、ドライバの向いている方向の距
離が確認できると共に、ドライバにあっても表示目視に
より直観的に理解しやすくなる。

【００２８】表示態様４ 前方表示器２１については先の表示態様１〜３のそれぞ
れに一定時間毎に距離を表示する領域を切り替えるモー
ドを付加し、後方表示器２２についても同様に先の表示
態様１〜３のそれぞれに一定時間毎に距離を表示する領
域を切り替えるモードを付加する。このように設定する
と、サイン距離のみならず全領域Ａ〜Ｆの距離を確認す
ることができる。

【００２９】表示態様５ 前方表示器２１については表示態様１〜３のそれぞれに
前後の全ての領域Ａ〜Ｆの中からドライバが選択した領
域（例えばインストルメントパネルに予めタッチスイッ
チを組込み、このスイッチにより選択された領域）の距
離を表示するモードを付加し、後方表示器２２について
は表示態様１〜３と同様に設定する。このように設定す
ると、例えば車両２０を壁に寄せた状態のままで後進さ
せるような場合、ドライバの知りたい情報ではない時に
有効に対応することができる。

【００３０】表示態様６ 前方表示器２１については位置を表示するＬＥＤの点灯
方法を、最短距離の領域のものについては点滅させ、そ
れ以外で検知しているものについては点灯のみを行なう
ように設定する。

【００３１】このように設定すると、最短距離だけでな
く、検知している他の領域も認識できるので、最短では
ないが距離が短い領域の物体に車両２０をぶつけること
を未然に防止できる。なお、上記各表示態様１〜６にお
ける距離表示の一例は図４に示す通りである。

【００３２】一方、前述の距離測定装置１で測距された
距離の大、中、小（最短距離）により警報音（ブザー
音、電子音など）を発する警報手段を設け、障害物を検
知した距離のうち距離大の時は長間隔の断続音を発し、
距離中の時は短間隔の断続音を発し、距離小の時は断続
を禁止した連続音を発するように構成してもよい。

【００３３】さらに他の実施例として図１に示す距離測
定装置１を作動、作動停止させる手動操作用のＯＮ、Ｏ
ＦＦスイッチに加えて、システム側において同装置１を
自動的にＯＮ、ＯＦＦさせるモードを設け、手動操作用
のＯＮ、ＯＦＦスイッチの入れ忘れや、誤警報を発生さ
せる頻度の低減を図ると共に、手動操作用のＯＮ、ＯＦ
Ｆスイッチの切り忘れによりトランスジューサ４の寿命
低下を防止すべく構成してもよい。

【００３４】ここで、上述のシステムを自動的に作動
（ＯＮ）させる条件は、エンジンスタート時やバックギ
ヤが選択された時である。エンジンスタート時には一般
的に車両２０が車庫からでる場合、路上駐車から動く場
合などのようにセンサ作動が必要なことが多いのでシス
テムＯＮ条件とする。またバックギヤが選択された時は
殆どが車庫入れ、方向転換などのシステムの作動が必要
なことが多いのでシステムＯＮ条件とし、これらエンジ
ンスタート時とバックギヤ選択時とのＯＲ論理によりシ
ステムを自動的に作動させると有効である。

【００３５】一方、上述のシステムを自動的に停止（Ｏ
ＦＦ）させる条件は、システムがＯＮした後に一定時間
（例えば１〜１０分程度）経過後である。つまり、一般
的に車庫入れなどに要する時間は長くても３分程度であ
り、１０分以上連続で動作が必要な場合は殆どないと思
われる。また電源を自動的に切っても、運転後車庫入れ
する場合などは、通常はバックから駐車するのでシステ
ムがＯＮされ、何等問題は生じない。一方、フロントか
ら駐車する場合もあるが、この場合は駐車スペースに余
裕があるか或は駐車スペースにまっすぐに入れる場合が
殆どであるためシステムが作動しなくても何等問題は生
じない。このように、システムのＯＮ／ＯＦＦを制御す
ることにより、必要時にシステムが自動作動し、走行中
などの不必要時には電源ＯＦＦ制御することができる。

【００３６】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、所定検知方向は、被検物体６の方向に
対応し、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、ピーク検出回路および微分型ピーク
検出回路は、微分器１１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】 発明の距離測定装置を示すブロック図。

【図２】 同装置の作用を示すタイムチャート。

【図３】 センサおよび表示器の取付け位置を示す概略
平面図。

【図４】 距離表示の一例を示す説明図。

【図５】 従来の距離測定装置を示すブロック図。

【図６】 被検物体の一例を示す説明図。

【図７】 被検物体の他の例を示す説明図。

【符号の説明】

５…送波部 ６…被検物体 ７…受波部 １１…微分器

───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

【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パルス状に送
   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、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距離測定
   装置であって、送波直接波と受波との各々の波形のピー
   クをピーク検出回路で検出し、直接波のピークを送波時
   刻、受波のピークを受波時刻として、これら両者時間差
   に基づいて測距する距離測定装置。
2. 【請求項２】上記ピーク検出回路を微分型ピーク検出回
   路に設定した請求項１記載の距離測定装置。
3. 【請求項３】上記波動を超音波に設定した請求項１もし
   くは２記載の距離測定装置。