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公開番号2025044390
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023151933
出願日2023-09-20
発明の名称信号処理装置、超音波センサ、および車両
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類G01S 7/526 20060101AFI20250326BHJP(測定;試験)
要約【課題】残響時間の短縮とノイズ除去性能の向上を両立することを可能とする信号処理装置を提供する。
【解決手段】信号処理装置(101A)は、比較器(9)から出力される比較信号(CMP)がレベル変化してから所定の不感時間(Td)だけレベルを維持した場合、マスク信号(MSK)のレベルを変化させ、前記比較信号がレベル変化してから前記不感時間を経過する前にレベル変化した場合、前記マスク信号のレベルを直前のレベルのまま維持するようにして、前記マスク信号を出力するように構成されるマスキング部(10)と、超音波センサ素子(1)の駆動開始からの第1期間(T1)における前記不感時間を、前記第1期間の後の第2期間(T2)における前記不感時間よりも短くするように前記不感時間を生成するように構成される不感時間生成部(13)と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
超音波センサ素子を駆動するように構成される駆動回路と、
前記超音波センサ素子の出力に基づいて受信信号を出力するように構成される受信回路と、
前記受信信号に基づいて検波処理を行うことで反射波信号を生成するように構成される反射波信号生成部と、
前記反射波信号としきい値とを比較して比較結果としての比較信号を出力するように構成される比較器と、
前記比較信号がレベル変化してから所定の不感時間だけレベルを維持した場合、マスク信号のレベルを変化させ、前記比較信号がレベル変化してから前記不感時間を経過する前にレベル変化した場合、前記マスク信号のレベルを直前のレベルのまま維持するようにして、前記マスク信号を出力するように構成されるマスキング部と、
前記超音波センサ素子の駆動開始からの第１期間における前記不感時間を、前記第１期間の後の第２期間における前記不感時間よりも短くするように前記不感時間を生成するように構成される不感時間生成部と、
を備える、信号処理装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記センサ素子と前記比較器との間に配置され、入力に対してゲイン値を乗算するように構成される乗算器と、
前記ゲイン値を時間に応じて可変に生成するように構成されるゲイン値制御部と、
前記不感時間を前記ゲイン値に応じて可変に生成するように構成される不感時間生成部と、
をさらに備える、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記駆動開始から時間を測定開始し、前記不感時間を時間経過に応じて可変に生成するように構成される不感時間生成部をさらに備える、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記不感時間生成部は、前記第２期間において、時間に対して連続的に上昇するように前記不感時間を生成する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記不感時間生成部は、前記第２期間において、時間に対して複数段階のステップ状に上昇するように前記不感時間を生成する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記不感時間生成部は、前記第２期間の開始タイミングにおいて瞬時に上昇するように前記不感時間を生成し、以降は前記不感時間は一定である、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記マスキング部は、
前記比較信号のレベル変化をトリガとして時間を初期化しつつ時間のカウントを開始し、前記比較信号のレベルが一致している間はカウントを継続するように構成される連続一致カウンタと、
前記連続一致カウンタから出力されるカウント値と前記不感時間とを比較するように構成されるカウント値比較器と、
前記カウント値比較器の出力が所定のレベル変化をした場合に前記比較信号のレベルを前記マスク信号のレベルとして前記マスク信号を出力する出力ラッチ部と、
を有する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の信号処理装置と、前記超音波センサ素子と、を備える超音波センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波センサを備える車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を発生させて障害物からの反射波が返ってくるまでの時間ＴＯＦ（Time
Of Flight）を計測することにより障害物までの距離を測定する超音波センサが知られて
いる（例えば、特許文献１）。このような超音波センサは車両に搭載されることが多く、一例として車載用クリアランスソナーが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／００４６０９号
【０００４】
［概要］
超音波センサ素子の駆動を停止しても、超音波センサ素子の機械的振動が継続する。このような残響の発生中に近距離の物体で反射した反射波を受信した場合、距離を測定できない。従って、残響時間をなるべく短くすることが望まれる。一方、超音波センサ素子からの出力に基づいて生成される反射波信号に含まれるノイズの影響を除去するノイズ除去性能の向上も要求される。
【０００５】
上記状況に鑑み、本開示は、残響時間の短縮とノイズ除去性能の向上を両立することを可能とする信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本開示の一態様に係る信号処理装置は、
超音波センサ素子を駆動するように構成される駆動回路と、
前記超音波センサ素子の出力に基づいて受信信号を出力するように構成される受信回路と、
前記受信信号に基づいて検波処理を行うことで反射波信号を生成するように構成される反射波信号生成部と、
前記反射波信号としきい値とを比較して比較結果としての比較信号を出力するように構成される比較器と、
前記比較信号がレベル変化してから所定の不感時間だけレベルを維持した場合、マスク信号のレベルを変化させ、前記比較信号がレベル変化してから前記不感時間を経過する前にレベル変化した場合、前記マスク信号のレベルを直前のレベルのまま維持するようにして、前記マスク信号を出力するように構成されるマスキング部と、
前記超音波センサ素子の駆動開始からの第１期間における前記不感時間を、前記第１期間の後の第２期間における前記不感時間よりも短くするように前記不感時間を生成するように構成される不感時間生成部と、
を備える構成としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、超音波センサを車両に適用した例を示す図である。
図２は、比較例に係る超音波センサの構成を示す図である。
図３は、超音波センサの第１動作例を示すタイミングチャートである。
図４は、マスキング部による動作を説明するための波形例を示す図である。
図５は、マスキング部の構成例を示す図である。
図６は、本開示の第１実施形態に係る超音波センサの構成を示す図である。
図７は、本開示の第２実施形態に係る超音波センサの構成を示す図である。
図８は、超音波センサの第２動作例を示すタイミングチャートである。
図９は、超音波センサの第３動作例を示すタイミングチャートである。
【０００８】
[詳細な説明]
以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
＜車両に搭載される超音波センサ＞
図１には、超音波センサ１０Ｘを搭載した車両２００と、対象物（障害物）３００とが示されている。超音波センサ１０Ｘから送波された超音波は、対象物３００で反射して反射波として超音波センサ１０Ｘにより受波される。超音波センサ１０Ｘは、超音波を送波してから受波するまでの時間を測定することで距離を測定する。超音波センサ１０Ｘとして、以下説明する各種の超音波センサが適用されうるが、超音波センサの適用対象は車両には限らない。
【００１０】
＜比較例＞
図２は、比較例に係る超音波センサ１００の構成を示す図である。超音波センサ１００は、超音波センサ素子（以下、センサ素子）１と、信号処理装置１００Ａと、を備える。信号処理装置１００Ａは、駆動回路２、受信回路３、ＡＤＣ４、反射波信号生成部５、乗算器６、ゲイン値制御部７、しきい値生成部８、比較器９、マスキング部１０、信号選択部１１、および通信端子１２を集積化して有するＩＣ（集積回路）である。なお、信号処理装置における回路構成は、必ずしもＩＣで構成しなくてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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