障害物検出装置
【課題】外部からの情報の取得を不要とすることで簡易な構成としながらも、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を適切に特定する。
【解決手段】障害物検出装置１は、方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると、障害物が平面形状物体であり、車両と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定し、一方、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定する。
【解決手段】障害物検出装置１は、方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると、障害物が平面形状物体であり、車両と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定し、一方、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の表面側に搭載可能であり、少なくとも１個以上の送信素子から送信波を送信し、送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信することで、障害物までの距離及び障害物の方位を検出する障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１個以上の送信素子から送信波を送信し、送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信することで、障害物までの距離及び障害物の方位を検出する障害物検出装置が供されている。この種の障害物検出装置が車両に搭載されている構成では、例えば車両が後退する際に車両後方に存在する物体を障害物として検出することが可能である。車両が後退する際に障害物となり得る物体としては、車幅方向の広範囲で衝突し得る壁や、車幅方向の狭範囲でのみ衝突し得る（広範囲で衝突し得ない）ポール等が想定される。又、障害物検出装置が車両に搭載される構成では、障害物検出装置は車体の表面側に搭載され、例えば車両後端に取付けられている後端バンパーの表面側に搭載されるのが一般的である。
【０００３】
ところで、障害物が方位検出方向に平面を形成する壁等であれば、障害物検出装置が障害物までの距離を算出する際の障害物側の基準点は障害物検出装置から壁面への垂線が直交する点である。そのため、車両が壁面に対して垂直方向に後退する場合であれば、後端バンパーのバンパー面と壁面とが略平行となるので、後端バンパーのバンパー面の何れの箇所から壁面までの距離が最短距離となり、算出した障害物までの距離と車両から壁までの実際の最短距離とが略同じとなる。一方、車両が壁面に対して斜め方向に後退する場合であれば、後端バンパーのバンパー面と壁面とが平行にならないので、後端バンパーのバンパー面の端側から壁面までの距離が最短距離となり、算出した障害物までの距離と車両から壁までの実際の最短距離とが同じとはならない。
【０００４】
この問題を解決するには、単に障害物までの距離と障害物の方位を算出するのみでなく、障害物の形状及び車両と障害物との相対位置をも特定し、それら特定した障害物の形状及び車両と障害物との相対位置に応じて最短距離を算出する必要がある。例えば特許文献１には、障害物を検出した車両位置の履歴を記憶し、車速やステアリング角度等の車両走行情報を利用し、それら車両位置の履歴と車両走行情報との相関関係を逐一更新することで、障害物の形状を特定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に開示されている構成では、車速やステアリング角度等の車両走行情報を外部からの情報として取得する必要があり、外部からの情報を取得する構成が必要になると共に、外部から取得した情報を処理する構成が必要になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの情報の取得を不要とすることで簡易な構成としながらも、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を適切に特定することができる障害物検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、送信手段は、少なくとも１個以上の送信素子から超音波を送信波として送信し、受信手段は、送信手段から送信された送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信する。距離算出手段は、送信手段から送信波が送信された送信タイミングと受信手段により反射波が受信された受信タイミングとの時間差及び送信波の速度に基づいて障害物までの距離を算出する。方位算出手段は、受信手段のうち一の受信素子により受信された反射波の位相と他の受信素子により受信された反射波の位相との位相差、一の受信素子と他の受信素子との間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出する。
【０００９】
ここで、距離記憶手段は、距離算出手段により算出された障害物までの距離を記憶し、方位記憶手段は、方位算出手段により算出された障害物の方位を記憶する。距離変化量算出手段は、移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する距離変化量を距離記憶手段に記憶されている障害物までの距離に基づいて算出し、方位変化量算出手段は、移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する方位変化量を方位記憶手段に記憶されている障害物の方位に基づいて算出する。そして、判定手段は、方位算出手段により算出された障害物の方位、距離変化量算出手段により算出された距離変化量及び方位変化量算出手段により算出された方位変化量を判定することで、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を特定し、その特定結果を出力する。
【００１０】
即ち、検出対象とする障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、移動体側の搭載面（障害物検出装置が搭載されている面）と障害物の平面とが斜めの相対位置であれば、方位（複数個の受信素子同士を結ぶ線分に対して直交する方向からのずれ角度）が零とならず、移動体から障害物までの距離が経時変化したとしても障害物の方位が経時変化しない（略一定に保たれる）現象が発生する。一方、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零であれば、移動体から障害物までの距離が経時変化したとしても障害物の方位が経時変化しない現象が発生するが、その障害物の方位が零でなければ、移動体から障害物までの距離が経時変化したことに追従して障害物の方位も経時変化する現象が発生する。
【００１１】
このような現象が発生することに着目し、例えば方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定することで、障害物が平面形状物体であり、移動体側の搭載面と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定することができる。一方、例えば方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定することで、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定することができる。この場合、外部から例えば車速やステアリング角度等の情報を取得する必要もないので、簡易な構成としながらも、障害物の形状や障害物との相対位置を適切に特定することができる。尚、ここでいう零とは、零の１値のみを示すものではなく、ある程度の前後の幅（許容値、誤差）を含むほぼ零という意味である。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、送信手段は、複数個の送信素子を備え、複数個の送信素子から送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと複数個の送信素子から送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能であり、判定手段は、複数個の送信素子から送信波を狭角送信モードで送信した場合における反射波の複数個の受信素子による受信状態及び複数個の送信素子から送信波を広角送信モードで送信した場合における反射波の複数個の受信素子による受信状態を判定することも含めて、障害物の形状を特定する。
【００１３】
即ち、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であれば、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信する現象が発生し、一方、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であれば、その障害物が存在する位置に応じて送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信する現象が発生する。
【００１４】
このような現象が発生することに着目し、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信したと判定することで、障害物が平面形状物体であると特定することができ、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信したと判定することで、障害物が非平面形状物体であると特定することができ、障害物の形状をより適切に特定することができる。
【００１５】
請求項３に記載した発明によれば、送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されている。
【００１６】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面（道路面）が相当し、地表面に対して垂直に立設されているポール等を適切に特定することができる。
【００１７】
請求項４に記載した発明によれば、送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されている。
【００１８】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面が相当し、地表面に対して水平に設置されているバー等を適切に特定することができる。
【００１９】
請求項５に記載した発明によれば、送信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子を含み、それら三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子のうち一の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能であり且つ他の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の受信素子を含んで構成されている。
【００２０】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向及び垂直方向の何れの方向にも（三次元方向に）広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面が相当し、地表面に対して垂直に立設されているポール等及び地表面に対して水平に設置されているバー等の何れをも適切に特定することができる。
【００２１】
請求項６に記載した発明によれば、最短距離算出手段は、障害物が平面形状物体であると判定手段により特定された場合に、距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、方位算出手段により算出された障害物の方位をθ、移動体側の搭載面における最短距離の算出点と障害物検出装置の搭載位置との間隔をｄとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
これにより、移動体から障害物である平面形状物体までの最短距離を簡易な演算式により算出することができる。
【００２２】
請求項７に記載した発明によれば、最短距離算出手段は、障害物が非平面形状物体であると判定手段により特定された場合に、距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、方位算出手段により算出された障害物の方位をθとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
これにより、移動体から障害物である非平面形状物体までの最短距離を簡易な演算式により算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図
【図２】車両に搭載されている態様を示す図
【図３】フローチャート
【図４】原理を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図
【図６】送信音圧を示す図
【図７】フローチャート
【図８】受信電圧を示す図
【図９】車椅子型車両に搭載されている態様を示す図
【図１０】移動ロボットに搭載されている態様を示す図
【図１１】固定ロボットの可動部に搭載されている態様を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明を車両に搭載されることで車載用として適用された第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は障害物検出装置の構成を機能ブロック図により示している。障害物検出装置１は、送信タイミング制御部２と、送信波生成部３と、１個の送信マイク４（本発明でいう送信手段、送信素子）と、２個の受信マイク５ａ，５ｂ（本発明でいう受信手段、受信素子）と、信号増幅部６ａ，６ｂと、信号処理部７とを備えて構成されている。信号処理部７は、閾値判定部８と、距離算出部９（本発明でいう距離算出手段）と、方位算出部１０（本発明でいう方位算出手段）と、記憶部１１（本発明でいう距離記憶手段、方位記憶手段）と、距離変化量算出部１２（本発明でいう距離変化量算出手段）と、方位変化量算出部１３（本発明でいう方位変化量算出手段）と、判定部１４（本発明でいう判定手段）と、最短距離算出部１５（本発明でいう最短距離算出手段）とを備えて構成されている。
【００２５】
送信タイミング制御部２は、送信波の送信タイミングを決定し、その決定した送信タイミングを示す送信タイミング信号を送信波生成部３、閾値判定部８及び距離算出部９に出力する。送信波生成部３は、送信タイミング制御部２から送信タイミング信号を入力すると、所定の角周波数及びパルス数（例えば１０パルス）の超音波を送信波として送信マイク４に出力する。
【００２６】
送信マイク４は、圧電素子がカバーに覆われる形状をなし、圧電素子が駆動することでカバーが共振する共振型マイクにより構成されており、送信波生成部３から送信波を入力すると、その入力した送信波を圧電素子に供給し、圧電素子を駆動させてカバーを共振させることで送信波を外部に向けて送信する。送信マイク４から送信された送信波の一部は障害物に衝突すると反射し、その反射した送信波の一部は反射波となる。この場合、送信波が衝突した面が平面であれば、反射波の反射方向は平面に対して直交する方向となり、送信波が衝突した面が曲面であれば、反射波の反射方向は曲面に接する接線に対して直交する方向（法線方向）となる。
【００２７】
受信マイク５ａ，５ｂは、上記した送信マイク４と同様にして、圧電素子がカバーに覆われる形状をなし、圧電素子が駆動することでカバーが共振する共振型マイクにより構成されており、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信すると、圧電素子が発生した電圧に対応する受信信号を信号増幅部６ａ，６ｂに出力する。受信マイク５ａ，５ｂは、後述するように障害物検出装置１が車両に搭載されている状態では地表面に対して水平となるように隣り合って配置されており、それらの間隔は送信波生成部３にて生成される送信波の波長の０．５倍であることが望ましい。又、このように受信マイク５ａ，５ｂが地表面に対して水平となるように隣り合って配置されている構成では、受信マイク５ａにより受信される反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信される反射波の位相との位相差は水平方向で発生するので、方位検出方向は水平方向となる。
【００２８】
信号増幅部６ａ，６ｂは、受信マイク５ａ，５ｂから受信信号を入力すると、その入力した受信信号を予め設定している増幅率にしたがって増幅し、その増幅した受信信号を閾値判定部８に出力する。
【００２９】
閾値判定部８は、Ａ／Ｄ変換部と、直交復調部と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）とを有して構成されており、受信マイク６ａ，６ｂから受信信号を入力すると、その入力した受信信号を所定のサンプリング周波数（サンプリング定理に基づく送信波の周波数の２倍以上の周波数であり、例えば送信波の周波数の４倍の周波数）でサンプリングしてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した受信信号と、送信タイミング制御部２から入力した送信タイミング信号により示される送信タイミングに基づく正弦波とを乗算し、受信信号を同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）とに分離し、それら受信信号の高周波成分を除去する。そして、閾値判定部８は、Ｉ成分の受信信号及びＱ成分の受信信号の振幅を計算し、その計算した受信信号の振幅が予め設定されている閾値（振幅レベル）以上であることを条件として、その受信信号の振幅が閾値以上となったタイミングに基づいて反射波の受信タイミングを判定し、その判定した受信タイミングを示す受信タイミング信号を距離算出部９及び方位算出部１０に出力する。
【００３０】
距離算出部９は、送信波生成部２から送信タイミング信号を入力すると共に閾値判定部８から受信タイミング信号を入力すると、それら入力した送信タイミング信号により示される送信波の送信タイミングと受信タイミング信号により示される反射波の受信タイミングとの時間差及び音速（本発明でいう送信波の速度）に基づいて障害物までの距離を算出し、その算出した障害物までの距離を記憶部１１に出力する。即ち、距離算出部９は、温度を「Ｔ（℃）」、温度Ｔの条件下での音速を「Ｃ」、送信波の送信タイミングと反射波の受信タイミングとの時間差を「Δｔ」、障害物までの距離を「Ｄ」とすると、温度「Ｔ」の条件下での音速「Ｃ」を以下に示す演算式にしたがって算出し、
Ｃ＝３３１．５＋０．６１×Ｔ
障害物までの距離「Ｄ」を以下に示す演算式にしたがって算出する。
Ｄ＝Ｃ×Δｔ／２
【００３１】
方位算出部１０は、閾値判定部８から受信タイミング信号を入力すると、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出し、その算出した障害物の方位を記憶部１１に出力する。この場合、障害物の方位は受信マイク５ａ，５ｂを結ぶ線分に対して直交する方向からのずれ角度で表される。即ち、方位算出部１０は、送信波の周波数を「ｆ」、送信波の波長を「λ」、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差を「Δφ」、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔を「ａ」、障害物の方位を「θ」とすると、送信波の波長「λ」を以下に示す演算式にしたがって算出し、
λ＝Ｃ／ｆ
障害物の方位「θ」を以下に示す演算式にしたがって算出する。
θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ×Δφ／（２π×ａ））
【００３２】
記憶部１１は、所定の算出タイミングで距離算出部９にて算出された障害物までの距離を距離算出部９から時系列で入力すると、その時系列で入力した障害物までの距離を時系列で記憶し、所定の算出タイミングで方位算出部１０にて算出され障害物の方位を方位算出部１０から時系列で入力すると、その時系列で入力した障害物の方位を時系列で記憶する。
【００３３】
距離変化量算出部１２は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる（算出タイミングに時間差を有する）少なくとも２個の障害物までの距離を算出対象とし、それら障害物までの距離の変化量（本発明でいう距離変化量）を算出し、その算出した距離の変化量を判定部１４に出力する。方位変化量算出部１３は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物の方位を算出対象とし、それら障害物の方位の変化量（本発明でいう方位変化量）を算出し、その算出した方位の変化量を判定部１４に出力する。
【００３４】
判定部１４は、距離変化量算出部１２から距離の変化量を入力し、方位変化量算出部１３から方位の変化量を入力すると、それら入力した距離の変化量及び方位の変化量に基づいて障害物の形状及び車両と障害物との相対位置を後述する特定手順にしたがって特定し、その特定した障害物の形状及び車両と障害物との相対位置を示す形状相対位置情報を外部に出力する。最短距離算出部１５は、記憶部１１に記憶されている障害物までの距離及び障害物の方位に基づいて車両から障害物までの最短距離を後述する算出手順にしたがって算出し、その算出した車両から障害物までの最短距離を示す最短距離情報を外部に出力する。
【００３５】
上記したように構成されてなる障害物検出装置１は図２に示すように例えば車両１６（本発明でいう移動体）の車体１７にあって後端に取付けられている後端バンパー１８のバンパー面１８ａの車幅方向の中心側に１個のみ埋設される格好で搭載されている。即ち、本実施形態で示す障害物検出装置１は車両後方の障害物を検出する。又、障害物検出装置１は、ＥＣＵ又はセンサから車両のシフト位置を示すシフト位置信号を入力することで、車両のシフト位置を特定可能であり、イグニッション（ＩＧ）スイッチのオンオフを示すＩＧ信号を入力することで、イグニッションスイッチのオンオフを特定可能であり、イグニッションスイッチのオンを特定している状態で動作（電源オン）するように構成されている。
【００３６】
次に、上記した構成の作用について、図３乃至図４を参照して説明する。
障害物検出装置１は、イグニッションスイッチがオンしていることで動作状態にある場合には、シフト位置が後退位置であるか（後退位置に変位したか）否かを監視している（ステップＳ１）。障害物検出装置１は、ＥＣＵ又はセンサから入力したシフト位置信号に基づいてシフト位置が後退位置であると判定すると（ステップＳ１にて「ＹＥＳ」）、送信波生成部３により生成された送信波を送信マイク４から送信する（ステップＳ２）。ここで、車両後方に壁やポール等の障害物が存在し、送信マイク４から送信された送信波の一部が障害物に衝突して反射すると、その反射した送信波の一部は反射波となり、受信マイク５ａ，５ｂにより受信される。
【００３７】
障害物検出装置１は、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定し（ステップＳ３）、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと
判定すると（ステップＳ３にて「ＹＥＳ」）、受信マイク５ａ，５ｂにより受信した反射波に対応する受信信号の振幅が閾値以上であるか否かを閾値判定部８にて判定し、受信信号の振幅が閾値以上となったタイミングに基づいて反射波の受信タイミングを閾値判定部８にて判定する（ステップＳ４）。
【００３８】
ここで、障害物検出装置１は、受信信号の振幅が閾値以上であると判定すると（ステップＳ４にて「ＹＥＳ」）、送信波の送信タイミングと反射波の受信タイミングとの時間差及び音速に基づいて障害物までの距離を距離算出部９にて算出する。又、障害物検出装置１は、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を方位算出部１０にて算出する（ステップＳ５）。そして、障害物検出装置１は、算出した方位が零であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここでいう零とは、零の１値のみを示すものではなく、ある程度の前後の幅（許容値、誤差）を含むほぼ零という意味である。
【００３９】
ここで、障害物検出装置１は、算出した方位が零でないと判定すると（ステップＳ６にて「ＮＯ」）、それら算出した障害物までの距離及び障害物の方位を記憶部１１に記憶する（ステップＳ７）。次いで、障害物検出装置１は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物までの距離を算出対象とし、それら障害物までの距離の変化量を距離変化量算出部１２にて算出し、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物の方位を算出対象とし、それら障害物の方位の変化量を方位変化量算出部１３にて算出する（ステップＳ８）。
【００４０】
そして、障害物検出装置１は、その算出した障害物までの距離の変化量を予め設定されている第１の所定値と判定部１４にて比較し、その算出した障害物の方位の変化量を予め設定されている第２の所定値と判定部１４にて比較する（ステップＳ９）。第１の所定値
及び第２の所定値は製品の製造段階で設定される値であっても良いし出荷後や搭載後に設定される値であっても良い。
【００４１】
ここで、本実施形態では、障害物検出装置１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると（ステップＳ９にて「ＹＥＳ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定部１４にて特定する（ステップＳ１０）。そして、障害物検出装置１は、平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１１）。
【００４２】
一方、障害物検出装置１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると（ステップＳ９にて「ＮＯ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと判定部１４にて特定する（ステップＳ１２）。そして、障害物検出装置１は、非平面形状物であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１３）。
【００４３】
即ち、図４に示すように、時刻「ｔ１」のタイミングで算出した障害物までの距離を「Ｄ１」、障害物の方位を「θ１」とし、時刻「ｔ１」から所定時間が経過した時刻「ｔ２」のタイミングで算出した障害物までの距離を「Ｄ２」、障害物の方位を「θ２」とすると、以下の現象が発生する。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成する例えば地表面に対して垂直に立設されている壁であり、車両が壁面に対して斜め方向に後退する場合であれば、障害物までの距離が経時変化した（短くなった）としても障害物の方位は経時変化しない（略一定に保たれる）現象が発生し、以下に示す関係が成立する。
Ｄ１＞Ｄ２
θ１≒θ２
【００４５】
一方、図４（ｂ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成しない例えば地表面に対して垂直に立設されているポールであり、方位が零でない位置に存在していれば、障害物までの距離が経時変化した（短くなった）ことに追従して障害物の方位も経時変化する（広がる）現象が発生し、以下に示す関係が成立する。
Ｄ１＞Ｄ２
θ１＜θ２
【００４６】
障害物検出装置１は、このような現象が発生することに着目し、方位が零でないと判定し、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、車両１６（バンパー面１８ａ）と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定する。一方、障害物検出装置１は、方位が零でないと判定し、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定する。
【００４７】
そして、障害物検出装置１は、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、車両１６と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定した場合であれば、バンパー面１８ａにおける最短距離の算出点と障害物検出装置１の搭載位置との間隔を「ｄ」、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離を「Ｘ」とし、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離「Ｘ」を以下の演算式にしたがって算出する。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
【００４８】
一方、障害物検出装置１は、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定した場合であれば、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離「Ｘ」を以下の演算式にしたがって算出する。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
【００４９】
そして、障害物検出装置１は、このようにして判定部１４にて特定した障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置を示す形状相対位置情報や最短距離算出部１５にて算出した障害物までの最短距離を示す最短距離情報を外部に出力する。この場合、例えば障害物検出装置１から出力された形状相対位置情報や最短距離情報が車室内表示装置に入力されて当該表示装置にて表示されることで、障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置や車両１６から障害物までの最短距離がユーザに視覚的に通知されても良いし、車室内のスピーカに入力されて当該スピーカから音声出力されることで、障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置や車両１６から障害物までの最短距離がユーザに聴覚的に通知されても良い。又、例えば障害物検出装置１から出力された形状相対位置情報や最短距離情報が走行制御ＥＣＵに入力されることで、最短距離に基づいてアクセル動作が強制的に弱められると同時にブレーキ動作が強制的に強められる等の自動走行制御が行われるようにしても良い。更に、これらが併用されても良い。
【００５０】
尚、障害物検出装置１は、算出した方位が零であると判定すると（ステップＳ６にて「ＹＥＳ」）、障害物が非平面形状物体であるか非平面形状物体であるかを特定することなく、障害物の方位が零であると判定部１４にて特定し（ステップＳ１４）、その方位が零であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１５）。
【００５１】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、障害物検出装置１において、方位算出部１０にて算出した方位が零でないと判定し、距離変化量算出部１２にて算出した距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量算出部１３にて算出した方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると、障害物が平面形状物体であり、車両１６と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定し、一方、距離変化量算出部１２にて算出した距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量算出部１３にて算出した方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定するように構成したので、簡易な構成としながらも、障害物の形状や障害物との相対位置を適切に特定することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５乃至図８を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第２の実施形態は、２個の送信マイクが設けられ、２個の送信マイクから送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと、２個の送信マイクから送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能に構成されている。
【００５３】
即ち、障害物検出装置２１において、２個の送信マイク４ａ，４ｂは、送信波生成部３から送信波を入力すると、その入力した送信波を圧電素子に供給し、圧電素子を駆動させてカバーを共振させることで送信波を外部に向けて送信する。２個の送信マイク４ａ，４ｂも、２個の受信マイク５ａ，５ｂと同様にして、障害物検出装置２１が車両に搭載されている状態では地表面に対して水平となるように隣り合って配置されており、それらの間隔は送信波生成部３にて生成される送信波の波長の０．５倍となっている。
【００５４】
ここで、複数個の送信マイクが送信波を同位相又は逆位相で送信する場合について図６を参照して説明する。送信波の送信と反射波の受信とを兼用する４個の送受信マイク３１〜３４が正方形状に配置されている場合に、４個の送受信マイク３１〜３４のうち何れかが送信波を送信した場合（図６（ａ）参照）、４個の送受信マイク３１〜３４が送信波を全て同位相で送信した場合（図６（ｂ）参照）、４個の送受信マイク３１〜３４のうち垂直方向に隣り合っている同士が送信波を同位相で送信すると共に水平方向に隣り合っている同士が送信波を逆位相で送信した場合（図６（ｃ）参照）での水平方向の送信音圧を対比すると、送信波を全て同位相で送信した場合では、送信波を単体で送信した場合と比較すると、方位検出方向の指向性が狭角に高められており、一方、送信波を逆位相で送信した場合では、送信波を単体で送信した場合と比較すると、方位検出方向の指向性が広角に高められている。
【００５５】
即ち、送信マイク４ａ，４ｂについても同様であり、送信マイク４ａ，４ｂが送信波を同位相で送信した場合であれば、方位検出方向の指向性が狭角に高められ、狭角での検出精度は高いが広角での検出精度は低い特性となるか又は検出不可となり、一方、送信マイク４ａ，４ｂが送信波を逆位相で送信した場合であれば、方位検出方向の指向性が広角に高められ、広角での検出精度は高いが狭角での検出精度は低い特性となるか又は検出不可となる。
【００５６】
この場合、障害物検出装置２１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると（ステップＳ９にて「ＮＯ」）、上記した第１の実施形態とは異なり、直ぐには障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であると特定するのではなく、送信波を狭角送信モード及び広角送信モードの双方で順次送信し、送信波を狭角送信モードで送信した場合に反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定し、送信波を広角送信モードで送信した場合に反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【００５７】
ここで、障害物検出装置２１は、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると（ステップＳ２１にて「ＹＥＳ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定部１４にて特定し（ステップＳ１０）、平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１１）。即ち、障害物検出装置２１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定したとしても、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると、前者の判定結果を尊重せずに、後者の判定結果を尊重する。
【００５８】
一方、障害物検出装置２１は、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信しなかった、即ち、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると（ステップＳ２１にて「ＮＯ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと判定部１４にて特定し（ステップＳ１２）、非平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１３）。
【００５９】
即ち、図８（ａ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成する壁であれば、受信電圧に大小の差があるが、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信する現象が発生する。一方、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成しないポールであれば、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信する現象が発生する。
【００６０】
障害物検出装置２１は、このような現象が発生することに着目し、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信したと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であると特定する。
【００６１】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、障害物検出装置２１において、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信したと判定すると、障害物が平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信したと判定すると、障害物が非平面形状物体であると特定するように構成したので、障害物の形状をより適切に特定することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
【００６３】
送信素子及び受信素子は例えば特開２００９−２２５４１９号公報に開示されているような音響整合部材が採用されている素子であっても良い。
複数個の障害物検出装置１が車体１７の後端に取付けられている後端バンパー１８のバンパー面１８ａの長手方向に沿って搭載される構成であっても良い。又、後端バンパー１８のバンパー面１８ａに搭載される構成に限らず、車体の前端に取付けられている前端バンパーのバンパー面に搭載されたり、車体の側面に搭載されたりする構成であっても良い。更に、移動体が大型であれば、複数個の障害物検出装置１が互いの検出エリアをずらす又は一部が重なるように同一表面上に搭載される構成であっても良い。
【００６４】
送信波を送信する送信マイクと反射波を受信する受信マイクとが別々に搭載される構成に限らず、送信波の送信と反射波の受信とを兼用する送受信兼用のマイクが搭載される構成であっても良い。又、送受信兼用の素子が搭載される構成でも、上記した音響整合部材が採用されている素子であっても良い。
【００６５】
障害物の方位が零でないと判定した場合に限らず、障害物の方位が零であると判定した場合にも、送信波を狭角送信モード及び広角送信モードの双方で送信することで、障害物が平面形状物体であるか非平面形状物体であるかを特定するようにしても良い。即ち、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定することで、障害物が平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信したと判定することで、障害物が非平面形状物体であると特定するようにしても良い。
【００６６】
算出した方位が零であるか否かを判定することなく（ステップＳ６を省略し）、算出した方位が零であるか否かに拘らず、算出した障害物までの距離及び障害物の方位を記憶部１１に記憶し（ステップＳ７）、以降の処理を行うようにしても良い。
【００６７】
２個の送信マイク４ａ，４ｂが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードとを切替える構成において、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定し、且つ、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定した場合に限って、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり且つ後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定するようにしても良い。
【００６８】
受信マイク５ａ，５ｂが地表面に対して垂直となるように隣り合って配置されている構成であっても良く、このように構成すれば、方位検出方向を垂直方向とすることができ、地表面に対して垂直方向に障害物の形状を特定することができ、例えばバー等を特定することができる。又、三角形を形成するように３個の受信マイクが配置されている構成であっても良く、このように構成すれば、地表面に対して水平方向及び垂直方向の何れの方向にも（三次元方向に）広角に障害物の形状を特定することができ、例えばポール及びバー等の何れをも特定することができる。更に、少なくとも地表面に対して水平となるように隣り合って配置されている２個の受信マイクと地表面に対して垂直となるように隣り合って配置されている２個の受信マイクとを含む四角形を形成するように４個の受信マイクが配置されている構成であっても良い。
【００６９】
複数個の送信マイクを備える構成において、複数個の送信マイクが地表面に対して垂直となるように隣り合って配置され、それら地表面に対して垂直に隣り合って配置されている複数個の送信マイクが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードと切替える構成であっても良い。又、複数個の送信マイクが三角形を形成するように配置され、それら三角形を形成するように配置されている複数個の送信マイクが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードと切替える構成であっても良い。
【００７０】
障害物が壁に限らず既に駐車している他の車両の車体であっても、同様の原理により、既に駐車している他の車両の車体を平面形状物体であると特定することができる。又、障害物がポールに限らず人であっても、同様の原理により、人を非平面形状物体であると特定することができる。
【００７１】
移動体は車両１６に限らない。即ち、図９に示すように移動体が車椅子型車両４１であっても良い。車椅子型車両４１は、運転者が乗り込む座席を兼用する車体４２に４個の駆動輪４３（図９では３個のみ示す）が駆動機構として取付けられ、車体４２における運転者から見て左側の位置には左側アームレスト操作盤４４が配置されていると共に運転者から見て右側の位置には右側アームレスト操作盤４５が配設されて移動可能に構成されている。そして、車体４２の前端面４２ａに障害物検出装置１が搭載されている。勿論、この場合も、障害物検出装置１が車体４２の後端や側面に搭載される構成であっても良い。
【００７２】
又、図１０に示すように移動体が移動ロボット５１であっても良い。移動ロボット５１は、例えば工場の敷地内を移動しながら製品の組立作業等を行うものであり、例えば６軸型アームからなるロボットアーム５２が搬送台５３に搭載されると共に、搬送台５３に４個の駆動輪５４（図１０では２個のみ示す）が駆動機構として取付けられ、それら４個の駆動輪５４がモータにより駆動されると共に操舵されることで例えば工場の敷地内に敷設されているガイドラインやガイドセンサに沿って移動可能に構成されている。そして、搬送台５３の前端面５３ａに障害物検出装置１が搭載されている。勿論、この場合も、障害物検出装置１が搬送台５３の後端や側面に搭載される構成であっても良い。このように障害物検出装置１が移動ロボット５１に搭載されている構成では、工場の敷地内に設置されている作業設備や移動ロボット５１の作業対象であるワーク等を障害物として検出することができる。又、移動ロボットは、駆動機構として駆動輪５４が採用されている車両型の移動ロボットに限らず、駆動機構として足が採用されている二足歩行型の移動ロボットであっても良い。
【００７３】
更に、図１１に示すように移動体が固定ロボット６１の可動部であっても良い。固定ロボット６１は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットであり、工場の敷地内に設置されている作業台６２に立設され、作業台６２に固定されているベース６３と、ベース６３に水平方向に旋回可能に支持されているショルダ部６４と、ショルダ部６４に上下方向に旋回可能に支持されている下アーム６５と、下アーム６５に上下方向に旋回可能に支持されている第１の上アーム６６と、第１の上アーム６６の先端部に捻り回転可能に支持されている第２の上アーム６７と、第２の上アーム６７に上下方向に回転可能に支持されている手首６８と、手首６８に回転（捻り動作）可能に支持されているフランジ６９（本発明でいう可動部）とを備えて構成されている。フランジ６９は例えばワークを把持するためのハンド（図示せず）が着脱可能になっており、そのフランジ面６９ａに障害物検出装置１が搭載されている。障害物検出装置１がフランジ６９に限らず可動する箇所であれば何れの箇所に搭載される構成であっても良い。このように障害物検出装置１が固定ロボット６１の可動部に搭載されている構成では、固定ロボット６１の可動部の可動領域に配置されている作業設備や固定ロボット６１の作業対象であるワーク等を障害物として検出することができる。
【符号の説明】
【００７４】
図面中、１は障害物検出装置、４は送信マイク（送信手段、送信素子）、５ａ，５ｂは受信マイク（受信手段、受信素子）、９は距離算出部（距離算出手段）、１０は方位算出部（方位算出手段）、１１は記憶部（距離記憶手段、方位記憶手段）、１２は距離変化量算出部（距離変化量算出手段）、１３は方位変化量算出部（方位変化量算出手段）、１４は判定部（判定手段）、１５は最短距離算出部（最短距離算出手段）、１６は車両（移動体）、２１は障害物検出装置、４ａ，４ｂは送信マイク（送信手段、送信素子）、３１〜３４は送受信マイク（送信手段、送信素子、受信手段、受信素子）、４１は車椅子型車両（移動体）、５１は移動ロボット（移動体）、６１は固定ロボット、６９はフランジ部（移動体、可動部）である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の表面側に搭載可能であり、少なくとも１個以上の送信素子から送信波を送信し、送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信することで、障害物までの距離及び障害物の方位を検出する障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１個以上の送信素子から送信波を送信し、送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信することで、障害物までの距離及び障害物の方位を検出する障害物検出装置が供されている。この種の障害物検出装置が車両に搭載されている構成では、例えば車両が後退する際に車両後方に存在する物体を障害物として検出することが可能である。車両が後退する際に障害物となり得る物体としては、車幅方向の広範囲で衝突し得る壁や、車幅方向の狭範囲でのみ衝突し得る（広範囲で衝突し得ない）ポール等が想定される。又、障害物検出装置が車両に搭載される構成では、障害物検出装置は車体の表面側に搭載され、例えば車両後端に取付けられている後端バンパーの表面側に搭載されるのが一般的である。
【０００３】
ところで、障害物が方位検出方向に平面を形成する壁等であれば、障害物検出装置が障害物までの距離を算出する際の障害物側の基準点は障害物検出装置から壁面への垂線が直交する点である。そのため、車両が壁面に対して垂直方向に後退する場合であれば、後端バンパーのバンパー面と壁面とが略平行となるので、後端バンパーのバンパー面の何れの箇所から壁面までの距離が最短距離となり、算出した障害物までの距離と車両から壁までの実際の最短距離とが略同じとなる。一方、車両が壁面に対して斜め方向に後退する場合であれば、後端バンパーのバンパー面と壁面とが平行にならないので、後端バンパーのバンパー面の端側から壁面までの距離が最短距離となり、算出した障害物までの距離と車両から壁までの実際の最短距離とが同じとはならない。
【０００４】
この問題を解決するには、単に障害物までの距離と障害物の方位を算出するのみでなく、障害物の形状及び車両と障害物との相対位置をも特定し、それら特定した障害物の形状及び車両と障害物との相対位置に応じて最短距離を算出する必要がある。例えば特許文献１には、障害物を検出した車両位置の履歴を記憶し、車速やステアリング角度等の車両走行情報を利用し、それら車両位置の履歴と車両走行情報との相関関係を逐一更新することで、障害物の形状を特定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に開示されている構成では、車速やステアリング角度等の車両走行情報を外部からの情報として取得する必要があり、外部からの情報を取得する構成が必要になると共に、外部から取得した情報を処理する構成が必要になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの情報の取得を不要とすることで簡易な構成としながらも、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を適切に特定することができる障害物検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した発明によれば、送信手段は、少なくとも１個以上の送信素子から超音波を送信波として送信し、受信手段は、送信手段から送信された送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信する。距離算出手段は、送信手段から送信波が送信された送信タイミングと受信手段により反射波が受信された受信タイミングとの時間差及び送信波の速度に基づいて障害物までの距離を算出する。方位算出手段は、受信手段のうち一の受信素子により受信された反射波の位相と他の受信素子により受信された反射波の位相との位相差、一の受信素子と他の受信素子との間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出する。
【０００９】
ここで、距離記憶手段は、距離算出手段により算出された障害物までの距離を記憶し、方位記憶手段は、方位算出手段により算出された障害物の方位を記憶する。距離変化量算出手段は、移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する距離変化量を距離記憶手段に記憶されている障害物までの距離に基づいて算出し、方位変化量算出手段は、移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する方位変化量を方位記憶手段に記憶されている障害物の方位に基づいて算出する。そして、判定手段は、方位算出手段により算出された障害物の方位、距離変化量算出手段により算出された距離変化量及び方位変化量算出手段により算出された方位変化量を判定することで、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を特定し、その特定結果を出力する。
【００１０】
即ち、検出対象とする障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、移動体側の搭載面（障害物検出装置が搭載されている面）と障害物の平面とが斜めの相対位置であれば、方位（複数個の受信素子同士を結ぶ線分に対して直交する方向からのずれ角度）が零とならず、移動体から障害物までの距離が経時変化したとしても障害物の方位が経時変化しない（略一定に保たれる）現象が発生する。一方、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零であれば、移動体から障害物までの距離が経時変化したとしても障害物の方位が経時変化しない現象が発生するが、その障害物の方位が零でなければ、移動体から障害物までの距離が経時変化したことに追従して障害物の方位も経時変化する現象が発生する。
【００１１】
このような現象が発生することに着目し、例えば方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定することで、障害物が平面形状物体であり、移動体側の搭載面と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定することができる。一方、例えば方位が零でないと判定し、距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定することで、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定することができる。この場合、外部から例えば車速やステアリング角度等の情報を取得する必要もないので、簡易な構成としながらも、障害物の形状や障害物との相対位置を適切に特定することができる。尚、ここでいう零とは、零の１値のみを示すものではなく、ある程度の前後の幅（許容値、誤差）を含むほぼ零という意味である。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、送信手段は、複数個の送信素子を備え、複数個の送信素子から送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと複数個の送信素子から送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能であり、判定手段は、複数個の送信素子から送信波を狭角送信モードで送信した場合における反射波の複数個の受信素子による受信状態及び複数個の送信素子から送信波を広角送信モードで送信した場合における反射波の複数個の受信素子による受信状態を判定することも含めて、障害物の形状を特定する。
【００１３】
即ち、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であれば、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信する現象が発生し、一方、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であれば、その障害物が存在する位置に応じて送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信する現象が発生する。
【００１４】
このような現象が発生することに着目し、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信したと判定することで、障害物が平面形状物体であると特定することができ、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信したと判定することで、障害物が非平面形状物体であると特定することができ、障害物の形状をより適切に特定することができる。
【００１５】
請求項３に記載した発明によれば、送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されている。
【００１６】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面（道路面）が相当し、地表面に対して垂直に立設されているポール等を適切に特定することができる。
【００１７】
請求項４に記載した発明によれば、送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されている。
【００１８】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面が相当し、地表面に対して水平に設置されているバー等を適切に特定することができる。
【００１９】
請求項５に記載した発明によれば、送信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子を含み、それら三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子のうち一の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能であり且つ他の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、受信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の受信素子を含んで構成されている。
【００２０】
これにより、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向及び垂直方向の何れの方向にも（三次元方向に）広角に障害物の形状を適切に特定することができる。移動体が移動可能な移動面とは例えば移動体が車両であれば地表面が相当し、地表面に対して垂直に立設されているポール等及び地表面に対して水平に設置されているバー等の何れをも適切に特定することができる。
【００２１】
請求項６に記載した発明によれば、最短距離算出手段は、障害物が平面形状物体であると判定手段により特定された場合に、距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、方位算出手段により算出された障害物の方位をθ、移動体側の搭載面における最短距離の算出点と障害物検出装置の搭載位置との間隔をｄとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
これにより、移動体から障害物である平面形状物体までの最短距離を簡易な演算式により算出することができる。
【００２２】
請求項７に記載した発明によれば、最短距離算出手段は、障害物が非平面形状物体であると判定手段により特定された場合に、距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、方位算出手段により算出された障害物の方位をθとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
これにより、移動体から障害物である非平面形状物体までの最短距離を簡易な演算式により算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図
【図２】車両に搭載されている態様を示す図
【図３】フローチャート
【図４】原理を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図
【図６】送信音圧を示す図
【図７】フローチャート
【図８】受信電圧を示す図
【図９】車椅子型車両に搭載されている態様を示す図
【図１０】移動ロボットに搭載されている態様を示す図
【図１１】固定ロボットの可動部に搭載されている態様を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明を車両に搭載されることで車載用として適用された第１の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は障害物検出装置の構成を機能ブロック図により示している。障害物検出装置１は、送信タイミング制御部２と、送信波生成部３と、１個の送信マイク４（本発明でいう送信手段、送信素子）と、２個の受信マイク５ａ，５ｂ（本発明でいう受信手段、受信素子）と、信号増幅部６ａ，６ｂと、信号処理部７とを備えて構成されている。信号処理部７は、閾値判定部８と、距離算出部９（本発明でいう距離算出手段）と、方位算出部１０（本発明でいう方位算出手段）と、記憶部１１（本発明でいう距離記憶手段、方位記憶手段）と、距離変化量算出部１２（本発明でいう距離変化量算出手段）と、方位変化量算出部１３（本発明でいう方位変化量算出手段）と、判定部１４（本発明でいう判定手段）と、最短距離算出部１５（本発明でいう最短距離算出手段）とを備えて構成されている。
【００２５】
送信タイミング制御部２は、送信波の送信タイミングを決定し、その決定した送信タイミングを示す送信タイミング信号を送信波生成部３、閾値判定部８及び距離算出部９に出力する。送信波生成部３は、送信タイミング制御部２から送信タイミング信号を入力すると、所定の角周波数及びパルス数（例えば１０パルス）の超音波を送信波として送信マイク４に出力する。
【００２６】
送信マイク４は、圧電素子がカバーに覆われる形状をなし、圧電素子が駆動することでカバーが共振する共振型マイクにより構成されており、送信波生成部３から送信波を入力すると、その入力した送信波を圧電素子に供給し、圧電素子を駆動させてカバーを共振させることで送信波を外部に向けて送信する。送信マイク４から送信された送信波の一部は障害物に衝突すると反射し、その反射した送信波の一部は反射波となる。この場合、送信波が衝突した面が平面であれば、反射波の反射方向は平面に対して直交する方向となり、送信波が衝突した面が曲面であれば、反射波の反射方向は曲面に接する接線に対して直交する方向（法線方向）となる。
【００２７】
受信マイク５ａ，５ｂは、上記した送信マイク４と同様にして、圧電素子がカバーに覆われる形状をなし、圧電素子が駆動することでカバーが共振する共振型マイクにより構成されており、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信すると、圧電素子が発生した電圧に対応する受信信号を信号増幅部６ａ，６ｂに出力する。受信マイク５ａ，５ｂは、後述するように障害物検出装置１が車両に搭載されている状態では地表面に対して水平となるように隣り合って配置されており、それらの間隔は送信波生成部３にて生成される送信波の波長の０．５倍であることが望ましい。又、このように受信マイク５ａ，５ｂが地表面に対して水平となるように隣り合って配置されている構成では、受信マイク５ａにより受信される反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信される反射波の位相との位相差は水平方向で発生するので、方位検出方向は水平方向となる。
【００２８】
信号増幅部６ａ，６ｂは、受信マイク５ａ，５ｂから受信信号を入力すると、その入力した受信信号を予め設定している増幅率にしたがって増幅し、その増幅した受信信号を閾値判定部８に出力する。
【００２９】
閾値判定部８は、Ａ／Ｄ変換部と、直交復調部と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）とを有して構成されており、受信マイク６ａ，６ｂから受信信号を入力すると、その入力した受信信号を所定のサンプリング周波数（サンプリング定理に基づく送信波の周波数の２倍以上の周波数であり、例えば送信波の周波数の４倍の周波数）でサンプリングしてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した受信信号と、送信タイミング制御部２から入力した送信タイミング信号により示される送信タイミングに基づく正弦波とを乗算し、受信信号を同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）とに分離し、それら受信信号の高周波成分を除去する。そして、閾値判定部８は、Ｉ成分の受信信号及びＱ成分の受信信号の振幅を計算し、その計算した受信信号の振幅が予め設定されている閾値（振幅レベル）以上であることを条件として、その受信信号の振幅が閾値以上となったタイミングに基づいて反射波の受信タイミングを判定し、その判定した受信タイミングを示す受信タイミング信号を距離算出部９及び方位算出部１０に出力する。
【００３０】
距離算出部９は、送信波生成部２から送信タイミング信号を入力すると共に閾値判定部８から受信タイミング信号を入力すると、それら入力した送信タイミング信号により示される送信波の送信タイミングと受信タイミング信号により示される反射波の受信タイミングとの時間差及び音速（本発明でいう送信波の速度）に基づいて障害物までの距離を算出し、その算出した障害物までの距離を記憶部１１に出力する。即ち、距離算出部９は、温度を「Ｔ（℃）」、温度Ｔの条件下での音速を「Ｃ」、送信波の送信タイミングと反射波の受信タイミングとの時間差を「Δｔ」、障害物までの距離を「Ｄ」とすると、温度「Ｔ」の条件下での音速「Ｃ」を以下に示す演算式にしたがって算出し、
Ｃ＝３３１．５＋０．６１×Ｔ
障害物までの距離「Ｄ」を以下に示す演算式にしたがって算出する。
Ｄ＝Ｃ×Δｔ／２
【００３１】
方位算出部１０は、閾値判定部８から受信タイミング信号を入力すると、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出し、その算出した障害物の方位を記憶部１１に出力する。この場合、障害物の方位は受信マイク５ａ，５ｂを結ぶ線分に対して直交する方向からのずれ角度で表される。即ち、方位算出部１０は、送信波の周波数を「ｆ」、送信波の波長を「λ」、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差を「Δφ」、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔を「ａ」、障害物の方位を「θ」とすると、送信波の波長「λ」を以下に示す演算式にしたがって算出し、
λ＝Ｃ／ｆ
障害物の方位「θ」を以下に示す演算式にしたがって算出する。
θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ×Δφ／（２π×ａ））
【００３２】
記憶部１１は、所定の算出タイミングで距離算出部９にて算出された障害物までの距離を距離算出部９から時系列で入力すると、その時系列で入力した障害物までの距離を時系列で記憶し、所定の算出タイミングで方位算出部１０にて算出され障害物の方位を方位算出部１０から時系列で入力すると、その時系列で入力した障害物の方位を時系列で記憶する。
【００３３】
距離変化量算出部１２は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる（算出タイミングに時間差を有する）少なくとも２個の障害物までの距離を算出対象とし、それら障害物までの距離の変化量（本発明でいう距離変化量）を算出し、その算出した距離の変化量を判定部１４に出力する。方位変化量算出部１３は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物の方位を算出対象とし、それら障害物の方位の変化量（本発明でいう方位変化量）を算出し、その算出した方位の変化量を判定部１４に出力する。
【００３４】
判定部１４は、距離変化量算出部１２から距離の変化量を入力し、方位変化量算出部１３から方位の変化量を入力すると、それら入力した距離の変化量及び方位の変化量に基づいて障害物の形状及び車両と障害物との相対位置を後述する特定手順にしたがって特定し、その特定した障害物の形状及び車両と障害物との相対位置を示す形状相対位置情報を外部に出力する。最短距離算出部１５は、記憶部１１に記憶されている障害物までの距離及び障害物の方位に基づいて車両から障害物までの最短距離を後述する算出手順にしたがって算出し、その算出した車両から障害物までの最短距離を示す最短距離情報を外部に出力する。
【００３５】
上記したように構成されてなる障害物検出装置１は図２に示すように例えば車両１６（本発明でいう移動体）の車体１７にあって後端に取付けられている後端バンパー１８のバンパー面１８ａの車幅方向の中心側に１個のみ埋設される格好で搭載されている。即ち、本実施形態で示す障害物検出装置１は車両後方の障害物を検出する。又、障害物検出装置１は、ＥＣＵ又はセンサから車両のシフト位置を示すシフト位置信号を入力することで、車両のシフト位置を特定可能であり、イグニッション（ＩＧ）スイッチのオンオフを示すＩＧ信号を入力することで、イグニッションスイッチのオンオフを特定可能であり、イグニッションスイッチのオンを特定している状態で動作（電源オン）するように構成されている。
【００３６】
次に、上記した構成の作用について、図３乃至図４を参照して説明する。
障害物検出装置１は、イグニッションスイッチがオンしていることで動作状態にある場合には、シフト位置が後退位置であるか（後退位置に変位したか）否かを監視している（ステップＳ１）。障害物検出装置１は、ＥＣＵ又はセンサから入力したシフト位置信号に基づいてシフト位置が後退位置であると判定すると（ステップＳ１にて「ＹＥＳ」）、送信波生成部３により生成された送信波を送信マイク４から送信する（ステップＳ２）。ここで、車両後方に壁やポール等の障害物が存在し、送信マイク４から送信された送信波の一部が障害物に衝突して反射すると、その反射した送信波の一部は反射波となり、受信マイク５ａ，５ｂにより受信される。
【００３７】
障害物検出装置１は、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定し（ステップＳ３）、送信マイク４から送信された送信波が障害物で反射した反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと
判定すると（ステップＳ３にて「ＹＥＳ」）、受信マイク５ａ，５ｂにより受信した反射波に対応する受信信号の振幅が閾値以上であるか否かを閾値判定部８にて判定し、受信信号の振幅が閾値以上となったタイミングに基づいて反射波の受信タイミングを閾値判定部８にて判定する（ステップＳ４）。
【００３８】
ここで、障害物検出装置１は、受信信号の振幅が閾値以上であると判定すると（ステップＳ４にて「ＹＥＳ」）、送信波の送信タイミングと反射波の受信タイミングとの時間差及び音速に基づいて障害物までの距離を距離算出部９にて算出する。又、障害物検出装置１は、受信マイク５ａにより受信された反射波の位相と受信マイク５ｂにより受信された反射波の位相との位相差、受信マイク５ａと受信マイク５ｂとの間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を方位算出部１０にて算出する（ステップＳ５）。そして、障害物検出装置１は、算出した方位が零であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここでいう零とは、零の１値のみを示すものではなく、ある程度の前後の幅（許容値、誤差）を含むほぼ零という意味である。
【００３９】
ここで、障害物検出装置１は、算出した方位が零でないと判定すると（ステップＳ６にて「ＮＯ」）、それら算出した障害物までの距離及び障害物の方位を記憶部１１に記憶する（ステップＳ７）。次いで、障害物検出装置１は、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物までの距離を算出対象とし、それら障害物までの距離の変化量を距離変化量算出部１２にて算出し、記憶部１１に記憶されている算出タイミングが異なる少なくとも２個の障害物の方位を算出対象とし、それら障害物の方位の変化量を方位変化量算出部１３にて算出する（ステップＳ８）。
【００４０】
そして、障害物検出装置１は、その算出した障害物までの距離の変化量を予め設定されている第１の所定値と判定部１４にて比較し、その算出した障害物の方位の変化量を予め設定されている第２の所定値と判定部１４にて比較する（ステップＳ９）。第１の所定値
及び第２の所定値は製品の製造段階で設定される値であっても良いし出荷後や搭載後に設定される値であっても良い。
【００４１】
ここで、本実施形態では、障害物検出装置１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると（ステップＳ９にて「ＹＥＳ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定部１４にて特定する（ステップＳ１０）。そして、障害物検出装置１は、平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１１）。
【００４２】
一方、障害物検出装置１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると（ステップＳ９にて「ＮＯ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと判定部１４にて特定する（ステップＳ１２）。そして、障害物検出装置１は、非平面形状物であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１３）。
【００４３】
即ち、図４に示すように、時刻「ｔ１」のタイミングで算出した障害物までの距離を「Ｄ１」、障害物の方位を「θ１」とし、時刻「ｔ１」から所定時間が経過した時刻「ｔ２」のタイミングで算出した障害物までの距離を「Ｄ２」、障害物の方位を「θ２」とすると、以下の現象が発生する。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成する例えば地表面に対して垂直に立設されている壁であり、車両が壁面に対して斜め方向に後退する場合であれば、障害物までの距離が経時変化した（短くなった）としても障害物の方位は経時変化しない（略一定に保たれる）現象が発生し、以下に示す関係が成立する。
Ｄ１＞Ｄ２
θ１≒θ２
【００４５】
一方、図４（ｂ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成しない例えば地表面に対して垂直に立設されているポールであり、方位が零でない位置に存在していれば、障害物までの距離が経時変化した（短くなった）ことに追従して障害物の方位も経時変化する（広がる）現象が発生し、以下に示す関係が成立する。
Ｄ１＞Ｄ２
θ１＜θ２
【００４６】
障害物検出装置１は、このような現象が発生することに着目し、方位が零でないと判定し、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、車両１６（バンパー面１８ａ）と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定する。一方、障害物検出装置１は、方位が零でないと判定し、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定する。
【００４７】
そして、障害物検出装置１は、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、車両１６と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定した場合であれば、バンパー面１８ａにおける最短距離の算出点と障害物検出装置１の搭載位置との間隔を「ｄ」、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離を「Ｘ」とし、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離「Ｘ」を以下の演算式にしたがって算出する。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
【００４８】
一方、障害物検出装置１は、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定した場合であれば、バンパー面１８ａから障害物までの最短距離「Ｘ」を以下の演算式にしたがって算出する。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
【００４９】
そして、障害物検出装置１は、このようにして判定部１４にて特定した障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置を示す形状相対位置情報や最短距離算出部１５にて算出した障害物までの最短距離を示す最短距離情報を外部に出力する。この場合、例えば障害物検出装置１から出力された形状相対位置情報や最短距離情報が車室内表示装置に入力されて当該表示装置にて表示されることで、障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置や車両１６から障害物までの最短距離がユーザに視覚的に通知されても良いし、車室内のスピーカに入力されて当該スピーカから音声出力されることで、障害物の形状及び車両１６と障害物の平面との相対位置や車両１６から障害物までの最短距離がユーザに聴覚的に通知されても良い。又、例えば障害物検出装置１から出力された形状相対位置情報や最短距離情報が走行制御ＥＣＵに入力されることで、最短距離に基づいてアクセル動作が強制的に弱められると同時にブレーキ動作が強制的に強められる等の自動走行制御が行われるようにしても良い。更に、これらが併用されても良い。
【００５０】
尚、障害物検出装置１は、算出した方位が零であると判定すると（ステップＳ６にて「ＹＥＳ」）、障害物が非平面形状物体であるか非平面形状物体であるかを特定することなく、障害物の方位が零であると判定部１４にて特定し（ステップＳ１４）、その方位が零であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１５）。
【００５１】
以上に説明したように第１の実施形態によれば、障害物検出装置１において、方位算出部１０にて算出した方位が零でないと判定し、距離変化量算出部１２にて算出した距離変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ方位変化量算出部１３にて算出した方位変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定すると、障害物が平面形状物体であり、車両１６と障害物の平面とが斜めの相対位置であると特定し、一方、距離変化量算出部１２にて算出した距離変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は方位変化量算出部１３にて算出した方位変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると、障害物が非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと特定するように構成したので、簡易な構成としながらも、障害物の形状や障害物との相対位置を適切に特定することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５乃至図８を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第２の実施形態は、２個の送信マイクが設けられ、２個の送信マイクから送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと、２個の送信マイクから送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能に構成されている。
【００５３】
即ち、障害物検出装置２１において、２個の送信マイク４ａ，４ｂは、送信波生成部３から送信波を入力すると、その入力した送信波を圧電素子に供給し、圧電素子を駆動させてカバーを共振させることで送信波を外部に向けて送信する。２個の送信マイク４ａ，４ｂも、２個の受信マイク５ａ，５ｂと同様にして、障害物検出装置２１が車両に搭載されている状態では地表面に対して水平となるように隣り合って配置されており、それらの間隔は送信波生成部３にて生成される送信波の波長の０．５倍となっている。
【００５４】
ここで、複数個の送信マイクが送信波を同位相又は逆位相で送信する場合について図６を参照して説明する。送信波の送信と反射波の受信とを兼用する４個の送受信マイク３１〜３４が正方形状に配置されている場合に、４個の送受信マイク３１〜３４のうち何れかが送信波を送信した場合（図６（ａ）参照）、４個の送受信マイク３１〜３４が送信波を全て同位相で送信した場合（図６（ｂ）参照）、４個の送受信マイク３１〜３４のうち垂直方向に隣り合っている同士が送信波を同位相で送信すると共に水平方向に隣り合っている同士が送信波を逆位相で送信した場合（図６（ｃ）参照）での水平方向の送信音圧を対比すると、送信波を全て同位相で送信した場合では、送信波を単体で送信した場合と比較すると、方位検出方向の指向性が狭角に高められており、一方、送信波を逆位相で送信した場合では、送信波を単体で送信した場合と比較すると、方位検出方向の指向性が広角に高められている。
【００５５】
即ち、送信マイク４ａ，４ｂについても同様であり、送信マイク４ａ，４ｂが送信波を同位相で送信した場合であれば、方位検出方向の指向性が狭角に高められ、狭角での検出精度は高いが広角での検出精度は低い特性となるか又は検出不可となり、一方、送信マイク４ａ，４ｂが送信波を逆位相で送信した場合であれば、方位検出方向の指向性が広角に高められ、広角での検出精度は高いが狭角での検出精度は低い特性となるか又は検出不可となる。
【００５６】
この場合、障害物検出装置２１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定すると（ステップＳ９にて「ＮＯ」）、上記した第１の実施形態とは異なり、直ぐには障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であると特定するのではなく、送信波を狭角送信モード及び広角送信モードの双方で順次送信し、送信波を狭角送信モードで送信した場合に反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定し、送信波を広角送信モードで送信した場合に反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【００５７】
ここで、障害物検出装置２１は、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると（ステップＳ２１にて「ＹＥＳ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり、後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定部１４にて特定し（ステップＳ１０）、平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１１）。即ち、障害物検出装置２１は、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上でない又は障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下でないと判定したとしても、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると、前者の判定結果を尊重せずに、後者の判定結果を尊重する。
【００５８】
一方、障害物検出装置２１は、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信しなかった、即ち、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定すると（ステップＳ２１にて「ＮＯ」）、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であり、その障害物の方位が零でないと判定部１４にて特定し（ステップＳ１２）、非平面形状物体であると特定した障害物までの最短距離を最短距離算出部１５にて算出する（ステップＳ１３）。
【００５９】
即ち、図８（ａ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成する壁であれば、受信電圧に大小の差があるが、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信する現象が発生する。一方、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、障害物が方位検出方向に平面を形成しないポールであれば、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信する現象が発生する。
【００６０】
障害物検出装置２１は、このような現象が発生することに着目し、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信したと判定することで、障害物が方位検出方向に平面を形成しない非平面形状物体であると特定する。
【００６１】
以上に説明したように第２の実施形態によれば、障害物検出装置２１において、送信波を狭角送信モードで送信した場合と送信波を広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信したと判定すると、障害物が平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び送信波を広角送信モードで送信した場合の何れか一方のみで反射波を受信したと判定すると、障害物が非平面形状物体であると特定するように構成したので、障害物の形状をより適切に特定することができる。
【００６２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
【００６３】
送信素子及び受信素子は例えば特開２００９−２２５４１９号公報に開示されているような音響整合部材が採用されている素子であっても良い。
複数個の障害物検出装置１が車体１７の後端に取付けられている後端バンパー１８のバンパー面１８ａの長手方向に沿って搭載される構成であっても良い。又、後端バンパー１８のバンパー面１８ａに搭載される構成に限らず、車体の前端に取付けられている前端バンパーのバンパー面に搭載されたり、車体の側面に搭載されたりする構成であっても良い。更に、移動体が大型であれば、複数個の障害物検出装置１が互いの検出エリアをずらす又は一部が重なるように同一表面上に搭載される構成であっても良い。
【００６４】
送信波を送信する送信マイクと反射波を受信する受信マイクとが別々に搭載される構成に限らず、送信波の送信と反射波の受信とを兼用する送受信兼用のマイクが搭載される構成であっても良い。又、送受信兼用の素子が搭載される構成でも、上記した音響整合部材が採用されている素子であっても良い。
【００６５】
障害物の方位が零でないと判定した場合に限らず、障害物の方位が零であると判定した場合にも、送信波を狭角送信モード及び広角送信モードの双方で送信することで、障害物が平面形状物体であるか非平面形状物体であるかを特定するようにしても良い。即ち、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定することで、障害物が平面形状物体であると特定し、一方、送信波を狭角送信モードで送信した場合及び広角送信モードで送信した場合の何れかのみで反射波を受信したと判定することで、障害物が非平面形状物体であると特定するようにしても良い。
【００６６】
算出した方位が零であるか否かを判定することなく（ステップＳ６を省略し）、算出した方位が零であるか否かに拘らず、算出した障害物までの距離及び障害物の方位を記憶部１１に記憶し（ステップＳ７）、以降の処理を行うようにしても良い。
【００６７】
２個の送信マイク４ａ，４ｂが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードとを切替える構成において、障害物までの距離の変化量の絶対値が第１の所定値以上であり且つ障害物の方位の変化量の絶対値が第２の所定値以下であると判定し、且つ、送信波を狭角送信モードで送信した場合と広角送信モードで送信した場合との双方で反射波を受信マイク５ａ，５ｂにより受信したと判定した場合に限って、障害物が方位検出方向に平面を形成する平面形状物体であり且つ後端バンパー１８のバンパー面１８ａと障害物の平面とが斜めの相対位置であると判定するようにしても良い。
【００６８】
受信マイク５ａ，５ｂが地表面に対して垂直となるように隣り合って配置されている構成であっても良く、このように構成すれば、方位検出方向を垂直方向とすることができ、地表面に対して垂直方向に障害物の形状を特定することができ、例えばバー等を特定することができる。又、三角形を形成するように３個の受信マイクが配置されている構成であっても良く、このように構成すれば、地表面に対して水平方向及び垂直方向の何れの方向にも（三次元方向に）広角に障害物の形状を特定することができ、例えばポール及びバー等の何れをも特定することができる。更に、少なくとも地表面に対して水平となるように隣り合って配置されている２個の受信マイクと地表面に対して垂直となるように隣り合って配置されている２個の受信マイクとを含む四角形を形成するように４個の受信マイクが配置されている構成であっても良い。
【００６９】
複数個の送信マイクを備える構成において、複数個の送信マイクが地表面に対して垂直となるように隣り合って配置され、それら地表面に対して垂直に隣り合って配置されている複数個の送信マイクが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードと切替える構成であっても良い。又、複数個の送信マイクが三角形を形成するように配置され、それら三角形を形成するように配置されている複数個の送信マイクが送信波を同位相で送信する狭角送信モードと逆位相で送信する広角送信モードと切替える構成であっても良い。
【００７０】
障害物が壁に限らず既に駐車している他の車両の車体であっても、同様の原理により、既に駐車している他の車両の車体を平面形状物体であると特定することができる。又、障害物がポールに限らず人であっても、同様の原理により、人を非平面形状物体であると特定することができる。
【００７１】
移動体は車両１６に限らない。即ち、図９に示すように移動体が車椅子型車両４１であっても良い。車椅子型車両４１は、運転者が乗り込む座席を兼用する車体４２に４個の駆動輪４３（図９では３個のみ示す）が駆動機構として取付けられ、車体４２における運転者から見て左側の位置には左側アームレスト操作盤４４が配置されていると共に運転者から見て右側の位置には右側アームレスト操作盤４５が配設されて移動可能に構成されている。そして、車体４２の前端面４２ａに障害物検出装置１が搭載されている。勿論、この場合も、障害物検出装置１が車体４２の後端や側面に搭載される構成であっても良い。
【００７２】
又、図１０に示すように移動体が移動ロボット５１であっても良い。移動ロボット５１は、例えば工場の敷地内を移動しながら製品の組立作業等を行うものであり、例えば６軸型アームからなるロボットアーム５２が搬送台５３に搭載されると共に、搬送台５３に４個の駆動輪５４（図１０では２個のみ示す）が駆動機構として取付けられ、それら４個の駆動輪５４がモータにより駆動されると共に操舵されることで例えば工場の敷地内に敷設されているガイドラインやガイドセンサに沿って移動可能に構成されている。そして、搬送台５３の前端面５３ａに障害物検出装置１が搭載されている。勿論、この場合も、障害物検出装置１が搬送台５３の後端や側面に搭載される構成であっても良い。このように障害物検出装置１が移動ロボット５１に搭載されている構成では、工場の敷地内に設置されている作業設備や移動ロボット５１の作業対象であるワーク等を障害物として検出することができる。又、移動ロボットは、駆動機構として駆動輪５４が採用されている車両型の移動ロボットに限らず、駆動機構として足が採用されている二足歩行型の移動ロボットであっても良い。
【００７３】
更に、図１１に示すように移動体が固定ロボット６１の可動部であっても良い。固定ロボット６１は、例えば６軸の垂直多関節型ロボットであり、工場の敷地内に設置されている作業台６２に立設され、作業台６２に固定されているベース６３と、ベース６３に水平方向に旋回可能に支持されているショルダ部６４と、ショルダ部６４に上下方向に旋回可能に支持されている下アーム６５と、下アーム６５に上下方向に旋回可能に支持されている第１の上アーム６６と、第１の上アーム６６の先端部に捻り回転可能に支持されている第２の上アーム６７と、第２の上アーム６７に上下方向に回転可能に支持されている手首６８と、手首６８に回転（捻り動作）可能に支持されているフランジ６９（本発明でいう可動部）とを備えて構成されている。フランジ６９は例えばワークを把持するためのハンド（図示せず）が着脱可能になっており、そのフランジ面６９ａに障害物検出装置１が搭載されている。障害物検出装置１がフランジ６９に限らず可動する箇所であれば何れの箇所に搭載される構成であっても良い。このように障害物検出装置１が固定ロボット６１の可動部に搭載されている構成では、固定ロボット６１の可動部の可動領域に配置されている作業設備や固定ロボット６１の作業対象であるワーク等を障害物として検出することができる。
【符号の説明】
【００７４】
図面中、１は障害物検出装置、４は送信マイク（送信手段、送信素子）、５ａ，５ｂは受信マイク（受信手段、受信素子）、９は距離算出部（距離算出手段）、１０は方位算出部（方位算出手段）、１１は記憶部（距離記憶手段、方位記憶手段）、１２は距離変化量算出部（距離変化量算出手段）、１３は方位変化量算出部（方位変化量算出手段）、１４は判定部（判定手段）、１５は最短距離算出部（最短距離算出手段）、１６は車両（移動体）、２１は障害物検出装置、４ａ，４ｂは送信マイク（送信手段、送信素子）、３１〜３４は送受信マイク（送信手段、送信素子、受信手段、受信素子）、４１は車椅子型車両（移動体）、５１は移動ロボット（移動体）、６１は固定ロボット、６９はフランジ部（移動体、可動部）である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の表面側に搭載可能な障害物検出装置であって、
少なくとも１個以上の送信素子から超音波を送信波として送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信する受信手段と、
前記送信手段から送信波が送信された送信タイミングと前記受信手段により反射波が受信された受信タイミングとの時間差及び送信波の速度に基づいて障害物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記受信手段のうち一の受信素子により受信された反射波の位相と他の受信素子により受信された反射波の位相との位相差、前記一の受信素子と前記他の受信素子との間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出する方位算出手段と、
前記距離算出手段により算出された障害物までの距離を記憶する距離記憶手段と、
前記方位算出手段により算出された障害物の方位を記憶する方位記憶手段と、
移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する距離変化量を前記距離記憶手段に記憶されている障害物までの距離に基づいて算出する距離変化量算出手段と、
移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する方位変化量を前記方位記憶手段に記憶されている障害物の方位に基づいて算出する方位変化量算出手段と、
前記方位算出手段により算出された障害物の方位、前記距離変化量算出手段により算出された距離変化量及び前記方位変化量算出手段により算出された方位変化量を判定することで、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を特定し、その特定結果を出力する判定手段と、を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、複数個の送信素子を備え、前記複数個の送信素子から送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと、前記複数個の送信素子から送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能であり、
前記判定手段は、複数個の送信素子から送信波を狭角送信モードで送信した場合における反射波の前記複数個の受信素子による受信状態及び前記複数個の送信素子から送信波を広角送信モードで送信した場合における反射波の前記複数個の受信素子による受信状態を判定することも含めて、障害物の形状を特定することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子を含み、それら三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子のうち一の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能であり且つ他の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載した障害物検出装置において、
障害物が平面形状物体であると前記判定手段により判定された場合に、前記距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、前記方位算出手段により算出された障害物の方位をθ、移動体側の搭載面における最短距離の算出点と障害物検出装置の搭載位置との間隔をｄとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する最短距離算出手段を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載した障害物検出装置において、
障害物が非平面形状物体であると前記判定手段により判定された場合に、前記距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、前記方位算出手段により算出された障害物の方位をθとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する最短距離算出手段を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として車両に搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として移動ロボットに搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として固定ロボットの可動部に搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項１】
移動体の表面側に搭載可能な障害物検出装置であって、
少なくとも１個以上の送信素子から超音波を送信波として送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された送信波が障害物で反射した反射波をアレイ状に配置されている複数個の受信素子により受信する受信手段と、
前記送信手段から送信波が送信された送信タイミングと前記受信手段により反射波が受信された受信タイミングとの時間差及び送信波の速度に基づいて障害物までの距離を算出する距離算出手段と、
前記受信手段のうち一の受信素子により受信された反射波の位相と他の受信素子により受信された反射波の位相との位相差、前記一の受信素子と前記他の受信素子との間隔及び送信波の波長に基づいて障害物の方位を算出する方位算出手段と、
前記距離算出手段により算出された障害物までの距離を記憶する距離記憶手段と、
前記方位算出手段により算出された障害物の方位を記憶する方位記憶手段と、
移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する距離変化量を前記距離記憶手段に記憶されている障害物までの距離に基づいて算出する距離変化量算出手段と、
移動体側の搭載面と障害物との相対位置が変化することで発生する方位変化量を前記方位記憶手段に記憶されている障害物の方位に基づいて算出する方位変化量算出手段と、
前記方位算出手段により算出された障害物の方位、前記距離変化量算出手段により算出された距離変化量及び前記方位変化量算出手段により算出された方位変化量を判定することで、障害物の形状及び移動体と障害物との相対位置を特定し、その特定結果を出力する判定手段と、を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、複数個の送信素子を備え、前記複数個の送信素子から送信波を同位相で送信することで指向性を狭角とする狭角送信モードと、前記複数個の送信素子から送信波を逆位相で送信することで指向性を広角とする広角送信モードとを切替可能であり、
前記判定手段は、複数個の送信素子から送信波を狭角送信モードで送信した場合における反射波の前記複数個の受信素子による受信状態及び前記複数個の送信素子から送信波を広角送信モードで送信した場合における反射波の前記複数個の受信素子による受信状態を判定することも含めて、障害物の形状を特定することを特徴とする障害物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して水平方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を含み、それら移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、移動体が移動可能な移動面に対して垂直方向に隣り合って配置されている少なくとも２個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載した障害物検出装置において、
前記送信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子を含み、それら三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の送信素子のうち一の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能であり且つ他の組合せである少なくとも２個の送信素子を対象として狭角送信モードと広角送信モードとを切替可能に構成され、
前記受信手段は、三角形を形成するように隣り合って配置されている少なくとも３個の受信素子を含んで構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載した障害物検出装置において、
障害物が平面形状物体であると前記判定手段により判定された場合に、前記距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、前記方位算出手段により算出された障害物の方位をθ、移動体側の搭載面における最短距離の算出点と障害物検出装置の搭載位置との間隔をｄとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する最短距離算出手段を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
Ｘ＝Ｄ／ｃｏｓθ−ｄ×ｔａｎθ
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載した障害物検出装置において、
障害物が非平面形状物体であると前記判定手段により判定された場合に、前記距離算出手段により算出された障害物までの距離をＤ、前記方位算出手段により算出された障害物の方位をθとし、移動体から障害物までの最短距離Ｘを次式にしたがって算出し、その算出結果を出力する最短距離算出手段を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
Ｘ＝Ｄ×ｃｏｓθ
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として車両に搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として移動ロボットに搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れかに記載した障害物検出装置において、
移動体として固定ロボットの可動部に搭載されていることを特徴とする障害物検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１３３２４７（Ｐ２０１１−１３３２４７Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０５０８（Ｐ２００９−２９０５０８）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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