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公開番号2025064891
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2024081033
出願日2024-05-17
発明の名称超音波距離センサー及び該超音波距離センサーを利用した物体位置測定方法
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人個人,個人
主分類G01S 15/34 20060101AFI20250410BHJP(測定;試験)
要約【課題】超音波距離センサー及び該超音波距離センサーを利用した物体位置測定方法を提供する。
【解決手段】超音波距離センサーが開示される。一実施形態の超音波距離センサーは、周波数変調された連続超音波信号アレイを生成する信号生成器;時間ゲーティングを通じて連続超音波信号アレイのうちから一部の超音波信号を通過させるゲーティングスイッチ;通過した超音波信号を物体に向けて発射する送信器;物体から反射してくるエコー信号を受信する受信器;及びエコー信号を用いて物体の位置を測定する信号処理器;を含みうる。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
周波数変調された連続超音波信号アレイを生成する信号生成器と、
時間ゲーティングを通じて前記連続超音波信号アレイのうちから一部の超音波信号を通過させるゲーティングスイッチと、
前記時間ゲーティングを通じて通過した超音波信号を物体に向けて発射する送信器と、
前記物体から反射してくるエコー信号を受信する受信器と、
前記エコー信号を用いて前記物体の位置を測定する信号処理器と、
を含む、超音波距離センサー。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記信号生成器は、
目標解像度によって設定されたパルス幅の単位で周波数変調して各超音波信号を生成する、請求項１に記載の超音波距離センサー。
【請求項３】
前記ゲーティングスイッチは、
前記設定されたパルス幅の単位で同期化した時間ゲーティングを行って１つの超音波信号を通過させる、請求項２に記載の超音波距離センサー。
【請求項４】
前記１つの超音波信号は、
前記連続超音波信号アレイのうちの最初の超音波信号を含む、請求項３に記載の超音波距離センサー。
【請求項５】
前記周波数変調された連続超音波信号アレイと前記エコー信号とをミキシングして第１ミキシング信号を出力する第１ミキサーをさらに含む、請求項１に記載の超音波距離センサー。
【請求項６】
前記信号処理器は、
高速フーリエ変換を通じて前記第１ミキシング信号を周波数分析して前記物体の位置を測定する、請求項５に記載の超音波距離センサー。
【請求項７】
前記第１ミキシング信号をデジタル信号に変換して、前記信号処理器に伝達する第１ＡＤＣをさらに含む、請求項５に記載の超音波距離センサー。
【請求項８】
前記信号生成器から生成された連続超音波信号アレイを一定時間遅延して出力する信号遅延器をさらに含む、請求項５に記載の超音波距離センサー。
【請求項９】
前記信号遅延器は、
超音波信号パルス幅の半分に該当する時間によって前記連続超音波信号アレイを遅延させる、請求項８に記載の超音波距離センサー。
【請求項１０】
前記信号遅延器によって遅延された連続超音波信号アレイと前記エコー信号とをミキシングして第２ミキシング信号を出力する第２ミキサーをさらに含み、
前記信号処理器は、
前記第１ミキシング信号に対する第１周波数分析結果と前記第２ミキシング信号に対する第２周波数分析結果とに基づいて前記物体の位置を測定する、請求項８に記載の超音波距離センサー。
（【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】
本発明は、超音波距離センサー及びそれを用いた物体位置測定方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
超音波センサーを活用した距離測定は、超音波を発生させて対象物にあて、反射してくる時間を測定して距離を計算することができる。超音波センサーを活用した距離測定方法は、単純であり、比較的安価の装備で構成することができ、室内では、障害物の位置や距離測定に多く使われる。距離測定方法は、比較的単純であり、安価に構成することができるが、測定距離や解像度などが制限的である。一般的な超音波センサーの超音波は、空気や他の媒質での音伝播特性によって速度とエネルギーとが変化し、これにより、距離測定で誤差が発生する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、超音波距離センサー及びそれを用いた物体位置測定方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様によれば、超音波距離センサーは、周波数変調された連続超音波信号アレイを生成する信号生成器；時間ゲーティングを通じて前記周波数変調された連続超音波信号アレイのうちから一部の超音波信号を通過させるゲーティングスイッチ；通過した一部の超音波信号を物体に向けて発射する送信器；物体から反射してくるエコー信号を受信する受信器；及びエコー信号を用いて前記物体の位置を測定する信号処理器；を含みうる。
【０００５】
信号生成器は、目標解像度によって設定されたパルス幅の単位で周波数変調して各超音波信号を生成することができる。
【０００６】
ゲーティングスイッチは、設定されたパルス幅の単位で同期化した時間ゲーティングを行って１つの超音波信号を通過させることができる。
【０００７】
この際、１つの超音波信号は、連続超音波信号アレイのうちの最初の超音波信号を含みうる。
【０００８】
また、超音波距離センサーは、連続超音波信号アレイと前記エコー信号とをミキシングして第１ミキシング信号を出力する第１ミキサーをさらに含みうる。
【０００９】
信号処理器は、高速フーリエ変換（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ、ＦＦＴ）を通じて前記第１ミキシング信号を周波数分析して物体の位置を測定することができる。
【００１０】
また、超音波距離センサーは、第１ミキシング信号をデジタル信号に変換して、前記信号処理器に伝達する第１ＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）をさらに含みうる。
（【００１１】以降は省略されています）

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