(57)【要約】【課題】物体検出装置の駆動エネルギーを低減する事を目的とする。【解決手段】上記目的を達成するため本発明は、連続エネルギー波のＯＮ期間と停止するＯＦＦ期間とを制御する制御回路３と、受波信号と基準信号とを混合した合成信号に対応する出力波形を、連続エネルギー波のＯＮ期間と対応付けて記録する記憶回路６と、異なるＯＮ期間に対応したそれぞれの出力波形を比較し、物体の配置状況が変化したか否かを判別する判別回路７と、混合回路５からの出力信号を用いてドップラー方式で物体の移動を検出する検出回路８と、を備え、判別回路７で物体の配置状況が変化したと判別された場合、制御回路３で連続エネルギー波を連続的に送波するように制御し、また判別回路７から検出回路８へ混合回路５との接続を切り替えるものものとした。これにより本発明は、物体検出装置の駆動エネルギーを低減できる。【選択図】図１
2014106124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の物体を検出する物体検出装置であり、
送波信号を出力する駆動回路と、
前記送波信号に基づき前記空間内に連続エネルギー波を送波する送波部と、
前記連続エネルギー波を送波するＯＮ期間と停止するＯＦＦ期間とを制御する制御回路と、
前記連続エネルギー波の反射波を受波し、受波信号を出力する受波部と、
前記受波信号と、前記送波信号と同じ周波数の基準信号と、を混合して、合成信号を出力する混合回路と、
前記合成信号に対応する出力波形を、前記連続エネルギー波の前記ＯＮ期間と対応付けて記録する記憶回路と、
異なる前記ＯＮ期間に対応したそれぞれの前記出力波形を比較し、前記物体の配置状況が変化したか否かを判別する判別回路と、
前記混合回路からの出力信号を用いてドップラー方式で前記物体の移動を検出する検出回路と、を備え、
前記判別回路で前記物体の配置状況が変化したと判別された場合、前記制御回路で前記連続エネルギー波を連続的に送波するように制御し、また前記判別回路から前記検出回路へ前記混合回路との接続を切り替える、物体検出装置。
【請求項２】
前記検出回路でドップラー信号を所定時間以上検出できないと判断された場合、前記検出回路から前記判別回路へ前記混合回路との接続を切り替える、
請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記連続エネルギー波のＯＦＦ期間は、前記連続エネルギー波が届く所定範囲の前記空間内を前記連続エネルギー波が往復する時間以上とした、
請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記混合回路を複数有し、それぞれの混合回路には位相の異なる基準信号が入力される、請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記混合回路を二つ有し、それぞれの混合回路には位相が９０°異なる基準信号が入力される、
請求項４に記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の移動を検知する物体検出装置として、ドップラー方式の物体検出装置が挙げられる。
【０００３】
この物体検出装置は、所定周波数の超音波や電波などの連続エネルギー波を連続的に空間内に放射し、空間内に存在する物体からの反射波を検出する。物体が移動していると、ドップラー効果として反射波の周波数偏移が生ずる。この周波数偏移を検出することで物体の移動を検出できる。例えばこのような物体検出装置に近似する例として、特許文献１、２が挙げられる。
【０００４】
ドップラー方式で物体の移動を検出する方法においては、誤検出を低減するため、特許文献３に示すような種々の手段が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５１５０６号公報
【特許文献２】特開昭６１−３８４７８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
連続エネルギー波を連続的に送波し、ドップラー方式で物体の移動を検出する場合、物体検出装置の駆動エネルギーが増大することがある。
【０００７】
そこで本発明は、物体検出装置の駆動エネルギーを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、空間内の物体を検出する物体検出装置であり、送波信号を出力する駆動回路と、送波信号に基づき空間内に連続エネルギー波を送波する送波部と、連続エネルギー波を送波するＯＮ期間と停止するＯＦＦ期間とを制御する制御回路と、連続エネルギー波の反射波を受波し、受波信号を出力する受波部と、受波信号と、送波信号と同じ周波数の基準信号と、を混合して、合成信号を出力する混合回路と、合成信号に対応する出力波形を、連続エネルギー波のＯＮ期間と対応付けて記録する記憶回路と、異なるＯＮ期間に対応したそれぞれの出力波形を比較し、物体の配置状況が変化したか否かを判別する判別回路と、混合回路からの出力信号を用いてドップラー方式で物体の移動を検出する検出回路と、を備え、判別回路で物体の配置状況が変化したと判別された場合、制御回路で連続エネルギー波を連続的に送波するように制御し、また判別回路から検出回路へ混合回路との接続を切り替えるものとした。
【発明の効果】
【０００９】
これにより本発明は、物体検出装置の駆動エネルギーを低減できる。
【００１０】
その理由は、連続エネルギー波を間欠的に送波し、それぞれの送波サイクルに対応した検知信号どうしを比較することで、物体の配置状況が変化したかどうかを判定できるからである。そして物体の配置状況が変化したと判断した場合に、連続エネルギー波を連続的に送波してドップラー方式で物体の移動を検出するため、エネルギーを効率良く利用できる。そしてその結果、物体検出装置の駆動エネルギーを低減できる。
【００１１】
さらに本発明は、連続エネルギー波を間欠的に送波する方式と連続的に送波する方式とを用いているが、いずれの方式においても検波回路としての混合回路は共通にできるため、回路構成を小型化できる。
【００１２】
以上より本発明は、物体検出装置の駆動エネルギーを低減でき、更に物体検出装置の回路構成を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における物体検出装置の回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における物体検出装置の原理を説明するための図
【図３】本発明の実施の形態１における検知信号の波形変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における物体検出装置の動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２における物体検出装置の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、例えば車両盗難や車上盗難を防止することができる物体検出装置について説明する。この物体検出装置は、例えば駐車中の車両内に不審者が侵入した場合に、車内で移動する人の存否と移動を検出できる。すなわち本実施の形態では、物体検出装置を用いて監視する空間は車内とし、この物体検出装置で検出する物体は人とした。
【００１５】
図１に本実施の形態の物体検出装置の回路ブロック図を示す。
【００１６】
物体検出装置は、送波信号Ｓ1を出力する駆動回路１と、送波信号Ｓ1に基づき空間内に連続エネルギー波を送波する送波部２と、連続エネルギー波を送波するＯＮ期間と停止するＯＦＦ期間とを制御する制御回路３と、連続エネルギー波の反射波を受波し、受波信号Ｓ2を出力する受波部４と、受波信号Ｓ2と、送波信号Ｓ1と同じ周波数の基準信号Ｓ3とを混合し、合成信号Ｓ4を出力する混合回路５と、合成信号Ｓ4に対応する検知信号Ｓ5の初期の波形を、連続エネルギー波のＯＮ期間と対応付けて記録する記憶回路６と、異なるＯＮ期間に対応したそれぞれの出力波形を比較し、物体の配置状況が変化したか否かを判別する判別回路７と、混合回路５からの出力信号を用いてドップラー方式で物体の移動を検出する検出回路８と、を備えている。
【００１７】
判別回路７で物体の配置状況が変化したと判別された場合、回路切替部９で判別回路７から検出回路８へ混合回路５との接続を切り替える。
【００１８】
またスイッチ部１０は、制御回路３からの信号を受けて、連続エネルギー波の送波（以下ＯＮという）および停止（以下ＯＦＦという）を行う。判別回路７で物体の配置状況が変化したと判別された場合、制御回路３はスイッチ部１０を常に接続状態とし、連続的に連続エネルギー波の送波を行うように制御する。
【００１９】
また本実施の形態では、混合回路５の出力側に高調波を除去するフィルタ回路１１を接続し、基準信号Ｓ3と略同一の周波数およびこの周波数より高い周波数帯域の波を除去した。またフィルタ回路１１の出力側に増幅回路１２を接続し、フィルタ回路１１からの出力信号を増幅した。
【００２０】
さらに本実施の形態では、連続エネルギー波は超音波とした。超音波以外の周波数帯域の電波であってもよい。
【００２１】
以下、本実施の形態において、間欠的に連続エネルギー波を送波し、判別回路７で物体の配置状況の変化を判別するモードを位置判別モードと記載し、連続的にエネルギー波を送波し、検出回路８で物体の移動を検出するモードを移動検知モードと記載する。
【００２２】
次に、本実施の形態における物体検出装置を用いて位置判別モードで物体の配置状況が変化したか否かを判定する原理について、説明する。
【００２３】
図２に示すように、空間内に物体Ｐのみ存在する場合、Ａを振幅、ωを各周波数、ｔを時刻、φを初期位相とすると、物体Ｐからの反射波、すなわち受波信号Ｓ2は、Ａｓｉｎ（ωｔ＋φA）と表すことができる。
【００２４】
次に、空間内に物体Ｑが現れた場合、物体Ｑからの反射波は、Ｂを振幅とするとＢｓｉｎ（ωｔ＋φB）となる。そして物体検出装置では、二つの反射波が合成された合成波を受信し、受波信号Ｓ2はＣを振幅とするとＣｓｉｎ（ωｔ＋φC）で表すことができる。
【００２５】
すなわち物体検出装置では、物体Ｑが出現することにより、受波信号Ｓ2がＡｓｉｎ（ωｔ＋φA）からＣｓｉｎ（ωｔ＋φC）に変化する。
【００２６】
物体Ｐのみ存在する場合の受波信号Ａｓｉｎ（ωｔ＋φA）と、ｓｉｎ（ωｔ）で表せられる基準信号Ｓ3と、を混合回路５で乗算して検波し、フィルタ回路１１で高調波を取り除き、増幅回路１２で増幅すると、その検知信号Ｓ5の初期の出力波形はＡ´ｓｉｎ（φ´A）と表すことができる。
【００２７】
同様に、物体Ｑが現れた時の受波信号Ｃｓｉｎ（ωｔ＋φC）と、ｓｉｎ（ωｔ）で表せられる基準信号Ｓ3と、を混合回路５で乗算して検波し、フィルタ回路１１で高調波を取り除き、増幅回路１２で増幅すると、その検知信号Ｓ5の初期の出力波形はＣ´ｓｉｎ（φ´C）と表すことができる。
【００２８】
ここで図３は検知信号Ｓ5の初期の出力波形の一例を示すものである。
【００２９】
本実施の形態では、物体Ｑが現れたことで、検知信号Ｓ5の一部の電圧レベルが例えば図３に示すように、Ａ´ｓｉｎ（φ´A）からＣ´ｓｉｎ（φ´C）へと変化する。判別回路７では、検知信号Ｓ5の初期の出力波形どうしの位相あるいは振幅の少なくとも何れか一つが変化していれば物体の配置状況が変化したと判別する。
【００３０】
上記原理の説明では、物体Ｑが出現した場合の検知信号Ｓ5の初期の波形変化を例示したが、物体Ｑが無くなったときも検知信号Ｓ5の初期の出力波形が変化する。さらに物体Ｑが移動している場合も、物体Ｑのドップラー成分が検知信号Ｓ5の初期の出力波形の位相成分に含まれるため、判別回路７で変化を検出できる。
【００３１】
なお本実施の形態では、連続エネルギー波を送波するＯＮ期間と停止するＯＦＦ期間とを一サイクルとした。そして判別回路７では、任意のサイクルのＯＮ期間に送波した連続エネルギー波の反射波に対応した検知信号Ｓ5の初期の出力波形を記憶回路６で記憶し、このサイクルの次のサイクルのＯＮ期間に対応した出力波形と比較した。
【００３２】
本実施の形態では、ＯＮ期間とＯＦＦ期間とで構成される一サイクルとし、一サイクルのＯＮ期間毎に出力波形を対応付けたことで、最小単位毎に移動を検出でき、検出精度を高めることができたが、必ずしも一サイクルのＯＮ期間毎に出力波形を対応付ける必要はない。例えば二サイクルのＯＮ期間毎に出力波形と対応付けても良い。
【００３３】
さらに本実施の形態では、任意のサイクルの出力波形と次のサイクルの出力波形とを比較することで、最短期間での変化を検出でき、検出精度を高めることができるが、必ずしも直近のサイクルの出力波形どうしを比較する必要はない。例えば一つ置きに夫々のサイクルのＯＮ期間と対応付けた出力波形どうしを比較してもよい。
【００３４】
図４の左側に示す位置判別モードは、上述したように、物体の配置状況が変化したか否かを判定するステップを示したフローチャートである。
【００３５】
ＳＴＥＰ１で連続エネルギー波の送波が開始されＯＮ期間となる。次にＳＴＥＰ２で記憶回路６が検知信号Ｓ5を取得する。その後ＳＴＥＰ３で記憶回路６の検知信号Ｓ5と次に取得された検知信号Ｓ5の初期の出力波形が比較される。次にＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化したかどうかが判定される。
【００３６】
ＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化したと判断されなかった場合、ＳＴＥＰ５で連続エネルギー波の送波が停止され、ＯＦＦ期間となる。その後所定のＯＦＦ期間を経て再びＳＴＥＰ１へ戻り、フローを再開する。
【００３７】
ＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化したと判断された場合は、図４の右側に示す移動検知モードへ移行する。
【００３８】
移動検知モードで物体の移動を検出する原理について、簡単に説明する。上記位置判別モードと共通する点については、説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態の移動検知モードでは、連続エネルギー波が連続的に送波される。そしてその受波信号Ｓ2から得られた検知信号Ｓ5の波形が一旦平衡状態となった後の周波数変化を検出回路８で検出する。
【００４０】
なお、本実施の形態のフィルタ回路１１は、直流成分を取り除くＤＣカット部を含む。したがって受波信号Ｓ2から得られた合成信号Ｓ4の低周波成分はＤＣカット部で取り除かれる。よってフィルタ回路１１から出力された検知信号Ｓ5は、ある程度時間が経つと所定範囲の電圧に落ち着き、その平衡状態における周波数変化を検出することで、ドップラー成分を検出できる。
【００４１】
すなわち本実施の形態では、位置判別モードで図３に示すような検知信号Ｓ5の初期の波形変化を検出しているのに対し、移動検知モードでは検知信号Ｓ5の平衡状態における周波数変化を検出している。
【００４２】
以下、図１および図４を用いて、物体の移動を検出する移動検知モードの動作について説明する。
【００４３】
図４の位置判別モードのＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化したと判別されると、図１に示す判別回路７からの出力信号Ｓ6を受信して、制御回路３は連続エネルギー波を連続的に送波するようにスイッチ部１０を制御する。
【００４４】
その後、ＳＴＥＰ６では、位置判別モードと同様に、受波部４が連続エネルギー波の反射波を受波し、受波信号Ｓ2を出力する。そして混合回路５で受波信号Ｓ2と、送波信号Ｓ1と同じ周波数の基準信号Ｓ3と、を混合して検波し、フィルタ回路１１、増幅回路１２を介して検知信号Ｓ5が出力される。
【００４５】
検知信号Ｓ5は検出回路８へ入力され、ドップラー信号が検出される。ドップラー信号は周波数偏移として検出できる。周波数偏移があり、ＳＴＥＰ７で移動体があると判断されれば、ＳＴＥＰ８で検出回路８を用いて移動が検知される。この検出回路８では、特開２００８−１４５２５５号公報に示されるような種々の手法によって誤検知を抑制する対策を利用できる。
【００４６】
一方、ＳＴＥＰ７でドップラー成分が無く、移動体がないと判断されれば、次のＳＴＥＰ９で移動体が無いと判断された継続時間が測定される。所定時間内にドップラー信号が検出されれば、すなわち周波数偏移が検出されれば、ＳＴＥＰ６からフローが再開される。
【００４７】
ＳＴＥＰ９で所定時間以上ドップラー信号を検出できないと判断された場合、回路切替部９で検出回路８から判別回路７に混合回路５との接続が切り替えられる。
【００４８】
その後ＳＴＥＰ１０で連続エネルギー波の送波が停止され、位置判別モードのＳＴＥＰ１へ戻る。
【００４９】
なお、本実施の形態の位置判別モードでは、ＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化していないと判断した後に、ＳＴＥＰ５で連続エネルギー波の送波を停止した。これによりＳＴＥＰ４で物体の配置状況が変化したと判断された場合、連続エネルギー波の送波をＯＮ期間からそのまま継続して、位置判別モードから移動検知モードへ移行できる。したがって、迅速にドップラー信号を検出でき、検出速度を高めることができる。このように検出速度を向上させるためには、ＳＴＥＰ４の物体の配置状況変化の是非を判断した後に送波を停止する工程を設けることが好ましいが、工程の順番を変えても移動判別モードとして動作させること自体は可能である。すなわちＳＴＥＰ４の物体の配置状況変化の是非を判断する前に送波を停止することもできる。例えばＳＴＥＰ２の検知信号Ｓ5の取得の前に送波を停止したとしても本実施の形態の移動判別モードとして動作する。
【００５０】
以下、本実施の形態の効果を説明する。
【００５１】
本実施の形態では、物体検出装置の駆動エネルギーを低減できる。
【００５２】
その理由は、連続エネルギー波を間欠的に送波し、それぞれの送波サイクルに対応した検知信号Ｓ5どうしを比較することで、物体の配置状況が変化したかどうかを判定できるからである。そして物体の配置状況が変化したと判断した場合に、連続エネルギー波を連続的に送波してドップラー方式で物体の移動を検出するため、エネルギーを効率良く利用できる。そしてその結果、物体検出装置の駆動エネルギーを低減できる。
【００５３】
なお、連続エネルギー波を連続的に送波する移動検知モードでは、誤検知を抑制するため種々の手法が利用されている。本実施の形態では、物体の移動は連続エネルギー波を連続的に送波して検出するため、これらの手法も有効に組合すことができる。
【００５４】
さらに本実施の形態では、回路構成の小型を実現できる。
【００５５】
すなわち連続エネルギー波を間欠的に送波する位置判別モードとしては、例えば以下の方法も考えられる。例えば超音波を送波してから反射波を受波した時間と音速とを掛けて物体と物体検出装置との距離を算出し、この距離が測定時間によって変化した場合に物体が移動したと判別する方法である。しかしこの方法では、受波信号を別途ドップラー方式とは異なる検波回路（例えば包絡線検波回路）で検波する必要があり、回路構成が大型化したり、部品点数が増大したりする。
【００５６】
これに対し本実施の形態では、位置判別モードの検波回路として、移動検知モードで用いる混合回路５をそのまま利用できるため、回路構成が小型化でき、部品点数も低減できる。
【００５７】
以上より本実施の形態では、物体検出装置の駆動エネルギーを低減でき、更に物体検出装置の回路構成を小型化できる。
【００５８】
なお、位置判別モードにおいて、連続エネルギー波のＯＦＦ期間は、超音波が届く範囲の空間内を連続エネルギー波が往復する時間以上とすることがより好ましい。
【００５９】
連続エネルギー波を送波した直後は、受波部４が送波部２からの残響波を受波してしまい、安定した検出が困難となる場合があるが、連続エネルギー波が往復する時間以上にＯＦＦ期間を設けることで、受波信号Ｓ2に対する残響波の干渉を抑制できる。
【００６０】
（実施の形態２）
本実施の形態と実施の形態１との主な違いは、混合回路を複数備え、それぞれの混合回路に位相の異なる基準信号を入力した点である。
【００６１】
実施の形態１において、位置判別モード、移動検知モードのいずれのモードにおいても受波信号Ｓ2は混合回路５で検波されるが、物体の配置や大きさ等によって検波後の合成信号Ｓ4の波形が移動の有無によって変化しない可能性がある。
【００６２】
これに対し本実施の形態では、図５の回路ブロック図に示すように、混合回路５、１３を例えば二つ設け、それぞれの混合回路５、１３に送波信号Ｓ1と周波数が同じで、互いに位相の異なる基準信号Ｓ3、Ｓ103を入力した。したがって、混合回路５、１３から出力された合成信号Ｓ4、Ｓ104のうち少なくともいずれか一方は移動の有無によって波形が変化する。そしてそれぞれの合成信号Ｓ4、Ｓ104はフィルタ回路１１、１４、増幅回路１２、１５を経て検知信号Ｓ5、Ｓ105として出力され、判別回路７および検出回路８に入力することができる。
【００６３】
これにより本実施の形態では、物体の配置や大きさの条件が多岐に渡っても移動を検知できる可能性が高くなる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、混合回路５、１３を二つ有する構成としたが、二つ以上設けてもよい。
【００６５】
また少なくとも二つの混合回路５、１３を用いる場合は、それぞれの混合回路５、１３に、送波信号Ｓ1と周波数が同じで、互いに位相が９０°異なる基準信号Ｓ3、Ｓ103を入力することがより好ましい。これによりたとえば一方の合成信号Ｓ4の波形が移動の有無によって変化しない場合、他方の合成信号Ｓ104は、移動の有無によって波形の変化が最大となる。したがって物体の配置や大きさによらず、効率よく物体の移動を検出できる。また二つの混合回路５、１３で十分に検出精度を向上できる。
【００６６】
なお、実施の形態１と同様に、本実施の形態においても回路切替部９は、検出回路８でドップラー信号を所定時間以上検出できないと判断された場合、検出回路８から判別回路７に混合回路５との接続を切り替える構成としてよい。
【００６７】
また連続エネルギー波のＯＦＦ期間は、連続エネルギー波が届く所定範囲の空間内を連続エネルギー波が往復する時間以上としてよい。
【００６８】
その他実施の形態１と同様の構成および効果については説明を省略する。
【００６９】
上記の実施の形態１、２では、車両あるいは車内の盗難防止用に用いられる物体検出装置を例に挙げたが、その他照明器具や金庫、看板、広告、パーソナルコンピュータ画面やテレビ画面などの近傍で人物や物体を検出する等、種々の用途で用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、物体の移動を検出できる物体検出装置の省エネルギー化に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１  駆動回路
２  送波部
３  制御回路
４  受波部
５  混合回路
６  記憶回路
７  判別回路
８  検出回路
９  回路切替部
１０  スイッチ部
１１  フィルタ回路
１２  増幅回路
１３  混合回路
１４  フィルタ回路
１５  増幅回路
【図１】
2014106124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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