JPH07110375A - 誘電体レンズを用いた物体検知センサ - Google Patents

誘電体レンズを用いた物体検知センサ

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JPH07110375A JP5255394A JP25539493A JPH07110375A JP H07110375 A JPH07110375 A JP H07110375A JP 5255394 A JP5255394 A JP 5255394A JP 25539493 A JP25539493 A JP 25539493A JP H07110375 A JPH07110375 A JP H07110375A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の検知エリアを変更するための操作を簡
単に、しかも精度良く、調節の幅をもたせて行うことが
でき、また構造がシンプルでコストの上昇を伴わない物
体検知センサを提供する。 【構成】 マイクロ波発振部と、そのマイクロ波を検知
エリア内に放射する送信アンテナと、その反射波を受信
する受信アンテナと、ミキサと、そのミキサからの信号
に基づいて物体の存在を判別する判別処理部とを備えた
物体検知センサであって、送信アンテナの前面に誘電体
レンズを回転自在に配設する。その誘電体レンズは、所
定の方向に沿った断面が中央に向かって厚みの増加する
形状を有し、かつ、その所定の方向に直交する方向に沿
った断面が中央に向かって厚みの減少した形状を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動ドアの開
閉を行うために、人および、台車あるいはカート等の物
体を検知する物体検知センサに関し、詳しくはマイクロ
波を用いたドップラーセンサを用いた物体検知センサに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動ドア等に用いられている物体
検知センサとして、一般にマイクロ波のドップラー効果
を利用したものが開示されている。この種の物体検知セ
ンサには、図11(a)に示すような導波管の先端を開
いてラッパ状とした電磁ホーンが設けられており、この
電磁ホーンにより、ガン発振器から発振されるマイクロ
波は、所定の方向及び範囲に効率的に伝導・拡散される
ようになっている。すなわち、導波管の断面を徐々に広
げることによって、導波管の特性インピーダンスを自由
空間の固有インピーダンスに近づけ、導波管の開放端に
おける空間とのインピーダンスの不連続を緩和し、導波
管と空間とのインピーダンスの整合を行うものである。
【0003】こうした物体検知センサは、上述した自動
ドア等に用いられた場合、その設置環境に応じて、物体
の検知エリアを幅広ドアに対しては幅広に(以下、ワイ
ドという)あるいは幅狭ドアに対しては幅狭に(以下、
ナローという)設定変更する必要が生じる。この場合、
例えばワイドに変更するときには、図11(b)に示す
ように、ホーンアンテナの左右の壁10,11にそれぞ
れ設けられた、幅調節用の調節壁10a,11bを動か
したり、また、ナローに変更するときには、図11
(c)に示すように、予め調節壁10a,11bを所定
の位置に設定した後、ユニット全体を90°(矢附)回
転させるといった操作が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の技術
では、物体の検知エリアを変更する場合、上述したよう
に、ホーンアンテナユニット自体を回転させなければな
らない。このため、その空間が必要となるが、ユニット
自体が大きいことから、装置全体はデザイン上の制約を
受ける上、コンパクト化できない問題がある。また、ホ
ーンアンテナユニットを検知エリアの方向に向ける操作
は、簡単には行えない。さらに、従来例の構造では、幅
調節用の調節壁10a,11bを動かすことはできる
が、同時に上下の壁を動かすことはできず、調節に幅を
もたせることができないという不都合もあった。
【0005】本発明はこれらの問題点を鑑み、物体の検
知エリアを変更するための操作を簡単に、しかも精度良
く、調節の幅をもたせて行うことができ、また構造がシ
ンプルでコストの上昇を伴わない物体検知センサを提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明の誘電体レンズを用いた物体検知センサ
は、本発明の機能ブロック図である図1(a)及び本発
明の特徴とする誘電体レンズの形状を示す透視図である
図1(b)を参照しながら説明すると、マイクロ波を発
振するマイクロ波発振部1と、そのマイクロ波に所定の
指向性を付与することにより、そのマイクロ波を検知エ
リア内に放射するとともにその反射波を受信する送受信
アンテナ2と、受信電波と発振電波をヘテロダイン検波
するミキサ部6と、そのミキサ部からの信号を増幅・雑
音抑制する受信部4と、その受信部4からの信号に基づ
いて物体の存在を判別する判別処理部5とを備えた物体
検知センサにおいて、送受信アンテナ2の前面に誘電材
料からなる誘電体レンズ3を回転自在に配設するととも
に、その誘電体レンズ3は、所定の方向に沿った断面が
中央に向かって厚みの増加する形状を有し、かつ、その
所定の方向に直交する方向に沿った断面が中央に向かっ
て厚みの減少した形状を有することによって特徴付けら
れている。
【0007】
【作用】本発明に適用される誘電体レンズの形状は、例
えば、図1(b)の透視図に示すように、図中X方向に
対しては凸状レンズ、また、Y方向に対しては凹状レン
ズの形状となる。すなわち、この誘電体レンズの側面
図、正面図、平面図を示す図5(a)から明らかなよう
に、この誘電体レンズを90°回転させることにより、
所定方向に対し、凸レンズの形状から凹レンズの形状
に、あるいは凹レンズの形状から凸レンズの形状に任意
に配置することができる。したがって、所定の方向に対
しては、凸レンズの形状による作用を及ぼし、またその
所定の方向に直交する方向に対しては、凹レンズの形状
による作用を及ぼす。すなわち、この誘電体レンズは、
凸レンズ及び凹レンズの両方の形状および機能を兼ね備
えた一つのレンズとなる。したがって、この誘電体レン
ズの配置状態によって、その作用は異なる。以下に、上
記したそれぞれの場合、すなわち、マイクロ波が凸レン
ズあるいは凹レンズを通過することによって、受ける作
用について、図2を参照しながら説明する。
【0008】送信アンテナから放射されるマイクロ波
は、広指向性の球面波である。この球面波が凸レンズを
通った場合、図2(a)に示すように平面波あるいは準
平面波になる。一方、球面波が凹レンズを通った場合、
図2(b)に示すように、よりきつい球面波になる。こ
れは、誘電体レンズ3a,3bにより、マイクロ波の速
度が真空中より遅くなることによる。すなわち、マイク
ロ波が通過するレンズの厚さが厚い程、そのマイクロ波
の通過時間が大きくなることによって、誘電体レンズの
表面全体にわたって送受信アンテナから発射されたマイ
クロ波を同時に到達させることができ、位相を揃えるこ
とができる。
【0009】このように、広指向性の球面波を、この誘
電体レンズを介して、位相を揃えることにより、指向特
性をシャープにすることができる。指向特性をシャープ
にすることは、マイクロ波の減衰を少ない状態に維持す
ることであり、利得も上昇する。
【0010】ここで、この誘電体レンズが、同図(a)
に示すような凸レンズ状に配置された場合、および同図
(b)に示すような凹レンズ状に配置された場合のそれ
ぞれについての作用を説明する。
【0011】まず、前者では平面波あるいは準平面波は
ナローになり、検知エリアは図3(c)に示すようにナ
ローな形状となる。また、後者では、よりきつい球面波
によって、図3(b)に示すようにワイドな形状にな
る。
【0012】したがって、この誘電体レンズを90°回
転する操作を行えば、それにしたがって長楕円形の検知
エリアも90°回転した状態になって、図3(a)に示
す誘電体レンズを用いない場合、検知エリアの形状は円
形であるのに対し、本願発明の構成では、ワイドあるい
はナローな検知エリアを実現することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図4は本発明実施例の構成を示す構成
図である。
【0014】本発明の物体検知センサ本体40の内部に
は、マイクロ波ドップラーセンサ41、このドップラー
センサ41を駆動するための駆動制御回路等が搭載され
ている電気回路基板42、及び誘電体レンズ43により
構成されてる。ドップラーセンサ41には、マイクロ波
発振器41a,送受信アンテナ41bが備えられてい
る。誘電体レンズ43は、この送受信アンテナ41bの
前面の本体40の開口部に回転自在に設置されている。
本発明実施例は、この誘電体レンズ43の形状及び誘電
体レンズ43が回転自在に設置されている点に特徴があ
る。
【0015】以下、この誘電体レンズの形状について詳
述する。図5乃び図6に本発明実施例に用いられる誘電
体レンズの形状を示す。まず、図5の誘電体レンズで
は、レンズ面は平面によって形成されており、図6の誘
電体レンズでは、レンズ面は曲面によって形成されてい
る。共に、正面図は凸状レンズ、側面図は凹状レンズの
形状を示す。すなわち、誘電体レンズは、所定の方向に
沿った断面は中央に向かって厚みの増加する形状を有
し、かつ、その所定の方向に直交する方向に沿った断面
は中央に向かって厚みの減少した形状を有する。こうし
た形状の誘電体レンズを90°回転することにより、長
楕円形の検知エリアも90°回転し、検知エリアの調節
を行うことができる。
【0016】さらに、図7はこうした構造のレンズを四
方に連結した連結レンズ71,72を示す図である。同
図(a)に示す連結レンズは71は、一体形成されたも
のであるが、同図(b)に示す連結レンズは71は、高
さの異なる直方体のレンズ材料をモザイク状に形成した
ものである。こうした連結レンズは71,72は、同図
(c)に示すような、高さ分布を有した構造であり、こ
の図では高さを3段階に分け、高い方から順に、
‘H’,‘M’,‘L’と表示することにより、その形
状を示す。この連結レンズは、例えば図8に示す物体検
知センサの基板80上方に設置され、基板80上に搭載
された4つのアンテナ素子A1 ,A2 ,A3 ,A4 のそ
れぞれに、誘電体レンズ82のレンズ部分a1 ,a2
3 ,a4 が対向配置されている。この実施例の場合、
アンテナ素子A1 ,A2 ,A3 ,A4 のそれぞれが使用
する誘電体レンズ範囲を、図9に示す。
【0017】レンズ部分a1 ,a2 ,a3 ,a4 はそれ
ぞれ、図9(a),(b),(c),(d)に示す斜線
部分が、その使用する誘電体レンズ範囲である。図10
は本発明実施例の物体検知センサを自動ドア用センサと
して用いた場合の検知エリアを示す図である。同図
(a)及び(c)は両開きドア、同図(b)は片引きド
ア、同図(d)はスウィングドアにそれぞれ設置された
場合を示すものである。このように設置環境に応じて、
誘電体レンズを90°回転させるといった簡単な操作に
より、検知エリアを変えることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の物体検知
センサによれば、送信アンテナの前面に誘電材料からな
る誘電体レンズを回転自在に配設し、その誘電体レンズ
の形状は、所定の方向に沿った断面が中央に向かって厚
みを増し、かつ、その所定の方向に直交する方向に沿っ
た断面が中央に向かって厚みを減少するように構成した
ので、誘電体レンズを90°回転させるだけで検知エリ
アの調整を精度良く、しかも、調節の幅をもたせて行う
ことができる。また、その操作も容易に行うことができ
る。さらに、パッチアンテナと組合せることにより、従
来のホーンアンテナユニットでは不可能であった薄型で
デザインの自由度が高いセンサが実現できる。この場
合、構造がシンプルであり、コストの上昇を伴わない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を説明する図
【図2】マイクロ波が凸レンズ及び凹レンズを通過する
ことによって、受ける作用を説明する図
【図3】凸レンズ及び凹レンズによって得られる検知エ
リアを説明する図
【図4】本発明実施例の構成を示す構成図
【図5】本発明実施例に用いられる誘電体レンズの形状
を示す図
【図6】本発明実施例に用いられる誘電体レンズの形状
を示す図
【図7】本発明実施例に用いられる誘電体レンズの形状
を示す図
【図8】図7に示す誘電体レンズを適用し、その設置状
態を説明する図
【図9】図7に示す誘電体レンズの作用説明図
【図10】本発明実施例のセンサを設置した場合の検知
エリア説明する図
【図11】従来例を説明する図
【符号の説明】
1・・・・マイクロ波発振部 2・・・・送受信アンテナ 3・・・・誘電体レンズ 4・・・・受信アンテナ 5・・・・判別処理部 6・・・・ミキサ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波を発振するマイクロ波発振部
    と、そのマイクロ波に所定の指向性を付与することによ
    り、そのマイクロ波を検知エリア内に放射するとともに
    その反射波を受信する送受信アンテナと、受信電波と発
    振電波をヘテロダイン検波するミキサ部と、そのミキサ
    部からの信号を増幅・雑音抑制する受信部と、その受信
    部からの信号に基づいて物体の存在を判別する判別処理
    部とを備えた物体検知センサにおいて、上記送受信アン
    テナの前面に誘電材料からなる誘電体レンズを回転自在
    に配設するとともに、その誘電体レンズは、所定の方向
    に沿った断面が中央に向かって厚みの増加する形状を有
    し、かつ、その所定の方向に直交する方向に沿った断面
    が中央に向かって厚みの減少した形状を有することを特
    徴とする誘電体レンズを用いた物体検知センサ。
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