JP6745489B2 - 検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、検知装置に関する。

従来、出入口付近の領域における物体（検知対象）を検知する検知装置がある（例えば、特許文献１参照）。この検知装置は、出入口に近接するように取り付けられた複数のトランスデューサ（センサ）と、プロセッサとを含む。この検知装置では、少なくとも一つのトランスデューサが、出入口付近の領域に信号を繰り返し送信するように配置されている。さらにこの検知装置では、少なくとも２つのトランスデューサが戻り信号を繰り返し受信するように配置されている。

プロセッサは、信号の送信とそれに対応する戻り信号の受信との間の時間から算出された一つもしくは複数の測定された距離に基づく物体の位置を測定する。また、プロセッサは、信号の送信と戻り信号の受信におけるドップラーシフトに基づいた物体の動きを測定することもできる。この結果、プロセッサは、出入口付近の領域における物体の接近、離脱、通過を検出することができる。

上述のように、特許文献１の検知装置は、検知領域（出入口付近の領域）における物体（検知対象）の接近、離脱、通過を検出することができる。

しかしながら、特許文献１の検知装置は、信号を送信および受信するために複数のトランスデューサ（センサ）が必要であった。したがって、特許文献１の検知装置は、部品点数が多く、高コストになっていた。

特許第５３９６４６９号公報

本発明の目的は、１つのセンサを備えて、検知領域における検知対象の接近、離脱、通過などの検知対象の状態を検知できる検知装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る検知装置は、センサと、判定部と、出力部とを備える。前記センサは、電波を送信し、電波が検知対象で反射した反射波を受信して、前記検知対象までの距離に対応したセンサ信号を出力する。前記判定部は、前記センサ信号に基づいて前記検知対象の状態を判定する。前記出力部は、前記判定部の判定結果に基づく信号を出力する。前記センサは、前記検知対象が移動する移動平面上において前記検知対象の検出感度が一定レベル以上となる領域を検知領域とする。前記センサと前記検知領域の外縁との距離は、前記センサから見た方向に応じて変化している。前記判定部は、侵入判定部と、履歴記憶部と、認識部とを有する。前記侵入判定部が、信号強度が閾値以上である前記反射波を前記センサが受信して、前記検知対象が前記検知領域の外部から前記検知領域の外縁に到達したと判定したとする。この場合、前記侵入判定部は、前記検知領域の外縁に到達した前記検知対象までの距離に基づいて、前記検知領域の外縁における前記検知対象の位置である侵入位置を判定する。前記履歴記憶部は、前記侵入位置に存在する前記検知対象が前記検知領域内に移動した場合、前記検知対象までの距離の時間的な変化である距離履歴を記憶する。前記認識部は、前記侵入位置と前記距離履歴とに基づいて、前記検知対象の状態を判定する。

図１は、実施形態における検知装置の構成を示すブロック図である。 図２は、同上の検知装置のセンサと人体との位置関係を示す概略図である。 図３は、同上の検知装置の設置空間を上方から見た平面図である。 図４は、同上の検知装置が用いるＦＭＣＷ方式の説明図である。 図５は、同上の検知装置における周波数領域のセンサ信号の説明図である。 図６は、同上の検知装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、同上の検知装置における侵入位置の検出処理を説明する図である。 図８Ａは、同上の変形例１の検知装置のセンサを示すブロック図である。図８Ｂは、同上の変形例２の検知装置のセンサを示すブロック図である。

本実施形態は、検知装置に関する。より詳細には、本実施形態は、電波式のセンサを用いた検知装置に関する。

本実施形態の検知装置１のブロック図を図１に示す。検知装置１は、センサ１１と、信号処理部１２とを備える。検知装置１は、設備機器２と組み合わせて用いられる。検知装置１に組み合される設備機器２として、自動ドア、照明装置、監視カメラ、デジタルサイネージ（Digital Signage）、自動販売機、エレベータなどが挙げられる。なお、検知装置１に組み合される設備機器２の種類は限定されない。

センサ１１は、電波を送信し、検知対象で反射された電波（反射波）を受信して、検知対象までの距離に対応したセンサ信号を出力する電波式のセンサである。なお、本実施形態では、検知対象として人体２００を例示する。

人体２００は、図２に示すように、床面４００（地面を含む）の上を移動している。そして、床面４００の上方に設置されたセンサ１１が電波を送信する。人体２００が移動する二次元空間を移動平面３００と呼ぶ。

図３は、検知装置１の設置空間を上方から見た平面図（設置空間の平面視）であり、移動平面３００において、人体２００に対するセンサ１１の感度（検知感度）が一定レベル以上となる領域を検知領域１００として表している。本実施形態において、センサ１１は、送信する電波の信号強度（送信強度）が送信方向に応じて変化するように構成されており、送信強度の強弱によって送信方向に応じた検知感度が設定される。移動平面３００は、床面４００に沿って設定されてもよいし、床面４００から上方に所定距離離れて仮想的に設定されてもよい。図２では、移動平面３００が、床面４００よりも上方に仮想的に設定されている。

検知領域１００は、短軸に沿った基準線５０１で長円を２分割した一方のような形状に形成されている。そして、センサ１１の設置空間の平面視（移動平面３００の平面視）において、センサ１１は、上述の短軸の中央に重なるように設置されている。この場合、平面視において、上述の長円の長軸に沿った基準線５０２の方向がセンサ１１を通る基準方向となる。そして、検知領域１００は、基準線５０２に対して線対称な形状になる。検知領域１００は、基準線５０２に対して一方側を検知領域１０１とし、基準線５０２に対して他方側を検知領域１０２とする。検知領域１０１，１０２は、基準線５０２に対して互いに線対称となる。

検知領域１００のＵ字状の外縁１１０は、センサ１１までの距離が連続的に変化する。具体的に、検知領域１０１側の外縁１１０を外縁１１１とする。この場合、外縁１１０と基準線５０２との交点５０３を始点として外縁１１１上を移動すると、センサ１１までの距離が連続的に減少する。また、検知領域１０２側の外縁１１０を外縁１１２とする。この場合、交点５０３を始点として外縁１１２上を移動すると、センサ１１までの距離が連続的に減少する。すなわち、外縁１１０上の一点からセンサ１１までの距離が決まれば、この距離に対応する外縁１１１上の位置、および外縁１１２上の位置のそれぞれが一義的に決まる。

したがって、人体２００が検知領域１００の外部から外縁１１０上に到達した場合、検知装置１は、センサ１１から人体２００までの距離が判れば、この人体２００までの距離に対応する外縁１１１上の所定位置または外縁１１２上の所定位置に、人体２００が到達したと判定することができる。以降、検知領域１００の外部から外縁１１０上に到達した人体２００の位置を侵入位置と呼ぶ。

検知領域１００のＵ字状の外縁１１０は、センサ１１が人体２００を検知し始める最遠点を連続させた線である。具体的には、センサ１１が送信した電波の電界強度は、外縁１１０上において同値となる。すなわち、外縁１１０は、送信された電波の電界強度が等しい点をつないだ線とみなすことができる。

そこで、検知装置１は、受信した反射波の信号強度（受信強度）が予め決められた検知閾値以上であれば、人体２００が検知領域１００内（外縁１１０上を含む）に存在すると判断する。この場合、検知閾値は、外縁１１０上に存在する人体２００で反射した反射波の受信強度に等しくなるように設定されている。したがって、検知装置１は、外縁１１０上に存在する人体２００による反射波を受信した場合、この反射波に基づいて求められる人体２００までの距離によって、外縁１１１上において推定される侵入位置、外縁１１２上において推定される侵入位置をそれぞれ特定することができる。実際の侵入位置は、外縁１１１上と外縁１１２上とのいずれか一方である。しかし、外縁１１１上と外縁１１２上とのいずれが実際の侵入位置であるかを判定することは困難である。すなわち、検知領域１０１（外縁１１１），検知領域１０２（外縁１１２）は互いに線対称であるので、外縁１１０上に存在する人体２００までの距離だけを用いて、外縁１１１上と外縁１１２上とのいずれが実際の侵入位置であるかを判定することはできない。

そして、検知装置１は、外縁１１０上の人体２００の侵入位置を起点とし、人体２００までの距離変化に基づいて、検知領域１００内における人体２００の移動軌跡をさらに求める。この結果、検知装置１が、センサ１１に対する人体２００の接近および離隔、さらには検知領域１００内における人体２００の通過を判別するのであれば、外縁１１１上と外縁１１２上とのいずれか一方に暫定的に侵入位置を設定することに問題はなくなる。

すなわち、実際の侵入位置が外縁１１１上および外縁１１２上のいずれであっても、検知装置１内の処理では、外縁１１１上に暫定的に侵入位置を設定することは可能である。そして、検知装置１は、外縁１１１上において推定される侵入位置と、以降の人体２００までの距離の変化とを用いることで、検知領域１００内における人体２００の接近、離隔、横切りを判別することができる。もちろん、検知装置１は、外縁１１２上において推定される侵入位置と、以降の人体２００までの距離の変化とを用いることも可能である。なお、本実施形態において、検知装置１は、外縁１１１上において推定される侵入位置と、以降の人体２００までの距離の変化とを用いる。

以下、検知装置１の構成、および動作について詳述する（図１参照）。

センサ１１は、送信制御部１１ａ、送信部１１ｂ、送信アンテナ１１ｃ、受信アンテナ１１ｄ、及び受信部１１ｅを備える。

送信部１１ｂは、送信アンテナ１１ｃを介して電波を送信する。送信制御部１１ａは、送信部１１ｂが送信する電波の周波数、送信タイミング等を制御する。送信部１１ｂが送信する電波は、１０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの準ミリ波であることが好ましい。なお、送信部１１ｂが送信する電波は、準ミリ波に限らず、ミリ波、マイクロ波でもよい。また、送信部１１ｂが送信する電波の周波数の値は、特に限定されるものではない。

送信アンテナ１１ｃは、図３の検知領域１００を形成する指向性を有しており、電波の送信方向によって送信強度を変えている。すなわち、送信アンテナ１１ｃの指向性によって、検知領域１００が形成されている。

受信部１１ｅは、受信アンテナ１１ｄを介して、検知領域１００内の人体２００などの物体で反射された反射波を受信する。受信アンテナ１１ｄは、無指向性であることが好ましい。受信部１１ｅは、反射波の受信強度が予め決められた検知閾値以上であれば、人体２００が検知領域１００内に存在すると判断して、人体２００までの距離に対応した時間領域のアナログのセンサ信号を出力する。

具体的に、センサ１１は、送信する電波の周波数を時間の経過に伴って変化させる。そして、センサ１１は、人体２００までの距離の情報が含まれるセンサ信号を出力する。たとえば、センサ１１は、ＦＭＣＷ（Frequency-Modulated Continuous-Wave）方式を用いる。図４に示すように、送信制御部１１ａは、送信部１１ｂが送信する電波の周波数（送信周波数）ｆｓを上昇させた後に下降させるスイープ処理を繰り返す。スイープ処理は、掃引周波数幅Δｆａ、掃引時間Ｔ１が決められている。

センサ１１と人体２００との間の距離をＬ、光速をＣとすると、受信部１１ｅは、Ｔ２＝２Ｌ／Ｃ後に反射波を受信する（図４）。反射波の周波数（受信周波数）ｆｒは、送信周波数ｆｓと同様に、掃引周波数幅Δｆａ、掃引時間Ｔ１で変化する。そして、受信部１１ｅが、送信周波数ｆｓと受信周波数ｆｒとの周波数差に等しい周波数ｆｂのビート信号を生成して、センサ信号として出力する。ビート信号の周波数ｆｂは、ｆｂ＝［（Δｆａ・２Ｌ）／（Ｃ・Ｔ１）］となる。故に、人体２００までの距離Ｌは、Ｌ＝（ｆｂ・Ｃ・Ｔ１）／（２・Δｆａ）となる。したがって、信号処理部１２は、距離Ｌの情報に基づいて、検知領域１００内における人体２００の状態を判定することができる。

信号処理部１２は、センサ１１から出力されるセンサ信号を信号処理する機能を有する。信号処理部１２は、増幅部１２ａ、Ａ／Ｄ変換部１２ｂ、周波数分析部１２ｃ、補正部１２ｄ、判定部１２ｅ、データベース１２ｆ、及び出力部１２ｇを備える。

増幅部１２ａは、センサ１１から出力されたセンサ信号を増幅する。増幅部１２ａは、例えば、オペアンプを用いた増幅器により構成される。Ａ／Ｄ変換部１２ｂは、増幅部１２ａによって増幅されたセンサ信号を時間領域のディジタルのセンサ信号に変換して出力する。

周波数分析部１２ｃは、Ａ／Ｄ変換部１２ｂから出力される時間領域のセンサ信号を周波数領域のセンサ信号（周波数軸信号）に変換する。周波数分析部１２ｃは、センサ信号の周波数帯域を、互いに周波数帯域が異なる複数のフィルタバンク９ａ（図５参照）に分割している。そして、周波数分析部１２ｃは、周波数領域のセンサ信号から、複数のフィルタバンク９ａのそれぞれに対応する信号を抽出する。周波数分析部１２ｃは、複数のフィルタバンク９ａの群として、規定数（例えば、１６個）のフィルタバンク９ａを設定してあるが、複数のフィルタバンク９ａの個数は特に限定するものではない。

具体的に、周波数分析部１２ｃは、Ａ／Ｄ変換部１２ｂから出力される時間領域のセンサ信号に離散コサイン変換（Discrete Cosine Transform：ＤＣＴ）を行うことで、周波数領域のセンサ信号に変換する。また、図５に示すように、複数のフィルタバンク９ａの各々は、複数（図５では、５個）の周波数ビン（frequency bin）９ｂを有している。この場合、フィルタバンク９ａの周波数ビン９ｂは、ＤＣＴビンとも呼ばれる。フィルタバンク９ａは、周波数ビン９ｂの幅により分解能が決まる。フィルタバンク９ａのそれぞれにおける周波数ビン９ｂの数は、特に限定されるものではなく、５個以外の複数でもよいし、１個でもよい。Ａ／Ｄ変換部１２ｂから出力される時間領域のセンサ信号を周波数領域のセンサ信号に変換する直交変換は、ＤＣＴに限らず、例えば、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transformation：ＦＦＴ）でもよい。また、Ａ／Ｄ変換部１２ｂから出力される時間領域のセンサ信号を周波数領域のセンサ信号に変換する方式は、ウェーブレット変換（Wavelet Transform：ＷＴ）でもよい。

補正部１２ｄは、規格化部１２１、平滑部１２２、背景信号推定部１２３、及び背景信号除去部１２４を備える。

規格化部１２１は、周波数分析部１２ｃが出力するセンサ信号を規格化する。規格化部１２１は、周波数分析部１２ｃにより抽出された全てのフィルタバンク９ａそれぞれの信号強度の総和で、フィルタバンク９ａそれぞれを通過したセンサ信号の強度を規格化する。あるいは、規格化部１２１は、複数（例えば、低周波側の４個）のフィルタバンク９ａの各信号強度の総和で、フィルタバンク９ａそれぞれを通過したセンサ信号の強度を規格化する。

平滑部１２２は、以下の２つの平滑機能のうち、少なくとも一方を有する。第１の平滑機能は、複数のフィルタバンク９ａのそれぞれにおいて、信号強度を周波数領域（周波数軸方向）において平滑する機能である。第２の平滑機能は、複数のフィルタバンク９ａのそれぞれにおいて、信号強度を時間軸方向において平滑する機能である。信号処理部１２は、平滑部１２２の平滑機能によって雑音の影響を低減することが可能となる。平滑部１２２が第１の平滑機能および第２の平滑機能の両方を備えていれば、雑音の影響をより低減することが可能となる。

また、信号処理部１２は、背景信号を推定する推定期間と、判定処理を行う判定期間とを交互に切り替える。推定期間において、背景信号推定部１２３は背景信号を推定する。判定期間において、背景信号除去部１２４が背景信号を除去してから、判定部１２ｅが判定処理を行う。推定期間と判定期間とは、同じ時間長さに限らず、互いに異なる時間長さでもよい。

具体的に、背景信号推定部１２３は、複数のフィルタバンク９ａそれぞれの信号に含まれている背景信号を推定する。背景信号は、雑音、あるいは検出対象（ここでは、人体２００）以外の要因によってセンサ信号に含まれる信号成分である。背景信号推定部１２３は、推定期間において、複数のフィルタバンク９ａそれぞれについて得られた信号を、複数のフィルタバンク９ａそれぞれの背景信号であると推定する。そして、背景信号推定部１２３は、背景信号のデータを随時更新する。背景信号除去部１２４は、判定期間において、複数のフィルタバンク９ａのそれぞれの信号から背景信号を除去する。

ところで、検知装置１の周囲環境によっては、比較的大きな背景信号が含まれる周波数ビン９ｂが既知である場合がある。例えば、検知装置１の周辺に、商用電源から電源供給される機器が存在しているとする。この場合、商用電源周波数（例えば、６０Ｈｚ）の高調波成分（例えば、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ等）を含む周波数ビン９ｂの信号には、比較的大きな背景信号が含まれる可能性が高い。

そこで、背景信号除去部１２４は、背景信号が定常的に含まれる周波数ビン９ｂを特定周波数ビンとすることが好ましい。そして、背景信号除去部１２４は、特定周波数ビンの信号を無効とし、この特定周波数ビンの両側の２個の周波数ビン９ｂの信号強度から推定した信号で、特定周波数ビンの信号を補完する。したがって、背景信号除去部１２４は、定常的に発生する特定周波数の背景信号を低減することができる。

また、背景信号除去部１２４は、周波数領域（周波数軸上）において背景信号を濾波することで背景信号を除去する適応フィルタ（Adaptive filter）を用いることもできる。この種の適応フィルタとしては、ＤＣＴを用いた適応フィルタ（Adaptive filter using Discrete Cosine Transform）が好ましい。この場合、背景信号除去部１２４は、適応フィルタの適応アルゴリズムとして、ＤＣＴのＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いればよい。また、適応フィルタは、ＦＦＴを用いた適応フィルタでもよい。この場合、背景信号除去部１２４は、適応フィルタの適応アルゴリズムとして、ＦＦＴのＬＭＳアルゴリズムを用いればよい。

上述のように、周波数分析部１２ｃが出力するセンサ信号は、補正部１２ｄによって規格化、平滑化され、さらに背景信号を除去されて、判定部１２ｅに入力される。

判定部１２ｅは、測距部１２５、侵入判定部１２６、追跡部１２７、認識部１２８、及び履歴記憶部１２９を備える。そして、判定部１２ｅは、入力されたセンサ信号に基づいて、人体２００の状態を判定する判定処理を行う。判定部１２ｅは、人体２００を検出対象とするが、雨等の他の移動体を検出対象とすることもできる。

判定部１２ｅの判定処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、判定部１２ｅは、人体２００を検知していない非検知状態とする。そして、受信部１１ｅが検知閾値以上（または検知閾値＋αの範囲内）の受信強度を有する最初の反射波を受信すると、受信部１１ｅからセンサ信号が出力される。測距部１２５は、入力されたセンサ信号に基づいて、人体２００までの距離を求める。なお、「検知閾値以上（または検知閾値＋αの範囲内）の受信強度を有する最初の反射波」は、「検知閾値以上（または検知閾値＋αの範囲内）の受信強度を有し、かつ追跡部１２７がまだ後述の追跡処理の対象としていない反射波」を意味している。以降、「検知閾値以上（または検知閾値＋αの範囲内）の受信強度を有する最初の反射波」は、「最初の反射波」と略称する。

データベース１２ｆは、マップデータ、外縁データなどを予め格納している。

マップデータは、図７に示すように、移動平面３００においてセンサ１１と検知領域１００との位置関係を示すデータである。外縁データは、検知領域１００の外縁１１１上の座標と、各座標までの距離との対応関係を示すデータである。外縁データは、たとえば、外縁１１１上の座標（Ｘ１，Ｙ１）と、センサ１１から座標（Ｘ１，Ｙ１）までの距離Ｌ１との対応関係をデータテーブルまたは数式で表している。

あるいは、外縁データは、センサ１１を中心とする角度θと、センサ１１から外縁１１１までの距離Ｌ１との対応関係をデータテーブルまたは数式で表してもよい。たとえば、外縁データのデータテーブルまたは数式において、距離Ｌ１の値と角度θの値とを１対１で対応付ける。この場合、距離Ｌ１の値Ｌ１１は、角度θの値θ１１に対応付けられる。距離Ｌ１の値Ｌ１２は、角度θの値θ１２に対応付けられる。距離Ｌ１の値Ｌ１３は、角度θの値θ１３に対応付けられる。

または、外縁データのデータテーブルまたは数式において、距離Ｌ１の全範囲を複数の距離範囲［Ｌ１１〜Ｌ１２］，［Ｌ１２〜Ｌ１３］，［Ｌ１３〜Ｌ１４］……… に分割し、複数の距離範囲のそれぞれを、１つの角度範囲に対応付けることも可能である。この場合、距離範囲［Ｌ１１〜Ｌ１２］は、角度範囲［θ１１〜θ１２］に対応付けられる。距離範囲［Ｌ１２〜Ｌ１３］は、角度範囲［θ１２〜θ１３］に対応付けられる。距離範囲［Ｌ１３〜Ｌ１４］は、角度範囲［θ１３〜θ１４］に対応付けられる。また、距離範囲に対応付けられる角度範囲のそれぞれは、中央値などの１つの代表値で表されてもよい。

なお、図７では、外縁１１１上において侵入位置が設定されるので、外縁データにおける角度θの最大値は９０°となる。なお、検知領域の形状によっては、外縁データにおける角度θの最大値は１８０°とすることも可能である。

また、信号処理部１２は、外縁データにおける角度θの最大値を３６０°として、この外縁データを用いることも可能である。

たとえば、図７に示すマップデータの場合、基準線５０１側から侵入した人体２００は、外縁１１０側から侵入した人体２００に比べて、近距離で検知される。したがって、信号処理部１２（判定部１２ｅ）は、外縁１１０側から侵入した人体２００だけでなく、基準線５０１側から侵入した人体２００も検知できる。

また、距離Ｌ１は、移動平面３００上の距離ではなく、３次元空間内における距離である。

侵入判定部１２６は、受信部１１ｅが最初の反射波を受信したか否かを判断する（Ｓ１）。侵入判定部１２６は、最初の反射波によるセンサ信号を受信した場合に、最初の反射波を受信したと判断する。侵入判定部１２６は、受信部１１ｅが最初の反射波を受信した場合、測距部１２５が求めた人体２００までの距離に基づいて、人体２００の侵入位置を検出（特定）する（Ｓ２）。すなわち、人体２００が検知領域１００の外部から外縁１１０上に到達した時点で測距部１２５が求めた人体２００までの距離に基づいて、侵入判定部１２６は、マップデータにおいて外縁１１１上における人体２００の侵入位置を特定する。また、侵入判定部１２６は、受信部１１ｅが最初の反射波を受信するまで、上述のステップＳ１の処理を繰り返す。

そして、侵入位置が特定された人体２００が検知領域１００内に侵入した場合、測距部１２５は、測距処理を行う（Ｓ３）。測距処理を行う測距部１２５は、この人体２００によって引き続き入力されたセンサ信号に基づいて人体２００までの距離を定期的に求める。そして、測距部１２５は、人体２００までの距離の履歴（距離履歴）を履歴記憶部１２９に格納する。

追跡部１２７は、人体２００までの距離の履歴に基づいて、マップデータにおいて侵入位置を起点とする人体２００の追跡処理を行う（Ｓ４）。追跡部１２７は、人体２００までの距離が求められれば、侵入位置を起点とする人体２００までの距離の軌跡をマップデータ上に投影することで、マップデータ上の移動軌跡を生成する追跡処理を行うことができる。投影処理は、たとえば床面４００に対するセンサ１１の設置角度のデータなどを利用して実現される。

認識部１２８は、人体２００の移動軌跡に基づいて、人体２００の状態を判定する（Ｓ５）。たとえば、認識部１２８は、検知領域１００における人体２００の接近、離脱、通過、検知領域１００外への人体２００の脱出のそれぞれを検出することができる。接近とは、検知領域１００においてセンサ１１の設置位置に向く方向で、人体２００がセンサ１１に近付く状態と、人体２００が検知領域１００内に居たうえで、センサ１１を中心とする一定の距離の半径の円領域以内に入ってきた状態とのいずれかである。すなわち、上述の２つの状態のうち、どちらであっても「接近」を意味するものとする。離脱とは、検知領域１００においてセンサ１１の設置位置から人体２００が遠ざかる状態である。通過とは、検知領域１００を人体２００が横切る状態である。脱出とは、検知領域１００内から検知領域１００外へ人体２００が移動した状態である。

ここで、人体２００の移動軌跡は、人体２００の侵入位置と距離履歴とに基づいて求められている。したがって、認識部１２８は、人体２００の侵入位置と距離履歴とに基づいて、人体２００の状態を判定しているともいえる。

そして、認識部１２８は、検知領域１００外へ人体２００が脱出したか否かを判定する（Ｓ６）。認識部１２８が人体２００の脱出を検出した場合、判定部１２ｅは、上述のステップＳ１に戻る。

認識部１２８が人体２００の脱出を検出していなければ、出力部１２ｇは、判定部１２ｅの判定結果に基づいて、設備機器２を制御する制御信号を出力するか否かを判定する（Ｓ７）。出力部１２ｇが、判定部１２ｅの判定結果に基づいて、制御信号を出力する必要がないと判断すれば、上述のステップＳ３に戻って測距部１２５が測距処理を行う。

また、出力部１２ｇは、判定部１２ｅの判定結果に基づいて制御信号を出力する必要があると判断すれば、制御信号を出力する（Ｓ８）。

設備機器２が自動ドアである場合、出力部１２ｇは、自動ドアの開制御、閉制御などの制御信号を出力する。たとえば、出力部１２ｇは、人体２００が自動ドアへ接近するときに開制御の制御信号を出力し、その後、人体２００が自動ドアからの離脱するとき閉制御の制御信号を出力する。また、出力部１２ｇは、人体２００が自動ドアの周辺を通過するとき、開制御の制御信号を出力せずに、自動ドアの閉状態を維持する。

また、設備機器２が照明装置である場合、出力部１２ｇは、照明装置の点灯、消灯、調光などの制御信号を出力する。たとえば、照明装置が玄関灯である場合、出力部１２ｇは、人体２００が玄関へ接近するときに点灯制御の制御信号を出力し、その後、人体２００が玄関からの離脱するとき消灯制御の制御信号を出力する。また、出力部１２ｇは、人体２００が玄関の前を通過するとき、点灯制御の制御信号を出力せずに、玄関灯の消灯状態を維持する。

なお、設備機器２の種類および制御内容は、特定の設備機器２および制御内容に限定されない。

また、センサ１１は、反射波の受信利得が受信方向に応じて変化するように構成されてもよい。具体的に、送信アンテナ１１ｃは無指向性であり、受信アンテナ１１ｄが指向性を有している。この場合、受信アンテナ１１ｄは、図３の検知領域１００を形成する指向性を有しており、反射波の受信方向によって利得を変えている。すなわち、受信アンテナ１１ｄの指向性によって、検知領域１００が形成される。

また、送信アンテナ１１ｃおよび受信アンテナ１１ｄの両方が指向性を有していてもよい。この場合、送信アンテナ１１ｃおよび受信アンテナ１１ｄの両方が、図３の検知領域１００を形成する指向性を有している。

また、本実施形態の変形例１を図８Ａに示す。

図８Ａのセンサ１１は、送信アンテナ１１ｃの送信面に誘電体レンズ１１ｆを備える。この場合、送信アンテナ１１ｃおよび受信アンテナ１１ｄは無指向性のアンテナである。そして、送信アンテナ１１ｃが発した電波は、誘電体レンズ１１ｆによって屈折し、電波の送信方向によって送信強度を変えている。すなわち、誘電体レンズ１１ｆによって、検知領域１００が形成されている。

また、本実施形態の変形例２を図８Ｂに示す。

図８Ｂのセンサ１１は、受信アンテナ１１ｄの受信面に誘電体レンズ１１ｇを備える。この場合、送信アンテナ１１ｃおよび受信アンテナ１１ｄは無指向性のアンテナである。そして、反射波は誘電体レンズ１１ｇによって屈折し、反射波の受信方向によって利得が変わる。すなわち、誘電体レンズ１１ｇによって、検知領域１００が形成されている。

また、図３に示す検知領域１００の形状は、長円を短軸に沿った基準線５０１で２分割した一方のような形状である。しかし、検知領域１００の形状として、長円を長軸で２分割した一方のような形状としてもよい。この場合、移動平面３００の平面視においてセンサ１１から見た方向が基準線５０２に対してずれるにしたがって、センサ１１と検知領域１００の外縁１１０との距離が連続的に増加する。さらに、検知領域１００は、基準線５０２に対して非対称であってもよい。

以上のように、第１の態様の検知装置１は、センサ１１と、判定部１２ｅと、出力部１２ｇとを備える。センサ１１は、電波を送信し、電波が検知対象（たとえば人体２００）で反射した反射波を受信して、検知対象までの距離に対応したセンサ信号を出力する。判定部１２ｅは、センサ信号に基づいて検知対象の状態を判定する。出力部１２ｇは、判定部１２ｅの判定結果に基づく信号を出力する。センサ１１は、検知対象が移動する移動平面３００上において検知対象の検出感度が一定レベル以上となる領域を検知領域１００とする。センサ１１と検知領域１００の外縁１１０との距離は、センサ１１から見た方向に応じて変化している。判定部１２ｅは、侵入判定部１２６と、履歴記憶部１２９と、認識部１２８とを有する。侵入判定部１２６が、信号強度が閾値以上である反射波をセンサ１１が受信して、検知対象が検知領域１００の外部から検知領域１００の外縁１１０に到達したと判定したとする。この場合、侵入判定部１２６は、検知領域１００の外縁１１０に到達した検知対象までの距離に基づいて、検知領域１００の外縁１１０における検知対象の位置である侵入位置を判定する。履歴記憶部１２９は、侵入位置に存在する検知対象が検知領域１００内に移動した場合、検知対象までの距離の時間的な変化である距離履歴を記憶する。認識部１２８は、侵入位置と距離履歴とに基づいて、検知対象の状態を判定する。

すなわち、検知装置１は、センサ１１から見た方向に応じてセンサ１１と検知領域１００の外縁１１０との距離を変化させている。この結果、検知装置１は、検知領域１００の外縁１１０に到達した人体２００などの検知対象までの距離に基づいて、検知対象の侵入位置を判定することができる。そして、検知装置１は、侵入位置を判定された検知対象の以降の距離履歴に基づいて、侵入位置を起点とする検出対象の移動軌跡を生成する追跡処理を行うことができる。したがって、検知装置１は、電波式の１つのセンサ１１を用いて、検知領域１００における検知対象の接近、離脱、通過などの検知対象の状態を検知できる。

また、光学式のセンサを用いた場合、日光、車両のヘッドライト、照明などの光による誤検知が発生する可能性がある。しかし、検知装置１は、電波式のセンサ１１を備えることによって、日光、車両のヘッドライト、照明などの光による誤検知を抑制できる。

また、第２の態様の検知装置１では、第１の態様において、センサ１１は、電波を送信する送信アンテナ１１ｃ、および反射波を受信する受信アンテナ１１ｄを備えている。そして、検知領域１００は、送信アンテナ１１ｃおよび受信アンテナ１１ｄの少なくとも一方の指向性によって決定されていることが好ましい。

この場合、検知装置１は、アンテナの指向性によって検知領域１００の形状を容易に設定できる。

また、第３の態様の検知装置１では、第１の態様において、センサ１１は、センサ１１が送信した電波とセンサ１１が受信する反射波との少なくとも一方を透過させる誘電体レンズ１１ｆ，１１ｇの少なくとも一方を備えている。そして、検知領域１００は、誘電体レンズ１１ｆ，１１ｇの少なくとも一方の指向性によって決定されていることが好ましい。

この場合、検知装置１は、誘電体レンズの電波屈折特性によって検知領域１００の形状を容易に設定できる。

また、第４の態様の検知装置１では、第１乃至第３のいずれか一つの態様において、検知領域１００は、電波の電界強度が一定レベル以上となる領域であることが好ましい。

この場合、検知装置１は、受信した反射波の信号強度（受信強度）が予め決められた検知閾値以上であれば、検出対象が検知領域１００内に存在すると判断することができる。

また、第５の態様の検知装置１では、第１乃至第４のいずれか一つの態様において、センサ１１は、移動平面３００の平面視においてセンサ１１を通る基準方向（基準線５０２）に対して線対称の形状に検知領域１００を設定することが好ましい。検知領域１００は、基準方向に対する一方側および他方側のそれぞれにおいて、移動平面３００の平面視においてセンサ１１から見た方向が基準方向に対してずれるにしたがって、センサ１１と検知領域１００の外縁１１０との距離が連続的に増加または減少する。

この場合、検知装置１は、検知領域１００の形状を単純化できるので、検知領域１００のサイズ、形状などの精度が向上する。

また、第６の態様の検知装置１では、第１乃至第５のいずれか一つの態様において、センサ１１は、周波数変調した電波を送信して、電波と反射波とに基づくビート信号をセンサ信号として出力することが好ましい。

この場合、センサ１１は、検知対象までの距離の情報を含むセンサ信号を出力することができる。

また、検知装置１は、マイクロコンピュータ等で構成されたコンピュータを搭載している。そして、このコンピュータがプログラムを実行することによって、周波数分析部１２ｃ、補正部１２ｄ、判定部１２ｅ、出力部１２ｇの各機能が実現されることが好ましい。なお、検知装置１に搭載されるコンピュータは、プログラムに従って動作するプロセッサおよびインターフェースを主なハードウェア構成として備える。この種のプロセッサとしては、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等を含む。そして、プロセッサがプログラムを実行することによって、周波数分析部１２ｃ補正部１２ｄ、判定部１２ｅ、出力部１２ｇの各機能を実現することができれば、その種類は問わない。

また、プログラムの提供形態としては、コンピュータに読み取り可能なＲＯＭ（Read Only Memory）、光ディスク等の記録媒体に予め格納されている形態、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給される形態等がある。

すなわち、プログラムは、コンピュータを、補正部１２ｄ、判定部１２ｅ、出力部１２ｇのそれぞれとして機能させることが好ましい。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ 検知装置
２ 設備機器
１１ センサ
１１ｃ 送信アンテナ
１１ｄ 受信アンテナ
１１ｆ，１１ｇ 誘電体レンズ
１２ 信号処理部
１２ｅ 判定部
１２ｇ 出力部
１２６ 侵入判定部
１２８ 認識部
１２９ 履歴記憶部
１００ 検知領域
１１０ 外縁
２００ 人体（検知対象）
３００ 移動平面
５０２ 基準線（基準方向）

Claims (6)

1. 電波を送信し、前記電波が検知対象で反射した反射波を受信して、前記検知対象までの距離に対応したセンサ信号を出力するセンサと、
   前記センサ信号に基づいて前記検知対象の状態を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に基づく信号を出力する出力部とを備え、
   前記センサは、前記検知対象が移動する移動平面上において前記検知対象の検出感度が一定レベル以上となる領域を検知領域とし、前記センサと前記検知領域の外縁との距離は、前記センサから見た方向に応じて変化しており、
   前記判定部は、
   信号強度が閾値以上である前記反射波を前記センサが受信して、前記検知対象が前記検知領域の外部から前記検知領域の外縁に到達したと判定した場合、前記検知領域の外縁に到達した前記検知対象までの距離に基づいて、前記検知領域の外縁における前記検知対象の位置である侵入位置を判定する侵入判定部と、
   前記侵入位置に存在する前記検知対象が前記検知領域内に移動した場合、前記検知対象までの距離の時間的な変化である距離履歴を記憶する履歴記憶部と、
   前記侵入位置と前記距離履歴とに基づいて、前記検知対象の状態を判定する認識部とを有する
   ことを特徴とする検知装置。
2. 前記センサは、前記電波を送信する送信アンテナ、および前記反射波を受信する受信アンテナを備えており、前記検知領域は、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの少なくとも一方の指向性によって決定されていることを特徴とする請求項１記載の検知装置。
3. 前記センサは、前記センサが送信した前記電波と前記センサが受信する前記反射波との少なくとも一方を透過させる誘電体レンズを備えており、前記検知領域は、前記誘電体レンズの指向性によって決定されていることを特徴とする請求項１記載の検知装置。
4. 前記検知領域は、前記電波の電界強度が一定レベル以上となる領域であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検知装置。
5. 前記センサは、平面視において前記センサを通る基準方向に対して線対称の形状に前記検知領域を設定し、
   前記検知領域は、前記基準方向に対する一方側および他方側のそれぞれについて、平面視において前記センサから見た方向が前記基準方向に対してずれるにしたがって、前記センサと前記検知領域の外縁との距離が連続的に増加または減少する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の検知装置。
6. 前記センサは、周波数変調した前記電波を送信して、前記電波と前記反射波とに基づくビート信号を前記センサ信号として出力することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検知装置。

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