JP2002267744A

JP2002267744A - 物体検知装置

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Publication number: JP2002267744A
Application number: JP2001065573A
Authority: JP
Inventors: Toshio Oguro; 利雄小黒; Takenori Fukushima; 武徳福島; Kentaro Todoroki; 健太郎轟木; Mie Ikushima; 見江幾島; Masayuki Nagaishi; 昌之永石; Yasushi Inma; 康因間
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】近距離の静止物体の検知精度を向上させるこ
とができる、比較的簡単な装置構成で且つ比較的低コス
トな物体検知装置を提供する。【解決手段】発信信号として10.525GHzのマイクロ波
を用いる。受信アンテナ５、７、９間のアンテナピッチ
を、上記マイクロ波の定在波の1／2波長の略15mm及びそ
の倍数ではない2.4mmに設定する。アナログ信号である
第１、第２、第３定在波をＡ／Ｄ変換回路２９が夫々デ
ィジタルデータに変換しメモリ部３３に記憶させる。発
信信号を発信アンテナ３から放射しないときの、第1〜
第３直流増幅回路（２１〜２５）側からの出力電圧を基
準とした、第１〜第３定在波に対応する各ディジタルデ
ータへの全波整流に相当する演算処理を第１〜第３全波
整流処理部（３５〜３９）が夫々行う。演算処理後の各
ディジタルデータを足し合せる処理を加算部４１で行
い、それにより得たディジタルデータを、閾値電圧レベ
ルよりも大きいか否かを電圧レベル比較部４５でチェッ
クする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に物体検知装置
に関し、特に所定距離範囲内に静止状態の人体がいるか
否かを検知するのに好適な物体検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電波を利用して物体を検知する装置とし
て、パルスレーダや、ＦＭ―ＣＷレーダ等が知られてい
る。パルスレーダは、パルス状の電波を放射した時点か
ら、該パルス状の電波が対象物体に当り反射して該装置
に戻ってくるまでの時間の長／短により、該装置から対
象物体までの距離を測定する。一方、ＦＭ―ＣＷレーダ
は、該装置から放射される連続波（ＣＷ）信号に例えば
鋸歯状波で周波数変調（ＦＭ）を施すことによって生じ
る送信信号と反射信号とのビート周波数を測定すること
で、該装置から対象物体までの距離を測定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記パルス
レーダは、電波を放射した時点から該電波を受信した時
点までの時間の長／短により、該装置から対象物体まで
の距離を測定するよう構成されているために、対象物体
が近距離に存在する場合の距離測定には不向きである。
しかも、装置構成が比較的複雑である上に高価格である
という問題もある。一方、上記ＦＭ―ＣＷレーダは、上
記のような信号処理に起因して生じる送信信号と反射信
号とのビート周波数を測定することで該装置から対象物
体までの距離を求めるよう構成されているために、対象
物体が近距離に存在する場合には、周波数を大きく変化
させる必要があるから、送信信号の占有周波数帯域幅が
広がることになるので、やはり不向きである。しかも、
上記パルスレーダにおけると同様、装置構成が比較的複
雑である上に高価格であるという問題もある。そこで、
上述したパルスレーダやＦＭ―ＣＷレーダに代え、物体
を検知するための手段として、ドップラレーダを用いる
方法も検討された。しかし、ドップラレーダは、航空機
や自動車等の高速で移動する物体を検知対象とする場合
には有効であっても、例えば人体、それもトイレで用を
足そうとしてトイレの直前等に略静止した状態で立って
いるような人体の検知には不向きであるし、やはり高価
格であるという問題もあった。

【０００４】そこで、静止状態にある人体のような物体
を検知対象とする場合に、所定の周波数帯域に属する電
波を上記対象物体に放射し、該放射した電波と上記対象
物体に当って反射して戻ってくる電波とにより生成され
る定在波の強度を測定することで上記対象物体の検知を
行う方法が検討された。しかし、定在波には、互いに同
一位置に止まっているように見做せる振幅の大きな波腹
部分と小さな波節部分との現れる周期、つまり、その定
在波の強弱の周期が、その定在波の1／2波長で現れるた
めに、定在波の強度を測定しただけては該装置から上記
対象物体までの距離を決定できないという問題がある。

【０００５】従って本発明の目的は、近距離の静止物体
の検知精度を向上させることができる、比較的簡単な装
置構成で且つ比較的低コストな物体検知装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面に従
う物体検知装置は、生成された所定の信号を送信信号と
して受けて、その信号を電波として放射するための送信
アンテナと、複数の受信アンテナであって、外部からの
電波として受信される信号と上記電波として放射される
べき送信信号とにより生成される定在波の波長をλ、受
信アンテナの数をｍとしたとき、｛（λ／2）／ｍ}＋ｎ
λ／2（ここで、ｎは任意の整数）で表される間隔で配
置される複数の受信アンテナと、各受信アンテナからの
受信信号と上記送信信号とから生成される位相の異なる
複数の定在波を、全波整流した後に所定の演算処理を施
す信号処理手段と、上記処理に基づいて生成された信号
波形のレベルと、予め設定された閾値レベルとの比較結
果に基づき、対象物体の有無を判定する判定手段とを備
える。

【０００７】上記構成によれば、各受信アンテナからの
受信信号と送信信号とから生成される位相の異なる複数
の定在波を、全波整流した後に所定の演算処理を施すと
共に、上記処理に基づいて生成された信号波形のレベル
と、予め設定された閾値レベルとの比較結果に基づき、
対象物体の有無を判定することとしたので、所定距離範
囲内に静止物体が存在するか否かを高い精度で検知する
ことができる。

【０００８】本発明の第１の側面に係る好適な実施形態
では、上記演算処理は、全波整流された後の各定在波を
合成する処理を含む。上記実施形態の変形例では、上記
演算処理は、全波整流された後の各定在波の最大値を抽
出する処理を含む。

【０００９】また、上記実施形態では、上記送信信号と
して、例えばマイクロ波の周波数帯に含まれる電波が用
いられる。上記検知対象物体は、例えば上記基準位置か
ら所定距離範囲内において静止状態にある人体が挙げら
れる。更に、上記判定手段は、対象物体有りと判定した
とき、その対象物体が所定距離範囲内にあるものとして
処理を行う。

【００１０】本発明の第２の側面に従う物体検知装置
は、生成された所定の信号を送信信号として受けて、そ
の信号を電波として放射するための送信アンテナと、複
数の受信アンテナであって、外部からの電波として受信
される信号と上記電波として放射されるべき送信信号と
により生成される定在波の波長をλ、受信アンテナの数
をｍとしたとき、（λ／ｍ）＋ｎλ（ここで、ｎは任意
の整数）で表される間隔で配置される複数の受信アンテ
ナと、各受信アンテナからの受信信号と上記送信信号と
から生成される位相の異なる複数の定在波を、半波整流
した後に所定の演算処理を施す信号処理手段と、上記処
理に基づいて生成された信号波形のレベルと、予め設定
された閾値レベルとの比較結果に基づき、対象物体の有
無を判定する判定手段とを備える。

【００１１】本発明の第２の側面に係る好適な実施形態
では、上記演算処理は、半波整流された後の各定在波を
合成する処理を含む。上記実施形態の変形例では、上記
演算処理は、半波整流された後の各定在波の最大値を抽
出する処理を含む。

【００１２】また、上記実施形態では、上記送信信号と
して、例えばマイクロ波の周波数帯に含まれる電波が用
いられる。上記検知対象物体は、例えば上記基準位置か
ら所定距離範囲内において静止状態にある人体が挙げら
れる。更に、上記判定手段は、対象物体有りと判定した
とき、その対象物体が所定距離範囲内にあるものとして
処理を行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態に係る物
体検知装置の説明図である。

【００１５】上記装置は、電波によるドップラ効果を利
用して対象物体（静止している人体）の検知動作を行う
ドップラセンサの一種であり、本実施形態では、上記装
置が上記電波として約1GHz〜約10GHzの周波数帯域の電
波であるマイクロ波、より詳細には10.525GHzの周波数
のマイクロ波により検知動作を行う。上記装置は、図１
に示すように、導波管１と、導波管１内の所定位置に夫
々設けられる発信アンテナ３及び複数本（図１では３
本）の受信アンテナ５、７、９とを備えるだけでなく、
後述する（図２で示す）ような複数種類の信号処理回路
や、情報処理回路（例えばマイクロコンピュータ）をも
備える。

【００１６】導波管１は、導電率の高い中空導管から成
るマイクロ波の伝送路である。発信アンテナ３は、後述
する（図２で示す）発信回路で生成され、出力される上
記マイクロ波を発信信号として、導波管１を通じて所定
方向、即ち、静止している人体１１の方向に放射（送
信）する。各受信アンテナ５、７、９は、所定のアンテ
ナピッチで導波管１内の適宜位置に夫々配置される。

【００１７】本実施形態では、上記のように10.525GHz
のマイクロ波を発信信号として装置外部に放射する。本
実施形態と後述する第２の実施形態とでは、上記アンテ
ナピッチを、上記発信信号と上記放射したマイクロ波の
受信信号との合成波である定在波（上記発信信号と上記
受信信号との合成は、上記装置内で行われる）を全波整
流するために、2.4mmに設定するものとする。一方、後
述する第３、第４の実施形態のように、上記定在波を半
波整流するときは上記アンテナピッチを4.8mmに設定す
るものとする。

【００１８】その理由は、定在波では、（互いに同一位
置に止まっているように見做せる）振幅の大きな波腹部
分と小さな波節部分との現れる周期、つまり、その定在
波の1／2波長で現れる強弱の周期が、上述した10.525GH
zのマイクロ波の定在波では、略15mm間隔である（10.52
5GHzの１波長は略30mmであるから、その1／2波長は略15
mmである）。そのため、上記アンテナピッチを15mm及び
その倍数から外れた値に設定しないと、各受信アンテナ
から出力される受信信号に基づく上記定在波の強度（電
圧レベル）を測定できないから、本実施形態乃至第４の
実施形態では、上記のように15mm及びその倍数ではない
値（2.4mm又は4.8mm）に設定することにしたものであ
る。

【００１９】各受信アンテナ５、７、９は、発信アンテ
ナ３から導波管１を通じて所定方向に放射され、（検知
対象物体である）静止している人体１１に当って反射し
た上記マイクロ波を、上記のようなアンテナピッチで設
定された位置で個別に受信する。そして、それらを受信
信号として、後述するように各受信アンテナ（５、７、
９）毎に設けられる複数個のミクサ回路（図２で示す）
に夫々出力する。

【００２０】図２は、図１に記載の物体検知装置が備え
る回路構成を示すブロック図である。

【００２１】上記装置は、図２に示すように、発信回路
１３と、第１ミクサ回路１５と、第２ミクサ回路１７
と、第３ミクサ回路１９と、第１直流増幅回路２１と、
第２直流増幅回路２３と、第３直流増幅回路２５と、セ
レクタ回路２７と、Ａ／Ｄ変換回路２９と、例えばマイ
クロコンピュータのような情報処理回路３１とを備え
る。情報処理回路３１は、メモリ部３３、第１全波整流
処理部３５、第２全波整流処理部３７、第３全波整流処
理部３９、加算部４１、閾値電圧レベルデータ保持部
（保持部）４３、電圧レベルデータ比較部（比較部）４
５、検知結果判定部（判定部）４７及び判定結果出力部
（出力部）４９の各機能ブロックで夫々示す機能を有す
る。

【００２２】発信回路１３は、指定された周波数帯域内
で所定周波数の発信信号（本実施形態では、上述したよ
うに10.525GHzのマイクロ波）を生成し、その発信信号
を上記装置内部の信号伝送路１２及び発信アンテナ３を
通じ所定方向（図１で示した静止している人体１１）に
電波として放射（送信）する。上記発信信号は、同時に
発信回路１３から信号伝送路１４を通じて第１ミクサ回
路１５に、信号伝送路１６を通じて第２ミクサ回路１７
に、信号伝送路１８を通じて第３ミクサ回路１９に、夫
々出力される。上記発信信号は、例えば発信アンテナ３
側に７、第1〜第３ミクサ回路（１５〜１９）側に３の
割合で発信回路１３から送出される。

【００２３】第１ミクサ回路１５は、受信アンテナ５か
らの上記受信信号と、信号伝送路１４を通じて発信回路
１３から送出される上記発信信号とを混合調整して上記
10.525GHzのマイクロ波の定在波（第１定在波）を生成
し、その第１定在波を、対応する第１直流増幅回路２１
を通じてセレクタ回路２７に出力する。第２ミクサ回路
１７も第１ミクサ回路１５におけると同様に、受信アン
テナ５からの上記受信信号と、信号伝送路１６を通じて
発信回路１３から送出される上記発信信号とを混合調整
して上記マイクロ波の定在波（第２定在波）を生成し、
その第２定在波を、対応する第２直流増幅回路２３を通
じてセレクタ回路２７に出力する。更に、第３ミクサ回
路１９も上記と同様に、受信アンテナ５からの上記受信
信号と、信号伝送路１８を通じて発信回路１３から送出
される上記発信信号とを混合調整して上記マイクロ波の
定在波（第３定在波）を生成し、その第３定在波を、対
応する第３直流増幅回路２５を通じてセレクタ回路２７
に出力する。

【００２４】セレクタ回路２７は、情報処理回路３１か
らの選択動作制御信号に基づき、第１直流増幅回路２１
からの上記第１定在波、第２直流増幅回路２３からの上
記第２定在波、第３直流増幅回路２５からの上記第３定
在波のいずれかを所定のタイミングで択一的に読込み、
Ａ／Ｄ変換回路２９に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２９
は、セレクタ回路２７を通じて与えられる上記第１、第
２、第３の各定在波（アナログ信号）を、夫々ディジタ
ル信号に変換した後、それらのディジタル信号を、情報
処理回路３１に送出する。それらのディジタル信号は情
報処理回路３１内において、夫々メモリ部３３内の所定
記憶領域に書込まれ、メモリ部３３に蓄積される。

【００２５】第１全波整流処理部３５は、メモリ部３３
の所定記憶領域から上記（第１定在波の）ディジタル信
号を読出す。そして、そのディジタル信号に所定の演算
処理を施すことによって、上記第１定在波（アナログ信
号）を全波整流して得られる信号波形（電圧レベル）に
対応するディジタルデータを生成し、そのディジタルデ
ータを所定のタイミングで加算部４１に出力する。

【００２６】第２全波整流処理部３７も上記第１全波整
流処理部３５におけると同様に、メモリ部３３の所定記
憶領域から上記（第２定在波の）ディジタル信号を読出
す。そして、それに所定の演算処理を施すことによっ
て、上記第２定在波を全波整流して得られる信号波形に
対応するディジタルデータを生成し、それを所定のタイ
ミングで加算部４１に出力する。

【００２７】更に、第３全波整流処理部３９も上記と同
様に、メモリ部３３の所定記憶領域から上記（第３定在
波の）ディジタル信号を読出す。そして、それに所定の
演算処理を施すことによって、上記第３定在波を全波整
流して得られる信号波形に対応するディジタルデータを
生成し、それを所定のタイミングで加算部４１に出力す
る。

【００２８】加算部４１は、第１全波整流処理部３５、
第２全波整流処理部３７、第３全波整流処理部３９から
夫々所定のタイミングで出力される上記各ディジタルデ
ータを個別に読込む。そして、それらの各ディジタルデ
ータを足し合せる処理を行って、上記全波整流後の各定
在波（第１、第２、第３定在波）を合成することにより
得られる信号波形（アナログ波形）に対応するディジタ
ルデータを生成し、比較部４５に出力する。上記足し合
せ処理によって得られる上記信号波形に対応するディジ
タルデータは、上記全波整流後の各定在波（第１、第
２、第３定在波）の包絡線に対応するディジタルデータ
に近似しており、上記足し合せ処理は、上述した個々の
ディジタルデータに内在する定在波の凹凸を反映した値
の変動を極力小さくするために行われる。

【００２９】保持部４３は、上記装置の設置位置から一
定距離範囲内に対象物体（静止している人体）が存在す
るか否かを判定するための閾値となる電圧レベルデータ
（ディジタルデータ）を保持しており、比較部４５から
のデータ読出要求に応じて、その保持しているデータを
比較部４５に出力する。なお、上記距離範囲は、例えば
上記装置の設置位置を基準位置として、そこから正確に
１メートル以内というような固定された数値（特定の数
値）で表させるものではなく、おおよその目安となる数
値範囲を示している。比較部４５は、加算部４１からの
上記ディジタルデータと、保持部４３からの閾値電圧レ
ベルデータとを夫々読込んで両者の値を比較し、その比
較結果を判定部４７に通知する。

【００３０】判定部４７は、上記通知内容が、加算部４
１からの上記ディジタルデータの値の方が閾値電圧レベ
ルデータの値より大きい（各受信アンテナ５、７、９が
受信した上記マイクロ波の反射波の信号強度が上記閾値
電圧レベルを上廻っている）ことを示していれば、対象
物体（静止している人体）を検知した（対象物体有り）
と判定する。一方、上記通知内容が、閾値電圧レベルデ
ータの値の方が加算部４１からの上記ディジタルデータ
の値より大きいことを示していれば、判定部４７は、対
象物体を検知しなかった（対象物体無し）と判定する。
判定部４７は、この判定結果を、出力部４９を通じて情
報処理回路３１の外部へ出力する。

【００３１】図３は、図２に記載の発信回路１３の内部
構成を示したブロック図である。

【００３２】図３に示すように、発信回路１３は、発振
器５３と、この発振器５３に、駆動源として＋５Ｖのバ
イアス電圧を供給するバイアス電圧出力部５１とを備え
ており、発振器５３の駆動により、上述したように10.5
25GHzのマイクロ波を、発信信号として発信アンテナ３
を始め、第１、第２、第３の各ミクサ回路（１５、１
７、１９）に出力する。

【００３３】図４は、2.4mmのアンテナピッチで複数本
（３本）の受信アンテナを配置したときの、第１、第
２、第３の各ミクサ回路（１５、１７、１９）から出力
される各々の定在波の波形を示す波形図である。また、
図５は、第１、第２、第３の各ミクサ回路（１５、１
７、１９）から出力される各々の定在波を表すディジタ
ルデータであって、各全波整流処理部（３５〜３９）が
所定の演算処理を施した後のディジタルデータを、アナ
ログ信号波形で示した図である。更に、図６は、上記全
波整流に対応する処理を施した後の各ディジタルデータ
同士の加算部４１による足し合せ処理により得られるデ
ィジタルデータ（全波整流後の波形を合成して得られる
信号波形を示す）を、アナログ信号波形で示した図であ
る。

【００３４】図４において、縦軸は各定在波の信号強度
を示し、横軸は上記受信アンテナ５の設置位置を基準位
置としたときの該位置からの距離を示す。また、符号Ａ
は第１定在波（つまり、第１ミクサ回路１５からの第１
直流増幅回路２１を通じた出力波形）を、符号Ｂは第２
定在波（つまり、第２ミクサ回路１７からの第２直流増
幅回路２３を通じた出力波形）を、更に、符号Ｃは第３
定在波（つまり、第３ミクサ回路１９からの第３直流増
幅回路２５を通じた出力波形）を、夫々示す。上述した
ように、各受信アンテナ５、７、９は、受信アンテナ５
の配置位置を基準位置として、それより2.4mm離れた位
置に受信アンテナ７が、更に、それより2.4mm離れた位
置に受信アンテナ９が、夫々配置されている。そのた
め、第１定在波Ａと第２定在波Ｂとの位相差、第２定在
波Ｂと第３定在波Ｃとの位相差は、夫々上記アンテナピ
ッチ（2.4mm）で示すことができる。上記第１定在波
Ａ、第２定在波Ｂ、第３定在波Ｃに夫々対応するディジ
タルデータが、上記のように第１全波整流処理部３５、
第２全波整流処理部３７、第３全波整流処理部３９で個
別に全波整流に相当する演算処理が施されることで、各
全波整流処理部（３５〜３９）において、図５に示すよ
うな各全波整流波形Ａ´、Ｂ´、Ｃ´に応じた値のディ
ジタルデータが生成される。そして、これら各ディジタ
ルデータを、上記のように加算部４１で足し合せる処理
が行われることで、各全波整流波形Ａ´、Ｂ´、Ｃ´を
合成することにより得られる図６に示すような信号波形
Ｄに応じた値のディジタルデータが、加算部４１におい
て生成されることになる。なお、上記信号波形Ｄそのも
のは、既述のように、上記各波形Ａ´、Ｂ´、Ｃ´の包
絡線に近似している。換言すれば、上述した個々のディ
ジタルデータに内在する定在波の凹凸を反映した値の変
動を極力小さくするために、加算部４１による上記各デ
ィジタルデータの足し合せ処理が行われる。

【００３５】図７は、主に、図２に記載の情報処理回路
３１各部の処理動作を示す流れ図である。

【００３６】図７において、まず、セレクタ回路２７か
ら所定のタイミングで択一的に出力される上記第１、第
２、第３定在波が夫々ディジタルデータに変換されて蓄
積される（ステップＳ６１）。次に、上記発信信号（1
0.525GHzのマイクロ波）を発信アンテナ３から放射しな
いとき（無信号時）に、第1〜第３直流増幅回路（２１
〜２５）側から夫々出力される電圧の値を基準とした、
上記第１〜第３定在波に対応する各ディジタルデータへ
の全波整流に相当する演算処理がそれら各ディジタルデ
ータ毎に施される（ステップＳ６２）。そして、この演
算処理が施された後の各ディジタルデータを足し合せる
処理が行われると共に（ステップＳ６３）、その足し合
わせにより得られるディジタルデータが、上述した閾値
電圧レベルよりも大きいか否かがチェックされ（ステッ
プＳ６４）、大きければ対象物体有り（静止している人
体を検知した）と判定される。この場合、上記装置の設
置位置から検知対象物体である、静止している人体まで
の距離を比較的高い精度で検知することは、その人体の
着衣等によっても上記発信信号の反射率（反射強度）が
相違するから困難ではあるが、上記装置から上記人体ま
でのおおよその距離は把握することは可能である（ステ
ップＳ６５）。一方、上記ディジタルデータが、上述し
た閾値電圧レベルよりも小さければ、対象物体無し（静
止している人体を検知しなかった）と判定されることに
なる（ステップＳ６６）。

【００３７】以上説明したように、本発明の第１の実施
形態によれば、上述した位相差のある第１、第２、第３
の各定在波を表すディジタルデータへの全波整流に相当
する演算処理、及び、該演算処理後の各ディジタルデー
タを足し合せる処理を行った上で、足し合わせにより得
られる波形を表すディジタルデータと、閾値電圧レベル
データとを比較する。そして、その比較結果に基づき、
静止している人体が上記装置から所定距離範囲内に存在
するか否かを判定することとしたので、個々のディジタ
ルデータに内在する定在波の凹凸を反映した値の変動を
可能な限り小さくすることができ、それによって、上記
対象物体である静止している人体の有無の検知精度を向
上させることができる。

【００３８】また、比較的少ない部品点数で、装置構成
を複雑化することなしに、しかも比較的低コストで、主
として１ｍ以内の至近距離を検知範囲とし、また、主に
静止している人体を検知対象物体とする、信頼性の比較
的高い物体検知装置を実現することができる。そのた
め、例えばトイレ室内の洋式／和式の水洗式便器や水洗
式の男子小便器の適宜箇所に上記装置を配置しておけ
ば、用を足そうとする人間の検知が比較的高精度で行え
るために、上記各便器における用便の前後に水を流す制
御が適切に行える。つまり、人間が便器の近傍にいない
にも拘らず、誤って便器への排水が行われるような無駄
を防止できる。

【００３９】上記実施形態では、3本の受信アンテナ
（５、７、９）を、2.4mmのアンテナピッチで配置した
装置を例に取って説明したが、敢えて位相差のある複数
の定在波を合成することで、上述した定在波の凹凸の影
響を低減することとしているので、受信アンテナの本数
は少なくとも2本以上あれば良く、アンテナピッチにつ
いても、発信信号として用いられる電波（上記実施形態
では、10.525GHzのマイクロ波）の1／2波長の長さ又は
その倍数でなければ如何なる値に設定しても差支えな
い。

【００４０】更に、上記実施形態では、各定在波への全
波整流処理や、全波整流後の各信号波形の足し合わせ
（合成）処理等を、マイクロコンピュータのような情報
処理回路内でのソフトウェアによる演算処理によって行
うこととして説明したが、上記各処理を全波整流回路や
加算器等のハードウェアを用いて行っても勿論差支えな
い。

【００４１】図８は、本発明の第２の実施形態に係る物
体検知装置内部の回路構成を示すブロック図である。

【００４２】本実施形態では、上記第１、第２、第3の
各定在波の全波整流、全波整流後の各定在波の足し合せ
（合成）による信号波形の生成に加えて、その信号波形
の任意の間隔での等分割と、その等分割により生じた各
区間毎の最大値の抽出をも情報処理回路内でのソフトウ
ェアによる演算処理によって行う。このようにして抽出
した各最大値同士を曲線で繋いだ場合には、その曲線は
上記第１の実施形態におけると同様、全波整流後の各定
在波の包絡線に近似したものとなる。つまり、上記のよ
うな最大値抽出処理を行った場合にも、上記各定在波の
凹凸を反映した値の変動を可能な限り小さくすることが
できるのである。

【００４３】よって、本実施形態では、上記第１の実施
形態におけると同様、全波整流に対応するディジタルデ
ータの処理については各全波整流処理部（３５〜３９）
で行うが、加算部４１に代えて、全波整流後の各定在波
の足し合せ（合成）による信号波形の生成、その信号波
形の任意の間隔での等分割と、その等分割により生じた
各区間毎の最大値の抽出に夫々対応するディジタルデー
タの処理を行うための機能ブロックとして、最大値抽出
部７３を情報処理回路７１内に設けることにした。その
他の構成については、図２に示したものと同様であるの
で、それらについての説明は省略する。

【００４４】図９は、最大値抽出部７３が、全波整流に
対応する処理を施した後の各ディジタルデータから最大
値抽出処理により取得したディジタルデータ（抽出され
た各区間毎の最大値同士を曲線で繋いで得られる信号波
形を示す）を、アナログ信号波形で示した図である。

【００４５】図９に示すように、上記最大値抽出部７３
が最大値抽出処理を行って取得したディジタルデータを
表すアナログ信号波形Ｄ´が、図６で示した（アナロ
グ）信号波形Ｄに極めて類似していることが分かる。

【００４６】図１０は、主に、図８に記載の情報処理回
路７１各部の処理動作を示す流れ図である。

【００４７】図１０に記載の流れ図では、ステップＳ６
７で、上記最大値抽出部７３が全波整流に相当する演算
処理を施した上記第１〜第３定在波に対応する各ディジ
タルデータに対し、既述のような最大値抽出処理を行う
動作だけが図７に記載の流れ図と相違する。よって、こ
の最大値抽出処理動作のフロー以外の残り全てのフロー
については、夫々図７におけると同一の符号を付して説
明を省略する。なお、ステップＳ６７に示す処理動作の
詳細な説明についても、重複するので省略する。

【００４８】図１１は、本発明の第３の実施形態に係る
物体検知装置内部の回路構成を示すブロック図である。

【００４９】本実施形態では、情報処理回路７５に、第
１、第２、第３の各全波整流処理部（３５、３７、３
９）に代えて、第１、第２、第３の各半波整流処理部
（７７、７９、８１）を夫々設け、第１、第２、第３の
各半波整流処理部（７７、７９、８１）により、上記第
１、第２、第3の各定在波に対応する各ディジタルデー
タへの半波整流に相当する演算処理をそれら各ディジタ
ルデータ毎に施す点で、上記第１の実施形態と相違す
る。その他の構成については、図２で示した構成と同様
であるので、図２における各部と同一符号を付けてそれ
らの説明を省略する。

【００５０】図１２は、4.8mmのアンテナピッチで複数
本（３本）の受信アンテナを配置したときの、第１、第
２、第３の各ミクサ回路（１５、１７、１９）から出力
される各々の定在波の波形を示す波形図である。また、
図１３は、第１、第２、第３の各ミクサ回路（１５、１
７、１９）から出力される各々の定在波を表すディジタ
ルデータであって、各半波整流処理部（７７、７９、８
１）が所定の演算処理を施した後のディジタルデータ
を、アナログ信号波形で示した図である。更に、図１４
は、半波整流に対応する処理を施した後の各ディジタル
データ同士の加算部４１による足し合せ処理により得ら
れるディジタルデータを、アナログ信号波形で示した図
である。

【００５１】図１２において、縦軸は各定在波の信号強
度を示し、横軸は上記受信アンテナ５の設置位置を基準
位置としたときの該位置からの距離を示す。また、符号
Ｅは上記第１定在波を、符号Ｆは上記第２定在波を、更
に、符号Ｇは上記第３定在波を、夫々示す。各受信アン
テナ５、７、９は、受信アンテナ５の配置位置を基準位
置として、それより4.8mm離れた位置に受信アンテナ７
が、更に、それより4.8mm離れた位置に受信アンテナ９
が、夫々配置されている。そのため、第１定在波Ｅと第
２定在波Ｆとの位相差、第２定在波Ｆと第３定在波Ｇと
の位相差は、夫々上記アンテナピッチ（4.8mm）で示す
ことができる。上記第１定在波Ｅ、第２定在波Ｆ、第３
定在波Ｇに夫々対応するディジタルデータが、第１半波
整流処理部７７、第２半波整流処理部７９、第３半波整
流処理部８１で個別に半波整流に相当する演算処理が施
されることで、各半波整流処理部（７７〜８１）におい
て、図１３に示すような各半波整流波形Ｅ´、Ｆ´、Ｇ
´に応じた値のディジタルデータが生成される。そし
て、これら各ディジタルデータを、加算部４１で足し合
せる処理が行われることで、各半波整流波形Ｅ´、Ｆ
´、Ｇ´を合成することにより得られる図１４に示すよ
うな信号波形Ｈに応じた値のディジタルデータが、加算
部４１において生成されることになる。なお、上記信号
波形Ｈそのものは、既述のように、上記各波形Ｅ´、Ｆ
´、Ｇ´の包絡線に近似している。

【００５２】図１５は、主に、図１１に記載の情報処理
回路各部の処理動作を示す流れ図である。

【００５３】図１５に記載の流れ図では、ステップＳ８
３で、上記各半波整流処理部（７７〜８１）が上記第１
〜第３定在波に対応する各ディジタルデータに対し、夫
々既述のような半波整流に相当する演算処理を行う動作
だけが図７に記載の流れ図と相違する。よって、この半
波整流処理の動作のフロー以外の残り全てのフローにつ
いては、夫々図７におけると同一の符号を付して説明を
省略する。なお、ステップＳ８３に示す処理動作の詳細
な説明についても、重複するので省略する。

【００５４】図１６は、本発明の第４の実施形態に係る
物体検知装置内部の回路構成を示すブロック図である。

【００５５】本実施形態では、情報処理回路８５に、第
１、第２、第３の各全波整流処理部（３５、３７、３
９）に代えて、第１、第２、第３の各半波整流処理部
（７７、７９、８１）を夫々設けた点と、加算部４１に
代えて最大値抽出部７３を設けた点で、上記第１の実施
形態と相違する。その他の構成については、図２で示し
た構成と同様であるので、図２における各部と同一符号
を付けてそれらの説明を省略する。

【００５６】図１７は、最大値抽出部７３が、半波整流
に対応する処理を施した後の各ディジタルデータから最
大値抽出処理により取得したディジタルデータ（抽出さ
れた各区間毎の最大値同士を曲線で繋いで得られる信号
波形を示す）を、アナログ信号波形で示した図である。

【００５７】図１７に示すように、上記最大値抽出部７
３が最大値抽出処理を行って取得したディジタルデータ
を表すアナログ信号波形Ｈ´が、図１４で示した（アナ
ログ）信号波形Ｈに極めて類似していることが分かる。

【００５８】図１８は、主に、図１６に記載の情報処理
回路各部の処理動作を示す流れ図である。

【００５９】図１８に記載の流れ図では、ステップＳ６
７で、上記最大値抽出部７３が半波整流に相当する演算
処理を施した上記第１〜第３定在波に対応する各ディジ
タルデータに対し、既述のような最大値抽出処理を行う
動作だけが図１５に記載の流れ図と相違する。よって、
この最大値抽出処理動作のフロー以外の残り全てのフロ
ーについては、夫々図１５におけると同一の符号を付し
て説明を省略する。なお、ステップＳ６７に示す処理動
作の詳細な説明についても、重複するので省略する。

【００６０】以上、本発明の好適な実施形態として第１
〜第４の実施形態について説明したが、これらは本発明
の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの
実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の
種々の形態でも実施することが可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
近距離の静止物体の検知精度を向上させることができ
る、比較的簡単な装置構成で且つ比較的低コストな物体
検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る物体検知装置の
説明図。

【図２】図１に記載の物体検知装置内部の回路構成を示
すブロック図。

【図３】図２に記載の発信回路の内部構成を示したブロ
ック図。

【図４】2.4mmのアンテナピッチで複数本（３本）の受
信アンテナを配置したときの、第１、第２、第３の各ミ
クサ回路から出力される各々の定在波の波形を示す波形
図。

【図５】第１、第２、第３の各ミクサ回路から出力され
る各々の定在波を表すディジタルデータであって、各全
波整流処理部が所定の演算処理を施した後のディジタル
データを、アナログ信号波形で示した図。

【図６】全波整流に対応する処理を施した後の各ディジ
タルデータ同士の加算部による足し合せ処理により得ら
れるディジタルデータを、アナログ信号波形で示した
図。

【図７】主に、図２に記載の情報処理回路各部の処理動
作を示す流れ図。

【図８】本発明の第２の実施形態に係る物体検知装置内
部の回路構成を示すブロック図。

【図９】最大値抽出部が、全波整流に対応する処理を施
した後の各ディジタルデータから最大値抽出処理により
取得したディジタルデータを、アナログ信号波形で示し
た図。

【図１０】主に、図８に記載の情報処理回路各部の処理
動作を示す流れ図。

【図１１】本発明の第３の実施形態に係る物体検知装置
内部の回路構成を示すブロック図。

【図１２】4.8mmのアンテナピッチで複数本（３本）の
受信アンテナを配置したときの、第１、第２、第３の各
ミクサ回路から出力される各々の定在波の波形を示す波
形図。

【図１３】第１、第２、第３の各ミクサ回路から出力さ
れる各々の定在波を表すディジタルデータであって、各
半波整流処理部が所定の演算処理を施した後のディジタ
ルデータを、アナログ信号波形で示した図。

【図１４】半波整流に対応する処理を施した後の各ディ
ジタルデータ同士の加算部による足し合せ処理により得
られるディジタルデータを、アナログ信号波形で示した
図。

【図１５】主に、図１１に記載の情報処理回路各部の処
理動作を示す流れ図。

【図１６】本発明の第４の実施形態に係る物体検知装置
内部の回路構成を示すブロック図。

【図１７】最大値抽出部が、半波整流に対応する処理を
施した後の各ディジタルデータから最大値抽出部により
取得したディジタルデータを、アナログ信号波形で示し
た図。

【図１８】主に、図１６に記載の情報処理回路各部の処
理動作を示す流れ図。

【符号の説明】

１導波管３発信アンテナ５、７、９受信アンテナ１１検知対象物体（静止している人体）１３発信回路１５第１ミクサ回路１７第２ミクサ回路１９第３ミクサ回路２１第１直流増幅回路２３第２直流増幅回路２５第３直流増幅回路２７セレクタ回路２９Ａ／Ｄ変換回路３１、７１、７５、８５情報処理回路（例えばマイク
ロコンピュータ）３３メモリ部３５第１全波整流処理部３７第２全波整流処理部３９第３全波整流処理部４１加算部４３閾値電圧レベルデータ保持部（保持部）４５電圧レベルデータ比較部（比較部）４７検知結果判定部（判定部）４９判定結果出力部（出力部）５１バイアス電圧出力部５３発振器７３最大値抽出部７７第1半波整流処理部７９第２半波整流処理部８１第３半波整流処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者轟木健太郎福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者幾島見江福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者永石昌之福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者因間康福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 5J070 AB15 AC20 AD03 AE09 AH31 AK02 AK22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生成された所定の信号を送信信号として
受けて、該信号を電波として放射するための送信アンテ
ナと、複数の受信アンテナであって、外部からの電波として受
信される信号と前記電波として放射されるべき送信信号
とにより生成される定在波の波長をλ、受信アンテナの
数をｍとしたとき、｛（λ／2）／ｍ}＋ｎλ／2で表さ
れる間隔で配置される複数の受信アンテナと、前記各受信アンテナからの受信信号と前記送信信号とか
ら生成される位相の異なる複数の定在波を、全波整流し
た後に所定の演算処理を施す信号処理手段と、前記処理に基づいて生成された信号波形のレベルと、予
め設定された閾値レベルとの比較結果に基づき、対象物
体の有無を判定する判定手段と、を備える物体検知装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記演算処理が、前記全波整流された後の各定在波を合
成する処理を含む物体検知装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記演算処理が、前記全波整流された後の各定在波の最
大値を抽出する処理を含む物体検知装置。
【請求項４】生成された所定の信号を送信信号として
受けて、該信号を電波として放射するための送信アンテ
ナと、複数の受信アンテナであって、外部からの電波として受
信される信号と前記電波として放射されるべき送信信号
とにより生成される定在波の波長をλ、受信アンテナの
数をｍとしたとき、（λ／ｍ）＋ｎλで表される間隔で
配置される複数の受信アンテナと、前記各受信アンテナからの受信信号と前記送信信号とか
ら生成される位相の異なる複数の定在波を、半波整流し
た後に所定の演算処理を施す信号処理手段と、前記処理に基づいて生成された信号波形のレベルと、予
め設定された閾値レベルとの比較結果に基づき、対象物
体の有無を判定する判定手段と、を備える物体検知装置。
【請求項５】請求項４記載の装置において、前記演算処理が、前記半波整流された後の各定在波を合
成する処理を含む物体検知装置。
【請求項６】請求項４記載の装置において、前記演算処理が、前記半波整流された後の各定在波の最
大値を抽出する処理を含む物体検知装置。
【請求項７】請求項１又は請求項４記載の装置におい
て、前記送信信号が、マイクロ波の周波数帯に含まれる電波
である物体検知装置。
【請求項８】請求項１又は請求項４記載の装置におい
て、前記検知対象物体が、前記基準位置から所定距離範囲内
において静止状態にある人体である物体検知装置。
【請求項９】請求項１又は請求項４記載の装置におい
て、前記判定手段が、対象物体有りと判定したとき、該対象
物体が所定距離範囲内にあるものとして処理を行う物体
検知装置。