(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で複数種類の情報を同時に検出できる電波センサ装置を提供する。【解決手段】電波センサ装置１は、１オクターブ以上離れて互いに異なる周波数ｆ１，ｆ２となった第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔをマルチバンド送信アンテナ６から出力し、マルチバンド受信アンテナ７により受信する。受信回路９は、第１の送信信号Ｓ１ｔと同期した第１の同期信号Ｓ１refと第１の受信信号Ｓ１ｒとをミキシングして第１の混合信号Ｓ１ｍを出力する。また、受信回路９は、第２の送信信号Ｓ２ｔと同期した第２の同期信号Ｓ２refと第２の受信信号Ｓ２ｒとをミキシングして第２の混合信号Ｓ２ｍを出力する。検出回路１２は、第１の検出信号と第２の検出信号とに基づいて、被測定対象物Ｏにおける異なる２つの情報を同時に得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１オクターブ以上離れて互いに異なる周波数の第１，第２の送信信号を生成する送信回路と、
前記送信回路に接続され前記第１，第２の送信信号を被測定対象物に向けて出力するマルチバンド送信アンテナと、
前記第１，第２の送信信号を前記被測定対象物が反射または透過した信号を受信するマルチバンド受信アンテナと、
前記マルチバンド受信アンテナで受信した信号から前記第１の送信信号に応じた第１の受信信号と前記第２の送信信号に応じた第２の受信信号とを分離するダイプレクサと、
前記第１の送信信号と同期した信号と前記第１の受信信号とをミキシングして第１の混合信号を出力し、前記第２の送信信号と同期した信号と前記第２の受信信号とをミキシングして第２の混合信号を出力する受信回路とを備えた電波センサ装置。
【請求項２】
前記マルチバンド送信アンテナと前記マルチバンド受信アンテナとは、前記被測定対象物を挟んで異なる位置に配置され、
前記マルチバンド送信アンテナから出力された前記第１，第２の送信信号は、前記被測定対象物内を透過して前記マルチバンド受信アンテナによって受信される構成としてなる請求項１に記載の電波センサ装置。
【請求項３】
前記マルチバンド送信アンテナと前記マルチバンド受信アンテナとは、両者で兼用される単一のマルチバンドアンテナによって構成され、
前記マルチバンドアンテナから出力された前記第１，第２の送信信号は、前記被測定対象物に反射して前記マルチバンドアンテナによって受信される構成としてなる請求項１に記載の電波センサ装置。
【請求項４】
前記マルチバンド送信アンテナおよび前記マルチバンド受信アンテナは、レンズアンテナによって構成してなる請求項１ないし３のいずれかに記載の電波センサ装置。
【請求項５】
前記第１の送信信号と前記第２の送信信号とは、前記被測定対象物である生体の複数種類の動作のうち異なる動作で検出感度が高くなるように設定し、
前記第１の送信信号に応じた前記第１の受信信号と前記第２の送信信号に応じた前記第２の受信信号とに基づいて、一方の動作の影響を低下させて他方の動作を検出する検出回路をさらに備えてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の電波センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定対象物の各種情報を測定するのに好適な電波センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば人体の心拍を測定する電波センサ装置が知られている。このような従来技術による電波センサ装置では、マイクロ波を人体に照射し、人体からの反射波や透過波に基づいて心拍を測定している（例えば、特許文献１，２，３，４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５３７８３号公報
【特許文献２】特開２００６−５５５０４号公報
【特許文献３】特開２０１４−３０７５３号公報
【特許文献４】特開２０１１−５０６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１ないし４に記載された電波センサ装置は、単一の周波数帯のマイクロ波を用いて心拍を測定している。このため、人体からの反射波や透過波には、心拍の信号成分以外に体動や呼吸による信号成分が混入することがあるのに加え、このような心拍以外の信号成分を分離し難い傾向がある。この結果、心拍の検出精度を高めるために、心拍の信号成分を抽出するための信号処理回路が複雑化するという問題がある。
【０００５】
また、電波センサ装置は、生体に限らず例えば橋、トンネル等のような構造体の状態測定にも適用可能である。しかしながら、単一の周波数帯の電波を用いて構造体の状態を測定した場合には、例えば構造体の表面状態と内部状態のような互いに異なる複数種類の情報を同時に検出することができないという問題もある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、簡易な構成で被測定対象物の複数種類の情報を同時に検出することができる電波センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、１オクターブ以上離れて互いに異なる周波数の第１，第２の送信信号を生成する送信回路と、前記送信回路に接続され前記第１，第２の送信信号を被測定対象物に向けて出力するマルチバンド送信アンテナと、前記第１，第２の送信信号を前記被測定対象物が反射または透過した信号を受信するマルチバンド受信アンテナと、前記マルチバンド受信アンテナで受信した信号から前記第１の送信信号に応じた第１の受信信号と前記第２の送信信号に応じた第２の受信信号とを分離するダイプレクサと、前記第１の送信信号と同期した信号と前記第１の受信信号とをミキシングして第１の混合信号を出力し、前記第２の送信信号と同期した信号と前記第２の受信信号とをミキシングして第２の混合信号を出力する受信回路とを備えた構成としている。
【０００８】
請求項２の発明は、前記マルチバンド送信アンテナと前記マルチバンド受信アンテナとは、前記被測定対象物を挟んで異なる位置に配置され、前記マルチバンド送信アンテナから出力された前記第１，第２の送信信号は、前記被測定対象物内を透過して前記マルチバンド受信アンテナによって受信される構成としている。
【０００９】
請求項３の発明は、前記マルチバンド送信アンテナと前記マルチバンド受信アンテナとは、両者で兼用される単一のマルチバンドアンテナによって構成され、前記マルチバンドアンテナから出力された前記第１，第２の送信信号は、前記被測定対象物に反射して前記マルチバンドアンテナによって受信される構成としている。
【００１０】
請求項４の発明では、前記マルチバンド送信アンテナ及び前記マルチバンド受信アンテナは、レンズアンテナによって構成している。
【００１１】
請求項５の発明は、前記第１の送信信号と前記第２の送信信号とは、前記被測定対象物である生体の複数種類の動作のうち異なる動作で検出感度が高くなるように設定し、前記第１の送信信号に応じた前記第１の受信信号と前記第２の送信信号に応じた前記第２の受信信号とに基づいて、一方の動作の影響を低下させて他方の動作を検出する検出回路をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、第１の送信信号と第２の送信信号とでは周波数が１オクターブ以上異なるから、例えば被測定対象物の複数種類の情報に応じて電波の反射率や透過率を相違させることができる。これに加えて、第１の送信信号に応じた第１の受信信号と第２の送信信号に応じた第２の受信信号との間でも周波数が１オクターブ以上異なるから、ダイプレクサを用いて両者を容易に分離することができる。このため、第１の受信信号によって検出された被測定対象物の情報と、第２の受信信号によって検出された被測定対象物の情報とを分離して抽出することができ、複雑な信号処理を行うことなく、被測定対象物における異なる２つの情報を同時に得ることができる。
【００１３】
また、単一のマルチバンド送信アンテナによって第１，第２の送信信号を被測定対象物に向けて出力することができると共に、第１，第２の送信信号を被測定対象物が反射または透過した信号を、単一のマルチバンド受信アンテナによって受信することができる。このため、周波数毎に異なるアンテナを用いた場合に比べて、装置全体の構成を簡略化することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを、被測定対象物を挟んで異なる位置に配置した。これにより、被測定対象物内を透過した第１，第２の送信信号をマルチバンド受信アンテナで受信することができる。このとき、第１の送信信号と第２の送信信号とでは被測定対象物に対する電波の透過率等を相違させることができるので、被測定対象物内を透過した信号から第１，第２の受信信号を分離することによって、被測定対象物における異なる２つの情報を得ることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを単一のマルチバンドアンテナによって兼用する構成した。これにより、マルチバンドアンテナは、第１，第２の送信信号を出力すると共に、被測定対象物に反射した第１，第２の送信信号を受信することができる。このとき、第１の送信信号と第２の送信信号とでは被測定対象物に対する電波の反射率等を相違させることができるので、被測定対象物に反射した信号から第１，第２の受信信号を分離することによって、被測定対象物における異なる２つの情報を得ることができる。また、マルチバンドアンテナはマルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとの両方として機能するので、これらを単一のマルチバンドアンテナによって構成することができ、電波センサ装置を小型化することができる。
【００１６】
さらに、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを単一のマルチバンドアンテナによって兼用するので、第１，第２の送信信号を生成する送信回路と第１，第２の混合信号を出力する受信回路とを、これらを組み合わせた送受信回路によって構成することができる。このため、送信回路と受信回路とが分離して設けられた場合に比べて、送信回路と受信回路との間で容易に同期をとることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、マルチバンド送信アンテナ及びマルチバンド受信アンテナをレンズアンテナによって構成した。ここで、一般的に、低周波の信号（電波）は伝搬損失が小さく、高周波の信号は伝搬損失が大きい傾向がある。一方、レンズアンテナは、低周波の信号では指向性及び利得が低く、高周波の信号では指向性及び利得が高い傾向がある。このため、第１，第２の送信信号で周波数が１オクターブ以上異なることによって、第１，第２の送信信号の間で伝搬損失に差が生じるときでも、レンズアンテナの指向性及び利得の特性によって、このような伝搬損失の差を低減することができる。この結果、レンズアンテナから第１，第２の送信信号を出力したときには、第１，第２の送信信号のうちいずれか一方が大きく減衰することがなく、第１，第２の送信信号を十分な信号強度をもって被測定対象物に照射することができる。また、被測定対象物が反射または透過した信号をレンズアンテナが受信したときには、第１，第２の受信信号のうちいずれか一方が大きく減衰することがなく、第１，第２の受信信号から被測定対象物の異なる情報を得ることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、第１の送信信号と第２の送信信号とは、生体の異なる動作で検出感度が高くなるように設定した。このため、第１の送信信号で検出感度が高い生体の動作は、第２の送信信号では検出感度が低下する。同様に、第２の送信信号で検出感度が高い生体の動作は、第１の送信信号では検出感度が低下する。従って、例えば第２の送信信号に応じた第２の受信信号に不要な動作の信号成分が混入するときでも、検出回路は、第２の受信信号を用いて検出した情報から、第１の送信信号に応じた第１の受信信号を用いて検出した情報を除去することができる。これにより、不要な動作の情報を省いて、第２の送信信号で検出感度が高い生体の動作の情報を抽出することができる。この結果、単一の周波数の信号を用いた場合に比べて、高精度に生体の動作情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態による電波センサ装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態による検出回路の心拍検出処理を示す流れ図である。
【図３】第１の実施の形態において、第１，第２の検出信号波形とノイズ除去信号波形との関係を模式的に示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態による電波センサ装置の全体構成を示す回路図である。
【図５】第３の実施の形態による電波センサ装置の全体構成を示す概略図である。
【図６】第４の実施の形態による電波センサ装置の全体構成を示す概略図である。
【図７】第５の実施の形態による電波センサ装置の全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態による電波センサ装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１に、第１の実施の形態による電波センサ装置１を示す。電波センサ装置１は、送信回路３、マルチバンド送信アンテナ６、マルチバンド受信アンテナ７、受信用ダイプレクサ８、受信回路９等を含んで構成される。なお、本実施の形態では、電波センサ装置１を用いて被測定対象物Ｏとしての人体の心拍を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
まず、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを送信するマルチバンド送信アンテナ６側の回路について説明する。
【００２３】
基準信号生成器２は、後述の送信回路３及び受信回路９の各発振器４1，４2，１０1，１０2に対して基準信号ＳＢとして、例えば１０ＭＨｚ等の信号を出力する。
この基準信号ＳＢは、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔ及び第１，第２の同期信号Ｓ１ref，Ｓ２refの同期を取るための基準となる信号である。
【００２４】
送信回路３は、被測定対象物Ｏに対する第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを生成する発振器４１，４２を含んで構成される。発振器４１の入力側は基準信号生成器２に接続され、発振器４１の出力側は後述の送信用ダイプレクサ５に接続されている。発振器４２の入力側は基準信号生成器２に接続され、発振器４２の出力側は送信用ダイプレクサ５に接続されている。
【００２５】
発振器４１，４２は、基準信号生成器２で生成された基準信号ＳＢをアップコンバートし、高周波信号である第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔをそれぞれ生成する。ここで、第１の送信信号Ｓ１ｔの周波数ｆ１と第２の送信信号Ｓ２ｔの周波数ｆ２とは、互いに異なると共に、１オクターブ以上離れた値に設定されている。具体的には、第１の送信信号Ｓ１ｔの周波数ｆ１は、例えば１０ＧＨｚに設定される。一方、第２の送信信号Ｓ２ｔの周波数ｆ２は、第１の送信信号Ｓ１ｔの周波数ｆ１よりも１オクターブ以上高い周波数として例えば２４ＧＨｚに設定される。これにより、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、被測定対象物Ｏに対する電波の反射率や透過率を相違させることができる。
【００２６】
また、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、被測定対象物Ｏ（人体）の複数種類の動作のうち異なる動作で検出感度が高くなるように設定される。具体的には、第１の送信信号Ｓ１ｔは、主として人体の体動、呼吸に対する検出感度が高く、第２の送信信号Ｓ２ｔは、人体の体動、呼吸、心拍を含む変化に対する検出感度が高くなるように設定される。なお、周波数ｆ１，ｆ２は、２４ＧＨｚと６０ＧＨｚに設定してもよく、例えば被測定対象物Ｏの大きさ、構成物質、計測する動作等に応じて適宜設定される。
【００２７】
送信用ダイプレクサ５は、送信回路３と後述のマルチバンド送信アンテナ６との間に設けられ、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを合成して、マルチバンド送信アンテナ６に出力する。送信用ダイプレクサ５はローパスフィルタ５Ａとハイパスフィルタ５Ｂとを含んで構成されている。
【００２８】
ローパスフィルタ５Ａは、入力側が発振器４１に接続され、出力側がマルチバンド送信アンテナ６に接続されている。ハイパスフィルタ５Ｂは、入力側が発振器４２に接続され、出力側がマルチバンド送信アンテナ６に接続されている。これらのフィルタ５Ａ，５Ｂのカットオフ周波数は、周波数ｆ１，ｆ２の間の値に設定されている。これにより、ローパスフィルタ５Ａは、発振器４１側に向かう第２の送信信号Ｓ２ｔの漏洩を遮断する。同様に、ハイパスフィルタ５Ｂは、発振器４２側に向かう第１の送信信号Ｓ１ｔの漏洩を遮断する。
【００２９】
マルチバンド送信アンテナ６は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの両方が放射可能となっており、例えばパッチアンテナ、スロットアンテナ等のような各種のアンテナによって構成されている。マルチバンド送信アンテナ６の入力側は、送信回路３側にある送信用ダイプレクサ５に接続され、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏに向けて出力する。ここで、マルチバンド送信アンテナ６は、被測定対象物Ｏを検知する領域が予め決まった範囲であれば、その範囲に第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを照射するように、マルチバンド送信アンテナ６の指向性を設定することが好ましい。この場合、不要な電磁波の放射を抑制して、損失を低減することができる。
【００３０】
次に、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを受信するマルチバンド受信アンテナ７側の回路について説明する。
【００３１】
マルチバンド受信アンテナ７は、マルチバンド送信アンテナ６と同様に構成され、被測定対象物Ｏを挟んで異なる位置に配置されている。マルチバンド受信アンテナ７は、被測定対象物Ｏが第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを透過したときの信号（透過波）を受信する。このとき、マルチバンド受信アンテナ７は、被測定対象物Ｏ内を透過した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒとして受信可能な各種のアンテナによって構成されている。マルチバンド受信アンテナ７の出力側は、後述の受信用ダイプレクサ８に接続されている。ここで、マルチバンド受信アンテナ７は、マルチバンド送信アンテナ６と同様に、被測定対象物Ｏを検知する領域の範囲に、マルチバンド受信アンテナ７の指向性を設定することが好ましい。
【００３２】
この場合、第１の受信信号Ｓ１ｒは、第１の送信信号Ｓ１ｔに対応し、第２の受信信号Ｓ２ｒは、第２の送信信号Ｓ２ｔに対応する。このため、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒは、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの周波数ｆ１，ｆ２に被測定対象物Ｏの体動や心拍等によるドップラー周波数ｆ１ｄ，ｆ２ｄが加算された信号となる。
【００３３】
受信用ダイプレクサ８は、マルチバンド受信アンテナ７と受信回路９との間に設けられ、送信用ダイプレクサ５と同様に構成されている。即ち、受信用ダイプレクサ８はローパスフィルタ８Ａとハイパスフィルタ８Ｂとを含んで構成されている。
【００３４】
ローパスフィルタ８Ａは、入力側がマルチバンド受信アンテナ７に接続され、出力側が第１の受信信号Ｓ１ｒを検波するためのミキサ１１１に接続されている。ハイパスフィルタ５Ｂは、入力側がマルチバンド受信アンテナ７に接続され、出力側が第２の受信信号Ｓ２ｒを検波するためのミキサ１１２に接続されている。これらのフィルタ８Ａ，８Ｂのカットオフ周波数は、周波数ｆ１，ｆ２の間の値に設定されている。これにより、受信用ダイプレクサ８は、マルチバンド受信アンテナ７で受信した信号から第１の送信信号Ｓ１ｔに応じた第１の受信信号Ｓ１ｒと、第２の送信信号Ｓ２ｔに応じた第２の受信信号Ｓ２ｒとを分離し、第１の受信信号Ｓ１ｒをミキサ１１１に供給し、第２の受信信号Ｓ２ｒをミキサ１１２に供給する。
【００３５】
受信回路９は、発振器１０１，１０２とミキサ１１１，１１２とを含んで構成されている。受信回路９の入力側は受信用ダイプレクサ８に接続され、受信回路９の出力側は後述の検出回路１２に接続されている。受信回路９は、第１の送信信号Ｓ１ｔと同期した第１の同期信号Ｓ１refと第１の受信信号Ｓ１ｒとをミキシングして第１の混合信号Ｓ１ｍを出力する。また、受信回路９は、第２の送信信号Ｓ２ｔと同期した第２の同期信号Ｓ２refと第２の受信信号Ｓ２ｒとをミキシングして第２の混合信号Ｓ２ｍを出力する。
【００３６】
発振器１０１，１０２は、発振器４１，４２と同様に構成される。発振器１０１の入力側は基準信号生成器２に接続され、発振器１０１の出力側はミキサ１１１に接続されている。発振器１０２の入力側は基準信号生成器２に接続され、発振器１０２の出力側はミキサ１１２に接続されている。発振器１０１，１０２は、基準信号生成器２から出力された基準信号ＳＢをアップコンバートし、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔと同期した第１，第２の同期信号Ｓ１ref，Ｓ２refをそれぞれ生成する。このため、第１の同期信号Ｓ１refは、第１の送信信号Ｓ１ｔと同じ周波数ｆ１を有し、第２の同期信号Ｓ２refは、第２の送信信号Ｓ２ｔと同じ周波数ｆ２を有している。
【００３７】
ミキサ１１１，１１２は、それぞれ受信用ダイプレクサ８と発振器１０１，１０２との間に設けられている。ミキサ１１１は、発振器１０１による第１の同期信号Ｓ１refとマルチバンド受信アンテナ７により受信した第１の受信信号Ｓ１ｒとを混合して、第１の混合信号Ｓ１ｍを後述の検出回路１２に向けて出力する。また、ミキサ１１２は、発振器１０２による第２の同期信号Ｓ２refとマルチバンド受信アンテナ７により受信した第２の受信信号Ｓ２ｒとを混合して、第２の混合信号Ｓ２ｍを後述の検出回路１２に向けて出力する。
【００３８】
検出回路１２は、ミキサ１１１，１１２に接続され、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍが入力される。検出回路１２は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、図２に示す心拍検出処理を実行する。具体的には、検出回路１２は、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍから第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを検出する。第１の検出信号Ｓ１ｄは、例えば、第１の送信信号Ｓ１ｔが被測定対象物Ｏを透過したときに生じたドップラー周波数ｆ１ｄの信号である。また、第２の検出信号Ｓ２ｄは、例えば、第２の送信信号Ｓ２ｔが被測定対象物Ｏを透過したときに生じたドップラー周波数ｆ２ｄの信号である。そして、検出回路１２は、第２の検出信号Ｓ２ｄから第１の検出信号Ｓ１ｄに応じた成分を除去して、ノイズ除去信号Ｓnrを検出し、このノイズ除去信号Ｓnrを用いて心拍を検出する。
【００３９】
次に、本実施の形態による電波センサ装置１の動作について説明する。
【００４０】
まず、基準信号生成器２において、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの周波数ｆ１，ｆ２よりも低周波の基準信号ＳＢを生成して、各発振器４１，４２，１０１，１０２に出力する。送信回路３の発振器４１，４２に出力された基準信号ＳＢは、各発振器４１，４２においてアップコンバートされ、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔが生成される。この場合、第１の送信信号Ｓ１ｔの周波数ｆ１は、例えば１０ＧＨｚに設定され、第２の送信信号Ｓ２ｔの周波数ｆ２は、例えば２４ＧＨｚに設定される。このように、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの周波数ｆ１，ｆ２は、１オクターブ以上離れた値に設定される。また、受信回路９の発振器１０１，１０２に出力された基準信号ＳＢは、各発振器１０１，１０２においてアップコンバートされ、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔと同期した、周波数ｆ１，ｆ２の第１，第２の同期信号Ｓ１ref，Ｓ２refが生成される。
【００４１】
送信回路３において生成された第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、送信用ダイプレクサ５に出力される。送信用ダイプレクサ５は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを合成してマルチバンド送信アンテナ６に供給する。
【００４２】
マルチバンド送信アンテナ６は、送信用ダイプレクサ５から入力された第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏ（人体）に向けて照射する。そして、被測定対象物Ｏ内を透過した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒとして、マルチバンド受信アンテナ７によって受信される。このとき、第１の送信信号Ｓ１ｔは、低周波で波長が長いため、例えば体動、呼吸等のように比較的大きな部位が変位する動作の影響を受け易い。このため、被測定対象物Ｏ内を透過した第１の送信信号Ｓ１ｔには、このような動作によるドップラー周波数ｆ１ｄの成分が加わり、周波数ｆ１とドップラー周波数ｆ１ｄとが加算された第１の受信信号Ｓ１ｒとして受信される。
【００４３】
一方、第２の送信信号Ｓ２ｔは、高周波で波長が短いため、例えば体動、呼吸等のような比較的大きな部位が変位する動作に加えて、心拍等のような比較的小さな部位が変位する動作の影響も受ける。このため、被測定対象物Ｏ内を透過した第２の送信信号Ｓ２ｔには、このような動作によるドップラー周波数ｆ２ｄの成分が加わり、周波数ｆ２とドップラー周波数ｆ２ｄとが加算された第２の受信信号Ｓ２ｒとして受信される。
【００４４】
ドップラー周波数ｆ１ｄ，ｆ２ｄの成分を含む第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒは、マルチバンド受信アンテナ７によって受信され、受信用ダイプレクサ８に供給される。受信用ダイプレクサ８は、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを分離し、第１の受信信号Ｓ１ｒをミキサ１１１に供給し、第２の受信信号Ｓ２ｒをミキサ１１２に供給する。
【００４５】
ミキサ１１１は、第１の同期信号Ｓ１refと第１の受信信号Ｓ１ｒとを混合して、第１の混合信号Ｓ１ｍを生成する。この場合、ミキサ１１１は、第１の同期信号Ｓ１refの周波数ｆ１と第１の受信信号Ｓ１ｒの周波数（ｆ１+ｆ１ｄ）との和または差の周波数を第１の混合信号Ｓ１ｍとして出力する。一方、ミキサ１１２は、ミキサ１１１と同様に、第２の同期信号Ｓ２refの周波数ｆ２と第２の受信信号Ｓ２ｒの周波数（ｆ２+ｆ２ｄ）との和または差の周波数を第２の混合信号Ｓ２ｍとして出力する。そして、各ミキサ１１１，１１２から出力された第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍは、検出回路１２に入力される。
【００４６】
次に、図２及び図３を用いて、検出回路１２による心拍検出処理の動作について説明する。
【００４７】
まず、ステップ１では、ミキサ１１１から入力された第１の混合信号Ｓ１ｍから第１の検出信号Ｓ１ｄを検出する。第１の検出信号Ｓ１ｄは、第１の混合信号Ｓ１ｍを例えば位相検波または包絡線検波（振幅検波）したものであり、第１の同期信号Ｓ１refと第１の受信信号Ｓ１ｒとの差に応じた信号である。このとき、第１の検出信号Ｓ１ｄは、第１の送信信号Ｓ１ｔが低周波であるので、例えば被測定対象物Ｏの体動、呼吸によるドップラー周波数ｆ１ｄに応じた信号である。
【００４８】
次に、ステップ２では、ミキサ１１２から入力された第２の混合信号Ｓ２ｍから第２の検出信号Ｓ２ｄを検出する。第２の検出信号Ｓ２ｄは、第２の混合信号Ｓ２ｍを例えば位相検波または包絡線検波（振幅検波）したものであり、第２の同期信号Ｓ２refと第２の受信信号Ｓ２ｒとの差に応じた信号である。このとき、第２の検出信号Ｓ２ｄは、第２の送信信号Ｓ２ｔが高周波であるので、例えば被測定対象物Ｏの体動、呼吸、心拍によるドップラー周波数ｆ２ｄに応じた信号である。
【００４９】
次に、ステップ３では、第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄをサンプリングする。サンプリングは、例えば、Ａ／Ｄ変換器によって行ってもよいし、ソフトウェア処理によって行ってもよい。
【００５０】
ここで、図３（ａ）に示すように、第１の検出信号Ｓ１ｄは被測定対象物Ｏの体動、呼吸によるドップラー周波数ｆ１ｄに対応しているので、サンプリングした第１の検出信号Ｓ１ｄの波形は、第２の検出信号Ｓ２ｄに比べて、その周期は大きくなる。また、図３（ｂ）に示すように、第２の検出信号Ｓ２ｄは被測定対象物Ｏの体動、呼吸、心拍によるドップラー周波数ｆ２ｄに対応しているので、サンプリングした第２の検出信号Ｓ２ｄの波形は、第１の検出信号Ｓ１ｄの波形に被測定対象物Ｏの心拍による特性が加わった形となる。
【００５１】
続くステップ４では、第２の検出信号Ｓ２ｄから第１の検出信号Ｓ１ｄに応じた成分を除去して、ノイズ除去信号Ｓnrを検出する。具体的には、ノイズ除去信号Ｓnrは、例えば、図３（ｃ）に示すように、サンプリングした第２の検出信号Ｓ２ｄの値からサンプリングした第１の検出信号Ｓ１ｄの値を減算することにより求められる。これにより、ノイズ除去信号Ｓnrは、第２の検出信号Ｓ２ｄに比べて、第１の検出信号Ｓ１ｄに応じた体動、呼吸による成分が低下し、心拍による成分が抽出されたものになる。なお、第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄは、これらの振幅を適宜調整した後に、減算してもよい。また、例えばフィルタ処理等によって第１の検出信号Ｓ１ｄから体動、呼吸による成分を抽出した後に、第２の検出信号Ｓ２ｄから減算してもよい。
【００５２】
そして、ステップ５では、ステップ４で検出したノイズ除去信号Ｓnrを用いて、心拍を検出する。例えば、ノイズ除去信号Ｓnrのピーク数を検出することによって心拍数を測ることができ、ノイズ除去信号Ｓnrの振幅を検出することによって心拍の強弱を測ることができる。これにより、第１の受信信号Ｓ１rと第２の受信信号Ｓ２ｒとに基づいて、一方の動作としての体動、呼吸の影響を低下させて他方の動作としての心拍を検出することができる。
【００５３】
かくして、第１の実施の形態によれば、第１の送信信号Ｓ１ｔと第２の送信信号Ｓ２ｔとでは周波数ｆ１，ｆ２が１オクターブ以上異なるから、例えば被測定対象物Ｏのうち体動、呼吸により変位する部位と心拍により変位する部位とに応じて電波の反射率や透過率を相違させることができる。これに加えて、第１の送信信号Ｓ１ｔに応じた第１の受信信号Ｓ１ｒと第２の送信信号Ｓ２ｔに応じた第２の受信信号Ｓ２ｒとの間でも周波数（ｆ１+ｆ１ｄ，ｆ２+ｆ２ｄ）が１オクターブ以上異なるから、受信用ダイプレクサ８を用いて両者を容易に分離することができる。このため、第１の受信信号Ｓ１ｒによって検出された体動、呼吸の情報と、第２の受信信号Ｓ２ｒによって検出された心拍の情報とを分離して抽出することができ、複雑な信号処理を行うことなく、被測定対象物Ｏにおける異なる２つの情報を同時に得ることができる。
【００５４】
また、単一のマルチバンド送信アンテナ６によって第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏに向けて出力することができると共に、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏが透過した信号を、単一のマルチバンド受信アンテナ７によって受信することができる。このため、周波数毎に異なるアンテナを用いた場合に比べて、装置全体の構成を簡略化することができる。
【００５５】
また、マルチバンド送信アンテナ６とマルチバンド受信アンテナ７とを、被測定対象物Ｏを挟んで異なる位置に配置した。これにより、被測定対象物Ｏ内を透過した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔをマルチバンド受信アンテナ７で受信することができる。このとき、マルチバンド受信アンテナ７が受信した第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒは人体を透過した透過波であるから、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒによって、人体の心臓の動作を直接的に計測することができる。このため、人体が反射した反射波を用いて計測した場合に比べて、心拍の検出感度や検出精度を高めることができる。
【００５６】
また、第１の送信信号Ｓ１ｔと第２の送信信号Ｓ２ｔとは、被測定対象物Ｏの異なる動作で検出感度が高くなるように設定した。即ち、第１の送信信号Ｓ１ｔは低周波で波長が長いため、大きな部位で変位が生じる体動、呼吸の検出に適していて、第２の送信信号Ｓ２ｔは高周波で波長が短いため、小さい部位で変位が生じる心拍の検出に適している。この点を考慮して、第１の送信信号Ｓ１ｔは、体動、呼吸の検出感度が高くなり、第２の送信信号Ｓ２ｔは、心拍の検出感度が高くなるようにした。
【００５７】
従って、第２の送信信号Ｓ２ｔに応じた第２の受信信号Ｓ２ｒに不要な体動、呼吸等の信号成分が混入するときでも、検出回路１２が、第２の受信信号Ｓ２ｒを用いて検出した情報から、第１の送信信号Ｓ１ｔに応じた第１の受信信号Ｓ１ｒを用いて検出した情報を除去することにより、体動、呼吸等の情報を省いて、心拍の情報を抽出することができる。この結果、単一の周波数の信号を用いた場合に比べて、高精度に被測定対象物Ｏの心拍情報を得ることができる。
【００５８】
さらに、電波センサ装置１は第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔからなる電波を被測定対象物Ｏである人体に照射して心拍を計測するから、人体に電波センサ装置１を直接接触させる必要がなく（非接触）、人体を拘束する必要もない（非拘束）。このため、人体にストレスや緊張を与えない非侵襲の電波センサ装置１を提供できる。
【００５９】
次に、図４に、本発明の第２の実施の形態による電波センサ装置を示す。第２の実施の形態の特徴は、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを単一のマルチバンドアンテナによって兼用し、被測定対象物Ｏからの反射波を計測する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６０】
第２の実施の形態による電波センサ装置２１は、送信回路３、受信回路２３、ダイプレクサ２７、マルチバンドアンテナ２８等を含んで構成される。なお、本実施の形態では、電波センサ装置２１を用いて被測定対象物Ｏとしての人体の心拍を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
送受信回路２２は、基準信号生成器２、送信回路３、受信回路２３、ダイプレクサ２７等を含んで構成されている。この送受信回路２２は、基準信号生成器２で生成した基準信号ＳＢを送信回路３の各発振器４１，４２でアップコンバートして第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを生成する。この第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、後述のマルチバンドアンテナ２８に供給され、マルチバンドアンテナ２８から被測定対象物Ｏに向けて送信される。また、送受信回路２２は、マルチバンドアンテナ２８で受信した第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを、受信回路２３で第１，第２の同期信号Ｓ１ref，Ｓ２refと混合し、後述の検出回路２９に出力する。
【００６２】
受信回路２３は、送信回路３と後述のダイプレクサ２７との間に設けられている。この受信回路２３は、方向性結合器２４１，２４２，２５１，２５２とミキサ２６１，２６２とを含んで構成されている。
【００６３】
方向性結合器２４１，２４２は、発振器４１，４２と後述の方向性結合器２５１，２５２との間にそれぞれ設けられている。方向性結合器２４１は、送信回路３で生成された第１の送信信号Ｓ１ｔを、マルチバンドアンテナ２８側の回路とミキサ２６１側の回路とに分配する。これにより、方向性結合器２４１は、発振器４１からマルチバンドアンテナ２８に向けて第１の送信信号Ｓ１ｔを伝送すると共に、発振器４１からミキサ２６１に向けて第１の送信信号Ｓ１ｔを第１の同期信号Ｓ１refとして伝送する。一方、方向性結合器２４２は、送信回路３で生成された第２の送信信号Ｓ２ｔを、マルチバンドアンテナ２８側の回路とミキサ２６２側の回路とに分配する。これにより、方向性結合器２４２は、発振器４２からマルチバンドアンテナ２８に向けて第２の送信信号Ｓ２ｔを伝送すると共に、発振器４２からミキサ２６２に向けて第２の送信信号Ｓ２ｔを第２の同期信号Ｓ２refとして伝送する。
【００６４】
ここで、方向性結合器２４１の入力側は発振器４１に接続され、出力側は方向性結合器２５１とミキサ２６１とに接続されている。また、方向性結合器２４２の入力側は発振器４２に接続され、出力側は方向性結合器２５２とミキサ２６２とに接続されている。
【００６５】
方向性結合器２５１，２５２は、方向性結合器２４１，２４２とダイプレクサ２７との間にそれぞれ設けられている。方向性結合器２５１は、送信回路３で生成された第１の送信信号Ｓ１ｔをマルチバンドアンテナ２８に向けて伝送する。また、方向性結合器２５１は、マルチバンドアンテナ２８で受信した第１の受信信号Ｓ１ｒが方向性結合器２４１側の回路に漏洩するのを遮断し、第１の受信信号Ｓ１ｒをミキサ２６１に向けて伝送する。一方、方向性結合器２５２は、送信回路３で生成された第２の送信信号Ｓ２ｔをマルチバンドアンテナ２８に向けて伝送する。また、方向性結合器２５２は、マルチバンドアンテナ２８で受信した第２の受信信号Ｓ２ｒが方向性結合器２４２側の回路に漏洩するのを遮断し、第２の受信信号Ｓ２ｒをミキサ２６２に向けて伝送する。
【００６６】
ここで、方向性結合器２５１には、方向性結合器２４１とミキサ２６１とダイプレクサ２７とが接続されている。また、方向性結合器２５２には、方向性結合器２４２とミキサ２６２とダイプレクサ２７とが接続されている。なお、方向性結合器２５１，２５２に代えて、例えばサーキュレータを用いてもよい。
【００６７】
ミキサ２６１，２６２は、第１の実施の形態によるミキサ１１１，１１２とほぼ同様に構成され、それぞれ方向性結合器２４１，２４２，２５１，２５２と検出回路２９との間に設けられている。ミキサ２６１は、発振器４１による第１の同期信号Ｓ１refとマルチバンドアンテナ２８により受信した第１の受信信号Ｓ１ｒとを混合して、第１の混合信号Ｓ１ｍを検出回路２９に向けて出力する。また、ミキサ２６２は、発振器４２による第２の同期信号Ｓ２refとマルチバンドアンテナ２８により受信した第２の受信信号Ｓ２ｒとを混合して、第２の混合信号Ｓ２ｍを検出回路２９に向けて出力する。ここで、ミキサ２６１の入力側には、方向性結合器２４１，２５１が接続され、出力側には検出回路２９が接続されている。また、ミキサ２６２の入力側には、方向性結合器２４２，２５２が接続され、出力側には検出回路２９が接続されている。
【００６８】
ダイプレクサ２７は、受信回路２３と後述のマルチバンドアンテナ２８との間に設けられている。このダイプレクサ２７は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを合成してマルチバンドアンテナ２８に出力する。また、ダイプレクサ２７は、マルチバンドアンテナ２８で受信した信号から第１の送信信号Ｓ１ｔに応じた第１の受信信号Ｓ１ｒと、第２の送信信号Ｓ２ｔに応じた第２の受信信号Ｓ２ｒとを分離する。
【００６９】
ダイプレクサ２７はローパスフィルタ２７Ａとハイパスフィルタ２７Ｂとを含んで構成されている。ローパスフィルタ２７Ａは、方向性結合器２５１とマルチバンドアンテナ２８とに接続されている。ハイパスフィルタ２７Ｂは、方向性結合器２５２とマルチバンドアンテナ２８とに接続されている。これらのフィルタ２７Ａ，２７Ｂのカットオフ周波数は、周波数ｆ１，ｆ２の間の値に設定されている。これにより、ローパスフィルタ２７Ａは、方向性結合器２５１側に向かう第２の送信信号Ｓ２ｔ及び第２の受信信号Ｓ２ｒの漏洩を遮断する。同様に、ハイパスフィルタ２７Ｂは、方向性結合器２５２側に向かう第１の送信信号Ｓ１ｔ及び第１の受信信号Ｓ１ｒの漏洩を遮断する。
【００７０】
マルチバンドアンテナ２８は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔ及び第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒが送受信可能な各種のアンテナによって構成されている。即ち、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとは、両者で兼用される単一のマルチバンドアンテナ２８によって構成される。マルチバンドアンテナ２８は、送受信回路２２側にあるダイプレクサ２７に接続され、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏに向けて出力する。また、マルチバンドアンテナ２８は、被測定対象物Ｏが第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを反射したときの信号（反射波）を受信する。このとき、マルチバンドアンテナ２８は、被測定対象物Ｏが反射した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒとして受信する。ここで、マルチバンドアンテナ２８は、被測定対象物Ｏを検知する領域が予め決まった範囲であれば、その範囲に第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを照射し、その範囲から第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを受信するように、マルチバンドアンテナ２８の指向性を設定することが好ましい。
【００７１】
検出回路２９は、ミキサ２６１，２６２に接続され、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍが入力される。検出回路２９は、第１の実施の形態の検出回路１２とほぼ同様に構成され、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍから第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを検出する。第１の検出信号Ｓ１ｄは、例えば、第１の送信信号Ｓ１ｔが被測定対象物Ｏを反射するときに生じたドップラー周波数ｆ１ｄの信号である。また、第２の検出信号Ｓ２ｄは、例えば、第２の送信信号Ｓ２ｔが被測定対象物Ｏを反射する時に生じたドップラー周波数ｆ２ｄの信号である。そして、検出回路２９は、第２の検出信号Ｓ２ｄから第１の検出信号Ｓ１ｄに応じた成分を除去して、ノイズ除去信号Ｓnrを検出し、このノイズ除去信号Ｓnrを用いて心拍を検出する。
【００７２】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第２の実施の形態の電波センサ装置２１によれば、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを単一のマルチバンドアンテナ２８によって兼用する構成とした。これにより、マルチバンドアンテナ２８は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを出力すると共に、被測定対象物Ｏとしての人体が反射した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを受信することができる。このとき、第１の送信信号Ｓ１ｔと第２の送信信号Ｓ２ｔとでは、被測定対象物Ｏのうち体動、呼吸により変位する部位と心拍により変位する部位とに応じて電波の反射率等を相違させることができる。この結果、被測定対象物Ｏに反射した信号から第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを分離することによって、被測定対象物Ｏにおける体動、呼吸の情報と心拍の情報とを得ることができる。
【００７３】
また、マルチバンドアンテナ２８はマルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとの両方として機能するので、これらを単一のマルチバンドアンテナ２８によって構成することができ、電波センサ装置２１を小型化することができる。
【００７４】
さらに、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとを単一のマルチバンドアンテナ２８によって兼用するので、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを生成する送信回路３と第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍを出力する受信回路２３とを、これらを組み合わせた送受信回路２２によって構成することができる。このため、送信回路と受信回路とが分離して設けられた場合に比べて、送信回路３と受信回路２３との間で容易に同期をとることができる。
【００７５】
次に、図５に、本発明の第３の実施の形態による電波センサ装置を示す。第３の実施の形態の特徴は、マルチバンドアンテナをレンズアンテナによって構成したことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
第３の実施の形態による電波センサ装置３１は、第２の実施の形態による電波センサ装置２１と同様に構成される。電波センサ装置３１は、送受信回路２２、検出回路２９、レンズアンテナ３２等を含んで構成される。
【００７７】
レンズアンテナ３２は、送受信回路２２に接続され、一次放射器３２Ａとレンズ３２Ｂとを含んで構成されている。このレンズアンテナ３２は、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを被測定対象物Ｏに向けて出力し、また、被測定対象物Ｏに反射した第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒとして受信する。
【００７８】
レンズアンテナ３２は、第２の実施の形態のマルチバンドアンテナ２８と同様に、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔ及び第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒが送受信可能な構成となっている。この場合、レンズアンテナ３２は、マルチバンド送信アンテナとマルチバンド受信アンテナとに兼用される単一のマルチバンドアンテナを構成している。
【００７９】
レンズ３２Ｂは、一次放射器３２Ａの信号照射方向に設けられている。このレンズ３２Ｂは、例えば所定の誘電率分布をもったミリ波用の凸レンズにより構成される、球面波を平面波に変換する。即ち、一次放射器３２Ａから照射された第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔは、レンズ３２Ｂにより球面波から平面波に変換され、指向性が高くなる。このとき、第１の送信信号Ｓ１ｔよりも高周波である第２の送信信号Ｓ２ｔは、よりレンズ効果が高くなり、指向性も高くなる。この場合、レンズ３２Ｂを用いることによる、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの利得の変化（改善）率は、高周波である第２の送信信号Ｓ２ｔの方が大きくなる。この結果、レンズ３２Ｂを用いることにより、第１の送信信号Ｓ１ｔと第２の送信信号Ｓ２ｔとの伝搬損失等の周波数特性差を小さくすることができる。なお、レンズ３２Ｂは、例えばフレネルレンズにより構成してもよいし、所望の利得や指向性が得られれば、ミリ波用の凸レンズに限らない。
【００８０】
かくして、第３の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。電波センサ装置３１は、マルチバンド送信アンテナ及びマルチバンド受信アンテナをレンズアンテナ３２によって構成した。ここで、一般的に、低周波の信号（電波）は伝搬損失が小さく、高周波の信号は伝搬損失が大きい傾向がある。一方、レンズアンテナ３２は、低周波の信号では指向性及び利得が低く、高周波の信号では指向性及び利得が高い傾向がある。このため、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔで周波数ｆ１，ｆ２が１オクターブ以上異なることによって、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔの間で伝搬損失に差が生じるときでも、レンズアンテナ３２の指向性及び利得の特性によって、このような伝搬損失の差を低減することができる。この結果、レンズアンテナ３２から第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを出力したときには、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔのうちいずれか一方が大きく減衰することがなく、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを周波数特性差の小さい十分な信号強度をもって、被測定対象物Ｏに照射することができる。
【００８１】
また、被測定対象物Ｏが反射した信号をレンズアンテナ３２が受信したときには、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒのうちいずれか一方が大きく減衰することがなく、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒから被測定対象物Ｏの異なる情報を得ることができる。
【００８２】
なお、第３の実施の形態では、レンズアンテナを用いて球面波を平面波に変換する構成としたが、例えばパラボラアンテナ等のように所定の反射面を有するリフレクタアンテナを用いてよい。
【００８３】
次に、図６に、本発明の第４の実施の形態による電波センサ装置を示す。第４の実施の形態の特徴は、電波センサ装置を用いて橋やトンネル等の構造体の内部をスキャンする構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８４】
第４の実施の形態による電波センサ装置４１は、第２の実施の形態による電波センサ装置２１と同様に構成される。電波センサ装置４１は、送受信回路２２、マルチバンドアンテナ４２、検出回路４３等を含んで構成される。
【００８５】
マルチバンドアンテナ４２は、送受信回路２２に接続され、第２の実施の形態のマルチバンドアンテナ２８と同様に、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔ及び第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒが送受信可能な各種のアンテナによって構成されている。ここで、マルチバンドアンテナ４２は、橋等の構造体である被測定対象物Ｏをスキャンするために、例えばビームの走査が可能な各種の走査機構４２Ａを備えている。
【００８６】
検出回路４３は、第２の実施の形態の検出回路２９とほぼ同様に構成され、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍから第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを検出する。この検出回路４３は、送受信回路２２に接続され、例えば画像処理装置（図示せず）を含んで構成されている。この場合、検出回路４３は、第１の検出信号Ｓ１ｄとしての、第１の送信信号Ｓ１ｔと第１の受信信号Ｓ１ｒとの位相差または振幅差を検出する。また、検出回路４３は、第２の検出信号Ｓ２ｄとしての、第２の送信信号Ｓ２ｔと第２の受信信号Ｓ２ｒとの位相差または振幅差を検出する。そして、検出回路４３は、第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを画像処理装置で合成し、被測定対象物Ｏの内部構造の画像を生成する。この場合、例えば、周波数ｆ１に応じた第１の検出信号Ｓ１ｄによって、構造体の表面近傍の画像が得られ、周波数ｆ２に応じた第２の検出信号Ｓ２ｄによって、構造体の内部の画像が得られる。
【００８７】
かくして、第４の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。電波センサ装置４１は、単一のマルチバンドアンテナ４２を用いて、被測定対象物Ｏとしての構造体に向けて第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを出力し、反射した第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを受信する構成としている。また、電波センサ装置４１の検出回路４３は、第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒに基づく第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄにより、被測定対象物Ｏの内部構造を検出する。これにより、第１の検出信号Ｓ１ｄによって検出された被測定対象物Ｏの情報と、第２の検出信号Ｓ２ｄによって検出された被測定対象物Ｏの情報とを合成することができ、複雑な信号処理を行うことなく、非接触で被測定対象物Ｏにおける異なる２つの情報を同時に得ることができる。
【００８８】
次に、図７に、本発明の第５の実施の形態による電波センサ装置を示す。第５の実施の形態の特徴は、電波センサ装置を用いて被測定対象物との距離や角度及び被測定対象物の速度等を検出する構成としたことにある。なお、第５の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８９】
第５の実施の形態による電波センサ装置５１は、第２の実施の形態による電波センサ装置２１と同様に構成される。電波センサ装置５１は、送受信回路２２、マルチバンドアンテナ２８、検出回路５２等を含んで構成される。
【００９０】
検出回路５２は、第２の実施の形態の検出回路２９とほぼ同様に構成され、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍから第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを検出する。この検出回路５２は、送受信回路２２に接続され、例えば低周波の第１の送信信号Ｓ１ｔを用いて車等の被測定対象物Ｏ１の情報を検出し、高周波の第２の送信信号Ｓ２ｔを用いて人等の被測定対象物Ｏ２の情報を検出する。
【００９１】
ここで、第１の送信信号Ｓ１ｔは低周波で波長が長いため、より遠くの被測定対象物Ｏ１の検出に適していて、第２の送信信号Ｓ２ｔは高周波で波長が短いため、より近くの被測定対象物Ｏ２の検出に適している。この場合、検出回路５２は、第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを用いて、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを送信してから第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを受信するまでの時間を測定することにより、電波センサ装置５１と被測定対象物Ｏ１，Ｏ２との距離を検出することができる。また、その際に、ドップラー周波数ｆ１ｄ，ｆ２ｄを測定することにより、被測定対象物Ｏ１，Ｏ２の速度を検出することができる。さらに、例えば、第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔと第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒとの位相を検波して、電波センサ装置５１と被測定対象物Ｏ１，Ｏ２との角度を検出することもできる。
【００９２】
かくして、第５の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。電波センサ装置５１は、単一のマルチバンドアンテナ２８を用いて、被測定対象物Ｏ１，Ｏ２に向けて第１，第２の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを照射し、被測定対象物Ｏ１，Ｏ２からの反射波である第１，第２の受信信号Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒを受信する構成としている。これにより、第１の検出信号Ｓ１ｄによって検出された被測定対象物Ｏ１の情報と、第２の検出信号Ｓ２ｄによって検出された被測定対象物Ｏ２の情報とを検出することができ、広い周波数帯域を使用しなくても、異なる２つの被測定対象物Ｏ１，Ｏ２における複数の情報を同時に得ることができる。
【００９３】
なお、前記第１の実施の形態では、検出回路１２において、第１，第２の混合信号Ｓ１ｍ，Ｓ２ｍからドップラー周波数ｆ１ｄ，ｆ２ｄである第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄを検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、検出回路において、第１，第２の混合信号から、第１，第２の送信信号と第１，第２の受信信号との位相差または振幅差を検出する構成としてもよい。このことは、第２，第３，第５の実施の形態についても同様である。
【００９４】
また、前記第１の実施の形態では、図３に示すように、第１，第２の検出信号Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄの時間変化に基づいて、ノイズ除去信号Ｓnrや心拍等の情報を求めた。しかし、本発明はこれに限らず、第１，第２の検出信号の周波数スペクトルに基づいて、ノイズ除去信号や各種の情報を求めてもよい。このことは、第２，第３，第４，第５の実施の形態についても同様である。
【００９５】
また、前記第１の実施の形態では、第１の送信信号Ｓ１ｔを低周波である周波数ｆ１とし、第２の送信信号Ｓ２ｔを高周波である周波数ｆ２とした。しかし、本発明はこれに限らず、第１の送信信号を高周波とし、第２の送信信号Ｓ２ｔを低周波としてもよい。このことは、第２，第３，第４，第５の実施の形態についても同様である。さらに、前記各実施の形態では、周波数の異なる２種類の送信信号Ｓ１ｔ，Ｓ２ｔを用いるものとしたが、３種類以上の送信信号を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１，２１，３１，４１，５１  電波センサ装置
３  送信回路
６  マルチバンド送信アンテナ
７  マルチバンド受信アンテナ
８  受信用ダイプレクサ（ダイプレクサ）
９，２３  受信回路
１２，２９，４３，５２  検出回路
２７  ダイプレクサ
２８，４２  マルチバンドアンテナ
３２  レンズアンテナ
【図１】
2015205045.tif 000003
【図２】
2015205045.tif 000004
【図３】
2015205045.tif 000005
【図４】
2015205045.tif 000006
【図５】
2015205045.tif 000007
【図６】
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【図７】
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