JP2018169366A - 物体検知装置、物体検知システム及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を小さくしつつ、近距離の物体検知と長距離の物体検知とを行うことができる物体検知装置、物体検知システム及び移動体を提供する。【解決手段】物体検知装置１０は、送波制御部１３と、検知部１４とを備える。送波制御部１３は、送波部２１からの超音波の送波を、超音波を送波する複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように、送波部２１を制御する。検知部１４は、超音波を送波してから超音波の反射波を受波部２２が受波するまでの受波時間に基づいて、検知空間（共通空間Ｅ３、空間Ｅ１０，Ｅ１１）内での物体の検知を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に物体検知装置、物体検知システム及び移動体に関し、より詳細には、超音波により物体を検知する物体検知装置、物体検知システム及び移動体に関する。

従来、超音波を用いて障害物（物体）を検知する障害物検出装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１で記載された障害物検出装置は、送波する超音波の周波数を変更して、障害物の検出範囲を変更している。これにより、近距離にある障害物であっても遠距離にある障害物であっても検出することができる。

特開２００９−１４５６０号公報

特許文献１では、周波数を切り替えることで、近距離の物体検知と長距離の物体検知とを行っている。近距離の物体検知の範囲と長距離の物体検知の範囲とによっては、近距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分が大きくなってしまう。

そこで、本発明は上記事由に鑑みてなされており、近距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を小さくしつつ、近距離の物体検知と長距離の物体検知とを行うことができる物体検知装置、物体検知システム及び移動体を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様の物体検知装置は、送波制御部と、検知部とを備える。前記送波制御部は、送波部からの超音波の送波を、前記超音波を送波する複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように、前記送波部を制御する。前記検知部は、前記超音波を送波してから前記超音波の反射波を受波部が受波するまでの受波時間に基づいて、検知エリア内での物体の検知を行う。

第２の態様の物体検知装置では、第１の態様において、前記検知部は、前記複数の送波時間長にそれぞれ対応付けられ、かつ前記超音波の受波強度に対する複数の閾値を用いて前記物体の検知を行う。

第３の態様の物体検知装置では、第２の態様において、前記複数の閾値の各々は、前記検知部による物体検知の処理が終了するまで時間軸方向に対して変化する。

第４の態様の物体検知装置では、第２又は第３の態様において、前記検知部は、前記複数の閾値のうち前記送波制御部で切り替えられた前記送波時間長に応じた閾値を用いて前記物体の検知を行う。

第５の態様の物体検知装置では、第１〜第４のいずれかの態様において、前記送波部は、複数存在している。前記受波部は、複数存在し、前記複数の送波部にそれぞれ対応している。前記送波制御部は、複数の前記送波部に対して、前記送波部の各々の超音波の送波を前記複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように制御する。前記検知部は、対応する前記送波部が送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。

第６の態様の物体検知装置では、第５の態様において、前記複数の送波時間長は、第１送波時間長と、前記第１送波時間長よりも短い第２送波時間長とを含む。前記送波制御部は、前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波するよう前記複数の送波部を順次制御する。前記検知部は、前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波した後、対応する前記送波部が前記第１送波時間長で送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。前記検知部は、前記複数の受波部のうち少なくとも２つの受波部における検知結果が物体を検知したことを表している場合には、前記少なくとも２つの受波部における検知結果の組み合わせから前記物体の位置を求める。前記送波制御部は、前記送波部の各々が前記第２送波時間長で前記超音波を送波するよう前記複数の送波部を順次制御する。前記検知部は、前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波した後、対応する前記送波部が前記第２送波時間長で送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。

第７の態様の物体検知装置では、第１〜第６のいずれかの態様において、前記複数の送波時間長で送波される前記超音波の周波数は同一である。

第８の態様の物体検知システムは、第１〜第７のいずれかの態様の物体検知装置と、前記送波部及び前記受波部とを備える。

第９の態様の移動体は、第８の態様の物体検知システムを備える。

この発明によると、距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を小さくしつつ、近距離の物体検知と長距離の物体検知とを行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る物体検知システムの構成を説明するブロック図である。 図２は、同上の物体検知システムが用いられる車両の概略構成図である。 図３Ａは、同上の物体検知システムが第１送波時間長で送波された超音波の波形を模式的に表す図である。図３Ｂは、同上の物体検知システムが第１送波時間長で送波された超音波の反射波の波形と第１閾値との関係を模式的に表す図である。図３Ｃは、同上の物体検知システムが第２送波時間長で送波された超音波の波形を模式的に表す図である。図３Ｄは、同上の物体検知システムが第２送波時間長で送波された超音波の反射波の波形と第２閾値との関係を模式的に表す図である。 図４は、同上の物体検知システムが超音波を送波する際の動作を説明する図である。

以下に説明する各実施形態及び変形例は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（実施形態）
本実施形態における物体検知装置１０、物体検知システム１００について、図１〜図４を用いて説明する。

本実施形態の物体検知システム１００は、例えば自動車等の移動体２００に搭載される（図２参照）。以下では、移動体２００を自動車として説明する。

本実施形態の物体検知システム１００は、検知対象として複数の空間において、物体の有無を検知する。例えば、物体検知システム１００は、移動体２００に近い空間（後述する空間Ｅ１１，Ｅ１２）と、移動体２００から離れた空間（後述する共通空間Ｅ３）において、物体の有無を検知する。

物体検知システム１００は、運転支援機能（以下、第１機能）と、周辺物体検知機能（以下、第２機能）とを有している。第１機能とは、移動体２００の移動方向において物体の有無を検知し、その検知結果に応じて、移動体２００の速度を制御したり、ブレーキの制御をしたりする機能である。第２機能は、移動体２００の周辺における物体の有無を検知する機能である。

物体検知システム１００は、図１に示すように、物体検知装置１０と、複数の超音波センサ２０（ここでは、２つの超音波センサ２０）とを備える。なお、本実施形態において、２つの超音波センサ２０を区別する場合には、超音波センサ２０Ａ、超音波センサ２０Ｂと記載する。

超音波センサ２０は、移動体２００に取り付けられる（例えば、リアバンパ）。具体的には、超音波センサ２０Ａはリアバンパの中央よりも一端に近い位置に、超音波センサ２０Ｂはリアバンパの中央よりも他端に近い位置に、それぞれ取り付けられる（図２参照）。

超音波センサ２０は、図１に示すように、送波部２１、受波部２２及び駆動部２３を備えている。

送波部２１は、電気信号を機械的な振動に変換するように構成されている。本実施形態では、送波部２１は、駆動部２３から出力された所定の電気信号によって振動し、空気を振動させることで超音波を空間に向けて送信（送波）する。本実施形態では、送波部２１は、駆動部２３からの電気信号に従って一定間隔で超音波を送信する。すなわち、送波部２１は、超音波を間接的に送波する。

受波部２２は、機械的な振動を電気信号に変換するように構成されている。本実施形態では、受波部２２は、超音波センサ２０Ａの送波部２１及び超音波センサ２０Ｂの送波部２１のそれぞれから送波された超音波のうち物体で反射した反射波を受信（受波）し、受波した反射波を電気信号に変換する。受波部２２は、変換した電気信号を物体検知装置１０に出力する。

駆動部２３は、物体検知装置１０の制御により、物体検知装置１０から受け取った駆動信号に基づいた電気信号を複数の送波時間長で送波部２１に出力し、複数の送波時間長で超音波を送波させる。なお、複数の送波時間長で送波される超音波の周波数は同一である。なお、超音波センサ２０と物体検知装置１０との間の通信は、例えばＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信で行われる。

駆動部２３は、送波される超音波の周波数から外れた周波数成分を除去するフィルタ回路を有している。駆動部２３は、フィルタ回路でフィルタ処理された電気信号を送波部２１に出力する。これにより、駆動部２３は、適切な周波数の超音波を送波部２１に出力させることができる。

本実施形態では、送波部２１及び受波部２２は、例えば超音波トランスデューサーで一体に構成されている。また、駆動部２３は、超音波トランスデューサーが収納される筐体に収納されている。なお、送波部２１、受波部２２及び駆動部２３は、それぞれ別体に構成されてもよい。例えば、送波部２１及び受波部２２が収納される筐体と、駆動部２３が収納される筐体とが分かれていてもよい。または、送波部２１及び駆動部２３が収納される筐体と、受波部２２が収納される筐体とが分かれていてもよい。その他、送波部２１が収納される筐体と、受波部２２が収納される筐体と、駆動部２３が収納される筐体とが分かれていてもよい。

物体検知装置１０は、図１に示すように、処理部１１と、記憶部１２とを備えている。

記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等から選択されるデバイスで構成される。記憶部１２は、受波部２２で受波した電気信号を用いた物体の検知に必要なデータを記憶している。

処理部１１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）であり、例えばＭＣＵ（Micro Control Unit：マイクロコントロールユニット）を主構成として備える。処理部１１（ＭＣＵ）は、そのメモリに記録されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行することで、処理部１１としての機能を実現する。

処理部１１は、図１に示すように、送波制御部１３と、検知部１４とを備える。

送波制御部１３は、超音波センサ２０の送波部２１からの超音波の送波を複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように、送波部２１を制御する。

例えば、送波制御部１３は、超音波センサ２０Ａが第１送波時間長で超音波を送波するように、超音波センサ２０Ａの駆動部２３を制御する。具体的には、送波制御部１３は、所定の周波数の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第１送波時間長で超音波センサ２０Ａの駆動部２３に出力する。これにより、超音波センサ２０Ａの送波部２１は、第１送波時間長で超音波を送波することができる。その後、送波制御部１３は、超音波センサ２０Ｂが第１送波時間長で超音波を送波するように、超音波センサ２０Ｂの駆動部２３を制御する。具体的には、送波制御部１３は、所定の周波数の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第１送波時間長で超音波センサ２０Ｂの駆動部２３に出力する。超音波センサ２０Ａ，２０Ｂのそれぞれにおいて、第１送波時間長で超音波が送波された後、送波制御部１３は、第１送波時間長よりも短い第２送波時間長で超音波を送波するよう超音波センサ２０Ａを制御する。具体的には、超音波センサ２０Ａが第２送波時間長で超音波を送波するように、超音波センサ２０Ａの駆動部２３を制御する。具体的には、送波制御部１３は、所定の周波数の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第２送波時間長で超音波センサ２０Ａの駆動部２３に出力する。その後、送波制御部１３は、第２送波時間長で超音波を送波するよう超音波センサ２０Ｂを制御する。

送波制御部１３は、上述した動作を１サイクルとして、このサイクルを繰り返して、超音波センサ２０Ａ，２０Ｂのそれぞれが、第１送波時間長及び第２送波時間長で超音波を送波するように制御する。

検知部１４は、第１送波時間長で送波した超音波の反射波を受波した受波部２２の波形、第２送波時間長で送波した超音波の反射波を受波した受波部２２の波形のそれぞれに基づいて、超音波センサ２０の検知対象となる空間での物体の有無を検知する。また、検知部１４は、送波部２１が超音波を送波してから、受波部２２が反射波を受波するまでの時間（受波時間）に基づいて、検知した物体までの距離を求める。また、検知部１４は、第１送波時間長において送波された超音波に対して物体が超音波センサ２０Ａ，２０Ｂの双方で検知された場合には、検知された物体の位置を三角測量方法等の測量方法を用いて求める。

検知部１４は、物体の有無の検知結果を、通信可能に接続された車両制御装置３０に出力する。検知部１４は、物体の位置を求めている場合には、当該物体の位置を車両制御装置３０に出力する。

車両制御装置３０は、検知部１４から受け取った検知結果に応じて、物体が存在することを通知する警告音を発する。また、物体の位置が求められている場合には、移動体２００に備えられた表示装置に、当該物体の位置を表示する。さらに、第１機能では、検知結果に応じて、移動体２００の速度を制御したり、ブレーキの制御をしたりする。

上述したように、送波制御部１３は、第１送波時間長と第２送波時間長とを切り替えながら、超音波センサ２０Ａ，２０Ｂのそれぞれから超音波を送波している。通常、超音波を送波する時間が長い程、検知対象となる空間は広くなる。例えば、超音波センサ２０Ａの受波部２２は、第１送波時間長で送波された超音波について、空間Ｅ１内での反射波を受波することが可能である（図２参照）。また、超音波センサ２０Ｂの受波部２２は、第１送波時間長で送波された超音波について、空間Ｅ２での反射波を受波することが可能である（図２参照）。つまり、第１送波時間長で超音波センサ２０Ａが超音波を送波した場合、超音波センサ２０Ａの受波部２２及び超音波センサ２０Ｂの受波部２２の双方で受波可能な空間は、空間Ｅ１と空間Ｅ２の共通空間Ｅ３である（図２参照）。なお、車幅外に存在する物体は運転支援（追突防止等）に影響を与えないため、共通空間Ｅ３は、移動体２００の車幅内に収まることが好ましい。

一方、第２送波時間長で超音波センサ２０Ａが超音波を送波した場合、空間Ｅ１０が検知対象の空間となる（図２参照）。第２送波時間長で超音波センサ２０Ｂが超音波を送波した場合、空間Ｅ１１が検知対象の空間となる（図２参照）。空間Ｅ１０，Ｅ１１は空間Ｅ１，Ｅ２よりも狭い空間であるので、空間Ｅ１０，Ｅ１１は第２機能に用いられる。第２機能では、移動体２００の周辺での物体の有無を検知するため、空間Ｅ１０，Ｅ１１には、移動体２００の車幅外の領域も含めることが好ましい。

次に、物体検知システム１００の基本動作について説明する。

まず、第１送波時間長で超音波を送波した場合での物体検知の動作について説明する。なお、ここでは、超音波センサ２０Ａは超音波を送波した場合について説明する。

送波制御部１３は、所定の周波数の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第１送波時間長で超音波センサ２０Ａの駆動部２３に出力する。駆動部２３は、第１送波時間長で駆動信号を送波制御部１３から受け取ると、超音波センサ２０Ａの送波部２１が所定の周波数で振動して第１送波時間長で超音波を送波するように、駆動信号に基づいた電気信号を送波部２１に出力する。超音波センサ２０Ａの送波部２１は、駆動部２３からの電気信号に従って所定の周波数で振動して第１送波時間長で超音波を送波する。図３Ａに、第１送波時間長で超音波センサ２０Ａの送波部２１が送波する超音波の波形Ｗ１（電気信号の波形）を示す。図３Ａに示す時間長Ｘ１が、第１送波時間長に相当する。

超音波センサ２０Ａの受波部２２は、超音波センサ２０Ａの送波部２１で送波された超音波の反射波を受波して、電気信号に変換してアナログ信号として物体検知装置１０に出力する。ここで、受波部２２で受波した反射波（変換された電気信号）の受波強度が大きすぎたり、小さすぎたりして物体検知に支障を来す場合がある。そのため、物体検知装置１０の記憶部１２は、電気信号の受波強度を補正するための補正値を、動作する機能と検知空間（検知範囲）との組み合わせに応じて記憶している。

処理部１１は、検知空間に応じた補正値を用いて、超音波センサ２０Ａの受波部２２から受け取った電気信号を補正する。処理部１１は、補正後の電気信号を、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータによりアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータによりデジタル信号に変換された反射波の波形Ｗ１０を図３Ｂに示す。

超音波センサ２０Ｂの受波部２２は、超音波センサ２０Ａの送波部２１で送波された超音波の反射波を受波して、電気信号に変換してアナログ信号として物体検知装置１０に出力する。

処理部１１は、検知空間に応じた補正値を用いて、超音波センサ２０Ｂの受波部２２から受け取った電気信号を補正する。処理部１１は、補正後の電気信号を、ＡＤコンバータによりアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータによりデジタル信号に変換された反射波の波形Ｗ１１を図３Ｂに示す。超音波センサ２０Ｂの受波部２２から物体までの距離は、超音波センサ２０Ａの受波部２２から物体までの距離よりも長いため、波形Ｗ１１は、波形Ｗ１０よりも遅れて出現する。

検知部１４は、まず波形Ｗ１０及び波形Ｗ１１のそれぞれから物体の検知を行う。検知空間において物体を検知した場合、波形Ｗ１０及び波形Ｗ１１において、超音波が物体で反射した反射波を受信した時間における受波強度がその前後の時間に対する受波強度と比較して小さくなる。そこで、検知部１４は、受波強度（電圧）に対する第１閾値Ｔ１と比較して、受波強度が第１閾値Ｔ１より低い場合には物体が存在することを検知する。本実施形態では、第１閾値Ｔ１は時間軸に沿って、検知処理が終了するまでは階段状に増加するよう変化している（図３Ｂ参照）。

次に、第２送波時間長で超音波を送波した場合での物体検知の動作について説明する。ここでは、超音波センサ２０Ａは超音波を送波した場合について説明する。

送波制御部１３は、所定の周波数の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第２送波時間長で超音波センサ２０Ａの駆動部２３に出力する。駆動部２３は、第２送波時間長で駆動信号を送波制御部１３から受け取ると、超音波センサ２０Ａの送波部２１が所定の周波数で振動して第２送波時間長で超音波を送波するように、駆動信号に基づいた電気信号を送波部２１に出力する。超音波センサ２０Ａの送波部２１は、駆動部２３からの電気信号に従って所定の周波数で振動して第２送波時間長で超音波を送波する。図３Ｃに、第２送波時間長で送波部２１が送波する超音波の波形Ｗ２（電気信号の波形）を示す。図３Ｃに示す時間長Ｘ２が、第２送波時間長に相当する。ここで、第２機能において送波される超音波の周波数は、第１機能において送波される超音波の周波数と同一である。

受波部２２は、送波部２１で送波された超音波の反射波を受波して、電気信号に変換してアナログ信号として物体検知装置１０に出力する。

処理部１１は、検知空間に応じた補正値を用いて、受波部２２から受け取った電気信号を補正する。処理部１１は、補正後の電気信号を、ＡＤコンバータによりアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータによりデジタル信号に変換された反射波の波形Ｗ２０を図３Ｄに示す。検知空間において物体が検知された場合、波形Ｗ２０において、超音波が物体で反射した反射波を受信した時間における受波強度がその前後の時間に対する受波強度と比較して、例えば波形Ｗ２０の破線部分のように小さくなる。

検知部１４は、波形Ｗ２０を用いて移動体２００の周辺における物体の検知を行う。具体的には、受波強度（電圧）に対する第２閾値Ｔ２と比較して、受波強度が第２閾値Ｔ２より低い場合には物体が存在することを検知する。本実施形態では、第２閾値Ｔ２は時間軸に沿って検知処理が終了するまでは階段状に増加するよう変化している（図３Ｄ参照）。例えば、図３Ｄにおいて、時刻ａ１において破線のような波形となっている場合には、第２閾値Ｔ２より小さくなっているので、検知部１４は、物体が存際するとして、超音波が送信されてから時刻ａ１までの時間（受波時間）に基づいて、物体までの距離を求める。

本実施形態では、物体検知システム１００は、上述したように、第１機能と、第２機能とを有している。

物体検知システム１００が第１機能として動作する場合における物体の有無の検知方法には、広範囲（長距離）における物体の有無の検知（長距離用の検知）と、狭範囲（近距離）における物体の有無の検知（近距離用の検知）とが含まれる。第１機能としての動作が開始すると、物体検知システム１００は、長距離用の検知を行う。具体的には、物体検知装置１０の送波制御部１３は、超音波センサ２０が第１送波時間長で超音波を送波するように、超音波センサ２０を制御する。物体検知装置１０の検知部１４は、第１送波時間長で送波された超音波の反射波に基づいて、物体の有無の検知を行う。物体検知システム１００は、長距離用の検知において、検知した物体の距離が所定値以下（例えば、１ｍ以下）である場合には、検知方法を、近距離用の検知に切り替える。検知方法が近距離用の検知に切り替えられると、送波制御部１３は、超音波センサ２０が第１送波時間長よりも短い送波時間長（例えば、第２送波時間長）で超音波を送波するように、超音波センサ２０を制御する。物体検知装置１０の検知部１４は、第２送波時間長で送波された超音波の反射波に基づいて、物体の有無の検知を行う。

本実施形態では、第１機能の長距離用の物体検知と、第１機能の近距離用の物体検知では、検知時間長が異なる。例えば、検知部１４は、第１機能の長距離用の物体検知では、超音波を送波してから第１時間が経過するまでの第１検知時間長で物体の検知（検知処理）を行う。検知部１４は、第１機能の近距離用の物体検知では、超音波を送波してから第１時間よりも短い第２時間が経過するまでの第２検知時間長で検知処理を行う。また、第１機能の長距離用の物体検知と、第１機能の近距離用の物体検知とで用いる第１閾値Ｔ１は異なるようにしてもよいし、同一の第１閾値Ｔ１であってもよい。なお、本実施形態では、第１機能における長距離用の物体検知と、第１機能の近距離用の物体検知とで用いる第１閾値Ｔ１は同一である。

本実施形態では、物体検知システム１００が第２機能として動作する場合における物体の有無の検知方法には、第１機能として動作する場合と同様に、検知部１４は、長距離用の物体検知と、近距離用の物体検知とが含まれる。この場合においても、第１機能として動作する場合と同様に、第２機能の長距離用の物体検知と、第２機能の近距離用の物体検知では、検知時間長が異なる。例えば、検知部１４は、第２機能の長距離用の物体検知では、超音波を送波してから第３時間が経過するまでの第３検知時間長で検知処理を行う。検知部１４は、第２機能の近距離用の物体検知では、超音波を送波してから第３時間よりも短い第４時間が経過するまでの第４検知時間長で検知処理を行う。第２機能の長距離用の物体検知と、第２機能の近距離用の物体検知とで用いる第２閾値Ｔ２は異なるようにしてもよいし、同一の第２閾値Ｔ２であってもよい。なお、本実施形態では、第２機能の長距離用の物体検知と、第２機能の近距離用の物体検知とで用いる第２閾値Ｔ２は異なっている。

次に、第１機能と第２機能との双方を用いた物体検知システム１００の動作について、図４を用いて説明する。

物体検知システム１００は、図４で示す期間ｔ１において、超音波センサ２０Ａから送波された超音波を用いた第１機能及び第２機能として動作し、第１機能（運転支援機能）及び第２機能（周辺物体検知機能）としての長距離用の物体検知を行う。まず、送波制御部１３は、超音波センサ２０Ａに対して第１送波時間長で超音波を送波するように超音波センサ２０Ａを制御する。

処理部１１は、超音波センサ２０Ａの受波部２２で受波した反射波に応じた電気信号に対して、補正及びデジタル変換を施して電気信号(第１受波信号)を取得する。検知部１４は、第１受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第１閾値Ｔ１とを比較して、共通空間Ｅ３において物体の有無を検知する。検知部１４は、受波強度が第１閾値Ｔ１以下の場合には物体が存在すると判断し、受波強度が第１閾値Ｔ１より大きい場合には物体は存在しないと判断する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。

処理部１１は、超音波センサ２０Ｂの受波部２２で受波した反射波に応じた電気信号に対して、補正及びデジタル変換を施して電気信号(第２受波信号)を取得する。検知部１４は、第２受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第１閾値Ｔ１とを比較して、共通空間Ｅ３において物体の有無を検知する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ｂの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。

検知部１４は、第１受波信号及び第２受波信号の双方の信号から物体が検知されると、三角測量法により、その物体の位置を求める。

検知部１４は、期間ｔ１のうち上述した第１検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

次に、検知部１４は、第１送波時間長で超音波センサ２０Ａが送波した超音波の反射波に基づいて、周辺での物体検知、つまり第２機能（周辺物体検出機能）における長距離用の物体検知を行う。

この場合、処理部１１は、第１送波時間長で超音波センサ２０Ａが送波した超音波の反射波に応じた電気信号に対して、第２機能（周辺物体検出機能）における長距離用の物体検知に応じた補正値を用いた補正及びデジタル変換を施して、電気信号(第３受波信号)を取得する。

検知部１４は、第３受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第２閾値Ｔ２とを比較して、周辺（空間Ｅ１０）における物体の有無を検知する。検知部１４は、受波強度が第２閾値Ｔ２以下の場合には周辺に物体が存在すると判断し、受波強度が第２閾値Ｔ２より大きい場合には周辺に物体は存在しないと判断する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ１のうち上述した第３検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

物体検知システム１００は、図４で示す期間ｔ２において、超音波センサ２０Ｂを用いた第１機能及び第２機能として動作し、第１機能及び第２機能としての長距離用の物体検知を行う。送波制御部１３は、超音波センサ２０Ｂに対して第１送波時間長で超音波を送波するように超音波センサ２０Ｂを制御する。処理部１１は、超音波センサ２０Ｂの受波部２２で受波した反射波に応じた電気信号に対して、補正及びデジタル変換を施して電気信号(第４受波信号)を取得する。検知部１４は、第３受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してからの経過時間に応じた第１閾値Ｔ１とを比較して、共通空間Ｅ３において物体の有無を検知する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ｂの送波部２１が超音波を送波してから、超音波センサ２０Ｂは、受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。

処理部１１は、超音波センサ２０Ａの受波部２２で受波した反射波に応じた電気信号に対して、補正及びデジタル変換を施して電気信号(第５受波信号)を取得する。検知部１４は、第５受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してからの経過時間に応じた第１閾値Ｔ１とを比較して、共通空間Ｅ３において物体の有無を検知する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。

検知部１４は、第４受波信号及び第５受波信号の双方の信号から物体が検知されると、三角測量法により、その物体の位置を求める。

検知部１４は、期間ｔ２のうち上述した第１検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

次に、期間ｔ１と同様に、検知部１４は、さらに第１送波時間長で超音波センサ２０Ｂが送波した超音波の反射波に基づいて、周辺（空間Ｅ１１）での物体検知（第２機能における長距離用の物体検知）を行う。

この場合、処理部１１は、第１送波時間長で超音波センサ２０Ｂが送波した超音波の反射波に応じた電気信号に対して、第２機能（周辺物体検出機能）における長距離用の物体検知に応じた補正値を用いた補正及びデジタル変換を施して、電気信号(第６受波信号)を取得する。

検知部１４は、第６受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ｂが送波してからの経過時間に応じた第２閾値Ｔ２とを比較して、周辺における物体の有無を検知する。検知部１４は、物体が存在することを検知した場合には、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ｂの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ２のうち上述した第３検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

物体検知システム１００は、図４で示す期間ｔ３において、超音波センサ２０Ａを用いた第２機能として動作し、近距離用の物体検知を行う。送波制御部１３は、超音波センサ２０Ａに対して第２送波時間長で超音波を送波するように超音波センサ２０Ａを制御する。

処理部１１は、第２送波時間長で超音波センサ２０Ａが送波した超音波の反射波に応じた電気信号に対して、第２機能（周辺物体検出機能）における近距離用の物体検知に応じた補正値を用いた補正及びデジタル変換を施して、電気信号(第７受波信号)を取得する。

検知部１４は、第７受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第２閾値Ｔ２とを比較して、周辺における物体の有無を検知する。検知部１４は、物体が存在すると判断した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ３のうち上述した第４検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

物体検知システム１００は、図４で示す期間ｔ４において、超音波センサ２０Ｂを用いた第２機能として動作し、近距離用の物体検知を行う。送波制御部１３は、超音波センサ２０Ｂに対して第２送波時間長で超音波を送波するように超音波センサ２０Ａを制御する。

処理部１１は、第２送波時間長で超音波センサ２０Ｂが送波した超音波の反射波に応じた電気信号に対して、第２機能（周辺物体検出機能）における近距離用の物体検知に応じた補正値を用いた補正及びデジタル変換を施して、電気信号(第８受波信号)を取得する。

検知部１４は、第８受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してからの経過時間に応じた第２閾値Ｔ２とを比較して、周辺における物体の有無を検知する。検知部１４は、物体を検知した場合には、超音波センサ２０Ｂが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ｂの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ４のうち上述した第４検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

以降、物体検知システム１００は、期間ｔ１〜期間ｔ４までの動作を繰り返す。例えば、物体検知システム１００は、図４に示す期間ｔ５では、超音波センサ２０Ａにおいて第１送波時間長で送波された超音波を用いた第１機能及び第２機能を実行する。物体検知システム１００は、期間ｔ６では、超音波センサ２０Ｂにおいて第１送波時間長で送波された超音波を用いた第１機能及び第２機能を実行する。物体検知システム１００は、期間ｔ７では、超音波センサ２０Ａにおいて第２送波時間長で送波された超音波を用いた第２機能を実行する。物体検知システム１００は、期間ｔ８では、超音波センサ２０Ｂにおいて第２送波時間長で送波された超音波を用いた第２機能を実行する。

なお、図４で示す期間ｔ１，ｔ２，ｔ５，ｔ６において、上述したように、第１機能における近距離用の物体検出を行う場合がある。例えば、期間ｔ１，ｔ２において検出された物体の距離が所定値以下（１ｍ以下）である場合、期間ｔ５，ｔ６では、第１機能における近距離用の物体検出を行う。

以下、期間ｔ１において、超音波センサ２０Ａが送波した超音波を用いて第１機能における近距離用の物体検出を行う場合の動作について説明する。

期間ｔ１において、送波制御部１３は、超音波センサ２０Ａに対して第１送波時間長よりも短い時間長（例えば第２送波時間長）で超音波を送波するように超音波センサ２０Ａを制御する。処理部１１は、超音波センサ２０Ａの受波部２２で受波した反射波に応じた電気信号に対して、補正及びデジタル変換を施して電気信号(第９受波信号)を取得する。検知部１４は、第９受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第１閾値Ｔ１とを比較して、物体の有無を検知する。検知部１４は、物体を検知した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ１のうち上述した第２検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

また、検知部１４は、さらに第２送波時間長で超音波センサ２０Ａが送波した超音波の反射波に基づいて、周辺での物体検知（周辺物体検出機能における近距離用の物体検知）をも行う。

この場合、処理部１１は、第２送波時間長で超音波センサ２０Ａが送波した超音波の反射波に応じた電気信号に対して、周辺物体検出機能における長距離用の物体検知に応じた補正値を用いた補正及びデジタル変換を施して、電気信号(第１０受波信号)を取得する。

検知部１４は、第１０受波信号の電圧（受波強度）と、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してからの経過時間に応じた第２閾値Ｔ２とを比較して、周辺における物体の有無を検知する。検知部１４は、物体を検知した場合には、超音波センサ２０Ａが超音波を送波してから、超音波センサ２０Ａの受波部２２が反射波を受波するまでの時間に基づいて、検知した物体までの距離を求める。検知部１４は、期間ｔ１のうち上述した第４検知時間長を経過するまで、上記処理を行う。

なお、超音波センサ２０Ａが送波した超音波を用いた第１機能における近距離用の物体検知において、超音波センサ２０Ｂの受波部２２が受波した反射波を用いた検知結果と合せて物体の位置を求めてもよい。

また、超音波センサ２０Ｂに対して第１機能における近距離用の物体検知を行う場合の動作については、上記と同様の動作であるので、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、物体検知システム１００は、周辺物体検知機能では、第１送波時間帯で送波された超音波に基づく検知と、第２送波時間帯で送波された超音波に基づく検知とを行っている。そのため、物体の検知を行う各期間において、周辺物体検知機能による物体検知が行われない期間はない。これにより、物体検知システム１００は、周辺物体検知機能についての規格に準拠した検知を行うことができる。

また、従来、２つの周辺物体検知用の超音波センサがバンパの角にそれぞれ設けられ、２つの運転支援用の超音波センサがバンパの中央部に設けられて、周辺物体検知機能及び運転支援機能が実現されている。一方、本実施形態では、２つの超音波センサ２０を用いて周辺物体検知機能及び運転支援機能が実現しているので、部品点数が少ない。これにより、物体検知システムのコストを低減することが可能になる。

（５）変形例
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記各実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

上記実施形態において、送波制御部１３は、第１送波時間長と第２送波時間長の２つの時間長を切り替える構成としたが、この構成に限定されない。送波制御部１３は、３つ以上の時間長の切り替えを行ってもよい。これにより、物体検知システム１００は、近距離、中距離及び長距離と３つの距離に応じた検知空間の各々について物体検知を行うことができる。

上記実施形態において、第１送波時間長において送信する超音波の周波数と、第２送波時間長において送信する超音波の周波数とは、同一であるとしたが、これに限定されない。第１送波時間長において送信する超音波の周波数と、第２送波時間長において送信する超音波の周波数とは、異なっていてもよい。

上記実施形態において、物体検知装置１０は、運転支援機能において近距離用物体検知を行う場合、超音波を送波する時間長を第２送波時間長とする構成としたが、この構成に限定されない。物体検知装置１０は、運転支援機能において近距離用物体検知を行う場合で超音波を送波する時間長は、第１送波時間長より短い時間長であればよい。

上記実施形態では、超音波センサ２０の個数を２つとする構成としたが、この構成に限定されない。超音波センサ２０の個数は１つ以上であればよい。

上記実施形態では、超音波センサ２０Ａ及び超音波センサ２０Ｂのそれぞれから送波された超音波の反射波を、超音波センサ２０Ａの受波部２２及び超音波センサ２０Ｂの受波部２２が受波する構成としたが、この構成に限定されない。超音波センサ２０Ａから送波された超音波の反射波を超音波センサ２０Ａの受波部２２のみが受波し、超音波センサ２０Ｂから送波された超音波の反射波を超音波センサ２０Ｂの受波部２２のみが受波してもよい。この場合、検知部１４は、超音波センサ２０Ａから送波された超音波に基づく物体検知及び超音波センサ２０Ｂから送波された超音波に基づく物体検知が行われた後に、双方の反射波から物体が検知されると、物体の位置を求める。

上記実施形態では、駆動信号の生成を物体検知装置１０の送波制御部１３が行う構成としたが、この構成に限定されない。他の構成要素、例えば超音波センサ２０の駆動部２３が駆動信号の生成を行ってもよい。

また、物体検知装置１０と超音波センサ２０との間の通信方式は、特に限定されず、例えば、上述したＬＩＮ通信であってもよいし、他の通信方式であってもよい。

上記実施形態では、超音波センサ２０は、移動体２００（自動車）のリアバンパに取り付けられる構成としたが、この構成に限定されない。超音波センサ２０は、移動体２００（自動車）のフロントバンパに取り付けられてもよいし、移動体２００（自動車）の側面に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、移動体２００の一例として自動車としたが、この例示に限定されない。移動体２００は、ゴルフ場のカートであってもよい。移動体２００は、人の運転により移動する乗り物であればよい。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様の物体検知装置１０は、送波制御部１３と、検知部１４とを備える。送波制御部１３は、送波部２１からの超音波の送波を、超音波を送波する複数の送波時間長（第１送波時間長、第２送波時間長）を切り替えながら繰り返すように、送波部２１を制御する。検知部１４は、超音波を送波してから超音波の反射波を受波部２２が受波するまでの受波時間に基づいて、検知エリア（検知空間）内での物体の検知を行う。

この構成によると、物体検知装置１０は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、超音波が届く範囲を切り替えている。つまり、物体検知装置１０は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、検知エリア（検知空間）を切り替えることができる。これにより、近距離の物体検知を行う空間と、長距離の物体検知を行う空間とをそれぞれ確保するために、近距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を大きくする必要がない。したがって、物体検知装置１０は、近距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を小さくしつつ、近距離の物体検知と長距離の物体検知とを行うことができる。

また、従来では、距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分が大きくなるため、変調処理等の回路設計が複雑になる可能性がある。一方、上述した物体検知装置１０では、距離の物体検知に用いられる周波数と長距離の物体検知に用いられる周波数との差分を小さくすることができるので、従来と比較して変調処理等の回路設計が複雑になる可能性は小さくなる。

第２の態様の物体検知装置１０では、第１の態様において、検知部１４は、複数の送波時間長（第１送波時間長、第２送波時間長）にそれぞれ対応付けられ、かつ超音波の受波強度に対する複数の閾値（第１閾値Ｔ１、第２閾値Ｔ２）を用いて物体の検知を行う。

この構成によると、物体検知装置１０は、複数の閾値を用いて物体の検出を行うので、より精度の高い物体検出が可能となる。

第３の態様の物体検知装置１０では、第２の態様において、複数の閾値の各々は、検知部１４による物体検知の処理が終了するまで時間軸方向に対して変化する。

この構成によると、物体検知装置１０は、複数の閾値の各々いついて、時間軸方向に対して変化させているので、時間軸方向に対して閾値を任意に設定できる。また、閾値を増加させることで、検出範囲を徐々に広げることができる。そのため、より精度の高い物体検出が可能となる。

第４の態様の物体検知装置１０では、第２又は第３の態様において、検知部１４は、複数の閾値のうち送波制御部１３で切り替えられた送波時間長に応じた閾値を用いて物体の検知を行う。

この構成によると、物体検知装置１０は、送波時間長に応じた閾値を用いるので、より精度の高い物体検知を行うことができる。

第５の態様の物体検知装置１０では、第１〜第４のいずれかの態様において、送波部２１は、複数存在している。受波部２２は、複数存在し、複数の送波部２１にそれぞれ対応している。送波制御部１３は、複数の送波部２１に対して、送波部２１の各々の超音波の送波を複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように制御する。検知部１４は、対応する送波部２１が送波した超音波に対する受波時間に基づいて、受波部２２ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。

この構成によると、物体検知装置１０は、複数の送波部２１から送波された超音波のそれぞれに基づいて、物体検知を行うので、より精度の高い物体検知を行うことができる。

第６の態様の物体検知装置１０では、第５の態様において、複数の送波時間長は、第１送波時間長と、第１送波時間長よりも短い第２送波時間長とを含む。送波制御部１３は、送波部２１の各々が第１送波時間長で超音波を送波するよう複数の送波部２１を順次制御する。検知部１４は、送波部２１の各々が第１送波時間長で超音波を送波した後、対応する送波部２１が第１送波時間長で送波した超音波に対する受波時間に基づいて、受波部２２ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。検知部１４は、複数の受波部２２のうち少なくとも２つの受波部における検知結果が物体を検知したことを表している場合には、少なくとも２つの受波部２２における検知結果の組み合わせから物体の位置を求める。送波制御部１３は、送波部２１の各々が第２送波時間長で超音波を送波するよう複数の送波部２１を順次制御する。検知部１４は、送波部の各々が第１送波時間長で超音波を送波した後、対応する送波部２１が第２送波時間長で送波した超音波に対する受波時間に基づいて、受波部２２ごとに検知エリア内での物体の検知を行う。

この構成によると、物体検知装置１０は、受波部２２ごとに、物体の有無を検知し、受波部２２の組み合わせから物体の位置を求めている。これにより、より精度の高い物体検知を行うことができる。

第７の態様の物体検知装置１０では、第１〜第６のいずれかの態様において、複数の送波時間長で送波される超音波の周波数は同一である。

この構成によると、物体検知装置１０は、複数の送波時間長で送波される超音波に対して同一の周波数を用いるので、送波される超音波ごとに異なるフィルタ処理を施す必要がない。従来では、検知エリアを切り替えるために超音波の周波数を切り替えるので、検知エリアごとに異なるフィルタ処理を設ける必要があり、構成が煩雑になる可能性がある。しかしながら、本実施形態の物体検知装置１０では、すべての検知エリアに対して同一のフィルタ処理を施せばよいので、検知エリアごとに異なるフィルタ処理を設ける必要はない。そのため、従来と比較して、構成が煩雑なる可能性を低くすることができる。また、複数の送波時間長で送波される超音波の周波数は同一とすることで、Ｑ値を高くし、感度を高めてＳ／Ｎ比をよくすることもできる。

第８の態様の物体検知システム１００は、第１〜第７のいずれかの態様の物体検知装置１０と、送波部２１及び受波部２２とを備える。

この構成によると、物体検知システム１００は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、超音波が届く範囲を切り替えている。つまり、物体検知システム１００は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、検知エリア（検知空間）を切り替えることができる。

第９の態様の移動体２００は、第８の態様の物体検知システム１００を備える。

この構成によると、移動体２００は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、超音波が届く範囲を切り替えている。つまり、移動体２００は、超音波を送波する送波時間長を切り替えることで、検知エリア（検知空間）を切り替えることができる。

１０ 物体検知装置
１３ 送波制御部
１４ 検知部
２０ 超音波センサ
２１ 送波部
２２ 受波部
１００ 物体検知システム
２００ 移動体
Ｔ１ 第１閾値
Ｔ２ 第２閾値
Ｅ３ 共通空間（検知空間、検知エリア）
Ｅ１０，Ｅ１１ 空間（検知空間、検知エリア）

Claims (9)

1. 送波部からの超音波の送波を、前記超音波を送波する複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように、前記送波部を制御する送波制御部と、
   前記超音波を送波してから前記超音波の反射波を受波部が受波するまでの受波時間に基づいて、検知エリア内での物体の検知を行う検知部とを備える
   ことを特徴とする物体検知装置。
2. 前記検知部は、
   前記複数の送波時間長にそれぞれ対応付けられ、かつ前記超音波の受波強度に対する複数の閾値を用いて前記物体の検知を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記複数の閾値の各々は、前記検知部による物体検知の処理が終了するまで時間軸方向に対して変化する
   ことを特徴とする請求項２に記載の物体検知装置。
4. 前記検知部は、
   前記複数の閾値のうち前記送波制御部で切り替えられた前記送波時間長に応じた閾値を用いて前記物体の検知を行う
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の物体検知装置。
5. 前記送波部は、複数存在し、
   前記受波部は、複数存在し、前記複数の送波部にそれぞれ対応しており、
   前記送波制御部は、
   複数の前記送波部に対して、前記送波部の各々の超音波の送波を前記複数の送波時間長を切り替えながら繰り返すように制御し、
   前記検知部は、
   対応する前記送波部が送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行う
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体検知装置。
6. 前記複数の送波時間長は、第１送波時間長と、前記第１送波時間長よりも短い第２送波時間長とを含み、
   前記送波制御部は、
   前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波するよう前記複数の送波部を順次制御し、
   前記検知部は、
   前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波した後、対応する前記送波部が前記第１送波時間長で送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行い、
   前記複数の受波部のうち少なくとも２つの受波部における検知結果が物体を検知したことを表している場合には、前記少なくとも２つの受波部における検知結果の組み合わせから前記物体の位置を求め、
   前記送波制御部は、
   前記送波部の各々が前記第２送波時間長で前記超音波を送波するよう前記複数の送波部を順次制御し、
   前記検知部は、
   前記送波部の各々が前記第１送波時間長で前記超音波を送波した後、対応する前記送波部が前記第２送波時間長で送波した前記超音波に対する前記受波時間に基づいて、前記受波部ごとに検知エリア内での物体の検知を行う
   ことを特徴とする請求項５に記載の物体検知装置。
7. 前記複数の送波時間長で送波される前記超音波の周波数は同一である
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体検知装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の物体検知装置と、
   前記送波部及び前記受波部とを備える
   ことを特徴とする物体検知システム。
9. 請求項８に記載の物体検知システムを備える
   ことを特徴とする移動体。