(57)【要約】【課題】製造コストの増大や大型化を抑えながらも、検出範囲の広さと鉛直下方向附近の立体角に対する感度とを共に確保することができるドップラセンサを提供する。【解決手段】発振器１１からの送信信号が、切替スイッチ１３により、鉛直下方を含む第１検出範囲に送信波を送信する第１送信アンテナ１２ａと、鉛直下方を含み第１検出範囲よりも立体角が小さい第２検出範囲に送信波を送信する第２送信アンテナ１２ｂとの一方に択一的に入力される。第１送信アンテナ１２ａにより比較的に広い第１検出範囲を確保しながらも、鉛直下方に関しては第１検出範囲よりも絞られた第２検出範囲に対応する第２送信アンテナ１２ｂを用いることで感度を確保することができる。また、第１検出範囲と第２検出範囲とで発振器１１と信号処理回路２とが共用とされることにより、製造コストの増大や大型化が抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床面上を移動する移動物体を検出するドップラセンサであって、
移動物体よりも高い位置に配置され、鉛直下方を含む所定の第１検出範囲と鉛直下方を含み且つ立体角が第１検出範囲よりも小さい第２検出範囲とにそれぞれ電波を送信するとともに第１検出範囲及び第２検出範囲からの電波を受信し第１検出範囲又は第２検出範囲に存在する移動物体との距離の変化速度に応じた周波数のドップラ信号を少なくとも含む出力を生成する送受信回路と、
送受信回路の出力に含まれるドップラ信号に基いて第１の検出範囲及び第２の検出範囲における移動物体の有無を判定する信号処理回路とを備え、
送受信回路は、所定の送信周波数の送信信号を生成する発振器と、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第１検出範囲に対して送信するとともに反射波を受信して送信波の周波数と反射波の周波数の差の周波数を有するドップラ信号を信号処理回路に出力する第１アンテナ部と、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第２検出範囲に対して送信するとともに反射波を受信して送信波の周波数と反射波の周波数の差の周波数を有するドップラ信号を信号処理回路に出力する第２アンテナ部と、信号処理回路によって制御され送信信号を第１アンテナ部と第２アンテナ部との一方に択一的に入力する切替スイッチとを有することを特徴とするドップラセンサ。
【請求項２】
第２検出範囲は全体が第１検出範囲に包含されていることを特徴とする請求項１記載のドップラセンサ。
【請求項３】
信号処理回路は切替スイッチを定期的に切り替えることで送信信号を第１アンテナ部と第２アンテナ部とに交互に入力することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のドップラセンサ。
【請求項４】
信号処理回路は、検出範囲に移動物体が存在すると判定されてから検出範囲に移動物体が存在すると判定されないまま所定の遅れ時間が経過するまでの期間以外には、送信信号を第１アンテナ部に入力する状態に切替スイッチを維持することを特徴とする請求項２記載のドップラセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドップラセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、電波（送信波）を検出範囲Ｚに照射するとともに、検出範囲Ｚで反射された電波（反射波）を受信する送受信回路１を有し、送信波と反射波とから得られるドップラ信号を用いて人体Ｍ等の移動物体を検出するドップラセンサが提供されている。上記の電波としては例えばミリ波が用いられる。この種のドップラセンサは、例えば、人体Ｍの検出に応じて光源の点灯・消灯を切り替える照明システムにおいて、人体Ｍの検出に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
人体Ｍを検出するセンサとしては他には例えば人体Ｍから放射される熱線を検出する熱線センサがあるが、ドップラセンサは熱線センサに比べて遠距離の人体Ｍを検出することができるという利点があるため、図４のように天井ＣＥが高い建物内で天井ＣＥに取り付けられるような使用形態に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ドップラセンサは、送信波と反射波との周波数の差であるドップラ周波数が、送受信回路１と人体Ｍ（移動物体）との間での距離の変化速度に比例することを利用して人体Ｍ（移動物体）を検出する。従って、床面ＦＬ上を移動する人体Ｍ（移動物体）の移動方向が、送受信回路１と人体Ｍとを結ぶ直線に対してなす角θを略９０°となる方向、すなわち人体Ｍの実際の移動速度Ｖの割に送受信回路１との間の距離の変化速度Ｖｃｏｓθが非常に小さくなる方向である、鉛直下方向附近の立体角に対し、感度が比較的に低くなってしまう。検出範囲Ｚを絞って立体角当りに照射される電波の強度を高めれば感度は向上するが、そうすると検出範囲Ｚが狭くなってしまう。
【０００６】
また、鉛直下方向附近の立体角に対する感度を他種のセンサで確保することも考えられるが、そうすると製造コストの増大や大型化を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造コストの増大や大型化を抑えながらも、検出範囲の広さと鉛直下方向附近の立体角に対する感度とを共に確保することができるドップラセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、床面上を移動する移動物体を検出するドップラセンサであって、移動物体よりも高い位置に配置され、鉛直下方を含む所定の第１検出範囲と鉛直下方を含み且つ立体角が第１検出範囲よりも小さい第２検出範囲とにそれぞれ電波を送信するとともに第１検出範囲及び第２検出範囲からの電波を受信し第１検出範囲又は第２検出範囲に存在する移動物体との距離の変化速度に応じた周波数のドップラ信号を少なくとも含む出力を生成する送受信回路と、送受信回路の出力に含まれるドップラ信号に基いて第１の検出範囲及び第２の検出範囲における移動物体の有無を判定する信号処理回路とを備え、送受信回路は、所定の送信周波数の送信信号を生成する発振器と、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第１検出範囲に対して送信するとともに反射波を受信して送信波の周波数と反射波の周波数の差の周波数を有するドップラ信号を信号処理回路に出力する第１アンテナ部と、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第２検出範囲に対して送信するとともに反射波を受信して送信波の周波数と反射波の周波数の差の周波数を有するドップラ信号を信号処理回路に出力する第２アンテナ部と、信号処理回路によって制御され送信信号を第１アンテナ部と第２アンテナ部との一方に択一的に入力する切替スイッチとを有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１アンテナ部により比較的に広い第１検出範囲の移動物体の検出を可能としながらも、比較的に感度が低下する鉛直下方に関しては第１検出範囲よりも立体角が絞られた第２検出範囲に送信波を送信する第２アンテナ部を用いることで感度を確保することができる。また、第１検出範囲と第２検出範囲とで少なくとも発振器と信号処理回路とは共用とすることができるので、鉛直下方に関する感度を熱線センサのような他種のセンサで確保する場合に比べ、製造コストの増大や大型化が抑えられる。さらに、単純に送信信号の強度を増すことで検出範囲の広さと鉛直下方向附近の立体角に対する感度とを共に確保しようとする場合に比べ、消費電力が低減される。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２検出範囲は全体が第１検出範囲に包含されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、信号処理回路は切替スイッチを定期的に切り替えることで送信信号を第１アンテナ部と第２アンテナ部とに交互に入力することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、信号処理回路は、検出範囲に移動物体が存在すると判定されてから検出範囲に移動物体が存在すると判定されないまま所定の遅れ時間が経過するまでの期間以外には、送信信号を第１アンテナ部に入力する状態に切替スイッチを維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、第１アンテナ部により比較的に広い第１検出範囲の移動物体の検出を可能としながらも、比較的に感度が低下する鉛直下方に関しては第１検出範囲よりも立体角が絞られた第２検出範囲に送信波を送信する第２アンテナ部を用いることで感度を確保することができる。また、第１検出範囲と第２検出範囲とで少なくとも発振器と信号処理回路とは共用とすることができるので、鉛直下方に関する感度を熱線センサのような他種のセンサで確保する場合に比べ、製造コストの増大や大型化が抑えられる。さらに、単純に送信信号の強度を増すことで検出範囲の広さと鉛直下方向附近の立体角に対する感度とを共に確保しようとする場合に比べ、消費電力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上による各検出範囲の形状を示す説明図であり、（ａ）は水平方向から見た形状を示し、（ｂ）は床面上での形状を示す説明図である。
【図３】同上の変更例を示すブロック図である。
【図４】ドップラセンサの使用形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
本実施形態は、床面上を移動する移動物体としての人体Ｍ（図２（ａ）参照）を検出するドップラセンサであって、図３に示すように、電波を送受信する送受信回路１と、送受信回路１の出力を解析して移動物体の有無を判定する信号処理回路２とを備える。
【００１７】
送受信回路１は、図２（ａ）に示すように、例えば高さ１０ｍの天井ＣＥに固定されることで一般的な人体Ｍの身長よりも高い位置に配置され、鉛直下方を含む所定の第１検出範囲Ｚ１と、鉛直下方を含み且つ立体角が第１検出範囲Ｚ１よりも小さく第１検出範囲Ｚ１に全体が包含される所定の第２検出範囲Ｚ２とにそれぞれ電波を送信するとともに第１検出範囲Ｚ１及び第２検出範囲Ｚ２からの電波を受信し第１検出範囲Ｚ１又は第２検出範囲Ｚ２に存在する人体Ｍとの距離の変化速度に応じた周波数のドップラ信号を生成するものである。
【００１８】
より詳しく説明すると、送受信回路１は、所定の送信周波数（例えば２４ＧＨｚ）の送信信号を生成する発振器１１と、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第１検出範囲Ｚ１に対して送信する第１送信アンテナ１２ａと、送信信号を入力されることにより送信周波数の電波である送信波を第２検出範囲Ｚ２に対して送信する第２送信アンテナ１２ｂと、送信信号を第１送信アンテナ１２ａと第２送信アンテナ１２ｂとの一方に択一的に入力する切替スイッチ１３と、第１送信アンテナ１２ａから送信された送信波が第１検出範囲Ｚ１において反射された電波である第１反射波と第２送信アンテナ１２ｂから送信された送信波が第２検出範囲Ｚ２において反射された電波である第２反射波とをそれぞれ受信して受信信号に変換する受信アンテナ１４と、発振器１１が出力した送信信号と受信アンテナ１４が出力した受信信号とを混合するミキサ１５とを有する。すなわち、第１送信アンテナ１２ａと受信アンテナ１４とミキサ１５とが請求項における第１アンテナ部を構成し、第２送信アンテナ１２ｂと受信アンテナ１４とミキサ１５とが請求項における第２アンテナ部を構成しており、図３の例では第１アンテナ部と第２アンテナ部とで受信アンテナ１４とミキサ１５とが共用とされている。ところで、送信信号と受信信号とを混合（乗算）した信号は、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差の周波数を有するドップラ信号と、送信信号の周波数と受信信号の周波数との和の周波数を有する信号（以下、「和信号」と呼ぶ。）とが互いに加算された信号となっているが、本実施形態のミキサ１５には上記の和信号を選択的に減衰させるローパスフィルタが一体化されており、ミキサ１５から信号処理回路２にはドップラ信号が出力される。
【００１９】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１検出範囲Ｚ１と第２検出範囲Ｚ２とはそれぞれ送受信回路１から鉛直下方に下ろした垂線を中心軸とする円錐形状となっており、図２（ｂ）に示すように第１検出範囲Ｚ１の床面上での輪郭と第２検出範囲Ｚ２の床面上での輪郭とは互いに同心円状となっている。
【００２０】
信号処理回路２は、送受信回路１が出力したドップラ信号を増幅して出力する増幅部２１と、増幅部２１が出力したドップラ信号に基いて検出範囲に移動物体が存在するか否かを判定する判定部２２とを有する。増幅部２１は、検出すべき移動物体である人体Ｍの移動速度に対応したドップラ信号の周波数を選択的に増幅するような周波数特性を有する。
【００２１】
また、判定部２２は、ドップラ信号の強度（電圧値）を所定の判定閾値と比較し、ドップラ信号の強度が判定閾値以上である期間には人体Ｍが存在していると判定し、ドップラ信号の強度が判定閾値未満である期間には人体Ｍが存在していないと判定して、判定結果に応じた出力を生成する。判定部２２による判定結果は、例えば、電気的な光源をオンオフする照明制御システム（図示せず）において、移動物体（主に人体Ｍ）が存在すると判定されたときに光源を点灯させ、移動物体が存在すると判定されないまま所定の点灯保持時間が経過したときに光源を消灯させるといった制御に用いられる。
【００２２】
さらに、判定部２２は、切替スイッチ１３の制御も行うものであって、人体Ｍが存在していると判定された後に人体Ｍが存在していないとの判定が所定の遅れ時間継続するまでの期間（以下、「検出期間」と呼ぶ。）には所定の切替時間（例えば０．５ｍｓｅｃ）おきに定期的に切替スイッチ１３を切替制御することで第１送信アンテナ１２ａと第２送信アンテナ１２ｂとに上記の切替時間ずつ交互に送信信号を入力するという交互切替動作を行い、検出期間以外の期間（以下、「非検出期間」と呼ぶ。）には送信信号が第１送信アンテナ１２ａに入力されるように切替スイッチ１３を制御するという固定接続動作を行う。つまり、非検出期間には比較的に立体角の大きい第１検出範囲Ｚ１が維持される。本実施形態を上記のような照明制御システムに用いる場合において、上記の点灯保持時間と遅れ時間とを互いに一致させる場合、上記の検出期間は光源の点灯を継続させる期間に一致し、上記の非検出期間は光源の消灯を継続させる期間に一致する。
【００２３】
上記のような送受信回路１及び信号処理回路２はそれぞれ周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００２４】
上記構成によれば、第１送信アンテナ１２ａにより比較的に広い第１検出範囲Ｚ１の人体Ｍの検出を可能としながらも、比較的に感度が低下する鉛直下方に関しては第１検出範囲Ｚ１よりも立体角が絞られた第２検出範囲Ｚ２に送信波を照射する第２送信アンテナ１２ｂを用いることで感度を確保することができる。また、第２送信アンテナ１２ｂと切替スイッチ１３とを追加するだけでよいので、鉛直下方に関する感度を熱線センサのような他種のセンサで確保する場合に比べ、製造コストの増大や大型化が抑えられる。さらに、単純に送信信号の強度を増すことで検出範囲の広さと鉛直下方向附近の立体角に対する感度とを共に確保しようとする場合に比べ、消費電力が低減される。
【００２５】
なお、検出期間であるか非検出期間であるかに関わらず交互切替動作が行われるようにしてもよい。
【００２６】
また、図１に示すように、送信アンテナ１２ａ，１２ｂに一対一に対応して受信アンテナ１４ａ，１４ｂとミキサ１５ａ，１５ｂとを２組設けてもよい。図１の例では、各送信アンテナ１２ａ，１２ｂは対応する１組ずつの受信アンテナ１４ａ，１４ｂ及びミキサ１５ａ，１５ｂとともにアンテナ部１ａ，１ｂを構成しており、このうち第１検出範囲Ｚ１に対応する一方が第１アンテナ部１ａとなり、第２検出範囲Ｚ２に対応する一方が第２アンテナ部１ｂとなっている。各アンテナ部１ａ，１ｂにおいて、各ミキサ１５ａ，１５ｂの出力端はそれぞれ信号処理回路２の増幅部２１に接続され、各ミキサ１５ａ，１５ｂの一方の入力端はそれぞれ対応する受信アンテナ１４ａ，１４ｂに接続され、各ミキサ１５ａ，１５ｂの他方の入力端は対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂとともに切替スイッチ１３の一方ずつの切替接点に接続されている。つまり、各ミキサ１５ａ，１５ｂは、それぞれ、対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂに送信信号が入力されている期間のみ、送信信号が入力されて出力を発生させており、対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂに送信信号が入力されていない期間には、対応する受信アンテナ１４ａ，１４ｂの出力に関わらず、出力を発生させない。各受信アンテナ１４ａ，１４ｂは、それぞれ、対応する送信アンテナ１２ａ，１２ｂによる検知範囲Ｚ１，Ｚ２からの反射波が受信できればよい。この場合であっても、２個の検出範囲Ｚ１，Ｚ２で発振器１１と信号処理回路２とは共用とされるので、鉛直下方に関する感度を熱線センサのような他種のセンサで確保する場合に比べれば、製造コストの増大や大型化は抑えられる。
【符号の説明】
【００２７】
１  送受信回路
１ａ  第１アンテナ部
１ｂ  第２アンテナ部
２  信号処理回路
１１  発振器
ＦＬ  床面
Ｍ  人体（請求項における移動物体）
Ｚ１  第１検出範囲
Ｚ２  第２検出範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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