JP7367876B2 - 物体検知装置及び物体検知方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電波を検知対象物に照射し、対象物からの反射ないし放射された電波を検知する事で検知対象物の存在を認識ないし識別するための物体検知装置および物体検知方法に関する。

電波（マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波など）は、光と異なり、物体を透過する能力が優れている。電波の透過能力を活用し、衣服下や鞄内の物品を画像化して検査する装置及びセンシング技術が実用化されている。

電波を用いたイメージング装置（物体検知装置）として特許文献１ないし特許文献２ないし図１８の概念図で示したアクティブ型のアンテナアレイ方式が提案されている。

図１８の概念図で示したアレイアンテナ方式では、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎを備えた送受信装置２０１が使用される。送受信装置２０１は、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎの内の一つもしくは複数のアンテナ２０２_ｍから送信波（電波）２０４を検知対象物２０３に向けて照射する。送信波２０４は検知対象物２０３において反射され、反射波２０５_１、２０５_２、・・・、２０５_Ｎが発生する。発生した反射波２０５_１、２０５_２、・・・、２０５_Ｎは送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎにおいて受信される。送受信装置２０１は、受信した反射波２０５_１、２０５_２、・・・、２０５_Ｎに基づいて検知対象物２０３から反射されている電波振幅を算出する。その電波振幅の分布を画像化する事で、検知対象物２０３の像を得る事ができる。

また物体検知装置は、特許文献２ないし図１９の概念図で示すように、送信装置３０１と受信装置３０６が別の位置に設置されていてもよい。図１９で示したイメージング装置では、送受信装置３０１が、送受信アンテナ３０２_１、３０２_２、・・・、３０２_Ｍの内の一つもしくは複数のアンテナ３０２_ｍから送信波（電波）３０４を検知対象物３０３に向けて照射する。送信波３０４は検知対象物３０３において反射され、反射波３０５_１、３０５_２、・・・、３０５_Ｎが発生する。発生した反射波３０５_１、３０５_２、・・・、３０５_Ｎは受信アンテナ３０７_１、３０７_２、・・・、３０７_Ｎにおいて受信される。送信装置３０１及び受信装置３０６は、受信した反射波３０５_１、３０５_２、・・・、３０５_Ｎに基づいて検知対象物３０３から反射されている電波振幅を算出する。その電波振幅の分布を画像化する事で、検知対象物３０３の像を得る事ができる。

図１９で示した物体検知装置では、特許文献２で示されているように、通常は送信装置３０１と受信装置３０６の間を歩行者が通過し、歩行者の衣服下ないし鞄内の物品を画像化して検査を行う。

図２０の概念図で示すように、送信装置３０１と受信装置３０６は発振部４０１と接続されている。送信装置３０１は、発振部４０１で生成された電波を、送信機４０４を経由して送信アンテナ３０２で送信する。送信機４０４はＩＣないしモジュールで実装される。受信装置３０６は、受信アンテナ３０７と、ミキサ４０２を含む受信機４０５と、データ転送部４０３を備えている。受信機４０５はＩＣないしモジュールで実装される。受信装置３０６内のミキサ４０２は、受信アンテナ３０７で受信した検知対象物３０３からの反射波３０５と、発振部４０１で生成された局所発振信号（以下、「ＬＯ（Local Oscillator）信号」と表記する場合がある。）と、をミキシングする事で、中間周波数信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と表記する場合がある。）を生成する。ミキサ４０２において生成されたＩＦ信号はデータ転送部４０３へ出力される。データ転送部４０３へ出力されたＩＦ信号は、検知対象物３０３から反射されている電波振幅の算出及び検知対象物３０３の像の生成に用いられる。図２０では、発振部４０１と送信機４０４および受信機４０５を接続し電波を伝達するケーブルを二重線で表記している。

図２０の概念図で示したように、送信装置３０１から送信される送信波３０４と、受信部３０７で使用されるＬＯ信号は、同一の発振部４０１から生成された、同一の信号である。また、図１８の概念図で示したように送信装置と受信装置が送受信装置２０１として一体化されている場合も、送信装置から送信される送信波２０５と、受信装置で使用されるＬＯ信号は、同一の発振部から生成された同一の信号が用いられる。

送信装置から送信される送信波、及び、受信装置で使用されるＬＯ信号として、同一の発振部から生成された同一の信号を用いる事で、送信波と受信装置内のＬＯ信号の位相差の変動を無くし、送信波と受信装置内のＬＯ信号の位相差の変動に起因する検知対象物２０３ないし３０３の像の画質劣化を抑制できる。

図２０で示した構成では、送信装置３０１と受信装置３０６は別の筐体に収める。一方で、図２１で示した構成のように、送信装置３０１と受信装置３０６を一つの筐体に収めて送受信装置２０１として用いる構成もある。

ＵＳ２０１４/０１６７７８４Ａ１ 特許第５３５８０５３号

まず、図１８ないし図２０の概念図を示した従来の電波を用いたイメージング装置（物体検知装置）の問題点について説明する。

背景技術において説明したとおり、従来の物体検知装置では、送信装置から送信される送信波、及び、受信装置で使用されるＬＯ信号として、同一の発振部から生成された同一の信号を用いる事で、送信波と受信装置内のＬＯ信号の位相差の変動を無くし、送信波と受信装置内のＬＯ信号の位相差の変動に起因する検知対象物の像の画質劣化を抑制している。

一方で、送信装置から送信される送信波および受信装置で使用されるＬＯ信号を同一の発振部から供給する場合、送信装置３０１と受信装置３０６とを同一の発振部４０１を介して配線ケーブルで接続する必要がある。ただし送信装置３０１と受信装置３０６とを同一の発振部４０１を介して配線ケーブルで接続する構成では、以下で説明するいくつかの課題が生じる。

図２０で示した送信３０１と受信装置３０６を別筐体で実装した場合、通常は送信装置３０１と受信装置３０６の間を歩行者が通過し、歩行者の衣服下ないし鞄内の物品を画像化して検査を行う。ところが従来の物体検知装置では、歩行者が通過する領域である送信装置３０１と受信装置３０６の間に配線ケーブルを設置しなければならず、この配線ケーブルは歩行者の通過を妨げるという課題がある。また送信装置３０１と受信装置３０６を配線ケーブルで接続した場合、配線長の制約により送信装置３０１と受信装置３０６の位置関係を柔軟に変更しづらいという課題がある。

また、図２０で示した送信装置３０１と受信装置３０６を別筐体で実装した場合、および図２１で示した送信装置３０１と受信装置３０６を同じ筐体に実装した場合の両方に共通する課題として、発振部４０１から送信装置３０１と受信装置３０６に電波を供給するために多数の配線用ケーブルが必要な事が挙げられる。具体的には、図２０および図２１で示したいずれの装置構成の場合も、送信機の数をＭ、受信機の数をＮとして、最低でも（Ｍ＋Ｎ）本の電波供給用の配線ケーブルが必要になる。なお図２０および図２１において、電波供給用の配線ケーブルは二重線で表記している。物体検知装置では、所望の画質と撮像範囲を得るために、送信機の数Ｍと受信機の数Ｎはそれぞれ最低でも数十は必要となる。電波供給用の配線ケーブルが多数必要となる事は、コストを増大させ、かつ多数のケーブルを収めるために筐体の大型化にもつながるという課題の要因にもなる。

そこで本発明では、送信装置から照射される電波を生成する発振部と、受信装置内でＬＯ信号を生成する発振部を分離した状態で、送信部から照射される電波と受信部内の発振部から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合においても、検知対象物の正しい像を安定して生成するための像生成手法を提供する。

本発明によれば、
電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
送信部と、受信部と、演算部とを備え、
前記送信部は、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、
前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、
を備え、
前記受信部は、
前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、
受信局所発振信号を生成する受信発振部と、
前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、
を備え、
前記演算部は、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成し、
前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成し、
前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成し、
前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成し、
前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成する、
ことを特徴とする物体検知装置が提供される。

また、本発明によれば、
電波によって物体を検知するための物体検知方法であって、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を送信発振部で生成するステップと、
送信アンテナアレイを用いて前記送信電波を前記物体に照射するステップと、
前記物体から反射された前記電波を受信アンテナアレイで受信するステップと、
受信局所発振信号を受信発振部で生成するステップと、
前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を受信機で生成するステップと、
前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
演算部において、前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
前記演算部において、前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
前記演算部において、前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
前記演算部において、前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
前記演算部において、前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
を有することを特徴とする物体検知方法が提供される。

また、本発明によれば、
電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、を備えた送信部と、
前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、受信局所発振信号を生成する受信発振部と、前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、を備えた受信部と、
プロセッサと、を備える物体検知装置の前記プロセッサに、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラムが提供される。

本発明による物体検知装置および物体検知方法によれば、送信部と受信部で異なる発振部を用いる事で、送信部から照射される電波と受信部内の発振部から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合であっても、検知対象物の正しい像を安定して生成するための像生成手法が提供される。

図１は、本発明による実施の形態１における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図２は、本発明による実施の形態における送信部が照射する電波の周波数の制御方法の一例を説明する図である。 図３は、本発明による実施の形態における送信部が照射する電波の周波数の制御方法の一例を説明する図である。 図４は、本発明による実施の形態における送信部が照射する電波及び受信部内のＬＯ信号の制御方法の一例を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態における物体検知方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１における物体検知方法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態１における物体検知方法を示すフローチャートである。 図８は、従来の方式で検知対象物からの反射波の電波振幅分布を画像化した結果を示す図である。 図９は、本発明による実施の形態で検知対象物からの反射波の電波振幅分布を画像化した結果を示す図である。 図１０は、本発明による実施の形態１の変形例１における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図１１は、本発明による実施の形態１の変形例２における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図１２は、本発明による実施の形態２における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図１３は、本発明の実施の形態２における物体検知方法を示すフローチャートである。 図１４は、本発明の実施の形態２における物体検知方法を示すフローチャートである。 図１５は、本発明による実施の形態２の変形例１における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図１６は、本発明による実施の形態２の変形例２における物体検知装置の構成の一例を示した構成図である。 図１７は、本発明の実施の形態における物体検知装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。 図１８は、従来の一般技術における電波を用いた物体検知装置の構成の一例を示す構成図である。 図１９は、従来の一般技術における電波を用いた物体検知装置の構成の一例を示す構成図である。 図２０は、従来の一般技術における電波を用いた物体検知装置の構成の一例を示す構成図である。 図２１は、従来の一般技術における電波を用いた物体検知装置の構成の一例を示す構成図である。

以下、本発明による送信装置および送信方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以降に示す各図面において、同一または相当部分の部位については、同一符号を付して示すこととし、その説明は繰り返さないことにする。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における、物体検知装置、物体検知方法、及びプログラムについて、図１～図１７を参照しながら説明する。本実施の形態では、送信装置から照射される電波を生成する発振部と、受信装置内でＬＯ信号を生成する発振部を分離し、かつ検知対象物の正しい像を安定して生成できる物体検知装置が提供される。本発明により、送信部と受信部の間の配線を無くす事ができ、歩行者の通過を妨げる事無く、さらに送信装置と受信装置の位置関係を柔軟に変更でき、さらに電波供給用の配線ケーブルの数を削減し装置のコストとサイズを低減できる、物体検知装置、物体検知方法、及びプログラムが開示される。

（本実施の形態１）
［装置構成］
最初に、図１を用いて、本実施の形態１における物体検知装置の構成について説明する。

図１に示す本実施の形態における物体検知装置１０００は、電波によって物体を検知するための装置である。図１に示すように、物体検知装置１０００は、送信部１００１と、受信部１１０１とを備えている。

送信部１００１は、検知対象となる物体（以下、「対象物」と表記する）１２０１に向けて、送信信号となる電波を照射する。さらに受信部１１０１は、対象物１２０１から反射された電波を受信する。

送信部１００１は、送信アンテナ１００２と、送信発振部１００３を備えた送信機１００４と、制御部１００５とを備えている。送信アンテナ１００２と送信機１００４はＩＣないしモジュールで一体化して実装する事が望ましい。本実施の形態では、送信発振部１００３を備えた送信機１００４と送信アンテナ１００２はＩＣないしモジュールで実装し、送信発振部１００３と送信アンテナ１００２の接続はＩＣないしモジュール内の配線で行うため、電波供給用の配線ケーブルは不要である。従来の物体検知装置と異なり、本実施の形態では送信部１００１内で電波供給用の配線ケーブルが不要なため、装置コストの低減および筐体サイズの小型化を実現できる。

送信部１００１において、送信機１００４内の送信発振部１００３は電波を送信アンテナ１００２に向けて出力する。送信機１００４は、送信発振部１００３から出力された電波を所定値に増幅もしくは減衰する機能を備えていてもよい。送信アンテナ１００２は、送信機１００４から出力された電波を対象物１２０１に向けて照射する。この時、送信アンテナ１００２からの電波の照射は、送信アンテナ１００２_１、１００２_２、・・・、１００２_Ｎを切り替える時分割で行ってもよい。

送信部１００１において、制御部１００５は、送信機１００４内の送信発振部１００３の制御を行う。具体的には、制御部１１０５は、送信発振部１００３から出力される電波の振幅や周波数の制御を行う。

受信部１１０１は、受信アンテナ１１０２と、受信発振部１１０３と、ミキサ１１０５を含む受信機１１０４と、データ転送部１１０６と、演算部１１０７と、同期信号検出部１１０９と、制御部１１１０とを備えている。受信アンテナ１１０２と受信機１１０４はＩＣないしモジュールで一体化して実装する事が望ましい。また演算部１１０７は、受信部１１０１と物理的及び／又は論理的に分かれて構成されてもよいし、物理的及び論理的に一体となって構成されてもよい。

受信部１１０１において、受信アンテナ１１０２は対象物１２０１から反射された電波を受信する。この時、対象物１２０１から反射された電波は、受信アンテナ１１０２_１、１１０２_２、・・・、１１０２_Ｎで同時に受信してもよい。受信アンテナ１１０２で受信された電波は、受信機１１０４に出力される。

受信部１１０１において、受信発振部１１０３は局所発振信号（Local Oscillator信号、以下「ＬＯ信号」と表記）を受信機１１０４に向けて出力する。図１内において二重線で示した受信発振部１１０３と受信機１１０４の接続は、電波供給用の配線ケーブルを用いる。

受信部１１０１において、受信機１１０４内のミキサ１１０４は、受信アンテナ１１０２から出力された電波と、受信発振部１１０３から出力されたＬＯ信号をミキシングして中間周波数信号（Intermediate Frequency信号、以下「ＩＦ信号」と表記）を生成し、生成したＩＦ信号をデータ転送部１１０６に出力する。

受信部１１０１において、データ転送部１１０６は、演算部１１０７に向けてＩＦ信号を出力する。データ転送部１１０６は、受信機１１０４から出力されたＩＦ信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して、演算部１１０７に出力してもよい。

演算部１１０７は、データ転送部１１０６から出力されたＩＦ信号に基づいて対象物１２０１からの電波の反射分布を計算する。さらに、対象物１２０１からの電波の反射分布に基づいて対象物１２０１の像を生成する。演算部１１０７の動作の詳細は、後述の［装置動作］の項において説明する。

受信部１１０１において、制御部１１１０は、受信発振部１１０３の制御を行う。具体的には、制御部１１１０は、受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の振幅や周波数の制御を行う。

本実施の形態は、図１８で示した従来の形態と異なり、送信部１００１の送信発振部１００３と、受信部１１０１の受信発振部１１０３とで、異なる発振部を用いるという特徴がある。

送信部１００１の送信発振部１００３と、受信部１１０１の受信発振部１１０３とで、異なる発振部を用いるという特徴により、送信部１００１と受信部１１０１の間の配線ケーブルが不要になっている。歩行者が通過する領域である送信部１００１と受信部１１０１の間に配線がないため、本実施の形態では配線ケーブルにより歩行者の通過を妨げる事がない。また送信部１００１と受信部１１０１の間に配線ケーブルが無いため、送信部１００１と受信部１１０１の位置関係を柔軟に変更する事も可能である。

本実施の形態において、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１はスイープしてもよい。この時、送信部１００１内の制御部１００５は、送信発振部１００３から出力する電波の周波数１３０１をスイープするように送信発振部１００３を制御する。

送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１をスイープさせる方法は、図２で示すように、時間に応じて離散的な周波数値でスイープするstepped frequency continuous wave（ＳＦＣＷ）方式でも良い。もしくは、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１をスイープさせる方法は、図３で示すように、時間に応じて連続的な周波数値でスイープするfrequency modulation continuous wave （ＦＭＣＷ）方式でも良い。

また、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１をスイープさせる場合、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の周波数１３０２は、同じである事が望ましい。

本実施の形態では、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１をスイープさせる場合において、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の周波数１３０２を一致させるため、以下で説明する動作を行う。

本実施の形態では、送信部１００１はトリガ信号となる電波を、受信部１１０１に向けて照射する。送信部１００１内における具体的な動作としては、制御部１００５は送信機１００４内の送信発振部１００３にトリガ信号となる電波を生成するように制御を行う。送信機１００４はトリガ信号となる電波を送信アンテナ１００２に出力する。送信アンテナ１００２は、トリガ信号となる電波を送信部１００１から照射する。

受信部１１０１は受信アンテナ１１０２においてトリガ信号となる電波を受信する。受信アンテナ１１０２において受信されたトリガ信号となる電波は、同期信号検出部１１０９へ出力される。同期信号検出部１１０９はトリガ信号となる電波を復調してトリガ信号を検出する。同期信号検出部１１０９は検出したトリガ信号を制御部１１１０に出力する。制御部１１１０は、同期信号検出部１１０９から出力されたトリガ信号に基づいて、受信発振部１１０３の制御を行う。なお、受信アンテナ１１０２_１、１１０２_２、・・・、１１０２_Ｎの内、一つでもトリガ信号となる電波を受信した場合、上記の動作が実施される構成とすることができる。

本実施の形態では、図４で示した時刻ｔ_ｔのタイミングで、送信部１００１はトリガ信号となる電波を、受信部１１０１に向けて照射する。また、送信部１００１はトリガ信号となる電波を受信部１１０１に向けて照射するタイミングから、受信部１１０１内で同期信号検出部１１０９がトリガ信号を検出するまでの時間は十分短い。そのため、送信部１００１はトリガ信号となる電波を受信部１１０１に向けて照射する時刻と、受信部１１０１内で同期信号検出部１１０９がトリガ信号を検出する時刻は、同時刻（ｔ_ｔ）と見なしてよい。

本実施の形態では、図４で示すように、時刻ｔ_ｓ１のタイミングにおいて、送信部１００１からの電波の照射及びその周波数１３０１のスイープを開始し、同時に受信部１１０１内の受信発振部１１０３のＬＯ信号の出力及びその周波数１３０２のスイープを開始する。この動作の実現のため、送信部１００１内の制御部１００５が、トリガ信号となる電波の照射から予め定められた時間（ｔ_ｓ１－ｔ_ｔ）が経過した後に送信発振部１００３からの電波の出力およびその周波数スイープを開始する制御を行う。同様に、受信部１１０１内の制御部１１１０が、同期信号検出部１１０９からのトリガ信号を検出してから予め定められた時間（ｔ_ｓ１－ｔ_ｔ）が経過した後に受信発振部１１０３からのＬＯ信号の出力およびその周波数スイープを開始する制御を行う。

本実施の形態では、図４で示すように、時刻ｔ_ｓ１から時刻ｔ_ｅ１に掛けて、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１のスイープ、および受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の周波数１３０２のスイープを行う。この時、周波数１３０１および周波数１３０２の時間依存性は同一になるように、送信部１００１内の制御部１００５と受信部１１０１内の制御部１１１０がそれぞれ送信発振部１００３と受信発振部１１０３の制御を行う。本実施の形態では、周波数１３０１および周波数１３０２の時間依存性が同一であれば、各周波数の時間依存性は任意でよい。

本実施の形態では、図４で示すように、時刻ｔ_ｅ１の後に、時刻ｔ_ｓ２から時刻ｔ_ｅ２に掛けて、時刻ｔ_ｓ１から時刻ｔ_ｅ１までと同一の動作を行う。なお、時刻ｔ_ｓ１から時刻ｔ_ｅ１に掛けての動作と、時刻ｔ_ｓ２から時刻ｔ_ｅ２に掛けての動作において、異なる送信機１００４を使用してもよい。また、時刻ｔ_ｅ２の後に、再び時刻ｔ_ｓ１から時刻ｔ_ｅ１までと同一の動作を複数回行ってもよい。

本実施の形態では、送信部１００１と受信部１１０１の間に配線が無い状態で、検知対象物１２０１の像を生成するために必要なＩＦ信号を生成する事ができる。

ただし、図１で示した物体検知装置１０００装置構成のみでは、送信部１００１から照射される電波と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差を制御する事が困難である。例えば、送信部１００１内の送信機１００４を切り替えた際や、送信部１００１内から照射する電波の周波数を切り替えた際、送信部１００１から照射する電波の位相が、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相と無関係に変動する。このような送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差の変動は、検知対象物１２０１の像を乱す要因となる。

本実施の形態では、以下の［装置動作］において説明するとおり、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合においても、検知対象物１２０１の正しい像を安定して生成するための像生成手法を提供する。

［装置動作］
図５は、本発明の実施の形態１における物体検知装置の動作を示すフロー図である。また、本実施の形態１では、物体検知装置１０００を動作させることによって、物体検知方法が実施される。よって、本実施の形態１における物体検知方法の説明は、以下の物体検知装置１０００の動作説明に代える。

図５で示すように、最初に、送信部１００１から同期信号を送信する（ステップＡ１）。

次に、受信部１１０１が、送信部１００１から送信された同期信号を受信する（ステップＡ２）。

ステップＡ１及びステップＡ２における同期信号の送受信は、［装置構成］の項で説明しているとおり、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の周波数１３０２を一致させるための動作である。

次に、送信部１００１から対象物１２０１に向けて電波を照射する（ステップＡ３）。

次に、対象物１２０１で反射された電波を受信部１１０１の各受信アンテナ１１０２で受信する（ステップＡ４）。

次に、受信１１０１の各受信アンテナ１１０２で受信した電波からＩＦ信号を生成する（ステップＡ５）。

次に、演算部１１０７において、ＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算する（ステップＡ６）

図６は、演算部１１０７においてＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算するステップＡ６の詳細を示したフロー図である。図６で示すように、演算部１１０７においてＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算するステップＡ６は、ステップＢ１からＢ７で構成される。

図６で詳細を示した、ＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算するステップＡ６は、送信部１００１から送信される電波と受信部１１０１内のＬＯ信号の間に、測定時に変動する不定な位相差がある場合でも、対象物１２０１の反射分布（像）を安定して正しく算出する事を特徴とする。

図６で示すように、ＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算するステップＡ６では、測定前の事前処理として、測定系固有の較正パラメータの計算を行う。測定前の事前処理としては、波数軸較正項の計算を行うステップＢ３と、送信アンテナ軸較正項の計算を行うステップＢ６がある。

本実施の形態では、送信部１００１から照射する電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する問題とは別に、送信アンテナ１００２の配置と、受信アンテナ１１０２の配置と、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１の設定に応じた、固定的な誤差が発生する。この固定的な誤差を較正するために、波数軸較正項の計算を行うステップＢ３と、送信アンテナ軸較正項の計算を行うステップＢ６を行う。

また図６で示すように、ＩＦ信号から対象物１２０１の反射分布（像）を計算するステップＡ６では、測定時の処理として、測定毎に変動する誤差の補正及び対象物１２０１の反射分布（像）の生成を行う。測定時の処理は、ステップＢ１～Ｂ２及びステップＢ４～Ｂ５及びステップＢ７で構成される。ステップＢ１～Ｂ２及びステップＢ４～Ｂ５及びステップＢ７では、送信部１００１から照射する電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差の変動を補正しながら、同時に対象物１２０１の反射分布（像）を生成する。

続いて、図６で示したステップの詳細について説明する。

［ステップＢ１］
図６で示したステップＢ１では、データ転送部１１０６から演算部１１０７に出力されたＩＦ信号ｓ（ｍ，ｎ，ｑ）を用いる。ここで、ｍ、ｎ、ｑは、それぞれ送信アンテナ１００２の番号、受信アンテナ１１０２の番号、波数の番号を表す。送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１をｆとした時、波数ｋと周波数ｆの間には、ｃを光速としてｋ＝２πｆ／ｃの関係がある。ＩＦ信号は、送信アンテナ１００２と、受信アンテナ１１０２と、波数（すなわち周波数）の組（ｍ，ｎ，ｑ）に対して得られるものとする。ステップＢ１では、ＩＦ信号ｓ（ｍ，ｎ，ｑ）を用いて、以下の式（１）に基づいて受信アンテナ軸の相関和を計算する事で、画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）を生成する。

式（１）において、ｒは空間上の位置である。画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）は空間上の位置ｒにおける像強度を表す。また画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）は、送信アンテナ１００２の番号ｍと、波数の番号ｑの組毎に得られる量でもある。Ｒｔ（ｍ，ｒ）は番号ｍに対応する送信アンテナ１００２と位置ｒの距離を表す。また、Ｒｒ（ｎ，ｒ）は番号ｎに対応する受信アンテナ１１０２と位置ｒの距離を表す。ｊは虚数単位である。

［ステップＢ２］
次のステップＢ２では、送信電波とＬＯ信号の不定位相差の波数軸上の補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を、以下の式（２）に基づいてステップＢ１で得た画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）から計算する。

式（２）において、ｑ'はｑとは異なる波数番号で、ｑ'は任意に取ってよい。なお、ｑ'とｑに対応する波数ｋは近い値を取る事が望ましい。

以下では、補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）が式（２）で得られる理由について説明する。すでに述べたとおり、送信部１００１内の送信機１００４を切り替えた際や、送信部１００１内から照射する電波の周波数を切り替えた際、送信部１００１から照射する電波の位相が、受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相と無関係に変動する。この時、送信部１００１から照射する電波と、受信部１１０１内のＬＯ信号の位相差は、送信番号ｍと波数番号ｑに対してランダムに変動する位相Δθ（ｍ，ｑ）で表現できる。なお、図１に示した受信部１１０１において、複数の受信機１１０４_１、１１０４_２、１１０４_Ｎに対し共通の受信発振部１１０３からＬＯ信号が供給されているため、位相Δθが受信アンテナ１１０２の番号ｎに対して依存性を持つ事は無い。このランダムに変動する位相Δθ（ｍ，ｑ）により、画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）の位相は、Δθ（ｍ，ｑ）だけシフトする。ここで、波数番号ｑが異なる二つの画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）とＰ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）を考える。ランダムに変動する位相Δθ（ｍ，ｑ）が無い場合、二つの画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）とＰ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）の位相はあまり変化しない。この事から、Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）に補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を掛けて位相補正をした場合、Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）とＰ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）の位相は一致する事が望ましい。またＰ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）とＰ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）の位相が一致する場合、Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）＋Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）の絶対値は最大になる。Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）＋Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ'，ｒ）ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）の絶対値を最大化する条件で補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を決定した結果が、式（２）で与えられる。

［ステップＢ３］
次のステップＢ３では、波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を測定前に計算しておく。このステップＢ３の詳細手順は図７において後述する。

［ステップＢ４］
次のステップＢ４では、ステップＢ１で得た画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）と、ステップＢ２で得た補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）と、ステップＢ３で得た較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）の３つを用いて、以下の式（３）に波数軸の相関和で画像Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）を生成する。

［ステップＢ５］
次のステップＢ５では、送信電波とＬＯ信号の不定位相差の送信アンテナ軸上の補正項ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）を、以下の式（４）に基づいてステップＢ４で得た画像Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）から計算する。

式（４）において、ｍ'はｍとは異なるアンテナ番号で、ｍ'は任意に取ってよい。なお、ｍ'とｍに対応する送信アンテナは互いに近い位置にある事が望ましい。式（４）は、式（２）と同様に、Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）＋Ｐ_ＷＮ（ｍ'，ｒ）ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）の絶対値を最大化する条件で補正項ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）を決定している。

［ステップＢ６］
次のステップＢ６では、送信アンテナ軸較正項ｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）を測定前に計算しておく。このステップＢ６の詳細手順は図７において後述する。

［ステップＢ７］
次のステップＢ７では、ステップＢ４で得た画像Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）と、ステップＢ５で得た補正項ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）と、ステップＢ６で得た較正項ｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）の３つを用いて、以下の式（５）に波数軸の相関和で画像Ｐ（ｒ）を生成する。

式（５）で与えられる画像Ｐ（ｒ）が、送信部１００１から照射する電波と受信部１１０１内のＬＯ信号のランダムに変動する位相差Δθ（ｍ，ｑ）を補正して得られる対象物１２０１の反射分布を示す像となる。

図７は、波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を測定前に計算するステップＢ３と、送信アンテナ軸較正項ｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）を測定前に計算するステップＢ６の詳細を示したフロー図である。図７で示したフロー図は、ステップＣ０からステップＣ６で構成される。なお、図７で示した各ステップは、実際の測定ではなく、数値計算により行う。ただし、実際の測定で用いる送信アンテナ１００２の配置と、受信アンテナ１１０２の配置と、送信部１００１から照射される電波の周波数１３０１の設定を、図７の各ステップで行う数値計算においても用いる。

続いて、図７で示したステップの詳細について説明する。

［ステップＣ０］
図７で示したステップＣ０では、較正用対象物を検知対象物１２０１とした場合のＩＦ信号ｓ（ｍ，ｎ，ｑ）を、以下の式（６）に基づいて数値計算する。

式（６）において、σ（ｒ）は、位置ｒにおける較正用対象物の反射強度である。較正用対象物は、可能な限り大きな板状の反射体を用いる事が望ましい。また、式（６）において、Ｒｔ（ｍ，ｒ）は番号ｍに対応する送信アンテナ１００２と位置ｒの距離を表す。また、Ｒｒ（ｎ，ｒ）は番号ｎに対応する受信アンテナ１１０２と位置ｒの距離を表す。また、ｋ（ｑ）は番号ｑに対応する波数ｋを表す。

［ステップＣ１］
次に、ステップＣ１では式（６）で得たＩＦ信号を用いて、ステップＢ１と同じく式（１）に基づいて画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）を計算する。

［ステップＣ２］
次に、ステップＣ２では、ステップＣ１で計算した画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）を用いて、ステップＢ２と同じく式（２）に基づいて補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を計算する。

［ステップＣ３］
次に、ステップＣ３では、ステップＣ２で得た補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）から、以下の式（７）に基づいて波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を計算する。

式（７）で計算された波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）が、図６のステップＢ３において使用される。

［ステップＣ４］
次に、ステップＣ３では、ステップＣ１で得た画像Ｐ_ＲＸ（ｍ，ｑ，ｒ）と、ステップＣ２で得た補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）と、ステップＣ３で得た波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）を用いて、ステップＢ４と同じく式（３）に基づいて画像Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）を計算する。

［ステップＣ５］
次に、ステップＣ５では、ステップＣ４で計算した画像Ｐ_ＷＮ（ｍ，ｒ）を用いて、ステップＢ５と同じく式（４）に基づいて補正項ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）を計算する。

［ステップＣ６］
次に、ステップＣ６では、ステップＣ５で得た補正項ｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）から、以下の式（８）に基づいて波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）を計算する。

式（８）で計算された波数軸較正項ｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）が、図６のステップＢ６において使用される。

装置動作の説明は以上である。上記の装置動作により、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合においても、検知対象物１２０１の正しい像を安定して生成するための像生成手法が提供される。

なお、上記で説明した補正項ｃ_{Δθ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）及びｃ_{Δθ［ＴＸ］}（ｍ）と、較正項ｃ_{Ａ［ＷＮ］}（ｍ，ｑ）及びｃ_{Ａ［ＴＸ］}（ｍ）が引数ｍ及びｑによらず全て１の場合が、補正及び較正を行わない従来の像生成手法に該当する。

図８に、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合において、補正及び較正を行わない従来の像生成手法で正方形の検知対象物１２０１の画像を生成した例を示す。図８では画像中央の破線内が検知対象物１２０１の位置を表しているが、実際に得られた検知対象物１２０１の像は元の正方形から大きく崩れている。

図９に、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合において、本実施の形態に基づいて補正及び較正を実施した像生成手法で正方形の検知対象物１２０１の画像を生成した例を示す。図９では、検知対象物１２０１の位置（画像中央の破線内）に、崩れる事なく検知対象物１２０１の像が生成されている。

（本実施の形態１の変形例１）
図１０に本実施の形態１の変形例１における装置構成の図を示す。図１で示した本実施の形態１の装置構成では送信部１００１と受信部１１０１は別の筐体に収められていたが、図１０で示した本実施の形態１の変形例１のように、送信部１００１と受信部１１０１を同じ筐体に収めて物体検知装置１０００として使用しても良い。

図１０では、送信機１００４に接続された送信アンテナ１００２と、受信機１１０４に接続された受信アンテナ１１０２は分離されている。一方で、送信機１００４と受信機１１０４は、送受信を切り替えるスイッチないしアイソレータを経由して同じアンテナに接続し、送受で同じアンテナを共有してもよい。

本実施の形態１の変形例１における装置動作は、本実施の形態１おける装置動作と同一なので、説明は省略する。

（本実施の形態１の変形例２）
図１１に本実施の形態１の変形例２における装置構成の図を示す。図１１で示した本実施の形態１の変形例２の装置構成では、図１０で示した本実施の形態１の変形例１の装置構成から受信部１１０１内の同期信号検出部１１０９と制御部１１１０とを省き、制御部１００５が送信部１００１内の送信発振部１００３と受信部１１０１内の受信発振部１１０３の両方を制御している。制御部１００５は送信部１００１内の送信発振部１００３が出力する電波と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３が出力するＬＯ信号の周波数を同じに設定する制御を行っている。

本実施の形態１の変形例２の装置動作としては、物体検知装置１０００の内部で制御部１００５が送信部１００１内の送信発振部１００３が出力する電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３が出力するＬＯ信号の周波数を同じに設定する制御を行っている。そのため、本実施の形態１の変形例２では、図５内のステップＡ１とステップＡ２はスキップとして、スキップＡ３から開始してもよい。上記を除いて、本実施の形態１の変形例２における装置動作は、本実施の形態１おける装置動作と同一なので、説明は省略する。

（本実施の形態２）
［装置構成］
図１２を用いて、本実施の形態２における物体検知装置の構成について説明する。

図１２に示す本実施の形態２における構成要素は、図１で示した本実施の形態１における構成要素と同一である。ただし、本実施の形態１では送信部１００１内の発振部が複数の送信発振部１００３_１、１００３_２，１００３_Ｍに分離していたのに対し、本実施の形態２では単一の送信発振部１００３で実装されている。

また、本実施の形態１では受信部１１０１内の発振部が単一の受信発振部１１０３で実装していたのに対し、本実施の形態２では複数の受信発振部１１０３_１、１１０３_２，１１０３_Ｍに分離されている。

すなわち、本実施の形態１と形態２では、送信と受信で、単一の発振部による実装と複数の発振部による実装を入れ替えている。

本実施の形態２では、送信発振部１００３と送信機１００４の接続のために、二重線で示した電波供給用ケーブルを使用している。一方で、従来の物体検知装置と異なり、本実施の形態では受信部１１０１内で電波供給用の配線ケーブルが不要なため、装置コストの低減および筐体サイズの小型化を実現できる。

本実施の形態１と形態２で、上記以外の違いは無いため、送信発振部１００３と受信発振部１１０３以外の構成要素の説明は省略する。

［装置動作］
装置動作も、本実施の形態１と形態２でほぼ共通である。ここでは、本実施の形態２の装置動作で、本実施の形態１の装置動作と異なる要素のみを説明する。

本実施の形態２における装置動作は、図５で示したフロー図によって実施される。図５による装置動作は、本実施の形態１と形態２で共通であるため、説明は省略する。

本実施の形態２における装置動作の内、図５で示したフロー図内のステップＡ６の詳細を示したフロー図を図１３に示す。本実施の形態１と形態２において送信と受信で単一の発振部による実装と複数の発振部による実装を入れ替えた事を反映して、本実施の形態２におけるフロー図１３内のステップは、本実施の形態１におけるフロー図６内のステップから以下のように変更される。具体的には、送信アンテナに対する処理と受信アンテナに対する処理を本実施の形態１と形態２で入れ替える。

本実施の形態１におけるステップＢ１が受信アンテナ軸の相関和によりＩＦ信号から画像を生成するのに対し、本実施の形態２におけるステップＢ１'では送信アンテナ軸の相関和によりＩＦ信号から画像を生成する。

本実施の形態１におけるステップＢ６が送信アンテナ軸較正項の計算を行うのに対し、本実施の形態２におけるステップＢ６'では受信アンテナ軸較正項の計算を行う。

本実施の形態１におけるステップＢ７が送信アンテナ軸の相関和で画像を生成するのに対し、本実施の形態２におけるステップＢ７'では受信アンテナ軸の相関和で画像を生成する。

本実施の形態２における装置動作の内、図１３で示したフロー図内のステップＢ３及びステップＢ６'の詳細を示したフロー図を図１４に示す。本実施の形態１と形態２において送信と受信で単一の発振部による実装と複数の発振部による実装を入れ替えた事を反映して、本実施の形態２におけるフロー図１４内のステップは、本実施の形態１におけるフロー図７内のステップから以下のように変更される。具体的には、送信アンテナに対する処理と受信アンテナに対する処理を本実施の形態１と形態２で入れ替える。

本実施の形態１におけるステップＣ１が受信アンテナ軸の相関和によりＩＦ信号から画像を生成するのに対し、本実施の形態２におけるステップＣ１'では送信アンテナ軸の相関和によりIF信号から画像を生成する。

本実施の形態１におけるステップＣ５が送信アンテナ軸の補正項の計算を行うのに対し、本実施の形態２におけるステップＣ５'では受信アンテナ軸の補正項の計算を行う。

本実施の形態１におけるステップＣ６が送信アンテナ軸較正項を計算するのに対し、本実施の形態２におけるステップＣ６'では受信アンテナ軸較正項を計算する。

上記の本実施の形態２における装置動作により、本実施の形態１と同じく、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合においても、検知対象物１２０１の正しい像を安定して生成するための像生成手法が提供される。

（本実施の形態２の変形例１）
図１５に本実施の形態２の変形例１における装置構成の図を示す。図１２で示した本実施の形態２の装置構成では送信部１００１と受信部１１０１は別の筐体に収められていたが、図１５で示した本実施の形態２の変形例１のように、送信部１００１と受信部１１０１を同じ筐体に収めて物体検知装置１０００として使用しても良い。

図１５では、送信機１００４に接続された送信アンテナ１００２と、受信機１１０４に接続された受信アンテナ１１０２は分離されている。一方で、送信機１００４と受信機１１０４は、送受信を切り替えるスイッチないしアイソレータを経由して同じアンテナに接続し、送受で同じアンテナを共有してもよい。

本実施の形態２の変形例１における装置動作は、本実施の形態２おける装置動作と同一なので、説明は省略する。

（本実施の形態２の変形例２）
図１６に本実施の形態２の変形例２における装置構成の図を示す。図１６で示した本実施の形態２の変形例２の装置構成では、図１５で示した本実施の形態１の変形例１の装置構成から受信部１１０１内の同期信号検出部１１０９と制御部１１１０とを省き、制御部１００５が送信部１００１内の送信発振部１００３と受信部１１０１内の受信発振部１１０３の両方を制御している。制御部１００５は送信部１００１内の送信発振部１００３が出力する電波と、受信部１１０１内の受信発振部１１０３が出力するＬＯ信号の周波数を同じに設定する制御を行っている。

本実施の形態２の変形例２の装置動作としては、物体検知装置１０００の内部で制御部１００５が送信部１００１内の送信発振部１００３が出力する電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３が出力するＬＯ信号の周波数を同じに設定する制御を行っている。そのため、本実施の形態１の変形例２では、図５内のステップＡ１とステップＡ２はスキップとして、スキップＡ３から開始してもよい。上記を除いて、本実施の形態２の変形例２における装置動作は、本実施の形態２における装置動作と同一なので、説明は省略する。

［プログラム］
ここで、本発明の実施の形態におけるプログラムを実行することによって、物体検知装置を実現するコンピュータ（演算装置）について図１７を用いて説明する。図１７は本発明の実施の形態における物体検知装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。

図１７に示すように、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１と、メインメモリ１１２と、記憶装置１１３と、入力インターフェイス１１４と、表示コントローラ１１５と、データリーダ／ライタ１１６と、通信インターフェイス１１７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。

また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９での表示を制御する。なお、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１に加えて、又はＣＰＵ１１１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を備えていても良い。

データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。

また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。

なお、本実施の形態における物体検知装置は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、物体検知装置は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。

［効果］
以下において、本実施の形態１及び２の効果を要約する。

本実施の形態１及び２では、送信部１００１の送信発振部１００３と受信部１１０１の受信発振部１１０３で異なる発振器を用いる事で、送信部１００１から照射される電波と受信部１１０１内の受信発振部１１０３から出力されるＬＯ信号の位相差が変動する場合であっても、検知対象物１２０１の正しい像を安定して生成するための像生成手法が提供される。この事により、送信装置から照射される電波を生成する発振部と、受信装置内でＬＯ信号を生成する発振部を分離する事が可能な物体検知装置が提供される。

本実施の形態１及び２の物体検知装置により、送信部と受信部の間の配線を無くす事ができ、歩行者の通過を妨げるという課題を解決し、さらに送信装置と受信装置の位置関係を柔軟に変更する事が可能になる。また電波供給用の配線ケーブルの数を削減し、コストと筐体サイズの課題を解決する。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、前述の各特許文献等に開示されている内容は、本発明に引用をもって繰り込むことも可能とする。本発明の全開示（特許請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施の形態の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせあるいは選択も可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって、当業者であればなし得ることが可能な各種変形、修正を含むことは勿論である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
１． 電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
送信部と、受信部と、演算部とを備え、
前記送信部は、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、
前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、
を備え、
前記受信部は、
前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、
受信局所発振信号を生成する受信発振部と、
前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、
を備え、
前記演算部は、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成し、
前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成し、
前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成し、
前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成し、
前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成する、
ことを特徴とする物体検知装置。
２． 前記演算部は、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成し、
前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成し、
前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成し、
前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成する、
ことを特徴とする１に記載の物体検知装置。
３． 前記第一アンテナアレイは前記受信アンテナアレイであり、
前記第二アンテナアレイは前記送信アンテナアレイであり、
前記受信発振部は複数の前記受信機に前記受信局所発振信号を供給しており、
前記送信発振部は複数の発振器で構成されている、
ことを特徴とする１又は２に記載の物体検知装置。
４． 前記第一アンテナアレイは前記送信アンテナアレイであり、
前記第二アンテナアレイは前記受信アンテナアレイであり、
前記送信発振部は複数の前記送信アンテナに前記送信電波を供給しており、
前記受信発振部は複数の発振器で構成されている、
ことを特徴とする１又は２に記載の物体検知装置。
５． 前記送信部と前記受信部が、異なる筐体に収められている、
ことを特徴とする１ないし４のいずれかに記載の物体検知装置。
６． 前記送信部と前記受信部が、同一の筐体に収められている、
ことを特徴とする１ないし４のいずれかに記載の物体検知装置。
７． 前記送信部は、同期信号を搬送する送信電波を、前記送信アンテナアレイから前記受信部に向けて送信し、かつ前記同期信号を搬送する送信電波を送信したタイミングを基準として前記物体に向けて照射するための送信電波を生成する送信発振部の制御を行い、
前記受信部は、前記同期信号を搬送する送信電波を受信し、前記受信部に備えられた同期検出部において同期信号を検出し、かつ前記同期信号に基づいて前記受信局所発振信号を生成する前記受信発振部を制御する、
ことを特徴とする５又は６に記載の物体検知装置。
８． 前記物体に向けて照射するための送信電波を生成する送信発振部及び前記受信局所発振信号を生成する前記受信発振部を制御する制御部を備える、
ことを特徴とする６に記載の物体検知装置。
９． 電波によって物体を検知するための物体検知方法であって、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を送信発振部で生成するステップと、
送信アンテナアレイを用いて前記送信電波を前記物体に照射するステップと、
前記物体から反射された前記電波を受信アンテナアレイで受信するステップと、
受信局所発振信号を受信発振部で生成するステップと、
前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を受信機で生成するステップと、
前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
演算部において、前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
前記演算部において、前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
前記演算部において、前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
前記演算部において、前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
前記演算部において、前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
を有することを特徴とする物体検知方法。
１０．前記演算部において、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成するステップと、
前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成するステップと、
を有することを特徴とする９に記載の物体検知方法。
１１． 電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、を備えた送信部と、
前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、受信局所発振信号を生成する受信発振部と、前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、を備えた受信部と、
プロセッサと、を備える前記物体検知装置の前記プロセッサに、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
１２． 前記プロセッサに、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成するステップと、
前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成するステップと、
を実行させることを特徴とする１１に記載のプログラム。

１１０ コンピュータ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メインメモリ
１１３ 記憶装置
１１４ 入力インターフェイス
１１５ 表示コントローラ
１１６ データリーダ／ライタ
１１７ 通信インターフェイス
１１８ 入力機器
１１９ ディスプレイ装置
１２０ 記録媒体
１２１ バス
１０００ 物体検知装置
１００１ 送信部
１００２ 送信アンテナ
１００３ 送信発振部
１００４ 送信機
１００５、１１１０ 制御部
１１０１ 受信部
１１０２ 受信アンテナ
１１０３ 受信発振部
１１０４ 受信機
１１０５ ミキサ
１１０６ データ転送部
１１０７ 演算部
１１０９ 同期信号検出部
１２０１ 検知対象物
１３０１ 電波の周波数
１３０２ ＬＯ信号の周波数

Claims (10)

1. 電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
   送信部と、受信部と、演算部とを備え、
   前記送信部は、
   前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、
   前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、
   を備え、
   前記受信部は、
   前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、
   受信局所発振信号を生成する受信発振部と、
   前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、
   を備え、
   前記演算部は、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
   前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成し、
   前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成し、
   前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成し、
   前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成し、
   前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成する、
   ことを特徴とする物体検知装置。
2. 前記演算部は、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
   前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成し、
   前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成し、
   前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成し、
   前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の物体検知装置。
3. 前記第一アンテナアレイは前記受信アンテナアレイであり、
   前記第二アンテナアレイは前記送信アンテナアレイであり、
   前記受信発振部は複数の前記受信機に前記受信局所発振信号を供給しており、
   前記送信発振部は複数の発振器で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検知装置。
4. 前記第一アンテナアレイは前記送信アンテナアレイであり、
   前記第二アンテナアレイは前記受信アンテナアレイであり、
   前記送信発振部は複数の前記送信アンテナに前記送信電波を供給しており、
   前記受信発振部は複数の発振器で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検知装置。
5. 前記送信部と前記受信部が、異なる筐体に収められている、又は、同一の筐体に収められている、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物体検知装置。
6. 前記送信部は、同期信号を搬送する送信電波を、前記送信アンテナアレイから前記受信部に向けて送信し、かつ前記同期信号を搬送する送信電波を送信したタイミングを基準として前記物体に向けて照射するための送信電波を生成する送信発振部の制御を行い、
   前記受信部は、前記同期信号を搬送する送信電波を受信し、前記受信部に備えられた同期検出部において同期信号を検出し、かつ前記同期信号に基づいて前記受信局所発振信号を生成する前記受信発振部を制御する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の物体検知装置。
7. 電波によって物体を検知するための物体検知方法であって、
   前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を送信発振部で生成するステップと、
   送信アンテナアレイを用いて前記送信電波を前記物体に照射するステップと、
   前記物体から反射された前記電波を受信アンテナアレイで受信するステップと、
   受信局所発振信号を受信発振部で生成するステップと、
   前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を受信機で生成するステップと、
   前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
   演算部において、前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
   前記演算部において、前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
   前記演算部において、前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
   前記演算部において、前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
   前記演算部において、前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
   を有することを特徴とする物体検知方法。
8. 前記演算部において、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
   前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
   前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
   前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成するステップと、
   前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成するステップと、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の物体検知方法。
9. 電波によって物体を検知するための物体検知装置であって、
   前記物体に向けて照射するための複数の周波数の送信電波を生成する送信発振部と、前記送信電波を前記物体に照射する送信アンテナアレイと、を備えた送信部と、
   前記物体から反射された前記電波を受信する受信アンテナアレイと、受信局所発振信号を生成する受信発振部と、前記受信アンテナアレイで受信した受信信号と前記受信発振部から生成された前記受信局所発振信号から中間周波数信号を生成する受信機と、を備えた受信部と、
   プロセッサと、を備える前記物体検知装置の前記プロセッサに、前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイのいずれかを第一アンテナアレイとし、他方を第二アンテナアレイとした場合、
   前記第一アンテナアレイを構成するアンテナ毎の中間周波数信号から、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第一の画像を生成するステップと、
   前記第一の画像に基づいて、前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第一の補正項を生成するステップと、
   前記第一の画像及び前記第一の補正項に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、第二の画像を生成するステップと、
   前記第二の画像に基づいて、前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に、前記送信電波と前記受信局所発振信号の位相差を補正する第二の補正項を生成するステップと、
   前記第二の画像及び前記第二の補正項に基づいて、前記物体の画像を生成するステップと、
   を実行させることを特徴とするプログラム。
10. 前記プロセッサに、前記送信アンテナアレイ及び前記受信アンテナアレイを構成する各アンテナ位置と、前記送信電波の周波数に基づいて、
    前記各アンテナ位置と前記送信電波の周波数の設定に固有な誤差を較正する第一の較正項を前記送信電波の周波数毎および前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
    前記誤差を較正する第二の較正項を前記第二アンテナアレイのアンテナ毎に生成するステップと、
    前記第二の画像を、前記第一の画像及び前記第一の補正項及び前記第一の較正項に基づいて生成するステップと、
    前記物体の画像を、前記第二の画像及び前記第二の補正項及び前記第二の較正項に基づいて生成するステップと、
    を実行させることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。

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