JP3057395B2 - 超音波を利用した侵入物体検知方法及び侵入物体検知機能を有した超音波センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、超音波を利用した侵入物体検知
方法およびこの方法を用いた侵入物体検知機能を有した
超音波センサに関する。

【０００２】

【従来技術】送波器から超音波パルスを送波して、監視
エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ドップ
ラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出し
て、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、送波器
から超音波パルスを送波して、物体からの反射波を受波
し、予めサンプリングされた反射波の受波パターンと時
系列的に比較することにより、監視エリア内の物体の存
在を検知する存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り
替えて、侵入物体の移動を検知すると共に、侵入物体の
存在を検知する超音波センサが実用化されている。

【０００３】図４は、この様な超音波センサの構成例を
示したものである。発振器１から発振された電気信号
は、送波回路２によりトーンバースト波に成形され、超
音波送波器３から超音波パルスに変換されて出力され
る。この超音波パルスは、監視エリア内の物体で反射さ
れて、超音波受波器４で受波され電気信号に変換され
る。この電気信号は、送波別切換回路５により増幅回路
１１へ送られて増幅され、検波回路１４により検波され
る。この検波された受波パターンは、第２記憶回路１７
に記憶された後、比較回路１９により第１記憶回路１８
に予め記憶されている受波パターンと比較される。この
比較結果が一致・不一致として検知判断回路１２へ送ら
れ、検知判断回路１２は、不一致の場合は、侵入物体が
存在するとして検知信号を出力し、一致の場合はそれを
記憶しておく。上記の存在検知方式の送受波の所要時間
が経過すると、タイマー回路１０からタイマー信号が送
波方式決定回路１３へ出力され、送波方式決定回路１３
はこれにより検知方式を移動検知方式に切換え、送波別
切換回路５と送波回路２へ通知する。送波回路２はこれ
を受けて、発振器１から発振された電気信号を移動検知
方式の連続波形に成形して、超音波送波器３へ送り、超
音波送波器３はこれを超音波に変換して送波する。この
超音波は、監視エリア内の物体で反射されて、超音波受
波器４で受波され電気信号に変換される。この電気信号
は、送波別切換回路５により増幅回路６へ送られて増幅
され、ミキサー７で送波信号とミキシングされる。この
反射波信号に含まれるドップラー信号は検波回路８によ
り検波された後、増幅回路９で増幅されて検知判断回路
１２へ入力される。検知判断回路１２はドップラー信号
を検知すると、物体の移動があったと判断して、移動検
知信号を出力する。上記の移動検知方式の所定時間が経
過すると、タイマー回路１０からタイマー信号が送波方
式決定回路１３へ出力され、送波方式決定回路１３はこ
れにより検知方式を存在検知方式に切換え、送波別切換
回路５と送波回路２へ通知する。以下、同様に存在検知
方式と移動検知方式を交互に繰り返し、両検知方式の検
知信号を適当に関係付けることにより、例えば、トイレ
の照明制御などに利用するものである。

【０００４】図５は、上記の存在検知信号と移動検知信
号の関係の一例を示した表で、この場合は、両検知信号
が出力されない時は、検知判断回路１２から第１記憶回
路１８への受け入れ命令により、第２記憶回路１７から
第１記憶回路１８へ記憶内容の転送を行い、比較の基準
となる受波データの更新を行う。移動検知信号が出力さ
れると、検知判断回路１２から第１記憶回路１８への受
け入れ命令が出力されず、上記の転送を停止して、移動
検知信号が出力される直前の受波データを比較の基準と
する。以後、両検知信号のいずれかが出力されている間
は、検知判断回路１２から第１記憶回路１８への受け入
れ命令は出力されず、上記の転送は行われない。そし
て、両検知信号が出力されなくなると、検知判断回路１
２から第１記憶回路１８へ受け入れ命令が出力されて、
第２記憶回路１７の記憶内容が第１記憶回路１８へ転送
されると言うものである。

【０００５】上記の様な存在検知信号と移動検知信号の
関係を、トイレの照明制御に適用した場合に当てはめて
説明すると、扉が開かれることによって移動検知信号が
出力されるので、照明が点灯されると共に、扉が開かれ
る前の状態の受波パターンが、移動検知信号が出力され
る直前の受波パターンとして、比較の基準とされる。従
って、無人の状態が比較の基準パターンとなる為、人が
在室している間は存在検知信号が出続けるので、移動検
知信号の出力とは関係無く、照明が消灯されることはな
く、比較の基準となる受波データの更新も行われない。
そして、人が退室した後は、移動検知信号は勿論のこ
と、存在検知の受波パターンが比較の基準パターンと同
じ無人の状態となり、存在検知信号も出力されなくなる
ので、照明は消灯されると言うものである。ところが、
この場合、人が退室する時に何か物体を室内に残して行
くと、存在検知信号が出力され続けるので、照明が消灯
されなくなると言う問題が有った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するために提案されるもので、人が静止物体を室内
に残して退室した場合でも、存在検知信号を誤って出力
しない超音波を利用した侵入物体検知方法を提供するこ
とを目的としている。また、同時に提案される本発明
は、この方法を用いた侵入物体検知機能を有した超音波
センサをを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される請求項１に記載の本発明は、監視エリアに
超音波を送波した後、上記監視エリア内に存在する物体
からの反射波を受波し、ドップラー効果によって反射波
に生じる周波数成分を検出して、侵入物体の移動を検知
する移動検知方式と、超音波パルスを送波して、物体か
らの反射波を受波し、予めサンプリングされた反射波の
受波パターンと時系列的に比較することにより、監視エ
リア内の物体の存在を検知する存在検知方式とを一定時
間毎に交互に切り換えて、移動検知方式により侵入物体
の移動を検知すると共に、移動検知方式による送受波
前、後の存在検知方式による受波パターンを第１、第２
の記憶回路に時系列的に記憶させ、第１及び第２の記憶
回路の記憶内容を比較して一致していなければ、侵入物
体の存在を検知したと判断する一方、移動及び存在の両
検知方法による検知信号を得ない時は、第２の記憶回路
の記憶内容を第１の記憶回路に転送する超音波センサに
おいて、移動検知信号が得られた時点で、第１及び第２
の記憶回路の記憶内容を比較して、その記憶内容が一致
していない場合は、第２の記憶回路の記憶内容を第１の
記憶回路に転送させる様にされている。

【０００８】請求項２に記載の本発明は、監視エリアに
超音波を送波した後、上記監視エリア内に存在する物体
からの反射波を受波し、ドップラー効果によって反射波
に生じる周波数成分を検出して、侵入物体の移動を検知
する移動検知方式と、超音波パルスを送波して、物体か
らの反射波を受波し、予めサンプリングされた反射波の
受波パターンと時系列的に比較することにより、監視エ
リア内の物体の存在を検知する存在検知方式とを一定時
間毎に交互に切り換えて、移動検知方式により侵入物体
の移動を検知すると共に、移動検知方式による送受波
前、後の存在検知方式による受波パターンを第１、第２
の記憶回路に時系列的に記憶させ、第１及び第２の記憶
回路の記憶内容を比較して一致していなければ、侵入物
体の存在を検知したと判断する一方、移動及び存在の両
検知方法による検知信号を得ない時は、第２の記憶回路
の記憶内容を第１の記憶回路に転送する超音波センサに
おいて、移動検知信号が得られた時点で、第１及び第２
の記憶回路の記憶内容を比較する比較回路と、その記憶
内容が一致していない場合は、第２の記憶回路の記憶内
容を第１の記憶回路に転送させる判断回路とを備えた構
成とされている。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の本発明では、存在検知信号と
移動検知信号が出力されない時は、比較の基準となる受
波パターンの更新を繰り返し、移動検知信号が出力され
た時点で、その直前の受波パターンと比較の基準となる
受波パターンとを比較して、両者が一致しない時は、移
動検知信号が出る直前の受波パターンを比較の基準とす
る。以後、同様に移動検知信号が出る度に比較の基準と
なる受波パターンは更新され、状況に応じた侵入物体検
知が可能となる。

【００１０】請求項２に記載の本発明では、存在検知信
号と移動検知信号が出力されない時は、判断回路からの
命令により第２記憶回路の記憶内容を第１記憶回路へ転
送して、比較の基準となる受波パターンの更新を繰り返
し、移動検知信号が出力された時点で、第２記憶回路と
第１記憶回路の記憶内容を比較する。そして、両者が一
致しない時は、判断回路からの命令により第２の記憶回
路の記憶内容を第１の記憶回路に転送させて、移動検知
信号が出る直前の受波パターンを比較の基準とする。以
後、同様に移動検知信号が出る度に比較の基準となる受
波パターンを更新する。従って、トイレの照明制御に適
用した場合、人が退室して扉を閉めた時に移動検知信号
が出るが、その直前の比較の基準となるパターンの状態
は、人が扉から出て存在検知エリア内に居ない状態とな
る。従って、静止物体が存在検知エリア内に残っていて
も、以後の比較の基準となるパターンの中に静止物体も
含まれているので、存在検知信号は出なくなり照明は消
灯される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。移動検知方法及び存在検知方法の
個々の動作及び検知を交互に繰り返す動作については、
従来例と同様なので説明を省略する。図１は、請求項１
に記載の本発明の侵入物体検知方法による存在検知信号
と移動検知信号に関係する動作の例を示した表である。
この表において、存在検知信号が出力されず、かつ移動
検知信号が出力されない時は、第２記憶回路と第１記憶
回路の記憶内容は同一となり、この両者を比較した結果
は一致となる。この時、第２記憶回路から第１記憶回路
へ記憶内容の転送が行われ、比較の基準となる受波パタ
ーンの更新が行われる。

【００１２】存在検知信号が出力され、かつ移動検知信
号が出力されない時は、第２記憶回路と第１記憶回路の
記憶内容は異なり、この両者を比較した結果は不一致と
なる。この時、第２記憶回路から第１記憶回路へ記憶内
容の転送は行われない。

【００１３】存在検知信号が出力され、かつ移動検知信
号が出力される時は、第２記憶回路と第１記憶回路の記
憶内容は異なり、この両者を比較した結果は不一致とな
る。この時、第２記憶回路から第１記憶回路へ記憶内容
の転送が行われ、比較の基準となる受波パターンの更新
がおこなわれる。

【００１４】存在検知信号が出力されず、かつ移動検知
信号が出力される時は、第２記憶回路と第１記憶回路の
記憶内容は同一となり、この両者を比較した結果は一致
となる。この時、第２記憶回路から第１記憶回路へ記憶
内容の転送は行われないが、結果的には第２記憶回路の
記憶内容と同じものが、比較の基準となる受波パターン
として第１記憶回路に残ることになる。従って、存在検
知信号の出力に拘らず、移動検知信号が出力されると、
その直前の受波パターンが比較の基準となる受波パター
ンとして、第１記憶回路に残ることになる。

【００１５】図２は、請求項２に記載の本発明による超
音波センサの構成例を示した図である。移動検知方法及
び存在検知方法の個々の動作及び検知を交互に繰り返す
動作については、従来例と同様なので説明を省略する。
このような構成の超音波センサにおいて、存在検知信号
及び移動検知信号が出力されない時は、検知判断回路１
２から判断回路１６へは移動検知信号は出力されず、か
つ第２記憶回路１７と第１記憶回路１８の記憶内容を比
較回路１５で比較した結果が一致となる。この時、判断
回路１６は第１記憶回路１８へ受け入れ命令を出力し、
第２記憶回路１７から第１記憶回路１８へ記憶内容の転
送が行われ、比較の基準となる受波パターンの更新が行
われる。

【００１６】存在検知信号のみが出力され、移動検知信
号が出力されない時は、検知判断回路１２から判断回路
１６へは移動検知信号は出力されず、かつ第２記憶回路
１７と第１記憶回路１８の記憶内容を比較回路１５で比
較した結果が不一致となる。この時、判断回路１６は第
１記憶回路１８へ受け入れ命令を出力せず、第２記憶回
路１７から第１記憶回路１８へ記憶内容の転送は行われ
ない。

【００１７】両検知信号が出力される時は、検知判断回
路１２から判断回路１６へ移動検知信号が入力され、か
つ第２記憶回路１７と第１記憶回路１８の記憶内容を比
較回路１５で比較した結果が不一致となる。この時、判
断回路１６は第１記憶回路１８へ受け入れ命令を出力
し、第２記憶回路１７から第１記憶回路１８へ記憶内容
の転送が行われ、比較の基準となる受波パターンの更新
がおこなわれる。

【００１８】存在検知信号が出力されず、かつ移動検知
信号が出力される時は、検知判断回路１２から判断回路
１６へ移動検知信号が入力され、かつ第２記憶回路１７
と第１記憶回路１８の記憶内容を比較回路１５で比較し
た結果が一致となる。この時、判断回路１６は第１記憶
回路１８へ受け入れ命令を出力せず、第２記憶回路１７
から第１記憶回路１８へ記憶内容の転送は行われない
が、結果的には第２記憶回路１７の記憶内容と同じもの
が、比較の基準となる受波パターンとして第１記憶回路
１８に残ることになる。従って、存在検知信号の出力に
拘らず、移動検知信号が出力されると、その直前の受波
パターンが比較の基準として、第１記憶回路１８に残る
ことになる。

【００１９】上記の様な存在検知信号と移動検知信号の
関係を、トイレの照明制御の場合に当てはめて説明する
と、扉が開かれることによって移動検知信号が出るの
で、照明が点灯されると共に、まず扉が開かれる前の無
人状態の受波パターンが、移動検知信号が出る直前の受
波パターンとして、存在検知の比較の基準とされる。人
が扉を閉めて、室内で動いている間は、ドップラー効果
による周波数成分が検知されるので、移動検知信号が出
力される。従って、存在検知の比較の基準が更新されな
がらも存在検知信号も出るので、照明が消灯されること
はない。

【００２０】人が座って静止している時も、移動検知信
号は出力されなくとも、座る前または座る動作中の受波
パターンが、静止前の最後の移動検知信号の直前の受波
パターンとして存在検知の比較の基準となり、静止中の
受波パターンとは異なるので、存在検知信号は出力され
続け、照明は消灯されない。

【００２１】人が退室して扉を閉めた時に最後の移動検
知信号が出るが、その直前の存在検知の比較の基準にな
る状態は、人が扉から出て存在検知エリア内に居ない状
態となる。従って、静止物体が存在検知エリア内に残っ
ていても、以後の比較の基準となる受波パターンの中に
静止物体も含まれているので、存在検知信号は出なくな
り照明は消灯される。図３はこの様な状況を俯瞰図で示
したものである。尚、本実施例では、比較回路１５と判
断回路１６を新たに加えた構成となっているが、この構
成に限らず、例えば、構成は従来例と同様にして、移動
検知が終了した時点で、存在検知信号と移動検知信号が
共に出力されているか、出力されていない時に、検知判
断回路１２から第１記憶回路へ受け入れ命令を出力さ
せ、第２記憶回路１７から第１記憶回路１８へ記憶内容
の転送を行わせる様にしても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の侵入物体
検知方法及び侵入物体検知機能を有した超音波センサに
よれば、移動検知が終了した時点で、存在検知信号と移
動検知信号が共に出力されているか、出力されていない
場合に、存在検知の比較の基準となる受波パターンを移
動検知直前の受波パターンに更新する。従って、トイレ
の照明制御に適用した場合、人が退室して扉を閉めた時
に移動検知信号が出るが、その直前の比較の基準となる
受波パターンの状態は、人が扉から出て存在検知エリア
内に居ない状態となる。その時、静止物体が存在検知エ
リア内に残っていても、その静止物体も以後の存在検知
の比較の基準となる受波パターンの中に含まれるので、
存在検知信号は出力されなくなり照明は消灯される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の侵入物体検知方法による存在検知信号
と移動検知信号に関係する動作の例を示した表である。

【図２】本発明による超音波センサの構成例図である。

【図３】本発明による超音波センサをトイレの照明制御
に使用した場合の状況を説明する為の俯瞰図である。

【図４】従来の超音波センサの構成例図である。

【図５】従来の超音波センサの存在検知信号と移動検知
信号に関係する動作の例を示した表である。

【符号の説明】

１・・・発振器 ２・・・送波回路 ３・・・超音波送波器 ４・・・超音波受波器 ５・・・送波別切換回路 ６，９，１１・・・増幅回路 ７・・・ミキサー ８，１４・・・検波回路 １０・・・タイマー回路 １２・・・検知判断回路 １３・・・送波方式決定回路 １５，１９・・・比較回路 １６・・・判断回路 １７・・・第２記憶回路 １８・・・第１記憶回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/52 - 7/533 G01S 15/04 - 15/62

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】監視エリアに超音波を送波した後、上記監
   視エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ドッ
   プラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出し
   て、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、超音波
   パルスを送波して、物体からの反射波を受波し、予めサ
   ンプリングされた反射波の受波データと時系列的に比較
   することにより、監視エリア内の物体の存在を検知する
   存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り換えて、移動
   検知方式により侵入物体の移動を検知すると共に、移動
   検知方式による送受波前、後の存在検知方式による受波
   パターンを第１、第２の記憶回路に時系列的に記憶さ
   せ、第１及び第２の記憶回路の記憶内容を比較して一致
   していなければ、侵入物体の存在を検知したと判断する
   一方、移動及び存在の両検知方法による検知信号を得な
   い時は、第２の記憶回路の記憶内容を第１の記憶回路に
   転送する超音波センサにおいて、移動検知信号が得られ
   た時点で、第１及び第２の記憶回路の記憶内容を比較し
   て、その記憶内容が一致していない場合は、第２の記憶
   回路の記憶内容を第１の記憶回路に転送させる様にした
   ことを特徴とする超音波を利用した侵入物体検知方法。
2. 【請求項２】監視エリアに超音波を送波した後、上記監
   視エリア内に存在する物体からの反射波を受波し、ドッ
   プラー効果によって反射波に生じる周波数成分を検出し
   て、侵入物体の移動を検知する移動検知方式と、超音波
   パルスを送波して、物体からの反射波を受波し、予めサ
   ンプリングされた反射波の受波データと時系列的に比較
   することにより、監視エリア内の物体の存在を検知する
   存在検知方式とを一定時間毎に交互に切り換えて、移動
   検知方式により侵入物体の移動を検知すると共に、移動
   検知方式による送受波前、後の存在検知方式による受波
   パターンを第１、第２の記憶回路に時系列的に記憶さ
   せ、第１及び第２の記憶回路の記憶内容を比較して一致
   していなければ、侵入物体の存在を検知したと判断する
   一方、移動及び存在の両検知方法による検知信号を得な
   い時は、第２の記憶回路の記憶内容を第１の記憶回路に
   転送する超音波センサにおいて、移動検知信号が得られ
   た時点で、第１及び第２の記憶回路の記憶内容を比較す
   る比較回路と、その記憶内容が一致していない場合は、
   第２の記憶回路の記憶内容を第１の記憶回路に転送させ
   る判断回路とを備えたことを特徴とする侵入物体検知機
   能を有した超音波センサ。