(57)【要約】【課題】レーダによる物体の検出において、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず、その物体の存在を精度良く検出する手段を提供する。【解決手段】電波送受信装置１０は、Ｙ軸方向に整列された複数のアンテナユニットを備えるアレイアンテナを３つ備えている。３つのアレイアンテナが備えるアンテナユニットから送信される電波は指向性を有する。３つのアレイアンテナから送信される電波の方向は、Ｘ軸方向に見た場合の俯仰角が互いに異なっている。アレイアンテナが備えるアンテナユニットの各々から対象領域Ｔ１に向けて送信された電波の対象領域Ｔ１における反射波は、電波の送信元のアンテナユニットにより受信される。処理装置２０は３つのアレイアンテナの各々に関し、当該アレイアンテナが備えるアンテナユニットが受信した反射波の振幅を用いた合成開口処理を行い、対象領域Ｔ１に物体が存在するか否かを示す検出画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域に対し複数の異なる方向に電波の送信を行い、当該複数の電波の各々の前記対象領域内の任意の部分における反射波を個別に受信して、受信した複数の反射波のうち少なくとも１つが所定の閾値以上の振幅を示す場合、前記任意の部分に物体が存在すると判定する物体検出装置。
【請求項２】
互いに異なる方向に電波の送信を行う複数の送信部を備える
請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
電波の送信を行う送信部と、前記送信部による電波の送信方向を変更する変更部とを備える
請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項４】
検出対象の物体及び前記送信部の少なくとも一方を搬送し、前記検出対象の物体と前記送信部の一方向における相対位置を変化させる搬送部を備え、
前記送信部は複数の異なる方向に電波の送信を行う
請求項２または３に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記送信部は、同一方向に電波を送信する複数のアンテナを整列させたアレイアンテナを有する
請求項２または３に記載の物体検出装置。
【請求項６】
前記個別に受信した複数の電波の反射波の各々に関し、当該反射波に基づく物体の検出の結果により画像を描き、描いた複数の画像を合成した画像を生成する請求項１乃至５のいずれか１項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、電波を利用して物体の存在を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダは、指向性のある電波をアンテナから送信し、物体からの反射波をアンテナで受信することで、その物体の存在を検出する。特許文献１には、それぞれ異なる複数の位置からレーザ光を照射し、且つそれぞれ異なる複数の位置に反射光の受光面を配置することで、不特定な反射率且つ不特定な表面形状の測定対象物の情報を取得することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーダにより物体の存在を検出しようとする場合、アンテナから送信された電波の物体に対する入射角が大きいと、物体における電波の反射波がアンテナの方向に向かわず、物体がレーダにより検出されない、という問題が生じる。
【０００５】
上記の事情に鑑み、本発明は、レーダによる物体の検出において、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず、その物体の存在を精度良く検出する手段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】
【０００６】
本発明の物体検出装置は、対象領域に対し複数の異なる方向に電波の送信を行い、当該複数の電波の各々の前記対象領域内の任意の部分における反射波を個別に受信して、受信した複数の反射波のうち少なくとも１つが所定の閾値以上の振幅を示す場合、前記任意の部分に物体が存在すると判定する。
【０００７】
この発明によれば、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず、その物体の存在を精度良く検出することができる。
【０００８】
本発明の物体検出装置において、互いに異なる方向に電波の送信を行う複数の送信部を備えてもよい。
【０００９】
この発明によれば、個々の送信部が異なる方向に電波の送信を行う必要がない。
【００１０】
本発明の物体検出装置において、電波の送信を行う送信部と、前記送信部による電波の送信方向を変更する変更部とを備えてもよい。
【００１１】
この発明によれば、電波の送信方向が固定された多数の送信部を用いる場合と比較し、必要な送信部が少なくなる。
【００１２】
本発明の物体検出装置において、検出対象の物体及び前記送信部の少なくとも一方を搬送し、前記検出対象の物体と前記送信部の一方向における相対位置を変化させる搬送部を備え、前記送信部は複数の異なる方向に電波の送信を行ってもよい。
【００１３】
この発明によれば、搬送方向を長手方向とする細長い領域内に存在する物体を、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず精度良く検出することができる。
【００１４】
本発明の物体検出装置において、前記送信部は、同一方向に電波を送信する複数のアンテナを整列させたアレイアンテナを有してもよい。
【００１５】
この発明によれば、アンテナの整列方向を長手方向とする細長い領域内に存在する物体を、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず精度良く検出することができる。
【００１６】
本発明の物体検出装置において、前記個別に受信した複数の電波の反射波の各々に関し、当該反射波に基づく物体の検出の結果により画像を描き、描いた複数の画像を合成した画像を生成してもよい。
【００１７】
この発明によれば、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず、その物体の存在が精度良く検出され、利用者はその検出の結果を合成された１枚の画像により容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る物体検出装置の概要を示す図。
【図２】同実施形態に係る物体検出装置のアレイアンテナの正面図。
【図３】同実施形態に係る物体検出装置の電波の送信方向の説明図。
【図４】同実施形態に係る物体検出装置の構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態に係る物体検出装置が角度θ１の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図６】同実施形態に係る物体検出装置が角度θ２の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図７】同実施形態に係る物体検出装置が角度θ３の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図８】同実施形態に係る物体検出装置が生成する画像の説明図。
【図９】本発明の変形例１に係る物体検出装置の構成を示すブロック図。
【図１０】同変形例に係る物体検出装置が角度θ１の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図１１】同変形例に係る物体検出装置が角度θ２の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図１２】同変形例に係る物体検出装置が角度θ３の方向に電波を送信した場合の物体からの反射波の説明図。
【図１３】本発明の変形例２に係る物体検出装置の概要を示す図。
【図１４】同変形例に係る物体検出装置をＹ軸方向に見た側面図。
【図１５】本発明の変形例３に係る物体検出装置の概要を示す図。
【図１６】同変形例に係る物体の検出方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る物体検出装置１の構成を示す図である。物体検出装置１は、合成開口レーダ方式により物体の存在を検出する装置である。物体検出装置１は、電波送受信装置１０と、処理装置２０とを含む。電波送受信装置１０は、正面に複数のアンテナを有する。電波送受信装置１０は、複数のアンテナの各々から対象領域Ｔ１に対し、指向性のある電波を送信する。本実施形態において、アンテナから送信される電波は準ミリ波帯〜ミリ波帯（例えば、２４ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの帯域）の電波である。これらの周波数帯の電波は、例えば、衣服、紙、多くのプラスチックは透過しやすく、人体、金属、セラミックス、ＣＦＲＰ（Carbon-Fiber-Reinforced Plastic）は透過しにくい。対象領域Ｔ１は、電波送受信装置１０の正面の３次元領域である。
【００２０】
電波送受信装置１０は、対象領域Ｔ１内の任意の部分に物体があれば、その物体からの反射波を複数のアンテナの各々により受信する。例えば、図１に示す人物８００が、金属製ナイフが入っている布製の鞄９００を所持して対象領域Ｔ１に対し進入した場合、電波送受信装置１０は人物８００、鞄９００及び鞄９００内の金属製ナイフの各々から互いに異なる振幅の反射波を受信する。
【００２１】
電波送受信装置１０は、受信した反射波の振幅を示すデータを処理装置２０に出力する。処理装置２０は、電波送受信装置１０から出力されたデータを処理して、人物８００が占める領域、鞄９００が占める領域、金属製ナイフが占める領域を各々異なる濃度で示す画像を出力する。利用者は、処理装置２０から出力される画像を見ることにより、視認が困難な鞄９００内の金属製ナイフの存在を知ることができる。また、処理装置２０が、上記のように生成した画像に金属製ナイフ等の危険物が含まれていることを画像認識処理により検知してもよい。
【００２２】
なお、以下の説明において方向を示す場合、水平方向に伸びるＸ軸、鉛直下方向に伸びるＹ軸、及びＸ軸とＹ軸に直交するＺ軸からなる右手系の座標系を用いるものとする。
【００２３】
図２は、電波送受信装置１０の正面図である。電波送受信装置１０は、電波を送信する送信部として、アレイアンテナ１１０、アレイアンテナ１２０、及びアレイアンテナ１３０を正面に備える。
【００２４】
アレイアンテナ１１０は、Ｙ軸方向に整列されたアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎ（ｎは、自然数）を含む。アレイアンテナ１２０は、Ｙ軸方向に整列されたアンテナユニット１２１−１，１２１−２，・・・，１２１−ｎを含む。アレイアンテナ１３０は、Ｙ軸方向に整列されたアンテナユニット１３１−１，１３１−２，・・・，１３１−ｎを含む。アンテナユニット１１１−ｉと、アンテナユニット１２１−ｉと、アンテナユニット１３１−ｉとは、Ｘ軸方向に整列する（ただし、１≦ｉ≦ｎ）。
【００２５】
以下、アンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎ「アンテナユニット１１１」と総称する。同様に、アンテナユニット１２１−１，１２１−２，・・・，１２１−ｎを「アンテナユニット１２１」と総称し、アンテナユニット１３１−１，１３１−２，・・・，１３１−ｎを「アンテナユニット１３１」と総称する。
【００２６】
アンテナユニット１１１、アンテナユニット１２１、及びアンテナユニット１３１の各々は、電波を送信する送信アンテナと電波を受信する受信アンテナを備える。これらのアンテナユニットが送信アンテナと受信アンテナを個別に備える代わりに、それらを兼ねる１つのアンテナを備えてもよい。
【００２７】
アンテナユニット１１１、アンテナユニット１２１、及びアンテナユニット１３１は各々、Ｙ軸方向に見た場合、いずれも同じ方向、すなわち、電波送受信装置１０の正面方向に電波を送信する。しかしながら、アンテナユニット１１１、アンテナユニット１２１、及びアンテナユニット１３１は各々、Ｘ軸方向に見た場合、互いに異なる方向に電波を送信する。
【００２８】
図３は、物体検出装置１の電波の送信方向を説明する図である。図３には、アレイアンテナ１１０、アレイアンテナ１２０、及びアレイアンテナ１３０の各々を、Ｘ軸方向に見た様子が概略的に示されている。図３に示される破線の矢印は電波の送信方向を示す。なお、以下の説明において、電波の送信方向の水平面に対する角度を表す場合、俯角を負の値、仰角を正の値で表すものとする。
【００２９】
アレイアンテナ１１０が備えるｎ個のアンテナユニット１１１は各々、角度θ１の方向に電波を送信する。本実施形態では、θ１＝０度である。アレイアンテナ１２０のｎ個のアンテナユニット１２１は各々、角度θ２の方向に電波を送信する。本実施形態では、θ２＝−４５度である。アレイアンテナ１３０のｎ個のアンテナユニット１３１は各々、角度θ３の方向に電波を送信する。本実施形態では、θ３＝＋４５度である。
【００３０】
なお、図３で説明した電波の送信方向は一例あり、アレイアンテナ１１０、アレイアンテナ１２０、及びアレイアンテナ１３０の各々の電波の送信方向（Ｘ軸方向に見た場合の俯仰角）が互いに異なる限り、どのような送信方向の組み合わせが採用されてもよい。
【００３１】
図４は、物体検出装置１の構成を示すブロック図である。電波送受信装置１０は、アレイアンテナ１１０、アレイアンテナ１２０、及びアレイアンテナ１３０に加え、プロセッサ１４０、メモリ１５０、及びインタフェース１６０を備える。
【００３２】
プロセッサ１４０は電波送受信装置１０の各部を制御する。メモリ１５０はプロセッサ１４０が実行するプログラム等の各種データを記憶する。また、メモリ１５０はプロセッサ１４０の作業領域としても用いられる。インタフェース１６０は処理装置２０のインタフェース２１０と接続されている。プロセッサ１４０は、例えば、アレイアンテナ１１０、アレイアンテナ１２０、及びアレイアンテナ１３０が受信した電波の振幅を示す振幅データを生成する。プロセッサ１４０により生成された振幅データは、インタフェース１６０を介して処理装置２０に出力される。
【００３３】
処理装置２０は、インタフェース２１０と、プロセッサ２２０と、メモリ２３０と、操作部２４０と、表示部２５０とを備える。インタフェース２１０はインタフェース１６０と接続されている。プロセッサ２２０は処理装置２０の各部を制御する。メモリ２３０はプロセッサ２２０が実行するプログラム等の各種データを記憶する。また、メモリ２３０はプロセッサ２２０の作業領域としても用いられる。プロセッサ２２０は、電波送受信装置１０から入力された振幅データを用いた合成開口処理を行い、物体が占める領域を示す画像を生成する。
【００３４】
操作部２４０は利用者が行った操作を受け付ける。操作部２４０は、例えば、ボタンやタッチセンサを有する。表示部２５０は画像を表示する。
【００３５】
次に、物体検出装置１の動作を説明する。電波送受信装置１０のプロセッサ１４０は、アレイアンテナ１１０のアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１１１から角度θ１の方向に電波を送信させる。続いて、プロセッサ１４０は、アレイアンテナ１２０のアンテナユニット１２１−１，１２１−２，・・・，１２１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１２１から角度θ２の方向に電波を送信させる。続いて、プロセッサ１４０は、アレイアンテナ１３０のアンテナユニット１３１−１，１３１−２，・・・，１３１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１３１から角度θ３の方向に電波を送信させる。プロセッサ１４０は、上記のようにアンテナユニットを順次選択し、選択したアンテナユニットから電波を送信させる処理を繰り返す。
【００３６】
プロセッサ１４０により選択されたアンテナユニットから送信された電波の対象領域Ｔ１からの反射波は、同じアンテナユニットにより受信される。プロセッサ１４０はアンテナユニットの各々により順次受信される反射波の振幅を示す振幅データを生成し、インタフェース１６０を介して生成した振幅データを処理装置２０へ出力する。
【００３７】
処理装置２０のプロセッサ２２０は、反射波の振幅を示す振幅データを用いて合成開口処理を行い、対象領域Ｔ１に存在する物体の領域を反射波の振幅に応じた濃度で描いた画像を生成する。処理装置２０により生成される画像において、所定の閾値以上の濃度で描かれた部分があれば、その部分に物体が存在することが検出されたことになる。
【００３８】
図５は、アレイアンテナ１１０のｎ個のアンテナユニット１１１の各々から電波を送信した場合の、物体９１０及び物体９２０からの反射波を説明する図である。物体９１０及び物体９２０は鞄９００の中に収容されており、鞄９００の素材である布よりも電波送受信装置１０から送信される電波を透過させにくい物体であるものとする。
【００３９】
図５において、ｎ個のアンテナユニット１１１の各々から送信される電波のうち、物体９１０に向かう電波はアンテナユニット１１１−４及び１１１−５から送信された電波である。これらのアンテナユニット１１１から送信された電波は、物体９１０のうちそれらのアンテナユニット１１１に対向する部分である表面Ｒ１において反射角θ１１で反射する。この場合、反射角θ１１は十分に大きい角度であるため、反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１１１−４又は１１１−５へは向かわない。従って、アレイアンテナ１１０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によっては、物体９１０の存在が明確に確認できない場合がある。
【００４０】
また、ｎ個のアンテナユニット１１１の各々から送信される電波のうち、物体９２０に向かう電波はアンテナユニット１１１−７及び１１１−８から送信された電波である。これらのアンテナユニット１１１から送信された電波は、物体９２０のうちそれらのアンテナユニット１１１に対向する部分である表面Ｒ２において反射角θ１２で反射する。この場合、反射角θ１２は十分に小さい角度（０度に近い角度）あるため、反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１１１−７又は１１１−８へ向かう。従って、アレイアンテナ１１０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によって、物体９２０の存在が明確に確認される。
【００４１】
図６は、アレイアンテナ１２０のｎ個のアンテナユニット１２１の各々から電波を送信した場合の、物体９１０及び物体９２０からの反射波を説明する図である。図６において、ｎ個のアンテナユニット１２１の各々から送信される電波のうち、物体９１０に向かう電波はアンテナユニット１２１−２及び１２１−３から送信された電波である。これらのアンテナユニット１２１から送信された電波は、物体９１０のうちそれらのアンテナユニット１２１に対向する部分である表面Ｒ１において反射角θ２１で反射する。この場合、反射角θ２１は十分に小さい角度（０度に近い角度）であるため、反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１２１−２又は１２１−３へ向かう。従って、アレイアンテナ１２０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によって、物体９１０の存在が明確に確認される。
【００４２】
また、図６において、ｎ個のアンテナユニット１２１の各々から送信される電波のうち、物体９２０に向かう電波はアンテナユニット１２１−５及び１２１−６から送信された電波である。これらのアンテナユニット１２１から送信された電波は、物体９２０のうちそれらのアンテナユニット１２１に対向する部分である表面Ｒ２において反射角θ２２で反射する。この場合、反射角θ２２は十分に大きい角度であるため、反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１２１−５又は１２１−６へは向かわない。従って、アレイアンテナ１２０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によっては、物体９２０の存在が明確に確認できない場合がある。
【００４３】
図７は、アレイアンテナ１３０のｎ個のアンテナユニット１３１の各々から電波を送信した場合の、物体９１０及び物体９２０からの反射波を説明する図である。図７において、ｎ個のアンテナユニット１３１の各々から送信される電波のうち、物体９１０に向かう電波はアンテナユニット１３１−６及び１３１−７から送信された電波である。これらのアンテナユニット１３１から送信された電波は、物体９１０のうちそれらのアンテナユニット１３１に対向する部分である表面Ｒ１において反射角θ３１で反射する。この場合、反射角θ３１はかなり大きい角度（例えば、４５度を超える角度）であるため、反射波のほとんど全ての成分は電波の送信元のアンテナユニット１３１−６又は１３１−７へは向かわない。従って、アレイアンテナ１３０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によって、物体９１０の存在はほとんど確認することができない。
【００４４】
また、図７において、ｎ個のアンテナユニット１３１の各々から送信される電波のうち、物体９２０に向かう電波はアンテナユニット１３１−９及び１３１−１０から送信された電波である。これらのアンテナユニット１３１から送信された電波は、物体９２０のうちそれらのアンテナユニット１３１に対向する部分である表面Ｒ２において反射角θ３２で反射する。この場合、反射角θ３２は十分に大きい角度であるため、反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１３１−９又は１３１−１０へは向かわない。従って、アレイアンテナ１３０により受信された反射波の振幅を示す振幅データを用いて処理装置２０が生成する画像によっては、物体９２０の存在が明確に確認できない場合がある。
【００４５】
プロセッサ２２０は、アレイアンテナ１１０，１２０，１３０の各々により個別に受信された複数の電波の反射波の各々の振幅を示す振幅データを電波送受信装置１０から受け取り、それらの振幅データを用いた合成開口処理を行って、対象領域Ｔ１に存在する物体を反射波の振幅に応じた濃度で描いた画像（以下「検出画像」という）を生成する。なお、合成開口処理は公知の技術であるため、その説明を省略する。
【００４６】
図８は、対象領域Ｔ１内に物体９１０及び物体９２０が図５〜図７に示した姿勢で存在する場合に、物体検出装置１が生成する検出画像を説明する図である。検出画像ＩＭ１は、アレイアンテナ１１０により受信された反射波の振幅データを用いて処理装置２０が生成した検出画像である。検出画像ＩＭ１には、物体９１０に対応する表示要素Ｅ１１と、物体９２０に対応する表示要素Ｅ１２とが含まれている。アレイアンテナ１１０が受信する物体９２０からの反射波の振幅は十分に大きいため、表示要素Ｅ１２は濃く描かれることになる。従って、検出画像ＩＭ１によって、物体９２０の存在は明確に確認することができる。
【００４７】
一方、アレイアンテナ１１０が受信する物体９１０からの反射波の振幅はあまり大きくないため、表示要素Ｅ１１は薄く描かれることになる。そのため、表示要素Ｅ１１が、例えば鞄９００に対応する表示要素（図８において図示略）やノイズによる影等に埋もれてしまい、検出画像ＩＭ１によっては物体９１０の存在が確認できない場合がある。
【００４８】
検出画像ＩＭ２は、アレイアンテナ１２０により受信された反射波の振幅データを用いて処理装置２０が生成した検出画像である。検出画像ＩＭ２には、物体９１０に対応する表示要素Ｅ２１と、物体９２０に対応する表示要素Ｅ２２とが含まれている。アレイアンテナ１２０が受信する物体９１０からの反射波の振幅は十分に大きいため、表示要素Ｅ２１は濃く描かれることになる。従って、検出画像ＩＭ２によって、物体９１０の存在は明確に確認することができる。
【００４９】
一方、アレイアンテナ１２０が受信する物体９２０からの反射波の振幅はあまり大きくないため、表示要素Ｅ２２は薄く描かれることになる。そのため、表示要素Ｅ２２が、例えば鞄９００に対応する表示要素（図８において図示略）やノイズによる影等に埋もれてしまい、検出画像ＩＭ２によっては物体９２０の存在が確認できない場合がある。
【００５０】
検出画像ＩＭ３は、アレイアンテナ１３０により受信された反射波の振幅データを用いて処理装置２０が生成した検出画像である。検出画像ＩＭ３には、物体９１０に対応する表示要素Ｅ３１と、物体９２０に対応する表示要素Ｅ３２とが含まれている。アレイアンテナ１３０は物体９１０からの反射波をほとんど受信しないため、表示要素Ｅ３１はごく薄く描かれるか、もしくは全く描かれることがない。そのため、検出画像ＩＭ３によっては物体９１０の存在を確認することができない。
【００５１】
また、アレイアンテナ１３０が受信する物体９２０からの反射波の振幅はあまり大きくないため、表示要素Ｅ３２は薄く描かれることになる。そのため、表示要素Ｅ３２が、例えば鞄９００に対応する表示要素（図８において図示略）やノイズによる影等に埋もれてしまい、検出画像ＩＭ３によっては物体９２０の存在が確認できない場合がある。
【００５２】
上述のように、処理装置２０は、検出画像ＩＭ１、検出画像ＩＭ２、及び検出画像ＩＭ３という３枚の検出画像を生成する。物体９１０及び物体９２０はこれら３枚の検出画像のうちの少なくとも１枚によってその存在が明確に確認される。ただし、利用者が３枚の検出画像の各々を確認する作業は手間である。そこで、本実施形態において、処理装置２０のプロセッサ２２０は、これらの３枚の検出画像を合成して合成画像ＩＭＣを生成する。
【００５３】
なお、プロセッサ２２０が合成画像ＩＭＣを生成する方法としては、例えば、３つの検出画像に含まれる同じ位置の画素の濃度の単純平均値を算出し、算出した単純平均値を各画素の濃度とする画像を生成する方法が例示される。ただし、プロセッサ２２０が合成画像ＩＭＣを生成する方法はこれに限られない。例えば、同じ位置の画素の濃度の単純加算値を算出し、単純加算値が上限値を超えた場合は当該上限値をその画素の濃度として採用するなど、他の様々な方法が本発明において採用可能である。
【００５４】
合成画像ＩＭＣにおいては、いずれか１枚の検出画像において明確に描かれている表示要素は明確に描かれることになる。例えば、合成画像ＩＭＣには表示要素Ｅ１１、表示要素Ｅ２１、及び表示要素Ｅ３１に対応する表示要素ＥＣ１が明確に描かれている。これば、主に、検出画像ＩＭ２に描かれた表示要素Ｅ２１が明確であることに起因している。また、合成画像ＩＭＣには表示要素Ｅ１２、表示要素Ｅ２２、及び表示要素Ｅ３２に対応する表示要素ＥＣ２が明確に描かれている。これば、主に、検出画像ＩＭ１に描かれた表示要素Ｅ１２が明確であることに起因している。
【００５５】
プロセッサ２２０は、例えば、合成画像ＩＭＣを表示部２５０へ表示させる。従って、利用者は表示部２５０に表示される合成画像ＩＭＣを見ることにより、物体９１０及び物体９２０の存在を容易に知ることができる。また、処理装置２０が、合成画像ＩＭＣに含まれる表示要素を画像認識処理により認識し、当該表示要素に応じた対象領域Ｔ１の位置に物体が存在することを検出する構成が採用されてもよい。処理装置２０がそのように物体の存在を検出する場合、処理装置２０が表示部２５０を用いて、利用者に対し物体が検出されたことを示すメッセージ等を表示してもよい。また、処理装置２０が音を発する発音部を備え、表示部２５０によるメッセージ等の表示に加えて、もしくはそれに代えて、発音部を用いて、利用者に対し物体が検出されたことを示すアラート音や音声メッセージ等の発音を行ってもよい。
【００５６】
上述したように、物体検出装置１によれば、アンテナに対する物体の姿勢に左右されず、その物体の存在が精度良く検出される。
【００５７】
［変形例］
上述した実施形態に対し様々な変形が行われてもよい。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下に示す変形例のうち複数が適宜組み合わされてもよい。
【００５８】
（変形例１）
図９は、この変形例の物体検出装置１Ａの構成を示すブロック図である。物体検出装置１Ａは、電波送受信装置１０に代えて、電波送受信装置１０Ａを備える点で、上述した実施形態の物体検出装置１と相違する。電波送受信装置１０Ａは、アレイアンテナ１１０と、変更部１７０と、プロセッサ１４０と、メモリ１５０と、インタフェース１６０とを備える。アレイアンテナ１１０は、Ｙ軸方向の直線上に整列させたアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎを有する。
【００５９】
変更部１７０は、アンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎの各々から送信される電波の送信方向を変更する。変更部１７０は、例えば、これらのアンテナユニット１１１の各々に応じた複数のアクチュエータを有し、それらのアクチュエータを用いてアンテナユニット１１１の各々の姿勢を変更することにより、アンテナユニット１１１により送信される電波の送信方向（Ｘ軸方向に見た場合の俯仰角）を変更する。
【００６０】
なお、変更部１７０の構成は上述した構成に限られず、例えば、変更部１７０が１つのアクチュエータと、当該アクチュエータにより生成される駆動力を複数のアンテナユニット１１１の各々に伝達する動力伝達系を有する構成が採用されてもよい。また、複数のアンテナユニット１１１の各々がさらに複数のアンテナを有し、変更部１７０が、各アンテナユニット１１１の複数のアンテナから送信される電波の位相を制御することにより、各アンテナユニット１１１から送信される電波の送信方向を変更する構成が採用されてもよい。
【００６１】
以下に電波送受信装置１０Ａの動作を説明する。まず、電波送受信装置１０Ａのプロセッサ１４０は、図１０に示すように、変更部１７０を制御して、ｎ個のアンテナユニット１１１の各々の電波の送信方向を角度θ１に変更する。そして、プロセッサ１４０はアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１１１から角度θ１の方向に電波を送信させる。
【００６２】
続いて、プロセッサ１４０は、図１１に示すように、変更部１７０を制御して、ｎ個のアンテナユニット１１１の各々の電波の送信方向を角度θ２に変更する。そして、プロセッサ１４０はアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１１１から角度θ２の方向に電波を送信させる。
【００６３】
続いて、プロセッサ１４０は、図１２に示すように、変更部１７０を制御して、ｎ個のアンテナユニット１１１の各々の電波の送信方向を角度θ３に変更する。そして、プロセッサ１４０はアンテナユニット１１１−１，１１１−２，・・・，１１１−ｎを順次排他的に選択し、選択したアンテナユニット１１１から角度θ３の方向に電波を送信させる。
【００６４】
上記のようにプロセッサ１４０により選択され電波を送信したアンテナユニット１１１は、送信した電波の対象領域Ｔ１からの反射波を受信する。プロセッサ１４０は、アンテナユニット１１１の各々が受信する反射波の振幅を示す振幅データを生成し、生成した振幅データを、インタフェース１６０を介して処理装置２０に出力する。プロセッサ２２０は、電波送受信装置１０から出力された振幅データを用いて、上述した実施形態と同じ方法により、合成画像ＩＭＣの生成及び表示等の処理を行う。
【００６５】
物体検出装置１Ａが必要とするアレイアンテナの数は、物体検出装置１と比較し少ない。従って、物体検出装置１と比較し、物体検出装置１Ａは小型化が容易である。
【００６６】
（変形例２）
図１３は、この変形例の物体検出装置１Ｂの構成を示す図である。図１４は、物体検出装置１ＢをＸ軸方向に見た側面図である。
【００６７】
物体検出装置１Ｂは、電波送受信装置１０Ｂと処理装置２０を備える。電波送受信装置１０Ｂは、送信部３００と搬送部４００を備える。送信部３００はＸ軸方向の直線上に整列された３つのアンテナユニット、すなわち、アンテナユニット１１１，１２１，１３１を備える。アンテナユニット１１１は、Ｘ軸方向に見た俯仰角が角度θ１の方向に電波を送信する。アンテナユニット１２１は、Ｘ軸方向に見た俯仰角が角度θ２の方向に電波を送信する。アンテナユニット１３１は、Ｘ軸方向に見た俯仰角が角度θ３の方向に電波を送信する。
【００６８】
搬送部４００は、送信部３００をＹ軸方向（往復方向）に搬送する。搬送部４００は、送信部３００をＸ軸方向において両側から挟みこむように配置されたレール４１０及びレール４２０を備える。搬送部４００はレール４１０及びレール４２０に沿って送信部３００を搬送することにより、Ｙ軸方向における、対象領域Ｔ２内の物体と送信部３００の相対位置を変化させる。
【００６９】
プロセッサ１４０は、送信部３００のアンテナユニット１１１，１２１，１３１を順次排他的に選択し、選択したアンテナユニットから電波を送信させる処理を繰り返す。プロセッサ１４０は、アンテナユニットの選択及び選択したアンテナユニットに対する電波の送信の指示と並行して、搬送部４００を制御し、送信部３００をＹ軸方向に搬送させる。なお、プロセッサ１４０は、送信部３００が最下位置に達した場合、送信部３００を上に向かい搬送させ、送信部３００が最上位置に達した場合、送信部３００を下に向かい搬送させるように搬送部４００を制御する。その結果、送信部３００は、様々な高さにおいて異なる３つの俯仰角の送信方向に対し電波の送信を行うことになる。
【００７０】
送信部３００のアンテナユニット１１１，１２１，１３１の各々は、自らが送信した電波の対象領域Ｔ２からの反射波を受信する。プロセッサ１４０は、アンテナユニット１１１，１２１，１３１の各々により受信された反射波の振幅を示す振幅データを生成し、インタフェース１６０を介して、生成した振幅データを処理装置２０に出力する。プロセッサ２２０は、電波送受信装置１０から出力された振幅データを用いて、上述した実施形態と同じ方法により、合成画像ＩＭＣの生成及び表示等の処理を行う。
【００７１】
対象領域Ｔ２には、ベルトコンベア５００によって布製の鞄９００Ａが搬送されてくる。鞄９００Ａには、例えば金属製の物体９３０が収容されている。鞄９００Ａの高さ方向の全域に関し電波の送信が行われるように、ベルトコンベア５００による鞄９００Ａの搬送速度は、搬送部４００による送信部３００の搬送速度と比較して十分に遅いことが望ましい。より具体的には、ベルトコンベア５００が鞄９００Ａを搬送する速度は、鞄９００Ａが電波送受信装置１０Ｂの正面を通過する間に送信部３００が少なくとも１回、最下位置から最上位置、もしくは最上位置から最下位置まで移動可能な速度以下であることが望ましい。
【００７２】
なお、ベルトコンベア５００が鞄９００Ａを電波送受信装置１０の正面の位置まで搬送した後、搬送を所定時間だけ停止し、鞄９００Ａが電波送受信装置１０の正面において停止している間に、搬送部４００が送信部３００を、例えば最上位置から最下位置まで搬送する構成が採用されてもよい。
【００７３】
物体検出装置１Ｂが必要とするアンテナユニットの数は、物体検出装置１または物体検出装置１Ａと比較し少ない。従って、搬送部４００のコストが、搬送部４００の導入により削減されるアンテナユニットのコストに照らし安価であるなら、物体検出装置１Ｂは物体検出装置１及び物体検出装置１Ａと比較して低コストで実現可能である。
【００７４】
（変形例３）
図１５は、物体検出装置の他の例を示す図である。図１５には、対象領域Ｔ３に対し、互いに異なる送信方向で電波を送信するアンテナユニット１１１，１２１，１３１が設けられている。対象領域Ｔ３は、例えばその中に異物が入り込むと問題が生じる領域である。この変形例において、物体検出装置は対象領域Ｔ３に異物が入り込むとその異物を検出し、利用者に通知する。
【００７５】
物体検出装置は、アンテナユニット１１１，１２１，１３１を順次排他的に選択し、選択したアンテナユニットから電波を送信させる処理を繰り返す。選択されたアンテナユニットは、自らが送信した電波の対象領域Ｔ３からの反射波を受信する。物体検出装置は、アンテナユニットにより受信した反射波の振幅が所定の閾値を超えると、対象領域Ｔ３に異物が入り込んだと判定し、利用者に対する通知を行う。
【００７６】
図１６は、対象領域Ｔ３に物体９４０が入り込んだ状態で、アンテナユニット１１１，１２１，１３１が送信した電波の反射波を例示した図である。図１６に示す例では、アンテナユニット１１１及び１２１から送信された電波の物体９４０における反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニットの方向に向かわない。従って、アンテナユニット１１１及び１２１により受信される反射波の振幅に基づいて、対象領域Ｔ３に異物が入り込んだか否かを高い精度で判定することは難しい。しかしながら、アンテナユニット１３１から送信された電波の物体９４０における反射波の大半の成分は電波の送信元のアンテナユニット１３１に向かう。従って、物体検出装置は、アンテナユニット１３１により受信した反射波の振幅に基づいて、物体９４０の検知を正しく行うことができる。
【００７７】
（変形例４）
上述した実施形態及びその変形例において、電波送受信装置が備える複数のアンテナユニットの各々は、順次排他的に選択されて、電波の送受信を行うものとした。すなわち、２個以上のアンテナユニットが同時に電波の送受信を行うことはないものとした。電波送受信装置が送信可能な電波の周波数帯域が狭い場合、複数のアンテナユニットから同時に電波の送信が行われると、それらの電波が干渉し合い、反射波の振幅による物体の検出が正しく行われない場合があるためである。
【００７８】
従って、電波送受信装置が送信可能な電波の周波数帯域が広い場合（例えば、互いに離れた複数の周波数帯域を利用可能な場合）、同時に複数のアンテナユニットの各々から、互いに干渉しない異なる周波数帯の電波が送信される構成が採用されてもよい。
【００７９】
（変形例５）
上述した実施形態及びその変形例において、電波送受信装置は準ミリ波帯〜ミリ波帯（例えば、２４ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの帯域）の電波を送信するものとしたが、電波送受信装置が送信する電波の周波数帯はこれに限られない。例えば、電波送受信装置がＳＨＦ（Super High Frequency、３〜３０ＧＨｚ）帯、ＥＨＦ（Extremely High Frequency、３０〜３００ＧＨｚ）帯、３００〜３０００ＧＨｚ帯等の、大気中で吸収されにくく、且つ散乱しにくい周波数帯の電波を送信してもよい。
【００８０】
（変形例６）
上述した実施形態で説明した構成、及び動作の一部が省略されてもよい。また、物体検出装置のハードウェア構成は、上述した実施形態で説明した構成に限定されない。要求される機能を実現できるものであれば、物体検出装置は、どのようなハードウェア構成を有していてもよい。
【００８１】
上述した実施形態及び変形例で説明された構成、形状、大きさ、配置関係、数量等については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１，１Ａ，１Ｂ…物体検出装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…電波送受信装置、１１０，１２０，１３０…アレイアンテナ、１１１，１１１−１〜１１１−ｎ，１２１，１２１−１〜１２１ｎ，１３１，１３１−１〜１３１−ｎ…アンテナユニット、１４０…プロセッサ、１５０…メモリ、１６０…インタフェース、１７０…変更部、２０…処理装置、２１０…インタフェース、２２０…プロセッサ、２３０…メモリ、２４０…操作部、２５０…表示部、３００…送信部、４００…搬送部、４１０，４２０…レール、５００…ベルトコンベア、８００…人物、９００，９００Ａ…荷物、９１０，９２０，９３０，９４０…物体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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