特開 2024-159196 超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159196

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/524 20060101AFI20241031BHJP

   G01S 15/931 20200101ALN20241031BHJP

【ＦＩ】

G01S7/524 R

G01S15/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023075035

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青木 大輔

(72)【発明者】

【氏名】磯部 直希

【テーマコード（参考）】

5J083

【Ｆターム（参考）】

5J083AA02

5J083AB12

5J083AC18

5J083AD04

5J083AF05

5J083BA01

5J083CA01

5J083CA02

5J083CA10

(57)【要約】

【課題】製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができる超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法を得る。
【解決手段】超音波センサ駆動制御装置１０は、所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波４０Ａを送信し、物体ＯＢで反射された超音波４０Ａの反射波５０Ａを受信する超音波センサ２０を駆動制御する。超音波センサ駆動制御装置１０は、超音波センサ２０に単発のパルス波を入力することにより振動体４２Ａを振動させ、振動体４２Ａの振動により送信された超音波４０Ａが物体ＯＢで反射された反射波５０Ａに基づいて振動体４２Ａの共振周波数Ｆを検出し、検出した共振周波数Ｆで連続して波形を入力することにより振動体４２Ａを駆動させる駆動制御部３２を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された前記超音波の反射波を受信する超音波センサを駆動制御する駆動制御装置であって、
前記超音波センサに単発のパルス波を入力することにより前記振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて前記振動体の共振周波数を検出し、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより前記振動体を駆動させる駆動制御部を含む超音波センサ駆動制御装置。

【請求項2】

前記パルス波は、矩形波又は正弦波である請求項１に記載の超音波センサ駆動制御装置。

【請求項3】

前記駆動制御部は、前記共振周波数で矩形波又は正弦波を連続して入力する請求項１に記載の超音波センサ駆動制御装置。

【請求項4】

前記超音波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間に基づいて前記物体までの距離を検出する距離検出部を備え、
該距離検出部は、前記パルス波を入力してから当該パルス波の前記反射波を受信するまでに要する時間に基づいて前記距離よりも近い近距離を検出する請求項１に記載の超音波センサ駆動制御装置。

【請求項5】

前記距離検出部は、前記駆動制御部による前記共振周波数の検出と並行して前記近距離を検出する請求項４に記載の超音波センサ駆動制御装置。

【請求項6】

前記駆動制御部は、入力した前記パルス波の前記反射波における自由振動を検出することにより前記共振周波数を検出する請求項１に記載の超音波センサ駆動制御装置。

【請求項7】

所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された前記超音波の反射波を受信する超音波センサを駆動制御する駆動制御方法であって、
前記超音波センサに単発のパルス波を入力することにより前記振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて前記振動体の共振周波数を検出し、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより前記振動体を駆動させる超音波センサ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、障害物を検出できる範囲が温度と湿度に応じて変動するため、温度センサと湿度センサを用いることなく、温度と湿度による検出範囲の変動を抑制できる障害物検出装置が開示されている。上記障害物検出装置では、具体的に、超音波の残響波形に対応する閾値を予め記憶された閾値から選択することによりキャリブレーションを行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３２４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、超音波センサ等、特許文献１に記載されたような障害物検出装置においては、振幅が大きくなるように共振周波数で駆動する必要があるが、製造上のバラつきや経時変化により、常に共振周波数で駆動することは困難である。共振周波数以外の周波数で超音波センサを駆動すると、規定された遠距離の検出の維持は困難である。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して、超音波センサにおいて製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができる超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様の超音波センサ駆動制御装置は、所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された前記超音波の反射波を受信する超音波センサを駆動制御する駆動制御装置であって、前記超音波センサに単発のパルス波を入力することにより前記振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて前記振動体の共振周波数を検出し、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより前記振動体を駆動させる駆動制御部を含む。

【0007】

本発明の第１の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された超音波の反射波を受信する超音波センサにおいて、単発のパルス波を入力することにより振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて振動体の共振周波数を検出している。そのため、超音波センサにおいて、製造上のバラつきや経時変化により共振周波数にずれが生じていたとしても、超音波センサ固有の共振周波数を検出することができるので、共振周波数を補正することができる。また、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより振動体を駆動させているので、補正された共振周波数、すなわち音波を大きくすることができる共振周波数で振動体を駆動することができる。これにより、超音波センサにおいて製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができる。

【0008】

本発明の第２の態様の超音波センサ駆動制御装置は、第１の態様において、前記パルス波は、矩形波又は正弦波である。

【0009】

本発明の第２の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、パルス波が、矩形波である場合には、より容易に超音波センサを駆動させることができる。また、パルス波が正弦波である場合には、矩形波に比べて、効率よく、かつ低振動及び低騒音で超音波センサを駆動させることができる。

【0010】

本発明の第３の態様の超音波センサ駆動制御装置は、第１の態様又は第２の態様において、前記駆動制御部は、前記共振周波数で矩形波又は正弦波を連続して入力する。

【0011】

本発明の第３の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、駆動制御部は、検出された共振周波数で矩形波又は正弦波を連続して入力するので、矩形波を連続して入力する場合には、より容易に超音波センサを駆動させることができる。また、正弦波を連続して入力する場合には、矩形波に比べて、効率よく、かつ低振動及び低騒音で超音波センサを駆動させることができる。

【0012】

本発明の第４の態様の超音波センサ駆動制御装置は、第１の態様～第３の態様の何れか１つの態様において、前記超音波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間に基づいて前記物体までの距離を検出する距離検出部を備え、該距離検出部は、前記パルス波を入力してから当該パルス波の前記反射波を受信するまでに要する時間に基づいて前記距離よりも近い近距離を検出する。

【0013】

本発明の第４の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、距離検出部が、パルス波を入力してから当該パルス波の反射波を受信するまでに要する時間に基づいて前記距離よりも近い近距離を検出している。そのため、単発のパルス波の入力によって、近距離に位置する物体までの距離を取得することができる。

【0014】

本発明の第５の態様の超音波センサ駆動制御装置は、第４の態様において、前記距離検出部は、前記駆動制御部による前記共振周波数の検出と並行して前記近距離を検出する。

【0015】

本発明の第５の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、距離検出部が、駆動制御部による共振周波数の検出と並行して近距離を検出しているので、共振周波数と近距離に位置する物体までの距離とを効率的に取得することができる。

【0016】

本発明の第６の態様の超音波センサ駆動制御装置は、第１の態様～第５の態様の何れか１つの態様において、前記駆動制御部は、入力した前記パルス波の前記反射波における自由振動を検出することにより前記共振周波数を検出する。

【0017】

本発明の第６の態様の超音波センサ駆動制御装置によれば、駆動制御部が、入力したパルス波の反射波における自由振動を検出することにより共振周波数を検出するので、他の装置を使用することなく容易に共振周波数を検出することができる。

【0018】

本発明の第７の態様の超音波センサ駆動制御方法は、所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された前記超音波の反射波を受信する超音波センサを駆動制御する駆動制御方法であって、前記超音波センサに単発のパルス波を入力することにより前記振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて前記振動体の共振周波数を検出し、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより前記振動体を駆動させる。

【0019】

本発明の第７の態様の超音波センサ駆動制御方法によれば、所定の周波数で振動体を振動させることにより超音波を送信し、物体で反射された超音波の反射波を受信する超音波センサにおいて、単発のパルス波を入力することにより振動体を振動させ、当該振動体の振動により送信された超音波が物体で反射された反射波に基づいて振動体の共振周波数を検出している。そのため、超音波センサにおいて、製造上のバラつきや経時変化により共振周波数にずれが生じていたとしても、超音波センサ固有の共振周波数を検出することができるので、共振周波数を補正することができる。また、検出した共振周波数で連続して波形を入力することにより振動体を駆動させているので、補正された共振周波数、すなわち音波を大きくすることができる共振周波数で振動体を駆動することができる。これにより、製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明の超音波センサ駆動制御装置及び超音波センサ駆動制御方法によれば、超音波センサにおいて製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る駆動制御装置を含む超音波センサシステムの構成を模式的に示す構成図である。

【図2】超音波波形を示すグラフである。

【図3】自由振動数の検出方法を説明するための説明図である。

【図4】駆動制御装置の駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第２実施形態に係る駆動制御装置の駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】超音波センサの変形例を含む超音波センサシステムの構成を模式的に示す構成図である。

【図7】超音波センサの他の変形例を含む超音波センサシステムの構成を模式的に示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１～図４を用いて本発明の第１実施形態に係る超音波センサ駆動制御装置としての駆動制御装置３０を含む超音波センサシステム１０について説明する。本実施形態の超音波センサシステム１０は、超音波からなる送信波と、送信波が物体に反射して返ってくる反射波との時間間隔に基づいて音速から距離を測距するＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）の技術を利用している。本実施形態の超音波センサシステム１０の超音波センサ２０は、一例として、シリコン等を加工して微細な素子を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を使用して形成される。

【0023】

図１は本発明の第１実施形態に係る駆動制御装置３０を含む超音波センサシステム１０の構成を模式的に示す構成図である。図１に示されるように、本実施形態の超音波センサシステム１０は、超音波センサ２０と駆動制御装置３０とを備えている。超音波センサ２０は、超音波４０Ａを送信するアクチュエータ４０と、物体ＯＢで反射された超音波４０Ａの反射波５０Ａを受信するセンサ５０とを備えている。

【0024】

アクチュエータ４０は、超音波４０Ａを送信する超音波スピーカ４２と、後述する駆動制御部３２から出力される制御信号に基づいて超音波スピーカ４２を駆動する超音波駆動部４４とを備えている。超音波スピーカ４２は、振動体４２Ａを備えており、振動体４２Ａは配線４６により超音波駆動部４４と接続されている。なお、図１において、振動体４２Ａは、模式的に示されており、実際には後述する複数の部材により構成されている。

【0025】

振動体４２Ａは、一例として基板（図示省略）、ダイアフラム（図示省略）、及び圧電膜（図示省略）等を含んで構成されており、圧電膜に電圧が印加されることにより圧電膜が伸縮され、この伸縮に伴ってダイアフラムが振動されることにより振動体４２Ａが振動される。この振動体４２Ａの振動により超音波４０Ａが発生される。

【0026】

超音波駆動部４４は、昇圧回路、アンプ等を備えた駆動回路（図示省略）を有しており、後述する駆動制御部３２から出力される制御信号に基づいて振動体４２Ａに電圧を印加する。

【0027】

センサ５０は、反射波５０Ａを受信し、電気信号に変換して出力する超音波マイクロフォン５２と、超音波マイクロフォン５２により出力された電気信号を増幅するアンプ５４と、アンプ５４により増幅された電気信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器５６とを備えている。超音波マイクロフォン５２とアンプ５４、及びアンプ５４とＡ／Ｄ変換器５６は、それぞれ配線５８により接続されている。

【0028】

超音波マイクロフォン５２は、上述した超音波スピーカ４２の振動体４２Ａと略同様の構成とされた振動体５２Ａを備えており、振動体５２Ａは配線５８によりアンプ５４と接続されている。振動体５２Ａは、反射波５０Ａを受信する際に、反射波５０Ａによってダイアフラムが振動し、この振動によって圧電膜が変形して電圧が発生される。

【0029】

アンプ５４は、反射波５０Ａによって振動体５２Ａの圧電膜が変形することにより発生される電圧の出力信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５６に出力する。なお、本実施形態においては、一例として、アンプ５４はサンプリングやダウンサンプリングでエイリアシング、すなわち折り返し雑音が起きないようにするための処理を行うアンチエイリアス機能を備えている。なお、アンチエイリアス機能は、具体的には、特定の周波数以外の信号を遮断する機能を持つフィルタのうち、低域周波数のみを通過させるＬＰＦ（Low Pass Filter）を備えることにより実現される。

【0030】

Ａ／Ｄ変換器５６は、アンプ５４により増幅された上記出力信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換器５６は、公知のものを使用することができる。

【0031】

駆動制御装置３０は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性のストレージ、と通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）と、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）とを含んで構成されている。各構成は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。また、入出力Ｉ／Ｆには、アクチュエータ４０の超音波駆動部４４と、センサ５０のＡ／Ｄ変換器５６とが、配線６０を介して接続されている。

【0032】

駆動制御装置３０は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。具体的には、駆動制御装置３０は、機能構成として、駆動制御部３２と距離検出部３４とを含んで構成されている。なお、各機能構成は、ＣＰＵがＲＯＭ又はストレージに記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。

【0033】

駆動制御部３２は、共振周波数で連続して波形を超音波駆動部４４に入力することにより超音波スピーカ４２の振動体４２Ａを駆動させる。具体的には、駆動制御部３２は、一例として、共振周波数で連続して矩形波を入力する。

【0034】

また、本実施形態においては、超音波駆動部４４に共振周波数で連続して波形を入力する前に、単発のパルス波を超音波駆動部４４に入力することにより超音波スピーカ４２の振動体４２Ａを駆動させる。そして、振動体４２Ａの振動により送信された超音波４０Ａが物体ＯＢで反射された反射波５０Ａに基づいて振動体４２Ａの実際の共振周波数Ｆを検出する。

【0035】

図２は超音波波形を示すグラフである。図２において横軸は時間を示している。図２の上図のグラフは、アクチュエータ４０に印加される単発のパルス波４０Ｂの波形を示しており、下図のグラフは、センサ５０により受信される受信波形であって、アンプ５４に入力される前の受信波形５０Ｂを示している。

【0036】

図２の上図に示されるように、駆動制御部３２は超音波駆動部４４に単発のパルス波として単発の矩形波の波形信号を制御信号として入力する。超音波駆動部４４は、この入力された制御信号に基づいて、振動体４２Ａに電圧を印加する。振動体４２Ａは、印加された電圧によって振動され、この振動により超音波スピーカ４２から超音波４０Ａが発生される。

【0037】

超音波スピーカ４２から発生された単発のパルス波４０Ｂによる超音波４０Ａは、物体ＯＢで反射されて反射波５０Ａとなる。センサ５０は、この反射波５０Ａを受信し、反射波５０Ａを受信する際に、反射波５０Ａによって振動体５２Ａが振動して電圧が発生される。超音波マイクロフォン５２は、発生された電圧に基づいて、一例として図２の下図に示される受信波形５０Ｂを受信する。なお、空気中には空気の音響インピーダンスが存在するため、検出される検出音は鈍る。すなわち検出される受信波形５０Ｂは減衰する。

【0038】

図２の下図に示されるように、受信波形５０Ｂは、範囲ＦＶにおいて自由振動が発生している。ここで、この自由振動における自由振動数の検出方法について説明する。図３は自由振動数の検出方法を説明するための説明図である。なお、図３において、（Ａ）は受信波形、（Ｂ）はビット列を２進数の値とみなしたときの最も大きい位を表すビット、すなわち最上位ビット（ＭＳＢ；Most Significant Bit）を示している。また、（Ｃ）はデジタルカウンタによるカウンタ、（Ｄ）はカウンタを示している。

【0039】

図３（Ａ）に示される受信波形に対して、アナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換を行い、図３（Ｂ）に示されるようにデジタル値、すなわち２の補数で表す。なお、Ａ／Ｄ変換器５６のサンプリング周期が高い程、周波数分解能が高くなる。図３（Ａ）において一例として矢印Ｄ１で示す頂点のデジタル値は「０１０１１」、矢印Ｄ２で示す頂点のデジタル値は「１０１１０」となる。デジタル値のＭＳＢは符号を示すので、「０」から「１」の変化と「１」から「０」の変化がゼロクロスポイントとなり、ＭＳＢは図３（Ｂ）で示される。このゼロクロスポイントを起点にして、時間を計測することにより周波数を測定する。ここで、「０」から「１」の変化のゼロクロスポイントを中央に含む１つの周期を周期Ｐ（ｓ）とする。

【0040】

この周期Ｐにおいて、デジタルカウンタによって時間を計測する。なお、デジタルカウンタに使用されるクロックは、Ａ／Ｄ変換器５６のサンプリング周波数以上のサンプリング周波数のクロックを使用する。また、クロックは、ハードウェアクロック（図示省略）を使用してもよいし、駆動制御装置３０に予め内蔵されたソフトウェアで構成されたクロックを使用してもよい。

【0041】

図３（ｃ）に示されるように、カウンタクロックのサンプリング周期を周期Ｔ、カウント数をカウント数Ｎとすると、自由振動数Ｆ０は下記式（１）で示される。
Ｆ０＝１／（Ｔ×Ｎ）・・・（１）

【0042】

このようにして自由振動数Ｆ０を検出する。本実施形態においては、この自由振動数Ｆ０を振動体４２Ａの実際の共振周波数Ｆとする。駆動制御部３２は、超音波駆動部４４に実際の共振周波数Ｆで連続して波形を入力する。

【0043】

距離検出部３４は、超音波４０Ａを送信してから反射波５０Ａを受信するまでの時間ＴＲに基づいて物体ＯＢまでの距離Ｌを検出する。超音波は音であるため、空気中を音速Ｃで伝播する。従って、物体ＯＢまでの距離Ｌは下記式（２）で導出することができる。
Ｌ＝１／２×ＴＲ×Ｃ・・・（２）

【0044】

次に本実施形態の駆動制御装置３０による超音波センサ２０の駆動制御方法について説明する。本実施形態においては、一例として超音波センサ２０は車両（図示省略）に搭載されているものとする。図４は駆動制御装置３０の駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0045】

図４に示されるように、ステップＳ１１にて、駆動制御部３２は、超音波駆動部４４に単発のパルス波として単発の矩形波の波形信号を入力する。ステップＳ１２にて、駆動制御部３２は、上述したようにして振動体４２Ａの共振周波数Ｆを検出する。ステップＳ１３にて、駆動制御部３２は、検出した共振周波数Ｆを一例としてストレージ等に記憶することにより共振周波数Ｆを保持する。

【0046】

次にステップＳ１４にて、駆動制御部３２は、共振周波数Ｆを設定し、かつ連続して波形を入力するためのパルス数を設定する。ステップＳ１５にて、駆動制御部３２は、設定した共振周波数Ｆ及びパルス数に基づいて、連続してパルス波の波形信号を超音波駆動部４４に入力する。

【0047】

ステップＳ１６にて、駆動制御装置３０は、反射波５０Ａが検出されたか否かを判断する。ステップＳ１６にて反射波５０Ａが検出されていない場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、ステップＳ１５に処理を移行して、駆動制御部３２は引き続き連続してパルス波の波形信号を超音波駆動部４４に入力する。一方、ステップＳ１６にて、反射波５０Ａが検出された場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、距離検出部３４は上述したようにして、超音波４０Ａを送信してから反射波５０Ａを受信するまでの時間ＴＲに基づいて物体ＯＢまでの距離Ｌを検出する。

【0048】

次に、ステップＳ１８にて、駆動制御装置３０は、車両の走行を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）（図示省略）に対して物体ＯＢまでの距離Ｌを出力し、衝突回避処理を行なわせる。なお、ＥＣＵは公知の技術を使用することができ、衝突回避処理も公知の技術を使用することができる。

【0049】

次に、ステップＳ１９にて、駆動制御装置３０は、超音波センサ２０による物体ＯＢの検出を終了するか否かを判断する。具体的には、駆動制御装置３０は、一例として、車両がパーキングモードにされた場合及び車両のエンジンが停止した場合等に検出を終了すると判断する。

【0050】

ステップＳ１９にて、検出を終了しないと判断した場合（ステップＳ１９；ＮＯ）、ステップＳ１５に処理を移行して、駆動制御部３２は引き続き連続してパルス波の波形信号を超音波駆動部４４に入力する。一方、ステップＳ１９にて、検出を終了すると判断した場合（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、駆動制御装置３０は超音波センサ２０による物体ＯＢの検出を終了させる。

【0051】

次に、第１実施形態の作用及び効果について説明する。

【0052】

本実施形態の駆動制御装置３０及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、超音波センサ２０において、単発のパルス波を入力することにより振動体４２Ａを振動させ、振動体４２Ａの振動により送信された超音波４０Ａが物体ＯＢで反射された反射波５０Ａに基づいて振動体４２Ａの共振周波数Ｆを検出している。そのため、超音波センサ２０において、製造上のバラつきや経時変化により共振周波数にずれが生じていたとしても、超音波センサ２０固有の共振周波数Ｆを検出することができるので、共振周波数を補正することができる。また、検出した共振周波数Ｆで連続して波形を入力することにより振動体４２Ａを駆動させているので、補正された共振周波数Ｆ、すなわち音波を大きくすることができる共振周波数Ｆで振動体４２Ａを駆動することができる。これにより、超音波センサ２０において製造上のバラつきや経時変化を吸収し、規定された遠距離の検出を維持することができる。

【0053】

また、本実施形態の駆動制御装置３０及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、超音波センサ２０に入力するパルス波を矩形波としているので、より容易に超音波センサ２０を駆動させることができる。

【0054】

また、本実施形態の駆動制御装置３０及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、駆動制御部３２は、検出した共振周波数Ｆで矩形波を連続して入力するので、より容易に超音波センサ２０を駆動させることができる。

【0055】

また、本実施形態の駆動制御装置３０及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、駆動制御部３２が、入力したパルス波の受信波形（反射波）５０Ｂにおける自由振動ＦＶを検出することにより共振周波数Ｆを検出するので、他の装置を使用することなく容易に共振周波数Ｆを検出することができる。

【0056】

次に本発明の第２実施形態に係る駆動制御装置３０Ａについて説明する。なお、第２実施形態の駆動制御装置３０Ａは、上述した第１実施形態の駆動制御装置３０と略同様の構成であるため、同様の構成については説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。第２実施形態の駆動制御装置３０Ａは、距離検出部３４が単発のパルス波４０Ｂを超音波センサ２０に入力してからこの単発のパルス波４０Ｂの受信波形（反射波）５０Ｂを受信するまでに要する時間に基づいて距離を検出する。こお、ここで検出される距離は、連続してパルス波を入力する際に検出される距離よりも近い近距離となる。

【0057】

次に本実施形態の駆動制御装置３０Ａによる超音波センサ２０の駆動制御方法について説明する。本実施形態においては、一例として超音波センサ２０は車両（図示省略）に搭載されているものとする。図５は駆動制御装置３０Ａの駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５において、図４で示される第１実施形態の駆動制御装置３０のステップＳ１１～ステップＳ１９と同様の処理については、同ステップ番号で示してここでの説明は省略し、追加された処理についてのみ詳細に説明する。

【0058】

図５に示されるように、第２実施形態の駆動制御装置３０Ａの駆動制御部３２は、ステップＳ１１にて単発のパルス波を超音波センサ２０に入力した後で、ステップＳ１２の振動体４２Ａの共振周波数を検出する処理と並行して、ステップＳ２０にて距離検出部３４が近距離の検出を行う。具体的には、上述したように、距離検出部３４が単発のパルス波４０Ｂを超音波センサ２０に入力してからこの単発のパルス波４０Ｂの受信波形（反射波）５０Ｂを受信するまでに要する時間に基づいて近距離を検出する。

【0059】

次に、ステップＳ２１にて、駆動制御装置３０ＡはステップＳ１４の処理、すなわち共振周波数Ｆの設定、及びバルス数の設定が完了しているか否かを判断する。ステップＳ１４の処理が完了していない場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ２２にて、駆動制御部３２は、新たに単発のパルス波を超音波センサ２０に入力し、駆動制御装置３０ＡはステップＳ２０へ処理を移行する。一方、ステップＳ２１にて、ステップＳ１４の処理が完了している場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、駆動制御装置３０Ａは、ステップＳ１５へ処理を移行して、以降の処理を行う。

【0060】

次に、第２実施形態の作用及び効果について説明する。

【0061】

本実施形態の駆動制御装置３０Ａ及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、距離検出部３４が、パルス波を入力してからこのパルス波４０Ｂの受信波形（反射波）５０Ｂを受信するまでに要する時間に基づいて連続してパルス波を入力する際に検出される距離よりも近い近距離を検出している。そのため、単発のパルス波の入力によって、近距離に位置する物体ＯＢまでの距離を取得することができる。

【0062】

また、本実施形態の駆動制御装置３０Ａ及び超音波センサ２０の駆動制御方法によれば、距離検出部３４が、駆動制御部３２による共振周波数Ｆの検出と並行して近距離を検出しているので、共振周波数Ｆと近距離に位置する物体ＯＢまでの距離とを効率的に取得することができる。

【0063】

［実施形態の補足説明］
上述した実施形態においては、超音波センサ２０はアクチュエータ４０の超音波スピーカ４２とセンサ５０の超音波マイクロフォン５２とが、同じ方向を向いているが本発明はこれに限られない。例えば図６に示されるように、超音波センサ２０はアクチュエータ４０の超音波スピーカ４２とセンサ５０の超音波マイクロフォン５２とが対向して設けられていてもよい。この場合、図４及び図５におけるステップＳ１１及びステップＳ１２の処理、すなわち振動体４２Ａの共振周波数Ｆを検出する処理は、アクチュエータ４０の超音波スピーカ４２とセンサ５０の超音波マイクロフォン５２との間に、物体ＯＢが存在していない状態で行われる。また、例えば図７に示されるように、超音波センサ２０はアクチュエータ４０の超音波スピーカ４２とセンサ５０の超音波マイクロフォン５２とを同一のものとしてもよい。この場合、１つの超音波スピーカ４２（超音波マイクロフォン５２）により超音波４０Ａの送信と反射波５０Ａの受信が行われる。

【0064】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２により超音波センサ２０に入力される単発のパルス波を矩形波としたが、本発明はこれに限られない。単発のパルス波は正弦波であってもよい。パルス波が正弦波である場合には、矩形波に比べて、効率よく、かつ低振動及び低騒音で超音波センサ２０を駆動させることができる。なお、単発のパルス波は、正弦波及び矩形波以外に、三角波、台形波、ガウスパルス波、及び階段状正弦波等、何れの波形であってもよい。

【0065】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２は超音波センサ２０に共振周波数で矩形波を連続して入力しているが、本発明はこれに限られない。連続して入力する波形は、正弦波であってもよい。正弦波を連続して入力する場合には、矩形波に比べて、効率よく、かつ低振動及び低騒音で超音波センサを駆動させることができる。なお、共振周波数で連続して入力される波形は、正弦波及び矩形波以外に、三角波、台形波、ガウスパルス波、及び階段状正弦波等、何れの波形であってもよい。

【0066】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２が図３で示したようにして自由振動数Ｆ０を検出したが本発明はこれに限られない。例えば、自由振動数Ｆ０を検出可能な装置を別に設けてもよいし、公知の技術を使用して自由振動数Ｆ０を検出することができる。

【0067】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２は、連続してパルス波を超音波センサ２０に入力した後で、反射波５０Ａが検出された場合、超音波４０Ａを送信してから反射波５０Ａを受信するまでの時間ＴＲに基づいて物体ＯＢまでの距離Ｌを検出しているが、本発明はこれに限られない。距離Ｌを検出しなくても、反射波５０Ａが検出されたか否かによって予め規定された遠距離内に物体ＯＢが存在するか否かを検出すればよい。すなわちステップＳ１７の処理は実行されなくてもよい。この場合、図４において、ステップＳ１１～ステップＳ１３の処理によって、遠距離よりも近い近距離内に物体ＯＢが存在することが検出される。

【0068】

また、上記第２実施形態では、図５に示されるように、ステップＳ２１の処理の後で、駆動制御部３２は、再度単発のパルス波を超音波センサ２０に入力しているが、本発明はこれに限られず、入力しなくてもよい。すなわち、ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理は実行しなくてもよい。

【0069】

また、上記第２実施形態では、図５に示されるように、距離検出部３４が、駆動制御部３２による共振周波数Ｆの検出（ステップＳ１２の処理）と並行してステップＳ２０にて近距離を検出しているが本発明はこれに限られない。例えば、ステップＳ１２の処理の前に近距離を検出するステップＳ２０の処理を行ってもよい。

【0070】

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0071】

１０・・・超音波センサシステム、２０・・・超音波センサ、
３０，３０Ａ・・・駆動制御装置、３２・・・駆動制御部、３４・・・距離検出部、
４０・・・アクチュエータ、４０Ａ・・・超音波、４２Ａ・・・振動体、５０・・・センサ、５０Ａ・・・反射波、ＯＢ・・・物体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】