JPH077049B2

JPH077049B2 - 物体検出装置

Info

Publication number: JPH077049B2
Application number: JP1257512A
Authority: JP
Inventors: 和介柳沢
Original assignee: 株式会社横尾製作所
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH03120487A

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、物体の出現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。

（従来の技術）侵入する人または犬や猫等の出現、または移動する人体
等の出現を検出する従来の物体検出装置として、超音波
ドップラ・センサ方式やマイクロ波ドップラ・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。

この超音波ドップラ・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ップラ効果により生
じるドップラ周波数を検出することで、侵入者等の物体
の出現を検知するものである。また、マイクロ波ドップ
ラ・センサ方式は、上記超音波の放射に代えて10GHz程
度のマイクロ波を放射してドッ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、超音波ドップラ・
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、マイクロ波ドップラ・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、いずれのドップラ・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、超音波ドップラ・センサ方式やマイクロ波ドップ
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
れにくい。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出
現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
配設した電磁ホーンと、この電磁ホーンで受信した電磁
波を直流信号に変換する検波段と、この直流信号をAGC
制御されて増幅する増幅段と、この増幅された直流信号
を遅延させて遅延信号とする遅延器と、前記増幅された
直流信号と前記遅延信号とを比較するウィンドコンパレ
ータ機能を有する比較器と、を備え、前記比較器から出
力される信号により、前記物体の出現を判別するように
構成されている。

（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、その電磁波は、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、物体の出現を検出しようと
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、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とをウ
ィンドコンパレータ機能を有する比較器で比較するなら
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、ウィンド範
囲内の変化として誤動作せず、速い速度で移動する物体
の出現は、急激に強さが変化する電磁波の受信として、
これを検出し得る。

（実施例）以下、本発明の実施例を第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、混合器９に
与えられ、混合器９で局部発振器10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13で適
宜に増幅される。そして、この増幅段13は、その出力を
入力とする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T_A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T_A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T_Aの強さに応じた直流電
圧T_A′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T_A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_Aと
人体１から放射される電磁波T_Mとの双方を受信すること
となる。そこで、増幅段13から出力される直流信号は人
体１から放射される電磁波T_Mの強度に応じた直流電圧
T_M′が電磁波T_Aの強さに応じた直流電圧T_A′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
３図（Ａ）に実線ａで示すごとく直流信号が一時的に上
昇して再度元に戻る。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３図
（Ａ）に破線ａ′で示すごとくｔだけ遅れる。すると、
比較器17からは第３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２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T_A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の出現の検出につい
て説明したが、これに限られず、犬や猫等の動物の出現
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、その出
現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、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
物体の出現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奏する。

本発明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、物体の出現を検知
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、空気の攪乱等
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、物体の出
現を確実に検知できる。しかも、受信機雑音や通路の床
面等から放射されは、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
形図である。 1:人体、2:通路、3:床面、4:電磁ホーン、5:受信機、1
2:検波段、13:増幅段、14:検出回路、15:コントロー
ラ、16:基準信号、17:比較器、18:AGC制御回路、19:遅
延器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の存在を検出しようとする場所に開口
を向けて配設した電磁ホーンと、この電磁ホーンで受信
した電磁波を直流信号に変換する検波段と、この直流信
号をAGC制御されて増幅する増幅段と、この増幅された
直流信号を遅延させて遅延信号とする遅延器と、前記増
幅された直流信号と前記遅延信号とを比較するウィンド
コンパレータ機能を有する比較器と、を備え、前記比較
器から出力される信号により、前記物体の出現を判別す
るように構成したことを特徴とする物体検出装置。