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公開番号2025132094
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029432
出願日2024-02-29
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 7/524 20060101AFI20250903BHJP(測定;試験)
要約【課題】近距離の対象物を検知する性能を向上させることができる信号処理装置を提供する。
【解決手段】信号処理装置(10)は、超音波センサ素子(1)の送信周波数を切り替えるように構成される送信周波数制御部(12)と、前記送信周波数を切り替えた場合の、前記超音波センサ素子の残響による残響波形と対象物による反射波とが合成されて生成される反射波信号の波形の変化を検知するように構成される波形変化検知部(13,14)と、を備える。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
超音波センサ素子を駆動して超音波を前記超音波センサ素子に送信させ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、
前記受信信号を検波する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、
前記超音波センサ素子の送信周波数を切り替えるように構成される送信周波数制御部と、
前記送信周波数を切り替えた場合の、前記超音波センサ素子の残響による残響波形と対象物による反射波とが合成されて生成される前記反射波信号の波形の変化を検知するように構成される波形変化検知部と、
を備える、信号処理装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記波形変化検知部は、前記反射波信号において対象物による反射の波形が前記残響による波形から分離したことを検知した場合に、前記対象物までの距離を算出するように構成される距離検知部である、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記距離検知部は、前記反射波信号が所定のしきい値を下回った後に前記しきい値以上となったことを検知することで、前記反射の波形が前記残響による波形から分離したと検知する、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記反射波信号と前記しきい値とを比較するように構成される比較器をさらに備え、
前記距離検知部は、前記比較器の出力に基づいて検知を行う、請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記反射の波形が前記残響による波形から分離しないまま、前記送信周波数の切り替えが規定回数に達した場合、検知結果が未検知とされる、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記波形変化検知部は、前記反射波信号の波形の基準波形からのずれを検知し、当該ずれがある場合に近距離の前記対象物が存在すると判定する近距離対象物検知部である、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記ずれがないまま、前記送信周波数の切り替えが規定回数に達した場合、検知結果が未検知とされる、請求項６に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記送信周波数を切り替える範囲においては、前記超音波センサ素子の共振周波数が含まれる、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記駆動回路、前記受信回路、および前記反射波信号生成部を有する半導体装置と、
前記送信周波数制御部および前記波形変化検知部を有する制御装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記制御装置と双方向に通信可能に構成される通信部を有する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記駆動回路、前記受信回路、前記反射波信号生成部、前記送信周波数制御部、および前記波形変化検知部を有する半導体装置として構成される、請求項１に記載の信号処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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 2,000 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］
超音波センサは、測定開始時に超音波センサ素子を高電圧で駆動して超音波を発生させる。このとき、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される。このとき、発生した電圧が受信回路に入力されるため、センサの発生電圧と、障害物で反射された超音波の受信による信号とが重畳され、受信動作ができない時間が存在する。この現象を残響、この時間を残響時間と呼んでいる。残響時間は、近距離測定の性能（近距離測定限界距離）に関係する。
【０００５】
上記のような残響の影響下において、近距離の障害物をなるべく検知することが要望される。
【０００６】
上記状況に鑑み、本開示は、近距離の対象物を検知する性能を向上させることができる信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
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して超音波を前記超音波センサ素子に送信させ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、
前記受信信号を検波する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、
前記超音波センサ素子の送信周波数を切り替えるように構成される送信周波数制御部と、
前記送信周波数を切り替えた場合の、前記超音波センサ素子の残響による残響波形と対象物による反射波とが合成されて生成される前記反射波信号の波形の変化を検知するように構成される波形変化検知部と、を備える構成としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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、反射波信号の一例を示す波形図である（残響波形と反射波波形が分離している場合）。
図４は、反射波信号の一例を示す波形図である（残響波形と反射波波形が分離していない場合）。
図５は、基準波形と反射波信号の一例を示す波形図である（反射波信号が基準波形からずれている場合）。
図６は、基準波形と反射波信号の一例を示す波形図である（反射波信号が基準波形からずれていない場合）。
図７は、残響のＳｉｎ波Ｗ１、反射波のＳｉｎ波Ｗ２、およびＳｉｎ波Ｗ１，Ｗ２を合成した合成波形Ｗ３の一例を示す図である。
図８は、超音波センサから超音波を送信した場合を示す模式図である。
図９は、送信周波数の変更前に得られた反射波信号の一例を示す波形図である。
図１０は、送信周波数の変更後に得られた反射波信号の一例を示す波形図である。
図１１は、基準波形と、反射波波形（送信周波数の変更前）の一例を示す波形図である。
図１２は、基準波形と、反射波波形（送信周波数の変更後）の一例を示す波形図である。
図１３は、本開示の例示的な実施形態に係る超音波センサの構成を示す図である。
図１４は、対象物までの距離を検知する動作に関するフローチャートである。
図１５は、近距離の対象物が存在することを検知する動作に関するフローチャートである。
図１６は、変形例に係る超音波センサの構成を示す図である。
【０００９】
[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。
【００１０】
＜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。
（【００１１】以降は省略されています）

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