JP7375823B2

JP7375823B2 - 物体検知装置、物体検知方法、及びプログラム

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Publication number: JP7375823B2
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Inventors: 慎吾山之内; 俊之野村; 大地田中; 達哉住谷
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Filing date: 2019-09-10
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Description

本発明は、電波を検知対象物に照射し、対象物によって反射又は拡散された電波を検知する事によって検知対象物を認識又は識別するための、物体検知装置及び物体検知方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。

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に優れている。このため、近年において、電波の透過能力を活用することによって、衣服下、鞄内に存在する物体を画像化するイメージング装置、更には、衛星又は航空機から雲を透過して地表を画像化するリモートセンシング装置が実用化されている。

例えば、特許文献１は、電波を用いたイメージング装置（物体検知装置）の一例を開示している。また、特許文献１に開示されたイメージング装置は、アクティブ型のアンテナアレイ方式を採用している。ここで、図１８を用いて、特許文献１に開示されたイメージング装置の構成について説明する。図１８は、従来からのアレイアンテナ方式のイメージング装置の概略構成を示す図である。

図１８に示すように、従来からのアレイアンテナ方式のイメージング装置は、送受信装置２０１によって構成されている。また、送受信装置２０１は、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎを備えている。送受信装置２０１は、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎの内の１つ又は複数のアンテナ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。そして、イメージング装置は、送受信装置２０１によって算出された電波振幅の分布を画像化することによって、検知対象物２０３を画像化する。

米国特許出願公開第２０１４/０１６７７８４号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されたアクティブ型のアンテナアレイ方式を採用したイメージング装置には、以下の問題点がある。

アクティブ型のアレイアンテナ方式の第１の問題点は、検知可能な検知対象物２０３の位置が限定される事である。この問題点について具体的に説明する。まず、検知対象物２０３において発生する反射波２０５は、その反射角度に対する振幅依存性を持つ。特に反射角度が鏡面反射条件を満たす場合、即ち、検知対象物２０３への送信波２０４の入射角度と、検知対象物２０３からの反射波２０５の反射角度とが等しくなる場合に、反射波２０５の振幅が最大になる。一方で、反射角度が鏡面反射条件を満たさない場合、反射波２０５の振幅は微弱になる。

図１９は、従来からのアレイアンテナ方式における問題点を説明するための図である。まず、図１９に示すように、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎによって、開口面２０７が形成されている。そして、検知対象物２０３が、開口面２０７の範囲から外れたところに位置すると、この場合、鏡面反射条件を満たす振幅の強い反射波２０６は、送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎで受信できなくなるため、検知対象物２０３の検知は困難になる。即ち、検知可能な検知対象物２０３の位置は、開口面２０７の範囲内に限定される。従って、検知対象物２０３の検知可能な位置範囲を広くするためには、開口面２０７の開口長を大きくする必要がある。

しかし、開口面２０７の開口長を大きくする事は、送受信装置２０１の大型化につながり、送受信装置２０１の設置容易性が損なわれてしまう。また、開口面２０７のサイズを大きくするためには、必要となる送受信アンテナ２０２_１、２０２_２、・・・、２０２_Ｎの個数と、これらの送受信アンテナ２０２それぞれに接続する送受信機の個数とが増大することから、送受信装置２０１のコストが増大してしまう。

また、アクティブ型のアレイアンテナ方式の第２の問題点は、電波振幅の分布の画像化において分解能が制約される事である。具体的には、まず、開口面２０７と平行なアジマス方向の長さ分解能は、λＬ/Ｄに比例する。ここで、λは送信波２０４の波長であり、Ｌは送受信装置２０１と検知対象物２０３との距離であり、Ｄは開口面２０７の開口長である。

所望の分解能が得られない場合、検知対象物２０３の検知精度が劣化する。所望の分解能を得る手段として、開口面２０７の開口長Ｄを大きく設定する事が考えられるが、開口長Ｄを大きく設定する事は、上述した通り、送受信装置２０１の大型化と高コスト化とにつながる。また、その他の所望の分解能を得る手段として、送受信装置２０１と検知対象物２０３との距離Ｌを短くする事も考えられるが、この場合、検知可能な位置範囲は制約されてしまう。

以上のように、特許文献１に開示されたイメージング装置を含む、従来からの、電波を用いてイメージング装置には、検知可能な検知対象物の位置範囲が制約されるという問題と、所望の分解能が得られず検知精度が悪いという問題とがある。また、従来からのイメージング装置において、これらの問題を解決しようとすると、装置のコストが増大し、更に、装置のサイズが非常に大きくなってしまい、実際に使用できる用途及び機会が、限定的となる。

本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、検知対象物の位置範囲の拡張及び分解能の向上を図りつつ、装置のサイズ及びコストの増加を抑制し得る、物体検知装置、物体検知方法、及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一側面における物体検知装置は、電波によって物体を検知するための装置であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、
受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、
演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出し、
更に、前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における物体検知方法は、電波によって物体を検知するための方法であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部とを備えた、物体検知装置による、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出する、ステップと、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、ステップと、
を有することを特徴とする。

更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、コンピュータを用いて電波による物体の検知を行うためのプログラムであって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、コンピュータとを備える、物体検知装置において、前記コンピュータに、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出する、ステップと、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、ステップと、
を実行させる命令を含む、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、検知対象物の位置範囲の拡張及び分解能の向上を図りつつ、装置のサイズ及びコストの増加を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態における物体検知装置の概略構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態における物体検知装置の送信部及び受信部の構成を具体的に示す図である。図３は、本発明の実施の形態における物体検知装置の送信部及び受信部の他の例の構成を具体的に示す図である。図４は、本発明の実施の形態における物体検知装置の構成を具体的に示す構成図である。図５は、従来からの物体検知装置の構成を具体的に示す構成図である。図６は、本発明の実施の形態における物体検知装置の動作を示すフロー図である。図７は、図５に示した従来からの物体検知装置の動作を示すフロー図である。図８は、図５に示した従来からの物体検知装置の開口面と対象物を検知可能な空間との位置関係を示す図である。図９は、本発明の実施の形態における物体検知装置の開口面と対象物を検知可能な空間との位置関係を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態の変形例１における物体検知装置の機能を説明する図である。図１１は、本発明の実施の形態の変形例２における物体検知装置の構成を示す構成図である。図１２は、本発明の実施の形態における物体検知装置と検知対象となる物体との位置関係を示す図である。図１３は、従来からの物体検知装置によって検知された、検知空間の内側と外側とに渡って位置する物体の画像の一例を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態における物体検知装置によって検知された、検知空間の内側と外側とに渡って位置する物体の画像の一例を示す図である。図１５は、従来からの物体検知装置によって検知された物体の画像の一例を示す図である。図１６は、本発明の実施の形態における物体検知装置によって検知された物体の画像の一例を示す図である。図１７は、本発明の実施の形態における物体検知装置の演算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、従来からのアレイアンテナ方式のイメージング装置（物体検知装置）の概略構成を示す図である。図１９は、従来からのアレイアンテナ方式における問題点を説明するための図である。

（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。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。

［装置構成］
最初に、図１を用いて、本実施の形態における物体検知装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態における物体検知装置の概略構成を示す構成図である。

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、検知対象となる物体（以下、「対象物」と表記する）１００３を検知するための装置であり、いわゆる、イメージング装置である。図１に示すように、物体検知装置１０００は、送信部１１０１と、受信部１１０２と、演算装置１２１１とを備えている。また、図１の例において、１００５は、対象物１００３が配置されている面（以下「対象物配置面」と表記する）を示している。

送信部１１０１は、送信アンテナを有し、送信アンテナを用いて、対象物配置面１００５上に存在する対象物１００３に向けて、送信信号となる電波１００２を照射する。受信部１１０２は、受信アンテナを有し、受信アンテナを用いて、対象物１００３で反射された電波１００４を受信信号として受信する。また、受信部１１０２は、更に、受信した受信信号から、中間周波数信号（以下「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と表記する。）を生成する。

具体的には、図１の例では、送信部１１０１は、受信部１１０２に向けて、端子１２０８を経由して送信信号を出力する。受信部１１０２は、対象物１００３で反射されてきた電波（受信信号）１００４と、端子１２０８を経由して出力されてきた送信信号とをミキシングして、ＩＦ信号を生成する。また、受信部１１０２は、生成したＩＦ信号を、演算装置１２１１に出力する。

また、図１の例では、送信部１１０１と受信部１１０２とによって、送受信装置１００１が構成されている。更に、図１の例では、送信部１１０１及び受信部１１０２は、それぞれ一つのみが図示されているが、送信部１１０１及び受信部１１０２は、実際には複数備えられていても良い。送信部１１０１及び受信部１１０２が複数備えられている場合は、複数の受信部１１０２それぞれは、いずれかの送信部１１０１に対応している。

また、演算装置１２１１は、まず、送信アンテナの配置、受信アンテナの配置、送信アンテナから照射される電波１００２の周波数、及びＩＦ信号に基づいて、対象物１００３で反射された電波の振幅分布（以下「反射振幅分布」と表記する。）を算出する。そして、演算装置１２１１は、送信部１１０１及び受信部１１０２の特性を示す点像分布関数（Point Spread Function, PSF）から算出された補正演算子を用いて、算出した反射振幅分布を補正する。

このように、本実施の形態では、電波の送信及び受信による測定で得られた対象物１００３の反射振幅分布に対して、補正演算子を適用することで、ＰＳＦによる重み付けが解除された真の反射振幅分布が算出される。このため、本実施の形態によれば、電波を用いた一般的なイメージング装置（物体検知装置）と比較して、検知可能な対象物１００３の位置範囲が拡張できると共に、検知の高分解能化が実現される。即ち、本実施の形態によれば、装置の高コスト化の原因及び設置容易性の損失の原因となる開口の大型化を回避しながら、検知可能な位置範囲の拡張と高分解能化とを実現でき、検知精度の向上が図られる。

続いて、図１に加えて、図２～図４を用いて、本実施の形態１における物体検知装置１０００の送受信装置１００１の構成についてより詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態における物体検知装置の送信部及び受信部の構成を具体的に示す図である。図３は、本発明の実施の形態における物体検知装置の送信部及び受信部の他の例の構成を具体的に示す図である。

図２に示すように、本実施の形態１では、送受信装置１００１において、送信部１１０１は、発振器１２０１と、送信アンテナ１２０２とを備えている。また、受信部１１０２は、受信アンテナ１２０３と、ミキサ１２０４と、インターフェイス回路１２０５とを備えている。更に、図１でも示したように、送信部１１０１と受信部１１０２とは、端子１２０８を介して接続されている。

送信部１１０１において、発振器１２０１は、ＲＦ信号（電波）を生成する。発振器１２０１で生成されたＲＦ信号は、送信アンテナ１２０２から送信信号として送信され、対象物１００３に照射される。対象物１００３で反射された電波１００４は、受信部１１０２において、受信アンテナ１２０３によって受信される。

ミキサ１２０４は、発振器１２０１から端子１２０８を経由して入力されてきたＲＦ信号と受信アンテナ１２０３で受信された電波（受信信号）とを、ミキシングする事で、ＩＦ信号を生成する。ミキサ１２０４で生成されたＩＦ信号は、インターフェイス回路１２０５を経由して、演算装置１２１１へと送信される。

インターフェイス回路１２０５は、アナログ信号であるＩＦ信号を、演算装置１２１１で扱えるデジタル信号に変換する機能を持ち、得られたデジタル信号を演算装置１２１１へと出力する。

また、図２に示した例では、一つの送信部１１０１には、一つの送信アンテナ１２０２が備えられているが、本実施の形態は、この態様に限定されるものではない。図３を用いて、一つの送信部１１０１において、複数の送信アンテナ１２０２が備えられている例について説明する。

図３の例では、送信部１１０１は、一つの発振器１２０１と、複数の送信アンテナ１２０２とを備えている。また、送信部１１０１は、送信アンテナ１２０２毎に設けられた可変移相器１２０６も備えている。各送信アンテナ１２０２は、対応する可変移相器１２０６を介して、発振器１２０１に接続されている。各可変移相器１２０６は、発振器１２０１から送信アンテナ１２０２の各々に供給される送信信号の位相を制御する事で、送信アンテナ１２０２の指向性の制御を行なっている。

なお、図３の例において、送信部１１０１は、複数の送信アンテナ１２０２に対して、発振器１２０１から、時分割によってＲＦ信号を供給することもできる。この場合は、送信部１１０１には、可変移相器１２０６が設けられていなくても良い。

続いて、図４及び図５を用いて、本実施の形態における物体検知装置の具体的構成について、従来からの物体検知装置の構成と比較しながら、詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態における物体検知装置の構成を具体的に示す構成図である。図５は、従来からの物体検知装置の構成を具体的に示す構成図である。

図４に示すように、本実施の形態における物体検知装置１０００において、演算装置１２１１は、振幅計算部１３０１と、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２と、ＰＳＦ計算部１３０３と、補正演算子計算部１３０４と、補正振幅計算部１３０５とを備えている。また、本実施の形態では、演算装置１２１１は、実際には、コンピュータを備えており、コンピュータによって各部が構築されている。この点については後述する。

アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２は、外部から、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及び送信アンテナ１２０２から照射される電波１００２の周波数（ＲＦ周波数）といった情報を取得する。また、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２は、取得した情報を、ＰＳＦ計算部１３０３と、振幅計算部１３０１とに入力する。

ＰＳＦ計算部１３０３は、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２によって入力された情報に基づいて、ＰＳＦ（点像分布関数）を算出する。補正演算子計算部１３０４は、ＰＳＦ計算部１３０３によって算出されたＰＳＦに基づいて、補正演算子を算出する。補正演算子は、上述したように、真の反射振幅分布を算出するために用いられる。

振幅計算部１３０１は、送信部１１０１による電波１００２の照射と、受信部１１０２による電波１００４の受信とが行われると起動する。そして、振幅計算部１３０１は、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２によって入力された情報と、受信部１１０２で生成されたＩＦ信号とに基づいて、反射振幅分布を算出する。

補正振幅計算部１３０５は、振幅計算部１３０１によって反射振幅分布が算出されると、補正演算子計算部１３０４によって算出された補正演算子を用いて、反射振幅分布を補正する。そして、補正振幅計算部１３０５は、補正後の反射振幅分布を補正振幅として出力する。

一方、図５に示すように、従来からの物体検知装置２０００は、図４に示す物体検知装置１０００と同様に、送受信装置１００１と、演算装置２００１とを備えているが、演算装置２００１の構成の点で、物体検知装置１０００と異なっている。

具体的には、図５に示すように、従来からの物体検知装置２０００においては、演算装置２００１は、振幅計算部１３０１と、アンテナ配置/ＲＦ周波数入力部１３０２との２つのみを備えている。このため、従来からの物体検知装置２０００では、反射振幅分布を補正することができないため、上述したように、検知可能な検知対象物の位置範囲が制約されるという問題と、所望の分解能が得られず検知精度が悪いという問題とがある。

［装置動作］
次に、本発明の実施の形態における物体検知装置１０００の動作について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態における物体検知装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１～図４を参酌する。また、本実施の形態では、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６に示すように、最初に、アンテナ配置/ＲＦ周波数入力部１３０２は、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及び送信アンテナ１２０２から送信される電波（送信信号）の周波数（ＲＦ周波数）といった情報を取得する。そして、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２は、取得した情報、即ち、アンテナ配置及びＲＦ周波数設定を、ＰＳＦ計算部１３０３と、振幅計算部１３０１とに入力する（ステップＡ１）。

次に、ＰＳＦ計算部１３０３は、ステップＡ１で入力された情報（送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及びＲＦ周波数）に基づいて、物体検知装置１０００が持つＰＳＦ（点像分布関数）を計算する（ステップＡ２）。なお、ステップＡ２の詳細については後述する。

次に、補正演算子計算部１３０４は、点像分布関数を用いて、補正演算子を算出する（ステップＡ３）。補正演算子は、後述するように、振幅計算部１３０１で得た反射波の電波振幅分布から、対象物１００３の真の反射振幅分布を逆算するための演算子である。

次に、送受信装置１００１において、送信部１１０１が、対象物１００３に向けて、送信信号となる電波１００２を照射する（ステップＡ４）。また、送信部１１０１は、送信信号となる電波１００２の照射と同時に、端子１２０８を介して、送信信号を受信部１１０２に出力する。

次に、送受信装置１００１において、受信部１１０２は、受信アンテナ１２０３によって、対象物１００３で反射された電波を、受信信号として受信する（ステップＡ５）。

次に、送受信装置１００１において、受信部１１０２は、ステップＡ５において受信した受信信号に、ステップＡ４で送信部１１０１から出力されてきた送信信号をミキシングして、ＩＦ信号を生成する（ステップＡ６）。

次に、振幅計算部１３０１は、ステップＡ１で入力された情報（送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及びＲＦ周波数）と、ステップＡ６で生成されたＩＦ信号とに基づいて、対象物１００３で反射された電波の振幅分布（反射振幅分布）を算出する（ステップＡ７）。

次に、補正振幅計算部１３０５は、ステップＡ７で算出された反射波の反射振幅分布を、ステップＡ３で算出された補正演算子によって補正する（ステップＡ８）。これにより、対象物１００３の真の反射振幅分布が計算されたことになる。また、補正振幅計算部１３０５は、補正後の反射振幅分布を補正振幅として出力する。

なお、ステップＡ１～Ａ３は測定と独立した処理であり、ステップＡ４～Ａ８は測定（電波の照射及び受信）と連動した処理である。従って、ステップＡ１～Ａ３は、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及び送信信号のＲＦ周波数が変更されない限り、測定前にそれぞれ一回だけ実行されれば良い。一方、ステップＡ４～Ａ８は、測定の度に実行される。また、ステップＡ４～Ａ８は、ステップＡ１～Ａ３の実行後に、連続して実行されなくても良い。

ここで、比較のため、図７を用いて、図５に示した従来からの物体検知装置２０００の動作について説明する。図７は、従来からの物体検知装置の動作を示すフロー図である。

図７に示すように、従来からの物体検知装置２０００では、図６に示したステップＡ１～Ａ８のうち、ステップＡ１、Ａ４、Ａ５、及びＡ７のみが実行される。即ち、図７から分かるように、従来からの物体検知装置では、ステップＡ２、Ａ３及びＡ６が実行されておらず、これらのステップが、本実施の形態における特徴的な処理に該当する。

続いて、図６に示したステップＡ１～Ａ７の内、演算装置１２１１によって行われるステップＡ２、Ａ３、Ａ７、Ａ８について、以下に詳細に説明する。

［ステップＡ２］
ステップＡ２における、ＰＳＦ計算部１３０３の動作について説明する。ＰＳＦ計算部１３０３は、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２から出力されてきた情報、即ち、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及び送信アンテナ１２０２から送信される送信信号のＲＦ周波数の情報に基づいて、物体検知装置１０００が持つＰＳＦ（ｒ,ｒ_ｏ）を計算する。
ＰＳＦ（ｒ,ｒ_ｏ）は、位置ｒ_ｏの１点のみに対象物１００３が存在する場合における、対象物１００３からの反射波の電波振幅分布Ｐ（ｒ）によって与えられる。ｒ_ｏは、対象物１００３の存在位置である。また、ＰＳＦ（ｒ,ｒ_ｏ）は、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、ＲＦ周波数ｆ、及びスキャンする位置（以下「スキャン位置」と表記する）ｒの範囲を決定すれば、事前に計算可能である。なお、スキャン位置ｒは、対象物１００３で反射された電波が受信される位置（受信アンテナの位置）を意味している。

対象物１００３の位置ｒ_ｏにおける反射振幅分布がσ（ｒ_ｏ）で与えられる場合、測定で得られる対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）と、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）との関係は、以下の数１で与えられる。

（数１）
Ｐ（ｒ）＝Ｂσ（ｒ_ｏ）

上記数１において、行列Ｂは、ＰＳＦ行列である。ＰＳＦ行列は、各行でスキャン位置ｒを一定とし、各列で対象物１００３の存在位置ｒ_ｏを一定として、更に、ＰＳＦ（ｒ,ｒ_ｏ）を要素として配置することで得られた行列である。

なお、測定で得られる対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）と、ＰＳＦ行列Ｂと、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）それぞれとして、複素値が設定されていても良い。

［ステップＡ３］
次に、ステップＡ３における、補正演算子計算部１３０４の動作について説明する。補正演算子計算部１３０４は、上記数１の関係に基づいて、振幅計算部１３０１で得た反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）から、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）を逆算するための補正演算子Ｂ^†を計算する。

具体的には、補正演算子計算部１３０４は、以下に示す手順に沿って、数値安定性を得るため、補正演算子Ｂ^†として、ＰＳＦ行列Ｂの逆行列ではなく、Ｂの正則化擬逆行列を生成する。まず、補正演算子計算部１３０４は、以下の数２を用いて、ＰＳＦ行列Ｂの特異値分解を行う。

（数２）
Ｂ＝ＵΣＶ^Ｈ

上記数２において、ＵとＶとは、ユニタリ行列である。Σは、特異値を成分とする対角行列である。行列Σの内、正則化パラメータγ以下の要素を全て０に設定した上で、非零の要素を逆数にした行列をΣ^†とする。この場合、補正演算子Ｂ^†は、以下の数３によって計算される。

（数３）
Ｂ^†＝ＶΣ^†Ｕ^Ｈ

［ステップＡ７］
次に、ステップＡ７における、振幅計算部１３０１の動作について説明する。対象物１００３からの反射波の反射振幅分布を計算する方法の一つの例として、ビームフォーマ法が挙げられる。以下、ビームフォーマ法による処理手順について説明する。

送信アンテナ１２０２の内ｍ番目のアンテナから周波数ｆの電波１００２が送信され、受信アンテナ１２０３の内ｎ番目のアンテナを介して得られたＩＦ信号がｓ（ｍ,ｎ,ｆ）であるとする。以下、ｕ＝（ｍ,ｎ,ｆ）と設定し、ｓ（ｍ,ｎ,ｆ）をｓ（ｕ）と表記する。位置ｒに存在する対象物１００３の反射振幅分布をσ（ｒ）と設定する。ＩＦ信号ｓ（ｕ）と対象物１００３の位置ｒ_ｏにおける反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）とが、列ベクトルだるとすると、下記の数４に示すように、両者は方向行列Ａによって以下のように関係付けられる。

（数４）
ｓ（ｕ）＝Ａσ（ｒ）

また、方向行列Ａの要素は、以下の数５によって示されるａ（ｕ,ｒ）で与えられる。

（数５）
ａ（ｕ,ｒ）＝ｅｘｐ［－ｊ２πｆ／ｃ・（Ｒ_ＴＸ（ｍ,ｒ）＋Ｒ_ＲＸ（ｎ,ｒ））］

ここで、Ｒ_ＴＸ（ｍ,ｒ）は、送信アンテナ１２０２の内ｍ番目のアンテナから位置ｒまでの距離である。Ｒ_ＲＸ（ｎ，r）は、受信アンテナ１２０３の内ｎ番目のアンテナから位置ｒまでの距離である。方向行列Ａは、各行でｕ＝（ｍ,ｎ,ｆ）を一定として、各列で位置ｒを一定として、要素ａ（ｕ,ｒ）を配置することによって構成される。方向行列Ａは、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、送信周波数ｆ、及びスキャンする位置ｒの範囲を決定すれば、事前に計算可能である。

ビームフォーマ法では、測定で得られたＩＦ信号ｓ（ｕ）と、事前計算した方向行列Ａとから、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）は、以下の数６によって計算される。また、以下の数６において、行列Ａの添字Ｈは、複素共役を表している。

（数６）
Ｐ（ｒ）＝Ａ^Ｈｓ（ｕ）

なお、本実施の形態において、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）は、上記のビームフォーマ法に基づいて算出されても良いが、他の手法に基づいて算出されても良い。

［ステップＡ８］
次に、ステップＡ８における、補正振幅計算部１３０５の動作について説明する。補正振幅計算部１３０５は、振幅計算部１３０１によって算出された反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）を、補正演算子計算部１３０４によって算出された補正演算子Ｂ^†に基づいて、補正する。これによって、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）が計算される。具体的には、補正振幅計算部１３０５は、以下の数７に基づいて、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）を計算する。

（数７）
σ（ｒ_ｏ）＝Ｂ^†Ｐ（ｒ）

また、補正振幅計算部１３０５は、計算した真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）を、補正振幅として出力する。更に、補正振幅計算部１３０５は、ステップＡ８で計算した補正振幅を、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布を表す画像として出力することもできる。

ここで、図８及び図９を用いて、本実施の形態における物体検知装置の開口面と従来からの物体検知装置の開口面とを比較する。図８は、図５に示した従来からの物体検知装置の開口面と対象物を検知可能な空間との位置関係を示す図である。図９は、本発明の実施の形態における物体検知装置の開口面と対象物を検知可能な空間との位置関係を示す図である。

図８には、従来からの図５に示す物体検知装置の開口面２０７と、開口面２０７に正対している領域（以下「正対領域」と表記する。）１４０２と、対象物１００３と、対象物１００３を検知可能な空間（以下「検知空間」と表記する。）１４００との位置関係が示されている。図８に示すように、従来からの物体検知装置では、発明が解決しようとする課題の欄で述べたとおり、対象物１００３を検知可能な検知空間１４００は、開口面２０７とその正対領域１４０２とで囲まれた空間に限定される。具体的には、図８の例では、検知空間１４００は、開口面２０７と正対領域１４０２とを対向する２面とした直方体で構築される。

図９には、本実施の形態における物体検知装置１０００の開口面１４０１と、開口面１４０１に正対している正対領域１４０２と、対象物１００３と、対象物１００３を検知可能な空間（検知空間）１４００との位置関係が示されている。開口面１４０１は、図２又は図３に示す送信アンテナ１２０２と受信アンテナ１２０３とで構築される。

図９に示すように、本実施の形態では、対象物１００３の検知空間１４００は、図８の例と異なり、開口面１４０１と正対領域１４０２とを対向する２面とした直方体よりも大きな空間となっている。図９の例では、検知空間１４００は、開口面１４０１と正対領域１４０２とを対向する２面とした直方体の外側の空間も含んだ空間となっている。つまり、本実施の形態における物体検知装置１０００によれば、開口面１４０１の範囲を超えた位置においても対象物１００３を検知可能である。なお、この点の詳細については後述する。

［変形例１］
続いて、図１０を用いて、本実施の形態における物体検知装置１０００の変形例１について説明する。図１０は、本発明の実施の形態の変形例２における物体検知装置の機能を説明する図である。

本変形例１においては、演算装置１２１１の補正振幅計算部１３０５は、まず、対象物１００３が存在する特定の領域又は特定の空間を複数の部分に分割する。そして、補正振幅計算部１３０５は、分割によって得られた部分（以下「部分空間」と表記する。）毎に、この部分空間を定義域として、振幅分布を補正する。

具体的には、図１０には、本実施の形態における物体検知装置１０００の開口面１４０１と、対象物１００３を検知可能な検知空間１４００とが示されている。この検知空間１４００において、真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）および反射振幅分布Ｐ（ｒ）が算出される。ここで、検知空間１４００に存在する対象物１００３の個数がＮ個であるとした場合、上記数７を用いて補正振幅を算出するために必要となる計算量は、Ｏ（Ｎ^２）となる。

また、図１０には、図９の例と同様に、物体検知装置１０００の開口面１４０１と、検知空間１４００とが示されている。図１０の例では、検知空間１４００は、ｘ軸方向にＫ_ｘ個、ｙ軸方向にＫ_ｙ個、ｚ軸方向にＫ_ｚ個に分割されている。即ち、図１０の例では、補正振幅計算部１３０５は、Ｋ＝Ｋ_ｘＫ_ｙＫ_ｚとして、検知空間１４００をＫ個の部分空間に分割している。

このように、本変形例１では、検知空間１４００がＫ個の部分空間に分割されているので、部分空間当たりの上記数７による計算量は、Ｏ（（Ｎ／Ｋ）^２）となる。また、検知空間１４００には、Ｋ個の部分空間が含まれているので、検知空間１４００全体での上記数７による計算量は、Ｏ（Ｎ^２／Ｋ）となる。つまり、本変形例１のように、検知空間１４００がＫ個の部分空間に分割されると、分割されない場合に比べて、計算量は１／Ｋ倍に削減される。従って、ステップＡ８においては、検知空間１４００を複数の部分空間に分割した上で、上記数７による補正処理が実行されるのが好ましい態様である。

［変形例２］
続いて、図１１を用いて、本実施の形態における物体検知装置１０００の変形例２について説明する。図１１は、本発明の実施の形態の変形例２における物体検知装置の構成を示す構成図である。

本変形例２では、物体検知装置１０００は、外部の別の演算装置１２１２に接続されている。また、本変形例２では、演算装置１２１１は、図４に示した演算装置１２１１と異なり、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２、ＰＳＦ計算部１３０３、及び補正演算子計算部１３０４を備えておらず、代わりに、補正演算子入力部１３０６を備えている。補正演算子入力部１３０６は、本変形例２では、別の演算装置１２１２に対する演算装置１２１１のインターフェイスとして備えられている。また、本変形例２においても、演算装置１２１１は、図４に示した演算装置１２１１と同様に、振幅計算部１３０１及び補正振幅計算部１３０５については備えている。

一方、図１１に示すように、外部の別の演算装置１２１２は、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２、ＰＳＦ計算部１３０３、及び補正演算子計算部１３０４を備えている。このため、本変形例では、別の演算装置１２１２において、送信アンテナ１２０２の配置、受信アンテナ１２０３の配置、及び送信アンテナ１２０２から照射される電波１００２の周波数（ＲＦ周波数）といった情報が取得される。

そして、取得された情報は、別の演算装置１２１２から、演算装置１２１１の振幅計算部１３０１に入力される。また、別の演算装置１２１２において、ＰＳＦの算出、及びＰＳＦに基づく補正演算子の算出が行われ、補正演算子は、別の演算装置１２１２から、演算装置１２１１の補正演算子入力部１３０６に入力される。この場合、補正演算子入力部１３０６は、別の演算装置１２１２によって入力された補正演算子を、補正振幅計算部１３０５に入力する。

このような構成により、本変形例２では、図６に示したステップＡ１～Ａ８のうち、測定と独立した処理（ステップＡ１～Ａ３）は、外部の別の演算装置１２１２によって実行される。一方、測定と連動した処理（ステップＡ４～Ａ８）は、物体検知装置１０００の演算装置１２１１によって実行される。

また、本変形例２では、演算装置１２１１によって測定と連動した処理（ステップＡ４～Ａ８）が実行される前に、別の演算装置１２１２によって、測定と独立した処理（ステップＡ１～Ａ３）が一回のみ実行される。その後、演算装置１２１１は、測定と連動した処理（ステップＡ４～Ａ８）を、測定の度に実行する。

このように、本変形例２では、比較的処理時間がかかる、測定と独立した処理（ステップＡ１～Ａ３）が、物体検知装置１０００とは別の演算装置によって行われる。このため、本変形例２によれば、物体検知装置１０００における処理負担の軽減が図られると共に、処理時間が短縮される。

［実施の形態における効果］
以下において、図１２～図１６を用いて、本実施の形態による効果について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態における物体検知装置と検知対象となる物体との位置関係を示す図である。図１２においては、物体検知装置１０００の送信アンテナ１２０２及び受信アンテナ１２０３で構成された開口面１４０１と、開口面１４０１に正対する正対領域１４０２と、対象物１００３とが示されている。

従来からの物体検知装置では、発明が解決しようとする課題の欄で述べたとおり、検知可能な対象物１００３の位置が、図１２で示す所の開口面１４０１と正対領域１４０２とで囲まれた検知空間１４００に限定されるという問題がある（図８参照）。図１２の例においても、検知空間１４００は、開口面２０７と正対領域１４０２とを対向する２面とした直方体で構築されている。

このような問題が生じるのは、従来からの物体検知装置では、検知空間１４００の外側にある対象物１００３からの反射波は、検知空間１４００の内側にある対象物１００３からの反射波に比べて、微弱になり、検知空間１４００の外側にある対象物１００３の検知が困難になるためである。

つまり、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）は、上記数１で示したように、ＰＳＦ行列Ｂによる重み付けを受けた反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）の干渉の結果として得られる。そのため、従来からの物体検知装置では、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）は、検知空間１４００の内側と外側とで振幅差が無かったとしても、ＰＳＦ行列Ｂによる重み付けを受けた反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）の干渉の結果として、反射振幅は、検知空間１４００の内側で強くなり、外側で振幅が微弱になり、像が消失する。

図１３を用いて、対象物１００３が検知空間１４００の内側と外側とに渡って存在する場合（図１２参照）に、従来からの物体検知装置が、ビームフォーマ法を用いて対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）を画像化した結果を示す。図１３は、従来からの物体検知装置によって検知された、検知空間の内側と外側とに渡って位置する物体の画像の一例を示す図である。図１３に示すように、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）は、検知空間１４００の内側では強い振幅を持つ。しかし、検知空間１４００の外側では、振幅が微弱になるため、像が消失している。

一方、本実施の形態によれば、対象物１００３が検知空間１４００の外側に位置する場合であっても、対象物１００３の検知が可能になるという効果が得られる。その理由は、本実施の形態では、ＰＳＦ行列Ｂによる重み付けを受けて検知空間１４００の内側と外側とで振幅差が生じる電波振幅分布Ｐ（ｒ）ではなく、ＰＳＦ行列Ｂによる重み付けが解除された対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）が、最終的に出力されるからである。

図１４を用いて、対象物１００３が検知空間１４００の内側と外側とに渡って存在する場合（図１２参照）に、本実施の形態における物体検知装置１０００が、ビームフォーマ法を用いて対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）を画像化した結果を示す。図１４は、本発明の実施の形態における物体検知装置によって検知された、検知空間の内側と外側とに渡って位置する物体の画像の一例を示す図である。

図１４の例では、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）が振幅計算部１３０１によって計算され、補正振幅計算部１３０５によって、この計算された反射振幅分布が、補正演算子計算部１３０４で得られた補正演算子を用いて補正される。この結果、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）が補正画像として得られる。図１４に示すように、本実施の形態による物体検知装置１０００によれば、従来からの物体検知装置と異なり、検知空間１４４０の内側と外側に渡って存在する対象物１００３の像が得られている。

このように、本実施の形態においては、検知可能な対象物１００３は、検知空間１４００の内側に位置していなくても良く、その位置は、開口面１４０１で制限される範囲内に限定されない。このため、本実施の形態によれば、対象物１００３を検知可能な範囲を拡げるために、開口面１４０１を大きくする必要は無く、従って、物体検知装置１０００の大型化は不要であり、物体検知装置１０００の設置容易性を損なう事もない。

また、本実施の形態においては、物体検知装置１０００の大型化が必要ないので、それに伴い、送信アンテナ１２０２の個数、受信アンテナ１２０３の個数、及び送受信機の個数を増大させる必要も無い。結果、本実施の形態によれば、コストを増大させることなく、検知範囲の拡張が可能となる。

更に、本実施の形態における物体検知装置１０００では、従来の物体検知装置に比べて、高い分解能を実現できるという効果が得られる。従来の物体検知装置では、上記数１で示すように、点の広がり具合を表すＰＳＦの影響を受けて、対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）よりも広がって分布した像が、反射振幅分布Ｐ（ｒ）として得られる。一方で、本実施の形態における物体検知装置は、点の広がり具合を表すＰＳＦの影響を排除した対象物１００３の真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）を最終的な出力とするため、従来の物体検知装置よりも分解能が改善する。

ここで、図１５及び図１６を用いて、本実施の形態における物体検知装置の分解能と、従来の物体検知装置の分解能とについて、両者を比較して説明する。図１５は、従来からの物体検知装置によって検知された物体の画像の一例を示す図である。図１６は、本発明の実施の形態における物体検知装置によって検知された物体の画像の一例を示す図である。図１５及び図１６において、検知対象となった対象物１００３は、４つの穴の開いた四角形を呈している。また、図１５及び図１６に示した画像は、対象物１００３からの反射波の電波振幅分布Ｐ（ｒ）を画像化した結果を示している。

図１５に示すように、従来の物体検知装置では、分解能が低いため、対象物１００３に存在する穴の検知に失敗している。一方、本実施の形態では、対象物１００３からの反射波の反射振幅分布Ｐ（ｒ）は、補正演算子によって補正され、真の反射振幅分布σ（ｒ_ｏ）として計算される。このため、図１６に示すように、本発明の実施の形態における物体検知装置１０００では、従来に比べて分解能が向上しているため、結果、対象物１００３に存在する４つの穴の検知に成功している。このように、本実施の形態によれば、従来の方式に比べて、高い分解能が実現されるので、対象物１００３の検知精度が改善するという効果が得られる。

［プログラム］
本実施の形態におけるプログラムは、演算装置１２１１が備えるコンピュータに、図６に示すステップＡ１～Ａ３、及びＡ７～Ａ８を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における物体検知装置１０００と物体検知方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、演算装置１２１１の振幅計算部１３０１、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２、ＰＳＦ計算部１３０３、補正演算子計算部１３０４、及び補正振幅計算部１３０５として機能し、処理を行なう。

また、本実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、演算装置１２１１の振幅計算部１３０１、アンテナ配置／ＲＦ周波数入力部１３０２、ＰＳＦ計算部１３０３、補正演算子計算部１３０４、及び補正振幅計算部１３０５のいずれかとして機能しても良い。

ここで、本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１０００の演算装置１２１１を実現するコンピュータについて図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の演算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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１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。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。

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。

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１０００の演算装置１２１１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１０００の演算装置１２１１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。

上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）～（付記１５）によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。

（付記１）
電波によって物体を検知するための装置であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、
受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、
演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出し、
更に、前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。

（付記２）
付記１に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、及び前記送信アンテナから照射される電波の周波数に基づいて、前記点像分布関数を算出し、算出した前記点像分布関数に基づいて、前記補正演算子を算出し、そして、算出した前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。

（付記３）
付記２に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、前記点像分布関数を要素とする行列の擬逆行列を算出し、算出した前記擬逆行列を前記補正演算子として用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。

（付記４）
付記１に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、外部から前記補正演算子の入力を受け付け、入力を受け付けた前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。

（付記５）
付記１～４のいずれかに記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、
前記物体が存在する特定の領域又は特定の空間を複数の部分に分割し、分割によって得られた前記部分毎に、当該部分を定義域として、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。

（付記６）
電波によって物体を検知するための方法であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部とを備えた、物体検知装置による、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出する、ステップと、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、ステップと、
を有することを特徴とする物体検知方法。

（付記７）
付記６に記載の物体検知方法であって、
前記物体検知装置による、
（ｃ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、及び前記送信アンテナから照射される電波の周波数に基づいて、前記点像分布関数を算出し、算出した前記点像分布関数に基づいて、前記補正演算子を算出する、ステップを更に有し、
前記（ｂ）のステップにおいて、算出した前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知方法。

（付記８）
付記７に記載の物体検知方法であって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記点像分布関数を要素とする行列の擬逆行列を前記補正演算子として算出し、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記擬逆行列を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知方法。

（付記９）
付記６に記載の物体検知方法であって、
前記（ｂ）のステップにおいて、外部から前記補正演算子の入力を受け付け、入力を受け付けた前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知方法。

（付記１０）
付記６～９のいずれかに記載の物体検知方法であって、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記物体が存在する特定の領域又は特定の空間を複数の部分に分割し、分割によって得られた前記部分毎に、当該部分を定義域として、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知方法。

（付記１１）
コンピュータを用いて電波による物体の検知を行うためのプログラムであって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、コンピュータとを備える、物体検知装置において、前記コンピュータに、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出する、ステップと、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正する、ステップと、
を実行させる命令を含む、ことを特徴とするプログラム。

（付記１２）
付記１１に記載のプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ｃ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、及び前記送信アンテナから照射される電波の周波数に基づいて、前記点像分布関数を算出し、算出した前記点像分布関数に基づいて、前記補正演算子を算出する、ステップを実行させる命令を更に含み、
前記（ｂ）のステップにおいて、算出した前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とするプログラム。

（付記１３）
付記１２に記載のプログラムであって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記点像分布関数を要素とする行列の擬逆行列を前記補正演算子として算出し、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記擬逆行列を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とするプログラム。

（付記１４）
付記１１に記載のプログラムであって、
前記（ｂ）のステップにおいて、外部から前記補正演算子の入力を受け付け、入力を受け付けた前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とするプログラム。

（付記１５）
付記１１～１４のいずれかに記載のプログラムであって、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記物体が存在する特定の領域又は特定の空間を複数の部分に分割し、分割によって得られた前記部分毎に、当該部分を定義域として、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とするプログラム。

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。

以上のように、本発明によれば、検知対象物の位置範囲の拡張及び分解能の向上を図りつつ、装置のサイズ及びコストの増加を抑制することができる。本発明は、電波を利用して物体を検知する、イメージング装置、リモートセンシング装置等に有用である。

１１０コンピュータ
１１１ＣＰＵ
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送受信装置
１００２電波（送信信号）
１００３対象物（検知対象となる物体）
１００４電波（受信信号）
１００５対象物配置面
１１０１送信部
１１０２受信部
１２０１発振器
１２０２送信アンテナ
１２０３受信アンテナ
１２０４ミキサ
１２０５インターフェイス回路
１２０６可変移相器
１２０８端子
１２１１演算装置
１３０１振幅計算部
１３０２アンテナ配置/ＲＦ周波数入力部
１３０３ＰＳＦ（点像分布関数）計算部
１３０４補正演算子計算部
１３０５補正振幅計算部
１３０６補正演算子入力部
１４００検知空間
１４０１開口面
１４０２正対領域

Claims

電波によって物体を検知するための装置であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、
受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、
演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出し、
更に、前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数であって、ある位置１点のみに前記物体が存在する場合における、前記物体で反射された前記電波の電波振幅分布によって与えられる前記点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正し、前記位置１点は、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナで構築される開口面と、前記開口面と正対する正対領域と、を２面とした柱体の外側に位置している、
ことを特徴とする物体検知装置。
請求項１に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、及び前記送信アンテナから照射される電波の周波数に基づいて、前記点像分布関数を算出し、算出した前記点像分布関数に基づいて、前記補正演算子を算出し、そして、算出した前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。
請求項２に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、前記点像分布関数を要素とする行列の擬逆行列を算出し、算出した前記擬逆行列を前記補正演算子として用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。
請求項１に記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、外部から前記補正演算子の入力を受け付け、入力を受け付けた前記補正演算子を用いて、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。
請求項１～４のいずれかに記載の物体検知装置であって、
前記演算装置は、
前記物体が存在する特定の領域又は特定の空間を複数の部分に分割し、分割によって得られた前記部分毎に、当該部分を定義域として、前記振幅分布を補正する、
ことを特徴とする物体検知装置。
電波によって物体を検知するための方法であって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、前記物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部とを備える、物体検知装置において、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出し、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数であって、ある位置１点のみに前記物体が存在する場合における、前記物体で反射された前記電波の電波振幅分布によって与えられる前記点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正し、前記位置１点は、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナで構築される開口面と、前記開口面と正対する正対領域と、を２面とした柱体の外側に位置している、
ことを特徴とする物体検知方法。
コンピュータを用いて電波による物体の検知を行うためのプログラムであって、
送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて、物体に向けて電波を照射する、送信部と、受信アンテナを有し、前記受信アンテナを用いて、前記物体で反射された前記電波を受信信号として受信し、受信した前記受信信号から中間周波数信号を生成する、受信部と、コンピュータとを備える、物体検知装置において、前記コンピュータに、
（ａ）前記送信アンテナの配置、前記受信アンテナの配置、前記送信アンテナから照射される電波の周波数、及び前記中間周波数信号に基づいて、前記物体で反射された前記電波の振幅分布を算出する、ステップと、
（ｂ）前記送信部及び前記受信部の特性を示す点像分布関数であって、ある位置１点のみに前記物体が存在する場合における、前記物体で反射された前記電波の電波振幅分布によって与えられる前記点像分布関数から算出された補正演算子を用いて、算出した前記振幅分布を補正し、前記位置１点は、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナで構築される開口面と、前記開口面と正対する正対領域と、を２面とした柱体の外側に位置している、ステップと、
を実行させる命令を含むプログラム。