(57)【要約】【課題】対象とする検知領域内の物体の存在を検知するにあたって、物体の表面の状態や設置場所の環境条件の影響を受け難いセンサ装置を提供する。【解決手段】対象とする検知領域に粗密波を送波する送波器３と、送波器３から送波された粗密波を受波するとともに当該粗密波を受波信号に変換する受波器５とが、検知領域を挟んで配置される。検知部は、送波器３から受波器５への粗密波を遮断する物体Ｃが検知領域内に存在することを、受波器５からの受波信号の変化によって検知する。受波器５は、それぞれ粗密波を受波して受波信号を出力する受波素子７が複数個配列されたものであって、検知部は、各受波素子７のそれぞれの受波信号間の時間差によって受波器５が粗密波を受波する方位を識別している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする検知領域に粗密波を送波する送波器と、送波器を駆動する駆動部と、送波器に対して検知領域を挟んで配置され送波器から送波された粗密波を受波するとともに当該粗密波を電気信号である受波信号に変換する受波器と、受波器から受波信号を受けて当該受波信号の振幅の変化によって検知領域内で送波器から受波器への粗密波を遮断する物体の存在を検知する検知部とを備え、受波器は、それぞれ粗密波を受波し受波信号を出力する複数個の受波素子が配列されており、検知部は、各受波素子のそれぞれの受波信号間の時間差によって受波器が粗密波を受けた方位を識別することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記検知部は、前記受波器が前記送波器の方位から粗密波を受けた場合にすべての前記受波素子からの受波信号のタイミングを一致させるように設定された遅延時間だけ各受波素子からの受波信号をそれぞれ遅延させる遅延手段と、遅延手段により遅延された受波信号を加算する加算手段と、加算手段により加算された受波信号の振幅が所定のしきい値を下回ると検知領域内に物体が存在すると判断する判断手段とを有することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記検知部は、前記受波器の出力から前記検知領域内における各方位の粗密波の強度分布を検出する強度分布検出手段と、検知領域内に物体が存在しない期間に強度分布検出手段により検出された強度分布を記憶する記憶手段と、強度分布検出手段により検出される強度分布が記憶手段に記憶された強度分布から変化すると検知領域内に物体が存在すると判断する判断手段とを有することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記検知領域を移動する物体を検知するセンサ装置であって、前記受波器は一方向に複数個配列され、前記検知部は、受波器間において受波信号の振幅が変化した順序によって前記一方向における前記物体の移動の向きを検知する向き検知手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記検知領域を移動する物体を検知するセンサ装置であって、前記受波器は前記物体の高さ方向に複数個配列され、前記検知部は、受波信号の振幅が変化した受波器の個数によって前記物体の高さを検知する高さ検知手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記検知領域内に物体が存在すると判断した場合に、受波信号の振幅の変化が大きいほど検知領域内に存在する物体が大きいと判断する大きさ判断手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記送波器に連続した粗密波を発生させるように送波器の音源である送波素子を連続して駆動することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記駆動部は粗密波が間欠的に送波されるように前記送波器の音源である送波素子を間欠的に駆動し、送波器が粗密波を送波した後に受波信号を有効とするタイミングを決定するタイミング制御部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記送波器に単発の粗密波を発生させるように前記送波素子に単発のパルス電流を流すことを特徴とする請求項８記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、前記送波器に一定時間間隔で粗密波を発生させるように前記送波素子を一定時間間隔で駆動することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記送波器は、送波する粗密波の周波数に共振周波数を持たず、前記受波器は、送波器から送波された粗密波の周波数に共振周波数を持たないことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象とする検知領域に粗密波を送波し当該粗密波を用いて検知領域における物体の存在の検知を行うセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のセンサ装置として、粗密波を送波する送波器と粗密波を受波する受波器とを互いに隣接して備え、送波器から送波した粗密波が検知領域内に存在する物体で反射されて受波器に戻ってくると、検知領域内に物体が存在すると判断する所謂反射型のものが知られている。ここで、検知領域の範囲は粗密波がセンサ装置から往復可能な距離によって区切られ、この距離は送波器が粗密波を送波してから受波器が粗密波を受波する時間の範囲によって設定される。このセンサ装置を用いれば、たとえば図１８に示すように部屋の出入口Ｄにセンサ装置Ａを設置して、部屋に出入する人を検知することが可能である（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８０２６２号公報（第１０頁、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述したような反射型のセンサ装置Ａにおいては、物体Ｃの存在を検知するために粗密波を物体Ｃで反射させているものであるから、物体Ｃの表面の状態や設置場所の環境条件によっては受波器で受波する反射波の強度が不十分であったり、不要方向からの粗密波を受波したりすることがあり、物体Ｃが検知領域内に存在しても検知できずに失報となったり、検知領域内に物体Ｃが存在しないにもかかわらず検知領域内に物体Ｃが存在すると誤報する可能性がある。
【０００４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、対象とする検知領域内の物体の存在を検知するにあたって、物体の表面の状態や設置場所の環境条件の影響を受け難いセンサ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】
【０００５】
請求項１の発明では、対象とする検知領域に粗密波を送波する送波器と、送波器を駆動する駆動部と、送波器に対して検知領域を挟んで配置され送波器から送波された粗密波を受波するとともに当該粗密波を電気信号である受波信号に変換する受波器と、受波器から受波信号を受けて当該受波信号の振幅の変化によって検知領域内で送波器から受波器への粗密波を遮断する物体の存在を検知する検知部とを備え、受波器は、それぞれ粗密波を受波し受波信号を出力する複数個の受波素子が配列されており、検知部は、各受波素子のそれぞれの受波信号間の時間差によって受波器が粗密波を受けた方位を識別することを特徴とするセンサ装置。
【０００６】
この構成によれば、送波器から受波器への粗密波を遮断する物体の存在を検知するものであるから、物体の表面の状態の影響を受けないという利点がある。また、検知部は受波器が粗密波を受けた方位を識別するので、検知領域内に物体が存在する場合に受波器が回り込みによる粗密波を受けることがあっても、受波器において送波器から直接受けた粗密波と回り込みによる粗密波とを区別することができ、結果的に、検知領域内の物体の存在を検知することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記検知部は、前記受波器が前記送波器の方位から粗密波を受けた場合にすべての前記受波素子からの受波信号のタイミングを一致させるように設定された遅延時間だけ各受波素子からの受波信号をそれぞれ遅延させる遅延手段と、遅延手段により遅延された受波信号を加算する加算手段と、加算手段により加算された受波信号の振幅が所定のしきい値を下回ると検知領域内に物体が存在すると判断する判断手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、受波器が送波器の方位から受波する粗密波の強度の変化により物体の存在を検知するものであって、受波器が送波器とは異なる方位からの外来ノイズや多重反射などによる受波信号を受けて失報となることはない。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記検知部は、前記受波器の出力から前記検知領域内における各方位の粗密波の強度分布を検出する強度分布検出手段と、検知領域内に物体が存在しない期間に強度分布検出手段により検出された強度分布を記憶する記憶手段と、強度分布検出手段により検出される強度分布が記憶手段に記憶された強度分布から変化すると検知領域内に物体が存在すると判断する判断手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、強度分布検出手段により粗密波の強度分布が検出される空間範囲にわたって物体の存在を検知することができるので、検知領域を比較的広く設定することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記検知領域を移動する物体を検知するセンサ装置であって、前記受波器は一方向に複数個配列され、前記検知部は、受波器間において受波信号の振幅が変化した順序によって前記一方向における前記物体の移動の向きを検知する向き検知手段を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、検知領域を移動する物体の移動の向きを検知することができるので、部屋の出入口に設置して入室と退室とを区別することが可能になる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記検知領域を移動する物体を検知するセンサ装置であって、前記受波器は前記物体の高さ方向に複数個配列され、前記検知部は、受波信号の振幅が変化した受波器の個数によって前記物体の高さを検知する高さ検知手段を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、検知領域を移動する物体の高さを検知することができるので、物体が人であるのか、あるいは人ではなく小動物などであるのかを区別することが可能になる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記検知部は、前記検知領域内に物体が存在すると判断した場合に、受波信号の振幅の変化が大きいほど検知領域内に存在する物体が大きいと判断する大きさ判断手段を有することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、検知領域内に存在する物体の大きさを判断することができるので、物体が人であるのか、あるいは人ではなく小動物などであるのかを区別することが可能になる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記駆動部は、前記送波器に連続した粗密波を発生させるように送波器の音源である送波素子を連続して駆動することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、検知領域内の物体の存在を絶えず監視することができる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記駆動部は粗密波が間欠的に送波されるように前記送波器の音源である送波素子を間欠的に駆動し、送波器が粗密波を送波した後に受波信号を有効とするタイミングを決定するタイミング制御部を備えることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、タイミング制御部により決定されるタイミングで受波信号が有効となるものであって、送波器から送波された粗密波を受波器が受波する期間にのみ受波信号を有効とすることができるので、外来ノイズや多重反射などによる受波信号を受けて検知部が誤動作することを防止できる。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記駆動部は、前記送波器に単発の粗密波を発生させるように前記送波素子に単発のパルス電流を流すことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、送波器から送波される粗密波にサイドローブが発生することを防止できるので、送波器から受波器に向けて粗密波を送波することにより、外来ノイズや多重反射などによる受波信号を受けて検知部が誤動作することを防止できる。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明において、前記駆動部は、前記送波器に一定時間間隔で粗密波を発生させるように前記送波素子を一定時間間隔で駆動することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、受波信号を有効とするタイミングを一定時間間隔とすることができるので、送波器と受波器とを同期させることなく受波信号を有効とするタイミングを決定することができる。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項８ないし請求項１０のいずれかの発明において、前記送波器は、送波する粗密波の周波数に共振周波数を持たず、前記受波器は、送波器から送波された粗密波の周波数に共振周波数を持たないことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、送波器から送波される粗密波に残響成分が含まれることが防止され、かつ受波器において粗密波を受波した後に残響成分が残ることが防止されるので、各受波素子のそれぞれの受波信号間の時間差が残響成分により時間軸方向に広がることがなく、検知部において受波器が粗密波を受波する方位を精度良く識別することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、送波器から受波器への粗密波を遮断する物体の存在を検知するものであるから、物体の表面の状態の影響を受けないという利点がある。また、検知部は受波器が粗密波を受けた方位を識別するので、検知領域内に物体が存在する場合に受波器が回り込みによる粗密波を受けることがあっても、受波器において送波器から直接受けた粗密波と回り込みによる粗密波とを区別することができ、結果的に、検知領域内の物体の存在を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施形態１）
本実施形態では、図２に示すように、通路Ｂの一部を検知領域としてこの検知領域を通過する物体Ｃを検知するセンサ装置Ａについて説明する。本実施形態のセンサ装置Ａは、図１に示すように、検知領域（空気中）に粗密波を送波する送波手段１と、送波手段１との間に検知領域を挟んで設置され送波手段１からの粗密波を受波する受波手段２とを備えている。送波手段１と受波手段２とは、物体Ｃが通路Ｂを通って検知領域を通過する際に送波手段１から受波手段２への粗密波が遮断されるように、通路Ｂの両側方にそれぞれ設置される。
【００２９】
送波手段１は、図３に示すように電気信号である送波信号を粗密波に変換する送波器３と、粗密波が間欠的に送波されるように送波器３を駆動する駆動部４とを有し、受波手段２は、粗密波を受波するとともに当該粗密波を電気信号である受波信号に変換する受波器５と、受波器５から受波信号を受けて受波信号の振幅の変化によって検知領域を通過する物体Ｃを検知する検知部６とを有する。ここで、受波器５は通路Ｂの長手方向に３個等間隔に配列されることにより検知領域を物体Ｃが移動する向きを特定できるようにしてあるが、検知領域内の物体Ｃの存在を検知する構成を説明するために、まず１個の受波器５について説明する。
【００３０】
本実施形態では、検知部６において受波器５が粗密波を受けた方位を識別している。具体的には、それぞれ粗密波を受波し受波信号を出力する受波素子７を複数個配列して受波器５を構成し、検知部６において各受波素子７のそれぞれの受波信号間の時間差によって受波器５が粗密波を受波した方位を識別している。複数個の受波素子７を配列すれば、たとえば受波器５において受波素子７が配列された一面に直交する方向に対して角度θ°だけ傾いた方位からの粗密波を受ける場合に、隣接する受波素子７（間隔をｄとする）のそれぞれの受波信号間の時間差は（受波素子７の間隔ｄ）×（ｓｉｎθ）÷（音速）になる（図４参照）。本実施形態の受波器５は、受波器５と送波器３とを結ぶ方向に直交する一面上において、縦方向（垂直方向）に５個、横方向（水平方向）に５個それぞれ等間隔に配列された合計１０個の受波素子７を有する。
【００３１】
ところで、本実施形態の検知部６は、受波器５が送波器３の方位から受ける粗密波に対応する受波信号のみを用いて検知領域内の物体Ｃの有無を検知するものであって、図３に示すように、受波器５からの受波信号を増幅するアンプ１１と、アンプ１１で増幅された受波信号をＡ／Ｄ変換するＡＤコンバータ１２と、ＡＤコンバータ１２でデジタル信号化された受波信号を格納するフレームメモリ１３と、フレームメモリ１３に格納された受波信号を用いて検知領域内の物体Ｃの有無を判断する演算器８とを有する。ここにおいて、単に受波信号の位相差や振幅の大きさのみの処理を行う場合にはＡＤコンバータ１２に代えてコンパレータで構成することもあるが、本実施形態ではＡＤコンバータ１２を採用している。ここでは、アンプ１１の増幅率は４０ｄＢ〜６０ｄＢとしており、Ｓ／Ｎ比は６０ｄＢ程度である。ＡＤコンバータ１２には１６ｂｉｔのものを用いており、サンプリング周波数は１ＭＨｚとしてある。受波信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、フレームメモリ１３に格納するという一連の処理は、各受波素子７についてそれぞれ行われるものである。フレームメモリ１３は、それぞれの受波素子７について、ＡＤコンバータ１２のサンプリング周期（ここでは１μｓ）毎に受波信号の振幅を格納できるように分割された記憶領域を持つ。
【００３２】
演算器８は、受波器５が送波器３の方位から受ける粗密波に対応する受波信号を特定するために、各受波素子７からの受波信号をそれぞれ遅延させる遅延手段としての機能と、遅延手段により遅延された受波信号を加算する加算手段としての機能とを有している。ここで、演算器８は、受波器５が送波器３の方位から粗密波を受けた場合にすべての受波信号のタイミングが一致するように設定された遅延時間だけ遅延手段として各受波信号を遅延させた状態で、受波信号をフレームメモリ１３から各受波素子７毎に読み出すことにより、受波器５が送波器３の方位から受けた粗密波に対応する受波信号を加算手段の出力として取り出すことができるようにしている。
【００３３】
すなわち、受波器５が送波器３の方位から粗密波を受けた場合に各受波素子７のそれぞれの受波信号間に図５（ａ）に示すような時間差が生じていても、各受波信号をそれぞれ遅延させることにより図５（ｂ）のようにすべての受波信号のタイミングを一致させることができる。そして、遅延後のすべての受波信号を図５（ｃ）のように加算することによって、受波器５が送波器３の方位から受波した粗密波に対応する受波信号を得ることができるのである。ここにおいて、上述したように遅延時間を設定すれば受波器５が斜め方向から受ける粗密波に対応する受波信号を加算手段の出力とすることもできるので、受波器５は送波器３からの粗密波を受波可能な範囲内であれば、送波器３に対向せずに送波器３に対して傾けて設置されていてもよい。
【００３４】
さらに、演算器８は、加算された受波信号の振幅の変化から検知領域内の物体Ｃの有無を判断する判断手段としての機能を有し、判断手段において、加算後の受波信号の振幅と所定のしきい値とを比較して物体Ｃの有無を判断する。判断手段は、加算後の受波信号の振幅がしきい値を下回ると、検知領域内に物体Ｃが存在すると判断する。
【００３５】
ところで、本実施形態では、検知部６の演算器８が図３に示すように送波手段１の駆動部４に接続されており、送波器３が粗密波を送波するタイミングに合わせて受波信号を有効とする期間（以下では「受波期間」と呼ぶ）を決定するタイミング制御部としての機能を有している。送波器３と受波器５との距離が一定であれば送波器３から送波された粗密波が受波器５に到達するのに要する時間（以下では「送波時間」と呼ぶ）は一定になるので、タイミング制御部は駆動部４が送波器３を駆動してから送波時間経過後から受波期間を開始させるように設定される。このようにタイミング制御部としての機能を有することにより、送波器３から送波された粗密波を受波器５が受波する期間にのみ受波信号を有効とすることができるので、外来ノイズや多重反射などによる受波信号を受けて検知部６が誤動作することを防止できる。ただし、本実施形態では駆動部４が送波器３を一定時間間隔で駆動するようにしており、受波期間も一定時間間隔になるので、タイミング制御部は送波器３が粗密波を複数回送波する度に１度タイミングを合わせればよい。
【００３６】
また、タイミング制御部としての機能をＡＤコンバータ１２に設けてＡＤコンバータ１２が受波期間にのみ受波信号をデジタル信号化するようにしてもよく、ここにおいて、受波期間が３０ｍｓで、本実施形態のように受波素子７が１０個の場合には、（３０ｍｓ）×（１ＭＨｚ）×（１６ｂｉｔ）×（１０個）＝（６００ｋｂｙｔｅ）のフレームメモリ１３が必要になる。
【００３７】
一方、本実施形態では、送波器３および受波器５に、送受波する粗密波の周波数に共振周波数を持たないものをそれぞれ採用することによって、送波器３から送波される粗密波における残響成分と受波器５から出力される受波信号における残響成分との両方を比較的小さくし、送波器３から受波器５への粗密波が物体Ｃにより遮断された場合には残響成分によらずに受波信号の振幅が変化するようにしている。
【００３８】
具体的な構成として、送波器３においては、図６に示すような熱励起方式のものを採用している。この送波器３は、単結晶シリコン等からなる基板１４と、基板１４上に設けられたナノ結晶シリコン等からなる熱絶縁層１５と、送波器の音源である送波素子として熱絶縁層１５上に成膜されたアルミニウム等の金属薄膜１６とを備えている。図６において、熱絶縁層１５の両側に形成された金属薄膜１６の左右両端部には、一対の通電電極１７が設けられる。金属薄膜１６はこの通電電極１７を通して通電されたときに発熱するものであって、熱絶縁層１５は金属薄膜１６からの熱が基板１４側に逃げることを防止している。
【００３９】
ここにおいて、駆動部４が通電電極１７間に交流電圧を印加して送波信号としての駆動電流を流すと、金属薄膜１６が温度変化を繰り返すことにより金属薄膜１６に接触する媒質（空気）が膨張収縮して、駆動電流と同じ周波数の粗密波が生じるのである。このように、本実施形態の送波器３は、金属薄膜１６の温度変化により粗密波を発生するものであって、自身が機械的に振動するものではなく共振周波数を持たないので、粗密波の発生時に共振による残響成分を発生することはない。駆動部４は、この送波器３の金属薄膜１６に図７に示すようなガウス波形状の駆動電流を流すことによって送波器３を駆動する。ガウス波形状の駆動電流の周波数成分はガウス分布であるから、このような駆動電流で送波器３を駆動することによって、特定の周波数帯域を有する粗密波を発生することができる。ここでは、粗密波の周波数帯域を５０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの超音波領域に設定している。
【００４０】
また、駆動部４が出力する駆動電流を単発のパルス電流とし、送波器３から単発の粗密波を送波させるようにしてもよく、この場合に、送波器３が送波する粗密波にサイドローブが発生することを防止できるので、送波器３から受波器５に向けて粗密波を送波することにより、外来ノイズや多重反射などによる受波信号を受けて検知部６が誤動作することを防止できる。
【００４１】
一方、受波器５の各受波素子７においては、共振周波数を持たない静電容量形のマイクロフォンをそれぞれ採用している。この受波素子６は、図８に示すように、単結晶シリコン等からなり一部に受波孔１８が形成された基板１９と、受波孔１８の一方の開口を覆うように基板１９に連続一体に形成され可動電極（図示せず）を設けた薄膜の受波体２０と、ギャップ２１を介して受波体２０に対向する固定電極保持部２２と、固定電極保持部２２に設けられた固定電極２３とを備え、基板１９と受波体２０とでダイアフラム構造を構成している。受波孔１８は受波体２０側ほど狭くなる形状に形成されている。この構成により、受波体２０が粗密波を受けると受波体２０が振動し、受波体２０と固定電極２３との距離が変化する。結果的に、可動電極と固定電極２３との間の静電容量が変化する。そして、可動電極と固定電極２３との間に電圧が印加されることにより、この静電容量の変化に依存して変化する電圧を受波信号として取り出すことができる。また、受波素子７の構造は、上述したダイアフラム構造に限らず、受波体２０を受波孔１８の一辺において基板１９に連続させたカンチレバー構造としてもよい。
【００４２】
本実施形態では、上述した構成によって、送波器３から送波される粗密波に残響成分が含まれることを防止するとともに受波器５において粗密波を受波した後に残響成分が残ることを防止しているので、各受波素子７のそれぞれの受波信号が残響成分により時間軸方向に広がることがなく、検知部６において受波器５が粗密波を受波する方位を精度良く識別することができる。詳しくは、１０個の受波素子７が一平面上に配列された本実施形態の受波手段２においては、受波素子７が配列された平面に直交する方向に対して、角度０°のときの強度を０ｄＢとすると、角度５°のときに強度が−３ｄＢとなるような、比較的鋭い指向性を有する。
【００４３】
上述したセンサ装置Ａにより検知領域を通過する物体Ｃを検知する動作を、送波器３から送波される粗密波と、各受波器５から出力される受波信号とを示す図９，図１０，図１１を参照して以下に説明する。３個の受波器５をそれぞれ受波器５ｘ、受波器５ｙ、受波器５ｚとし、図９，図１０，図１１においては、送波器３から送波される粗密波を（ａ）に示し、受波器５ｘからの受波信号を（ｂ）に示し、受波器５ｙからの受波信号を（ｃ）に示し、受波器５ｚからの受波信号を（ｄ）に示す。ここでは、送波器３と受波器５との間の距離を１０ｍとし、送波器３は５０ｍｓ周期で粗密波を４回送波するものとする。この場合に、送波器３から送波された粗密波が受波器５に到達するまでに要する送波時間は３０ｍｓ程度になるので、タイミング制御部は、送波器３が粗密波を送波してから３０ｍｓ経過後から２０ｍｓの期間を受波期間とするようにタイミングを決定している。
【００４４】
まず、図９を参照して検知領域内に物体Ｃが存在しない場合の動作について説明する。図９においては、送波器３から各受波器５ｘ〜５ｚへの粗密波が全く遮断されておらず、いずれの受波信号にも振幅の変化がないので、検知部６は検出領域内に物体Ｃが存在しないと判断する。
【００４５】
次に、図１０を参照して検知領域内に物体Ｃが存在する場合の動作について説明する。図１０では、送波器３が２回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に送波器３からすべての受波器５ｘ〜５ｚへの粗密波が遮断されているので、送波器３が２回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間において、検知部６は検知領域内に物体Ｃが存在すると判断する。
【００４６】
また、図１１に示すように各受波器５ｘ〜５ｚへの受波信号が順に遮断された場合には、検知部６は検知領域内に物体Ｃが存在することに加えて、向き検知手段としてこの物体Ｃが検知領域内を移動した向きも検知することができる。要するに、図１１においては、送波器３が２回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に送波器３から１個の受波器５ｘへの粗密波が遮断され、その後の送波器３が３回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に送波器３から他の受波器５ｙへの粗密波が遮断され、その後の送波器３が４回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に送波器３から他の受波器５ｚへの粗密波が遮断されているので、検知部６は、送波器３が２回目の粗密波を送波してから４回目の粗密波が受波器５ｘ〜５ｚ側に到達するまでの期間に、検知領域において物体Ｃが送波器３と受波器５ｘとの間から送波器３と受波器５ｙとの間に移動し、さらに送波器３と受波器５ｚとの間に移動したと判断する。
【００４７】
なお、本実施形態のように複数個の受波素子７を配列して受波器５とし、検出部６により受波器５が粗密波を受波する方位を識別する構成は、上述した透過型のセンサ装置Ａや従来構成として示した反射型のセンサ装置Ａ（図１２参照）の他にも、図１３に示すように、送波器３と受波器５とを検知領域を挟んで配置し、送波器３と受波器５とを結ぶ方向に対して送波器３および受波器５をそれぞれ傾けて設置したセンサ装置Ａにも適用できる。このセンサ装置Ａの送波器３から送波される粗密波は、受波器５に直接到達する直接波と、物体Ｃで反射されて受波器５に到達する反射波との２通りあって、検知部６は、受波器５が粗密波を受ける方位によって直接波と反射波とを識別し、直接波および反射波を用いて物体Ｃの存在を検知する。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態のセンサ装置Ａは、実施形態１のセンサ装置Ａに対して、３個の受波器５ｘ〜５ｙを通路Ｂの長手方向に代えて、図１４に示すように検知領域を移動する物体Ｃの高さ方向（すなわち通路Ｂの床面に直交する方向）に等間隔で配列したものである。ここでは、最も高い位置に受波器５ｘが配置され、受波器５ｘの下方に受波器５ｙ、さらに下方に受波器５ｚが配置されている。
【００４９】
このセンサ装置Ａにより検知領域を通過する物体Ｃを検知する動作を、送波器３から送波される粗密波を（ａ）に示し、受波器５ｘからの受波信号を（ｂ）に示し、受波器５ｙからの受波信号を（ｃ）に示し、受波器５ｚからの受波信号を（ｄ）に示す図１５，図１６を参照して以下に説明する。ここでは、送波器３と受波器５との間の距離を１０ｍとし、送波器３は５０ｍｓ周期で粗密波を４回送波するものとする。
【００５０】
送波器３が２回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に送波器３から１個の受波器５ｚへの粗密波が遮断されている図１５の場合には、検知部６は、送波器３が２回目の粗密波を送波してから当該粗密波が各受波器５ｘ〜５ｚに到達するまでの期間に、検知領域内に受波器５ｙの高さに到達しない程度の高さの物体Ｃが存在していたと判断する。要するに、本実施形態では、検知部６は高さ検知手段として検知領域内に存在する物体Ｃの高さを検知することができるので、検知領域を通過した物体Ｃが人であるのか、あるいは人ではなく小動物などであるのかを区別することが可能になる。
【００５１】
また、図１６に示すように各受波器５ｘ〜５ｚへの粗密波が物体Ｃで完全に遮断されずに回り込みによって各受波器５ｘ〜５ｚに強度の小さい粗密波が到達した場合には、検知部６は受波信号の変化によって物体Ｃの存在を検知するとともに、大きさ判断手段として受波信号の変化の大きさを物体Ｃの大きさの目安とする。したがって、たとえば検知領域内に存在する物体Ｃが人であると想定した場合に、検知部６は受波信号の振幅の大小を検知領域内に存在する人の体格の目安にする。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態のセンサ装置Ａは、駆動部４が、送波器３に連続した粗密波を発生させるように送波器３の音源である送波素子（金属薄膜１６）を連続して駆動する点が実施形態１のセンサ装置Ａと相違する。また、本実施形態では受波器５ｚを省略して２個の受波器５ｘ，５ｙにより粗密波を受波しており、図１７においては送波器３から送波される粗密波を（ａ）に示し、受波器５ｘからの受波信号を（ｂ）に示し、受波器５ｙからの受波信号を（ｃ）に示す。ここでは、送波器３と受波器５との間の距離を１０ｍとする。
【００５３】
この構成では、図１７に示すように送波器３から粗密波が絶えず送波されるので、検知領域内の物体Ｃの有無を絶えず監視することができる。さらに、連続した粗密波を発生させる場合には、送波器３が粗密波を送波するタイミングに合わせて受波期間を決定するタイミング制御部は不要であって、検知部６と駆動部４とを接続しなくてもよい。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５４】
（実施形態４）
本実施形態のセンサ装置Ａは、実施形態１のように受波器５が送波器３の方位から受ける粗密波に対応する受波信号のみを用いて検知領域内の物体Ｃの存在を検知する構成に代えて、検知領域内の各方位の粗密波の強度分布を検出して当該強度分布の変化により検知領域内の物体Ｃの存在を検知するようにしたものである。
【００５５】
本実施形態の検知部６は、受波器５の出力から検知領域内における各方位の粗密波の強度分布を検出する強度分布検出手段と、検知領域内に物体Ｃが存在しない期間に強度分布検出手段により検出された強度分布を基本強度分布として記憶する記憶手段と、強度分布検出手段により検出される強度分布が記憶手段に記憶された基本強度分布から変化すると検知領域内に物体Ｃが存在すると判断する判断手段とを有している。つまり、検知領域内に物体Ｃが存在する場合には送波器３から送波された粗密波が物体Ｃで反射あるいは吸収されることにより検知領域内の粗密波の強度分布が変化することを利用して、物体Ｃの存在を検知するのである。
【００５６】
この構成では、強度分布検出手段により粗密波の強度分布が検出される空間範囲にわたって物体Ｃの存在を検知することができるので、検知領域を比較的広く設定することができる。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態１のセンサ装置を示す概略図である。
【図２】同上のセンサ装置を設置した状態を示す説明図である。
【図３】同上のセンサ装置の構成を示す概略図である。
【図４】同上の受波器が粗密波を受波する方位を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）は各受波素子のそれぞれの受波信号を示し、（ｂ）は遅延後の受波信号を示し、（ｃ）は加算後の受波信号を示す説明図である。
【図６】同上の送波器の構成を示す断面図である。
【図７】同上の駆動電流を示す波形図である。
【図８】同上の受波素子の構成を示す断面図である。
【図９】同上の検知領域内に物体が存在しない場合の動作説明図である。
【図１０】同上の検知領域を物体が通過する場合の動作説明図である。
【図１１】同上の検知領域を物体が通過する場合の動作説明図である。
【図１２】反射型のセンサ装置を示す概略図である。
【図１３】送波器と受波器とを互いに傾けて設置したセンサ装置を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施形態２のセンサ装置を設置した状態を示す説明図である。
【図１５】同上の検知領域を物体が通過する場合の動作説明図である。
【図１６】同上の検知領域を他の物体が通過する場合の動作説明図である。
【図１７】本発明の実施形態３において検知領域を物体が通過する場合の動作説明図である。
【図１８】従来例のセンサ装置を部屋の出入口に設置した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
３  送波器
４  駆動部
５  受波器
６  検知部
７  受波素子
Ａ  センサ装置
Ｃ  物体
【図１】
2006064528.tif 000003
【図２】
2006064528.tif 000004
【図３】
2006064528.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006064528.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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