JPH03120487A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物体から放射される微弱な電磁波を受信して
、物体の存在の有無を検出するようにした物体検出装置
に関するものである。

（従来の技Ｗｔ） 侵入する大または犬や猫等の有無、または移動する人体
等の有無を検出する従来の物体検出装置として、超音波
ドツプラ・センサ方式やマイクロ波ドツプラ・センサ方
式やマイクロ波遮断型センサ方式や赤外線遮断型センサ
方式および焦電効果型赤外線センサ方式等が知られてい
る。

この超音波ドツプラ・センサ方式は、超音波を放射して
音場を形成し、この音場内で超音波が放射されている方
向に侵入者等の物体が移動するとドツプラ効果により生
じるドツプラ周波数を検出することで、侵入者等の物体
の有無を検知するものである。また、マイクロ波ドツプ
ラ・センサ方式は、上記超音波の放射に代えて１０　Ｇ
　Ｈｚ程度のマイクロ波を放射してドツプラ周波数を検
出するものである。そして、マイクロ波遮断型センサ方
式にあっては、マイクロ波の送波ユニットと受波ユニッ
トを距離をおいて対向させて配置し、その間を通過する
際に侵入者等の物体がマイクロ波を遮断するのを検出す
るものである。そしてまた、赤外線遮断型センサ方式は
、赤外線発光器から赤外線をビーム状に放射させ、この
赤外線ビームを受光器で受け、その間を通過する侵入者
等の物体によって、その赤外線ビームが遮断されるのを
検出するものである。さらに、焦電効果型赤外線センサ
方式は、人体または犬や猫等の物体から熱放射される微
弱な電磁波、特に遠赤外線領域の放射エネルギーの強さ
を焦電素子の電圧変化として検出するものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述の従来の物体検出装置において、超音波ドツプラ・
センサ方式にあっては、空気の攪乱により誤報を生じ易
い。そこで、マイクロ波ドツプラ・センサ方式とするこ
とにより、指向性が鋭くなって空気の攪乱による影響が
少なくなる。しかし、放射されたマイクロ波の乱反射に
よる誤報を生じ易い。そして、いずれのドツプラ・セン
サ方式でも、超音波またはマイクロ波の放射方向に侵入
者等の物体が移動しなければ検知できない。

また、超音波ドツプラ・センサ方式やマイクロ波ドツプ
ラ・センサ方式やマイクロ波遮断型センサ方式および赤
外線遮断型センサ方式は、超音波やマイクロ波および赤
外線ビームを放射するアクティブ・センサであって、消
費電力が大きいとともにセンサの存在が認知され易い。

そして、焦電効果型赤外線センサ方式は、空気の攪乱に
よる影響を受けにくく、またパッシブ・センサであるた
めに消費電力が少ないとともに、センサの存在が認知さ
九にくい。しかしながら、遠赤外線は衣服等を通過しに
くく、人体全体が衣服で覆われると、放射される電磁波
が弱くなり、人体の検知が確実でない。

本発明は、上記のごとき従来の物体検出装置の事情に鑑
みてなされたもので、物体から放射される電磁波のうち
特にマイクロ波領域の電磁波を受信して確実に物体の存
在の有無を検出できる物体検出装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明の物体検出装置は
、物体の存在を検出しようとする場所に開口を向けて電
磁ホーンを配置し、この電磁ホーンで受信される電磁波
の強度変化の有無を受信機で判別し、前記電磁波の強度
変化があったときに前記受信機から検出信号を出力する
ように構成されている。

そして、前記電磁ホーンの開口に対向する床面または壁
面を、放射率の低い物質で覆って構成しても良い。

また、前記電磁ホーンの開口される場所の周壁を一定の
温度に維持するように構成しても良い。

さらに、前記受信機は、その入力端を前記電磁ホーンの
出力端と一端が接地された抵抗の他端とにスイッチ手段
で交互に切り換え接続し、前記電磁ホーンに接続された
ときに受信した電磁波を強度に応じた第１の直流信号に
変換するとともに、前記抵抗に接続されたときの雑音を
強度に応じた第２の直流信号に変換し、前記′ｆＳ１と
第２の直流信号を検出回路で比較して電磁波の強度変化
の有無を判別するように構成することができる。

そしてまた、前記受信機は、前記電磁ホーンで受信した
電磁波を強度に応じた直流信号に変換するとともに、こ
の直流信号とこれを遅延させた遅延信号とを比較して電
磁波の強度変化の有無を判別するように構成することが
できる。

（作用） 熱を持つ物体はその絶対温度に応じたエネルギーを電磁
波の形態で放射している。そして、この電磁波は、遠赤
外線領域からマイクロ波領域にまでおよぶ広い周波数範
囲に分布している。そこで、物体の有無を検出しようと
する場所に開口を向けて電磁ホーンを配置すれば、この
電磁ホーンに対向する壁面や床面から放射されるマイク
ロ波領域の電磁波および通過しまたは停止状態にある物
体から放射されるマイクロ波領域の電磁波が受信される
。そして、物体の温度が壁面や床面と相違すれば、電磁
波の強さも存在の有無によって相違する。したがって、
電磁ホーンで受信された電磁波の強度変化で物体の存在
の有無が判別し得る。

そして、電磁ホーンに対向する壁面や床面を放射率の低
い物質で覆うならば、床面等から放射される電磁波は弱
いものとなり、床面等より高い温度の物体が仮に放射率
の低い物体で覆われていても、物体から放射する電磁波
の強さが相対的に大きくなる。

また、電磁ホーンの開口される場所の周壁を一定の温度
とすれば、物体が存在しない状態で電磁ホーンに受信さ
れる電磁波の強度は一定であり、気温の変化等の影響を
受けることがなく、電磁波の強度の変化により物体の存
在を判別し得る。

さらに、受信機の入力端を電磁ホーンの出力端と抵抗と
に交互に切り換え、それぞれの電磁波および雑音の強度
に応じた第１と第２の直流信号を比較するならば、物体
が存在しなければ第１と第２の直流信号は同一であり、
物体の存在によって第１と第２の直流信号に相違が生じ
て物体の存在を判別し得る。しかも、電磁ホーンの開口
された周囲温度変化に抵抗の温度を連動変化させれば、
周囲温度の変化等に対して第１と第２の直流信号が連動
して変化し、検出回路が誤動作することがない。

そしてまた、電磁ホーンで受信された電磁波を直流信号
に変換し、この直流信号とこれを遅延させた遅延信号を
比較するならば、気温の変化等により床面等から放射さ
れる電磁波の強さの緩やかな変化および受信機雑音の緩
やかな変化等に対しては、適宜な感度で比較することで
誤動作せず、速い速度で移動する物体の通過を、急激に
強さが変化する電磁波の受信によって検出し得る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。第１図は、本発明の物体検出装置の一実施
例の構成図であり、第２図は、第１図の受信機の一例の
ブロック回路図であり、第３図は、第２図の動作を説明
する波形図である。

第１図において、人体１が通過する通路２等の床面３に
向けて電磁ホーン４が高所に配置され、この電磁ホーン
４で受信された電磁波が受信機５で後述するように処理
される。ここで、電磁ホーン４は、人体１および床面３
から放射される電磁波の中からマイクロ波領域の適宜な
周波数帯、すなわち電波天文業務用割当周波数帯でない
周波数帯が受信できるように構成される。

次に、第２図を参照して、受信機５の構成の一例を説明
する。電磁ホーン４で受信された電磁波は、１回路２接
点のスイッチ手段６の一方の接点端子に与えられる。こ
のスイッチ手段６の他方の接点端子は抵抗フを介して接
地される。そして、スイッチ手段６の共通端子の出力が
、高周波増幅器８で増幅されて混合器９に与えられる。

さらに、混合器９で局部発振器ｌＯの局部発振信号と混
合されて周波数変換され、中間周波増幅段１１に与えら
れて所定の周波数の電磁波が適宜に設定された中間周波
信号として出力される。さらに、中間周波信号は検波段
１２で検波されて直流信号に変換され、さらに増幅段１
３で適宜に増幅される。この増幅段１３から出力される
直流信号は、検出回路１４の入力端子に与えられ、その
出力端子より検出信号が出力される。そして、スイッチ
手段６は、コントローラ１５の制御信号によって電磁ホ
ーン４の出力端子と抵抗７とに例えば２０〜１００Ｈ，
で交互に切り換え制御される。また、検出回路１４は、
スイッチ手段６が電磁ホーン４に切り換え接続されたと
きに増幅段１３から出力される第１の直流信号と、抵抗
７に切り換え接続されたときに増幅段１３から出力され
る第２の直流信号との電圧レベルの相違を検出したとき
に検出信号を出力するように構成されれば良い。例えば
、コントローラ１５の制御信号によって交互に切り換え
られる１回路２接点のスイッチで、第１の直流信号と第
２の直流信号を２つのコンデンサにそれぞれ振り分はテ
充電し、これらの２つのコンデンサの端子電圧を比較器
で比較するように構成することができる。

かかる構成の受信機５の動作について、第３図を参照し
て説明する。通路２に人体１が存在せず、床面３等から
放射される電磁波Ｔ＾のみを電磁ホーン４が受信するな
らば、抵抗７の抵抗値を適宜に設定することで、増幅段
１３から出力される第１と第２の直流信号は、第３図（
Ａ）に示すごとく同じ電圧レベルであって、電磁波ＴＡ
の強さに応じた直流電圧ＴＡ　と受信機雑音の強度に応
じた直流電圧の和である。したがつて、検出回路１４か
らは検出信号が出力されない。なお、周囲温度等が変化
して床面３等から放射される電磁波ＴＡの強さが変化し
ても、この周囲温度・変化に伴ない抵抗７も温度変化さ
せれば、第１と第２の直流信号の電圧レベルは相対的に
同じレベルであフて、誤動作を生じない。そして、通路
２に人体１が存在するならば、電磁ホーン４は床面３等
から放射される電磁波ＴＡと人体１から放射される電磁
波Ｔ工との双方を受信することとなる。そこで、増幅段
１３から出力される第１の直流信号には、第３図（Ｂ）
のごとく、電磁波ＴＭの強度に応じた直流電圧Ｔ、　　
が加えられる。したがって、人体１が存在すれば、第３
図（Ｂ）のごとく増幅段１３の出力に含まれる脈動成分
が大となり検出回路１４から検出信号が出力される。

なお、検出回路１４は、第１と第２の直流信号に、電圧
レベルの相違があるか否かで人体１の存在の有無を検出
することができれべ良く、増幅段１３の出力を微分して
交流成分を抽出し、この交流成分が所定レベル以上とな
ったときに人体１が存在すると判別するような回路構成
であっても良い。

以上の構成からなる本発明の物体検出装置は、パッシブ
・センサであって消費電力が少ないとともに、センサの
存在が認知されにくい。しかも、電波障害を生じさせる
虞れが全くない。さらに、電磁ホーン４で受信の対象と
するマイクロ波は、焦電効果型センサ方式で受信する遠
赤外線に比べて衣服等を透過し易く、人体１の検出を確
実に行なうことができる。

第４図は、本発明の物体検出装置の他の実施例の構成図
である。第４図において、第１図と同一・部材には同一
符号を付けて重複する説明を省略する。

第４図に示すものは、第１図のごとく電磁ホーン４を床
面３に対向させて高所に配置するのに代えて、通路２を
横側方から壁面２０に対向させて水平方向に電磁ホーン
４を配置したものである。また、床面３および壁面２０
が、放射率の低い物質２１（例えば表面が磨かれた金属
板等）で覆われている。

かかる構成によれば、熱を持つ物質から放射されるエネ
ルギーの量は、その物質の絶対温度と放射率の積である
から、放射率の低い物質２１で覆われた壁面２０および
床面３から放射される電磁波ＴＡは弱いものとなる。す
ると、人体１が仮に電磁波の透過の悪い衣服で覆われて
いるとしても、人体１から放射される電磁波Ｔ２の強さ
が相対的に大きなものとなる。したがって、人体１の検
出が確実にできる。

ところで、人体１が通過する通路２を一定の温度に維持
するならば、床面３等から放射される電磁波ＴＡの強度
は一定である。そこで、受信機５の温度も一定とすれば
、人体１が存在しない状態では、電磁波ＴＡの強度に応
じた直流電圧ＴＡと受信機雑音の強度に応じた直流電圧
の和は、常に一定となる。

こうなると、周囲温度変化による影響等がなくなり、人
体１の存在の有無によってのみ電磁ホーン４で受信され
る電磁波の強度が変化するので、受信機５をより簡単に
構成することができる。すなわち、第５図のごとく、第
２図の受信機５と比較すれば、スイッチ手段６と抵抗７
およびコントローラ１５を省き、電磁ホーン４の出力を
直接に高周波増幅器８に人力させ、検出回路１４として
増幅段１３から出力される直流信号を、予め適宜に設定
された基準（８号１６と比較器１７で比較することで、
人体１の存在の有無を判別し得る。

さらに、第６図および第７図を参照して、速い速度で移
動する物体を検出するための受信機５の一例を説明する
。第６図は、本発明の物体検出装置に用いられる速い速
度で移動する物体を検出するための受信機の一例のブロ
ック回路図であり、第７図は、第６図の動作を説明する
波形図である。第６図において、第２図と同一回路ブロ
ックには、同一符号を付けて重複する説明を省略する。

第６図において、電磁ホーン４で受信された電磁波が混
合器９で周波数変換される。そして、増幅段１３は、そ
の出力を人力とするＡＧＣ制御回路１８によりＡＧＣ制
御がなされ、受信機雑音および周囲温度変化に伴なう床
面３等から放射される電磁波ＴＡの緩やかな変化に対し
て増幅段１３から出力される直流信号の電圧レベルがほ
ぼ一定となるように制御されている。さらに、この増幅
段１３から出力される直流信号は、検出回路１４として
のウィンドコンパレータ機能を有する比較器１７の一方
の入力端子に与えられるとともに遅延器１９を介して比
較器１７の他方の入力端子に与えられる。

かかる構成の受信機５の動作を以下説明する。

通路２に人体１が存在せず、床面３等から放射される電
磁波ＴＡのみを電磁ホーン４が受信するならば、増幅段
１３から出力される直流信号は、この電磁波ＴＡの強さ
に応じた直流電圧ＴＡ′と受信機雑音の強度に応じた直
流電圧の和である。そして、電磁波ＴＡおよび受信機雑
音の緩やかな変化に対しては、ＡＧＣ制御によって増幅
段１３から出力される直流信号はほぼ一定である。する
と、この状態にあっては遅延器１９から出力される遅延
信号と増幅段１３から出力される直流信号とは電圧レベ
ルが同じであり、比較器１７の出力は零である。

そして、通路２を人体１が通過するならば電磁ホーン４
は床面３から放射される電磁波Ｔ＾と人体１から放射さ
れる電磁波Ｔ、どの双方を受信することとなる。そこで
、増幅段１３から出力される直流信号は人体１から放射
される電磁波Ｔ２の強度に応じた直流電圧ＴＶ’が電磁
波ＴＡの強さに応じた直流電圧ＴＡ’　と受信機雑音の
強度に応じた直流電圧の和に加えられる。このために、
人体１が通路２を速い速度で通過したとすれば、第７図
（Ａ）に実線ａで示すごとく直流信号が一時的に上昇し
て再度光に戻る。こうなると、この直流信号の上昇変化
が遅延器１２から出力される遅延信号では第７図（Ａ）
に破線ａ′で示すごと〈ｔだけ遅れる。すると、比較器
１７からは第７図（Ｂ）のごとく正と負のパルスが順次
検出信号として出力される。なお、第６図のブロック回
路図では、比較器１７から出力される正のパルスの検出
信号は、通路２に人体１が現われたことを示し、負のパ
ルスの検出信号は通路２から人体１が去ったことを示す
。また、比較器１７の検出感度は、電磁波ＴＡおよび受
信機雑音の緩やかな変化を検出しないように適宜に設定
されることは勿論である。

なお、上記実施例において、人体１の存在の有無の検出
について説明したが１、これに限られず、犬や猫等の動
物の存在の有無を検出できることは勿論である。そして
、動物等に限られず、周囲温度と温度が相違する物体で
あれば、その存在の有無を検出することができる。しか
も、物体が周囲温度より低い温度であっても検出し得る
ことは明らかである。また、受信機５の構成は、第２図
や第５図および第６図に示した構成に限られず、電磁波
の強度変化を検出できるならば、いかなる構成であって
も良い。さらに、電磁ホーン４は、通路２を通る人体１
等の物体から放射される電磁波を受信できれば良く、上
記実施例のごとく床面３や壁面２０に開口を向けて配置
されていなくても良い。そしてさらに、本発明の物体検
出装置は、侵入者等の検知にのみ用いられるものでなく
、人体１等の物体の有無に応じて動作する種々の自動装
置における物体のセンサ手段としても適用できることは
勿論である。

（発明の効果） 本発明の物体検出装置は、以上説明したごとく構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奥する。

請求項１記載の物体検出装置にあっては、物体から放射
されるマイクロ波領域の電磁波を受信して、物体の存在
の有無を検知するパッシブ・センサであり、消費電力が
少ないとともにセンサの存在が認知されにくい。また、
空気の撹乱等によって悪影響を受けず、さらに電波障害
を生じることもない。しかも、マイクロ波領域の電磁波
を受信の対象とするので、物体を覆う物質等の透過が良
く、物体を確実に検知することができる。

そして、請求項２記載の物体検出装置においては、放射
率の低い物質で覆われた壁面や床面等から放射される電
磁波は弱いものとなる。この結果、相対的に物体から放
射される電磁波が強く検知され、より確実な物体の検知
が可能である。

また、請求項３記載の物体検出装置においては、周壁の
温度が一定であって、周壁から放射される電磁波の強度
が常に一定である。そこで、通過しまたは停止状態にあ
る物体の存在によってのみ電磁波の強度が変化する。そ
こで、電磁波の強度に応じた直流信号を予め設定された
基準信号と比較することで物体の存在の有無が検出でき
る。

このために、受信機の構成が極めて簡単で、しかも検出
が確実である。

さらに、請求項４記載の物体検出装置においては、気温
の変化等により、受信機雑音が変化するとともに、通路
の床面等から放射される電磁波の強さが変化しても誤動
作することがなく、物体を確実に検出できる。

そしてまた、請求項５記載の物体検出装置においては、
受信機雑音や通路の床面等から放射される電磁波の強さ
の緩やかな変化に対しても誤動作せず、速い速度で移動
する物体の通過を、電磁波の強さの急激な変、化によっ
て検出でき、簡単な回路構成でありながら速い速度で移
動する物体を確実に検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の物体検出装置の一実施例の構成図で
あり、第２図は、第１図で用いる受信機の一例のブロッ
ク回路図であり、第３図は、第２図の動作を説明する波
形図であり、□第４図は１本発明の物体検出装置の他の
実施例の構成図であり、第５図は、電磁ホーンの開口さ
れる場所の周壁の温度が一定に維持された本発明の物体
検出装置に用いられる受信機の一例のブロック回路図で
あり、第６図は１本発明の物体検出装置に用いられる速
い速度で移動する物体を検出するための受信機の一例の
ブロック回路図であり、第７図は、第６図の動作を説明
する波形図である。 に人体、　　　　　２：通路、 ３：床面、　　　　　４：電磁ホーン、５：受信機、 ７：抵抗、 １３：増幅段、 １５：コントローラ、 １７：比較器、 ２０：壁面、 ６：スイッチ手段、 １２：検波段、 １４：検出回路、 １６二基準信号、 １９：遅延器、 ２１：放射率の低い物質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体の存在を検出しようとする場所に開口を向けて
   電磁ホーンを配置し、この電磁ホーンで受信される電磁
   波の強度変化の有無を受信機で判別し、前記電磁波の強
   度変化があったときに前記受信機から検出信号を出力す
   るように構成したことを特徴とする物体検出装置。 ２、請求項１記載の物体検出装置において、前記電磁ホ
   ーンの開口に対向する床面または壁面を、放射率の低い
   物質で覆ったことを特徴とする物体検出装置。 ３、請求項１記載の物体検出装置において、前記電磁ホ
   ーンの開口される場所の周壁を一定の温度に維持するよ
   うにしたことを特徴とする物体検出装置。 ４、請求項１記載の物体検出装置において、前記受信機
   は、その入力端を前記電磁ホーンの出力端と一端が接地
   された抵抗の他端とにスイッチ手段で交互に切り換え接
   続し、前記電磁ホーンに接続されたときに受信した電磁
   波を強度に応じた第１の直流信号に変換するとともに、
   前記抵抗に接続されたときの雑音を強度に応じた第２の
   直流信号に変換し、前記第１と第２の直流信号を検出回
   路で比較して電磁波の強度変化の有無を判別するように
   構成したことを特徴とする物体検出装置。 ５、請求項１記載の物体検出装置において、前記受信機
   は、前記電磁ホーンで受信した電磁波を強度に応じた直
   流信号に変換するとともに、この直流信号とこれを遅延
   させた遅延信号とを比較して電磁波の強度変化の有無を
   判別するように構成したことを特徴とする物体検出装置
   。