(57)【要約】【課題】送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合でも、検知領域への物体の進入の有無を誤認しにくい物体検知装置を提供する。【解決手段】センサ部１から超音波が送波される監視空間内には、物体の進入の有無を検知する検知領域Ａ１と、検知領域Ａ１を包囲する予備検知領域Ａ０とが規定されている。センサ部１から出力される受波信号に基づいて監視空間内での物体の位置を認識可能な信号処理部は、予備検知領域Ａ０で物体を検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体を検知した場合に、検知領域Ａ１への物体の進入を表す検知信号を出力する判断手段を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視空間に超音波を送波する送波器と、それぞれ超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子を有し、監視空間内に存在する物体で反射された送波器からの超音波を受波する受波器と、各受波素子から出力される受波信号に基づいて監視空間内での物体の位置を認識可能な信号処理部とを備え、監視空間内には、物体の進入の有無を検知する検知領域と、検知領域を包囲する第１の予備検知領域とが規定されており、信号処理部は、第１の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域で物体を検知した場合に、検知領域への物体の進入を表す検知信号を出力する判断手段を有することを特徴とする物体検知装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記検知領域と前記予備検知領域とのそれぞれを複数の小領域に区画し、各小領域ごとに前記物体の有無を検知する識別手段と、識別手段で検知された物体の小領域間における移動を検知する追跡手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに両小領域が隣接するか否かを判別し、隣接していない場合に前記検知信号を無効にする第１無効手段を有することを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記受波器で受波した超音波の周波数を監視し、当該周波数が送波周波数より低ければ物体が遠ざかっており、送波周波数より高ければ物体が接近していると判断するドップラー式移動判定手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、ドップラー式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが前記追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するか否かを判別し、合致しない場合に前記検知信号を無効にする第２無効手段とを有することを特徴とする請求項２記載の物体検知装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記受波器で受波した超音波の強度の変化を監視し、当該変化の傾向が低下の傾向にあれば物体が遠ざかっており、上昇の傾向にあれば物体が接近していると判断する強度式移動判定手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、強度式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが前記追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するか否かを判別し、合致しない場合に前記検知信号を無効にする第３無効手段とを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の物体検知装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記検知領域と前記予備検知領域とのそれぞれを複数の小領域に区画し、各小領域ごとに前記物体の有無を検知する識別手段を有し、前記判断手段は、同一の小領域において規定時間以上継続して物体が検知された場合に、当該小領域に静止物体が存在すると判断する静止物体判別部を備え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項に記載の物体検知装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記小領域で静止物体が検知されると当該小領域に隣接する小領域を第２の予備検知領域に指定する第２領域指定手段を有し、前記判断手段は、第２の予備検知領域で物体を検知した後の前記所定時間内に前記検知領域と前記第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、前記検知信号を出力することを特徴とする請求項５記載の物体検知装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記小領域で静止物体が検知されると当該小領域の奥に存在する小領域に隣接する小領域を第３の予備検知領域に指定する第３領域指定手段を有し、前記判断手段は、第３の予備検知領域で物体を検知した後の前記所定時間内に前記検知領域と前記第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、前記検知信号を出力することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知領域に超音波を送波し当該超音波を用いて検知領域への物体の進入を検知する物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の物体検知装置として、検知対象となる検知領域に対して超音波を間欠的に送波する送波器と超音波を受波する受波器とを互いに隣接して備え、検知領域内に存在する物体で反射された送波器からの超音波（反射波）を受波器が受波すると、検知領域に物体が進入したものと判断するものが知られている（たとえば特許文献１参照）。この種の物体検知装置は、たとえば自動車に具備され、車両周辺の障害物を検知して運転者に障害物の接近を知らせるように動作する。
【０００３】
特許文献１に記載の発明では、超音波を送波してから当該超音波が物体で反射されて戻ってくるまでの時間を、前記物体までの距離に換算する。また、それぞれ超音波を電気信号である受波信号に変換する受波素子を複数個配列することによって受波器を構成しており、超音波を受波する方位と受波素子間における受波信号の時間差とが対応することに着眼して、物体の存在する方位を識別する。具体的には、受波素子が一方向に等間隔で並んでおり、受波素子が配置された平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超音波を受ける場合に、隣接する受波素子（間隔をｄとする）のそれぞれの受波信号の時間差ΔｔがΔｔ＝（ｄ・ｓｉｎθ）／ｃとなる（ｃは音速）ことを利用して、物体の方位を識別する。
【０００４】
なお、この種の物体検知装置では、一般的に、送波器から送波される超音波に近い周波数の超音波のみを反射波として認識することで、物体検知装置の周囲で発生する外来ノイズと物体で反射された反射波とを区別できるようにしてある。したがって、たとえば物体検知装置の周囲の人の会話などを反射波として誤認することはない。
【特許文献１】特開２００１−１１８１９８号公報（第００１８〜００２１段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の物体検知装置においては、送波器から送波される超音波と同等の周波数の音を発生するノイズ発生源（たとえば自動車のエンジン等）が近くに位置する場合のように、送波器からの超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合、この外来ノイズが受波器で受波されると、物体で反射された反射波と前記外来ノイズとを区別することができず、検知領域への物体の進入の有無を誤って検知してしまう可能性が高い。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合でも、検知領域への物体の進入の有無を誤認しにくい物体検知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】
【０００７】
請求項１の発明では、監視空間に超音波を送波する送波器と、それぞれ超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子を有し、監視空間内に存在する物体で反射された送波器からの超音波を受波する受波器と、各受波素子から出力される受波信号に基づいて監視空間内での物体の位置を認識可能な信号処理部とを備え、監視空間内には、物体の進入の有無を検知する検知領域と、検知領域を包囲する第１の予備検知領域とが規定されており、信号処理部は、第１の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域で物体を検知した場合に、検知領域への物体の進入を表す検知信号を出力する判断手段を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、監視空間内には、物体の進入の有無を検知する検知領域と、検知領域を包囲する第１の予備検知領域とが規定されており、判断手段は、第１の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域で物体を検知した場合に、検知領域への物体の進入を表す検知信号を出力するので、仮に、送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズによって検知領域に物体が存在すると誤認することがあっても、その直前に第１の予備検知領域で物体が検知されない限りは、検知領域への物体の進入を表す検知信号が誤って出力されることはない。一方、物体が検知領域に進入する場合には、当該物体は検知領域を包囲している第１の予備検知領域を通って検知領域に進入するから、信号処理部においては第１の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域で物体を検知することとなり、判断手段は検知信号を出力する。すなわち、送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合でも、検知領域への物体の進入の有無を誤認しにくいという利点がある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記信号処理部が、前記検知領域と前記予備検知領域とのそれぞれを複数の小領域に区画し、各小領域ごとに前記物体の有無を検知する識別手段と、識別手段で検知された物体の小領域間における移動を検知する追跡手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに両小領域が隣接するか否かを判別し、隣接していない場合に前記検知信号を無効にする第１無効手段を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１無効手段は、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、両小領域が隣接していない場合には検知信号を無効にするので、万一、外来ノイズによって予備検知領域で物体が誤検知された後の所定時間内に検知領域で物体が誤検知されることがあったとしても、物体を誤検知した各小領域が隣接するものでない限りは、検知信号は無効とされる。一方、物体が検知領域に進入する場合には、当該物体は予備検知領域と検知領域との間で互いに隣接する小領域間を移動するから、第１無効手段で検知信号が無効にされることはない。すなわち、検知領域への物体の進入の有無をより確実に検知できるという利点がある。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記信号処理部が、前記受波器で受波した超音波の周波数を監視し、当該周波数が送波周波数より低ければ物体が遠ざかっており、送波周波数より高ければ物体が接近していると判断するドップラー式移動判定手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、ドップラー式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが前記追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するか否かを判別し、合致しない場合に前記検知信号を無効にする第２無効手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第２無効手段は、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、ドップラー式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致しない場合には検知信号を無効にするので、万一、外来ノイズによって予備検知領域で物体が誤検知された後の所定時間内に検知領域で物体が誤検知されることがあったとしても、ドップラー式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致しない限りは、検知信号は無効とされる。一方、物体が検知領域に進入する場合には、ドップラー式移動判定手段で判断された物体の移動の向きは追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するから、第２無効手段で検知信号が無効にされることはない。すなわち、検知領域への物体の進入の有無をより確実に検知できるという利点がある。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記信号処理部が、前記受波器で受波した超音波の強度の変化を監視し、当該変化の傾向が低下の傾向にあれば物体が遠ざかっており、上昇の傾向にあれば物体が接近していると判断する強度式移動判定手段と、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、強度式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが前記追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するか否かを判別し、合致しない場合に前記検知信号を無効にする第３無効手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、第３無効手段は、予備検知領域の小領域から検知領域の小領域への移動が追跡手段で検知されたときに、強度式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致しない場合には検知信号を無効にするので、万一、外来ノイズによって予備検知領域で物体が誤検知された後の所定時間内に検知領域で物体が誤検知されることがあったとしても、強度式移動判定手段で判断された物体の移動の向きが追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致しない限りは、検知信号は無効とされる。一方、物体が検知領域に進入する場合には、強度式移動判定手段で判断された物体の移動の向きは追跡手段で検知された物体の移動の向きに合致するから、第３無効手段で検知信号が無効にされることはない。すなわち、検知領域への物体の進入の有無をより確実に検知できるという利点がある。
【００１５】
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、前記信号処理部が、前記検知領域と前記予備検知領域とのそれぞれを複数の小領域に区画し、各小領域ごとに前記物体の有無を検知する識別手段を有し、前記判断手段が、同一の小領域において規定時間以上継続して物体が検知された場合に、当該小領域に静止物体が存在すると判断する静止物体判別部を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、同一の小領域において規定時間以上静止している物体があれば、この物体を静止物体として検知することができる。しかして、第１の予備検知領域を通って検知領域に進入する物体だけでなく、たとえば物体検知装置の起動時から既に検知領域内で静止している静止物体に関しても検知することが可能となる。しかも、同一の小領域において規定時間以上継続して検知されることを静止物体の条件としているから、仮に、送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズによって検知領域に物体が存在すると誤認することがあっても、規定時間以上継続して同じ小領域で物体が検知されない限りは、静止物体が存在すると誤った判断がされることはない。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記信号処理部が、前記小領域で静止物体が検知されると当該小領域に隣接する小領域を第２の予備検知領域に指定する第２領域指定手段を有し、前記判断手段が、第２の予備検知領域で物体を検知した後の前記所定時間内に前記検知領域と前記第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、前記検知信号を出力することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、判断手段が、第２の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域と第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、検知信号を出力するので、たとえば物体検知装置の起動時において検知領域内に静止していた物体が静止物体として検知された後に移動するとき、当該物体が第２の予備検知領域を通って検知領域あるいは第１の予備検知領域に移動することを利用して、当該物体を検知し検知信号を出力することができる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記信号処理部が、前記小領域で静止物体が検知されると当該小領域の奥に存在する小領域に隣接する小領域を第３の予備検知領域に指定する第３領域指定手段を有し、前記判断手段が、第３の予備検知領域で物体を検知した後の前記所定時間内に前記検知領域と前記第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、前記検知信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、判断手段が、第３の予備検知領域で物体を検知した後の所定時間に検知領域と第１の予備検知領域との少なくとも一方で物体を検知した場合にも、検知信号を出力するので、たとえば静止物体の陰に隠れていた物体が検知領域に移動するとき、当該物体が第３の予備検知領域を通って検知領域あるいは第１の予備検知領域に移動することを利用して、当該物体を検知し検知信号を出力することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、予備検知領域で物体を検知した後の所定時間内に検知領域で物体を検知した場合に、検知領域への物体の進入を表す検知信号を出力する判断手段を有するから、送波器から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合でも、検知領域への物体の進入の有無を誤認しにくいという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態の物体検知装置は、図２および図３に示すように、電気信号である送波信号を超音波に変換するものであって対象とする監視空間（空気中）に間欠的に超音波を送波する送波器２と、超音波を受波するとともに当該超音波を電気信号である受波信号に変換するものであって監視空間内に存在する物体Ｏｂで反射された超音波を受波する受波器３と、受波器３から出力される受波信号に基づいて監視空間内での物体Ｏｂの位置を認識可能な信号処理部４とを備える。送波器２と受波器３とは、１枚の基板５の同一表面上に互いに隣接して配置されセンサ部１を構成し、いずれも信号処理部４に接続される。
【００２３】
本実施形態の送波器２から送波される超音波の波形は、半波長の正弦波形状の単パルスである。このような半波長の超音波は、たとえば、特開２００５−３４１５５４号公報に記載されているように、単結晶シリコン基板からなる半導体基板と、半導体基板の厚み方向の一表面に形成された多孔質シリコン層からなる熱絶縁層と、熱絶縁層上に形成された金属薄膜からなる発熱体とを備え、発熱体の通電時の発熱を利用して発熱体に接する空気を膨張・収縮させ超音波を送波する装置を用いることで実現できる。
【００２４】
受波器３は、基板５上に配列された複数個の受波素子３０を有し、それぞれの受波素子３０において超音波を受波信号に変換する。複数個の受波素子３０が、水平方向（図２の左右方向）と鉛直方向（図２の紙面に直交する方向）との両方向に同じ個数ずつとなる十字状に配列されている。これらの受波素子３０は、水平方向に５個が等間隔ｄで並び、かつ鉛直方向に５個が等間隔ｄで並ぶように、合計９個の受波素子３０が設けられている。
【００２５】
信号処理部４は、受波素子３０からの各受波信号をそれぞれ増幅する増幅手段４０と、３次元空間である監視空間内の各位置ごとに物体Ｏｂの有無を検知する識別手段４１とを有し、識別手段４１は、送波器２が超音波を送波してから当該超音波が物体Ｏｂで反射されて受波器３に到達するまでの所要時間を、物体Ｏｂまでの距離に換算する。つまり、前記所要時間をＴとすれば、物体Ｏｂまでの距離Ｄは、Ｄ＝Ｔ×ｃ／２で表される（ｃは音速）。
【００２６】
さらに識別手段４１は、各受波素子３０のそれぞれの受波信号の時間差を用いて物体Ｏｂの方位を識別する。すなわち、受波素子３０が配置された平面に直交する方向に対して、受波素子３０が並ぶ方向にある角度θだけ傾いた方位からの超音波を受ける場合に、隣接する受波素子３０（間隔ｄ）のそれぞれの受波信号の時間差ΔｔがΔｔ＝（ｄ・ｓｉｎθ）／ｃとなる（ｃは音速）ことを利用して、物体Ｏｂの方位を識別する。以下では、中心に位置する受波素子３０を基準とし、当該受波素子３０からみた水平方向における方位を水平方位θとし、鉛直方向における方位を鉛直方位φとし、当該受波素子３０からの直線距離を距離Ｄとする。ここで、各方位θ、φは基板５の表面に直交する直線に対する角度を表し、中心に位置する受波素子３０の真正面の方位はθ＝０°、φ＝０°となる。
【００２７】
具体的には、識別手段４１は、上述したように各方位θ、φごとに生じる受波信号間の時間差に基づく遅延時間を用いて、当該時間差を埋めるように補正する演算を行うことで、全ての受波素子３０が全方位θ、φからの超音波を同一時刻に受信するように時間補正をかける。そして、時間補正後の受波信号を加算し、加算後の信号において強度がピークとなる時間軸上の位置から、物体Ｏｂまでの距離を求める。ここでは、各方位θ、φに一対一に対応する上記遅延時間の組み合わせを遅延パターンとしてメモリ４５に記憶しており、識別手段４１は、検知対象とする方位θ、φに対応する遅延パターンをメモリ４５から読み出して用いることにより、所望の方位θ、φついて物体Ｏｂを検知する。
【００２８】
ところで、本実施形態の物体検知装置においては、上述したように監視空間内での方位θ、φおよび距離Ｄを認識可能であることを利用して、監視空間内に、図１に示すように中心の受波素子３０を頂点とする略四角錐上の検知領域Ａ１を規定するとともに、当該検知領域Ａ１の略全周を包囲する第１の予備検知領域Ａ０を規定してある。図１の例では、予備検知領域Ａ０の外形状も略四角錐状としてある。
【００２９】
このように検知領域Ａ１の周囲に検知領域Ａ１を包囲する予備検知領域Ａ０を規定しておくと、物体Ｏｂが検知領域Ａ１に進入する場合には、当該物体Ｏｂは必然的に予備検知領域Ａ０を通ることになる。この点に着眼して、本実施形態では、予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂを検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂを検知した場合に、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入を表す検知信号を出力する判断手段４２を信号処理部４に設けてある。ここでは、送波器２から超音波を間欠的に送波する構成を採用しているので、上記所定時間を送波器２が超音波を間欠的に送波する周期とし、予備検知領域Ａ０に物体Ｏｂを検知した直後に送波器２から送波された超音波で検知領域Ａ１に物体Ｏｂを検知した場合にのみ、判断手段４２が検知信号を出力するようにしてある。判断手段４２の後段に設けられた出力手段４３は、判断手段４２からの検知信号を受けると、物体検知装置の外部に報知信号を出力し、物体検知装置に接続された他装置（図示せず）での報知等を可能とする。
【００３０】
すなわち、物体Ｏｂが検知領域Ａ１に進入する場合には、判断手段４２は、物体Ｏｂが予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入することを検知して検知信号を出力する。一方、送波器２から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズを受波器３が受波した場合には、信号処理部４は検知領域Ａ１に物体Ｏｂが存在すると誤認することがあるが、検知領域Ａ１に物体Ｏｂを検知する直前に予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂが検知されない限りは、判断手段４２は検知信号を出力することはない。結果的に、送波器２からの超音波と同等の周波数の外来ノイズが存在する場合でも、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入の有無を誤認しにくくなる。
【００３１】
ここで、物体Ｏｂが予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入する場合に、予備検知領域Ａ０を通過する物体Ｏｂを見逃すことがないように、送波器２から超音波を送波する周期は、予備検知領域Ａ０のうち最も幅の狭い部分を物体Ｏｂが通過するのに要する最小時間よりも短く設定される。ただし、送波器２から送波された超音波が検知領域Ａ１および予備検知領域Ａ０においてセンサ部１から最も遠い位置に存在する物体Ｏｂで反射されて受波器３に到達するまでは、送波器２から次の超音波が送波されてしまうことがないように、送波器２から超音波を送波する周期は、少なくとも検知領域Ａ１および予備検知領域Ａ０の中でセンサ部１から最も遠い位置までの往復距離を音速で除した時間よりも長く設定される。
【００３２】
また、本実施形態では、図１に示すように、検知領域Ａ１と予備検知領域Ａ０とのそれぞれを複数の小領域（図中破線で示す）に区画している。各小領域は、それぞれの中心点である代表点が水平方位θと鉛直方位φと距離Ｄとで極座標表示されるものである。図１に示す例では、検知領域Ａ１および予備検知領域Ａ０は水平方位θに関して図１（ａ）のようにθ１〜θ６に６分割され、垂直方位φに関して図１（ｂ）のようにφ１〜φ６に６分割され、距離Ｄに関してはＤ１〜Ｄ９に９分割されることで、６×６×９＝３２４個の小領域に区画化されている。これら複数の小領域のうち、水平方位θがθ１となる小領域と、水平方位θがθ６となる小領域と、鉛直方位φがφ１となる小領域と、鉛直方位φがφ６となる小領域と、距離ＤがＤ９となる小領域とが予備検知領域Ａ０を形成し、その他の小領域が検知領域Ａ１を形成する。
【００３３】
ここにおいて、信号処理部４の識別手段４１は、各小領域ごとに物体Ｏｂの有無を検知するように、方位θ、φおよび距離Ｄの分解能が小領域の大きさに合わせて設定されている。つまり、メモリ４５には、６つの水平方位θ１〜θ６と６つ鉛直方位φ１〜φ６との各組み合わせにそれぞれ対応するように、６×６＝３６通りの遅延パターンが記憶されている。さらに信号処理部には、識別手段４１で検知された物体Ｏｂの小領域間における移動を検知する追跡手段４４を有している。なお、ここでは、送波器２から超音波を送波する周期は、小領域間における物体Ｏｂの移動を確実に検知できるように、小領域のうち最も幅の狭い部分を物体Ｏｂが通過するのに要する最小時間よりも短く設定される。
【００３４】
ところで、信号処理部４は、予備検知領域Ａ０に含まれる小領域から検知領域Ａ１に含まれる小領域への移動が追跡手段４４で検知されたときに、両小領域が隣接するか否かを判別し、両小領域が隣接していない場合に、判断手段４２からの検知信号を無効にする第１無効手段４６を有している。すなわち、第１無効手段４６は、予備検知領域Ａ０から検知領域Ａ１に物体Ｏｂが移動する際に、物体Ｏｂが移動する小領域が互いに隣接するものでなければ、検知信号を無効にする。
【００３５】
この構成によれば、万一、外来ノイズによって予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂが誤検知された後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂが誤検知されることがあったとしても、物体Ｏｂを誤検知した各小領域が互いに隣接するものでない限り、検知信号は第１無効手段４６で無効とされる。これに対して、物体Ｏｂが検知領域Ａ１に進入する場合には、通常、物体Ｏｂは予備検知領域Ａ０と検知領域Ａ１との間で互いに隣接する小領域間を移動することになるので、第１無効手段４６で検知信号が無効とされることはない。結果的に、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入の有無をより一層確実に検知することができる。
【００３６】
なお、受波素子３０の配置は上述したものに限らず、十字状以外の形状（たとえばＴ字状）に配列されていてもよい。また、複数個の受波素子３０を格子点上に配置することもできる。さらにまた、水平方向あるいは鉛直方向のいずれか一方向にのみ受波素子３０を配列してもよいが、この場合には、受波素子３０が並ぶ方向についてのみ方位を識別可能となる。たとえば水平方位θのみを識別可能である場合、図１（ａ）に示す略扇状の検知領域Ａ１が規定され、当該検知領域Ａ１を包囲する予備検知領域Ａ０が規定される。
【００３７】
（実施形態２）
本実施形態の物体検知装置は、判断手段４２において検知領域Ａ１に物体Ｏｂが進入したと判断された場合に、当該物体Ｏｂの移動の向きを考慮することによって、前記判断が正しいか否かを確認するようにした点が実施形態１の物体検知装置と相違する。
【００３８】
周知のように、送波器２からの超音波がセンサ部１から遠ざかる物体Ｏｂで反射された場合には、受波器３で受波される反射波の周波数は低くなり、逆に、送波器２からの超音波がセンサ部１に接近する物体Ｏｂで反射された場合には、受波器３で受波される反射波の周波数は高くなる（ドップラー効果）。本実施形態では、このことを利用して物体Ｏｂの移動の向きを検知する。
【００３９】
すなわち、信号処理部４は、送波器２から送波した超音波の周波数（送波周波数）と、受波器３で受波した超音波の周波数とを比較するドップラー式移動判定手段（図示せず）を有する。ドップラー式移動判定手段は、上記ドップラー効果に基づき、送波器２から送波した超音波の周波数のほうが受波器３で受波した超音波よりも高ければ物体Ｏｂが遠ざかっているものと判断し、送波器２から送波した超音波の周波数のほうが受波器３で受波した超音波よりも低ければ物体Ｏｂが接近しているものと判断する。
【００４０】
さらに、信号処理部４は、予備検知領域Ａ０に含まれる小領域から検知領域Ａ１に含まれる小領域への物体Ｏｂの移動が追跡手段４４により検知されたときに、上述したドップラー式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きと、追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きとが合致するか否かを判断する第２無効手段（図示せず）を有している。第２無効手段は、ドップラー式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きが、追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致しなければ、判断手段４２から出力された検知信号を無効にする。
【００４１】
つまり、物体Ｏｂが検知領域Ａ１に進入する場合には、ドップラー式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きは追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致するから、第２無効手段で検知信号が無効にされることはないものの、外来ノイズによって予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂが誤検知された後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂが誤検知された場合、ドップラー式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きが追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致しない限りは、検知信号は無効とされる。たとえば、追跡手段４４において、（θ、φ、Ｄ）＝（θ２、φ２、Ｄ９）で表される予備検知領域Ａ０内の小領域から、（θ、φ、Ｄ）＝（θ３、φ２、Ｄ８）で表される検知領域Ａ１内の小領域に物体Ｏｂが移動したことが検知された場合、追跡手段４４は物体Ｏｂが接近していると判断する。この場合、ドップラー式移動判定手段でも物体Ｏｂが接近していると判断されなければ、第２無効手段により検知信号は無効にされる。これにより、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入の有無をより確実に検知することができる。
【００４２】
また、本実施形態の他の例として、信号処理部４が、受波器３で受波される超音波の強度の時間変化を監視する強度式移動判定手段（図示せず）を有する構成としてもよい。すなわち、超音波は監視空間内を伝播する際に伝播距離に応じて減衰するので、送波器２からの超音波を反射する物体Ｏｂがセンサ部１から遠ざかる場合には、受波器３で受波される反射波の強度は徐々に小さくなり、逆に、送波器２からの超音波を反射する物体Ｏｂがセンサ部１に接近する場合には、受波器３で受波される反射波の強度は徐々に大きくなる。強度式移動判定手段は、この関係を利用しており、受波器３で受波される超音波の強度が低下する傾向にあれば物体Ｏｂが遠ざかっているものと判断し、受波器３で受波される超音波の強度が上昇する傾向にあれば物体Ｏｂが接近しているものと判断する。
【００４３】
ここで、信号処理部４は、予備検知領域Ａ０に含まれる小領域から検知領域Ａ１に含まれる小領域への物体Ｏｂの移動が追跡手段４４により検知されたときに、上記強度式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きと、追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きとが合致するか否かを判断する第３無効手段（図示せず）を有している。第３無効手段は、強度式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きが、追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致しなければ、判断手段４２から出力された検知信号を無効にする。
【００４４】
つまり、物体Ｏｂが検知領域Ａ１に進入する場合には、強度式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きは追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致するから、第３無効手段で検知信号が無効にされることはないものの、外来ノイズによって予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂが誤検知された後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂが誤検知された場合、強度式移動判定手段で判断された物体Ｏｂの移動の向きが追跡手段４４で検知された物体Ｏｂの移動の向きに合致しない限りは、検知信号は無効とされる。たとえば、追跡手段４４において、（θ、φ、Ｄ）＝（θ１、φ２、Ｄ４）で表される予備検知領域Ａ０内の小領域から、（θ、φ、Ｄ）＝（θ２、φ２、Ｄ５）で表される検知領域Ａ１内の小領域に物体Ｏｂが移動したことが検知された場合、追跡手段４４は物体Ｏｂが遠ざかっていると判断する。この場合、強度式移動判定手段でも物体Ｏｂが遠ざかっていると判断されなければ、第３無効手段により検知信号は無効にされる。これにより、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入の有無をより確実に検知することができる。
【００４５】
なお、ドップラー式移動判定手段および第２無効手段の組み合わせと、強度式移動判定手段および第３無効手段の組み合わせとの両方を採用してもよく、この場合、第２無効手段と第３無効手段とのいずれか一方で検知信号が無効とされれば、検知領域Ａ１への物体Ｏｂの進入の誤認を回避することができるので、誤認の可能性をより低減することができる。
【００４６】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００４７】
（実施形態３）
本実施形態の物体検知装置は、予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入した物体（移動物体）Ｏｂだけでなく、監視空間内で静止している物体（静止物体）Ｏｂについても検知の対象とした点が実施形態１の物体検知装置と相違する。なお、本実施形態では識別手段４１は水平方位θのみを識別し、鉛直方位φの識別は行わないものとして説明する。
【００４８】
本実施形態では、信号処理部４の判断手段４２は、同一の小領域において規定時間以上継続して物体Ｏｂが検知された場合に、この小領域に静止物体Ｏｂが存在すると判断する静止物体判別部を具備している。ここで、静止物体を判別するための前記規定時間は、送波器２が超音波を間欠的に送波する周期の数倍（たとえば１０倍）とし、送波器２から超音波を複数回送波する間に識別手段４１が同一の小領域に存在する物体Ｏｂを連続して検知した場合に、静止物体判別部は当該小領域に静止物体が存在すると判断する。
【００４９】
しかして、判断手段４２は、たとえば図４に示すように、（θ、Ｄ）＝（θ２、Ｄ９）で表される予備検知領域Ａ０内の小領域を通って、（θ、Ｄ）＝（θ３、Ｄ６）で表される検知領域Ａ１内の小領域に進入した物体Ｏｂ１を移動物体として検知するとともに、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される検知領域Ａ１内の小領域に規定時間以上静止している物体Ｏｂ２を静止物体として検知する。なお、図４では物体Ｏｂ１の軌跡を２点鎖線で表す。これにより、図４における物体Ｏｂ２のように物体検知装置の起動時から監視空間内に静止している物体Ｏｂがあれば、この物体Ｏｂについては予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入するという条件を満たさなくても、静止物体としてその存在を検知することが可能になる。
【００５０】
ただし、同一の小領域に規定時間以上継続して存在している物体Ｏｂに限り静止物体として検知するので、送波器２から送波される超音波と同等の周波数の外来ノイズを受波器３が受波した場合には、信号処理部４が検知領域Ａ１に物体Ｏｂが存在すると誤認することがあるものの、判断手段４２は外来ノイズを静止物体と誤って検知することはない。したがって、図４の例では、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される小領域以外の小領域において物体Ｏｂが検知されても、当該物体Ｏｂの検知される小領域が前記規定時間内でランダムに移動するような場合には、判断手段４２は外来ノイズによる誤検知と判断する。
【００５１】
以上説明した構成により、判断手段４２は、予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入した移動物体と、監視空間内で静止している静止物体と、外来ノイズによる誤検知とを区別することができる。そのため、たとえば静止物体で反射された超音波の影響を受波信号から除外する機能を信号処理部４に設けることにより、移動物体の検知・追跡の精度を向上させることができる。ここで、静止物体の検知結果を出力手段４３から物体検知装置の外部に報知するか否かは任意に設定されるものとする。
【００５２】
ところで、たとえ移動可能な物体（たとえば人など）Ｏｂであっても、当該物体Ｏｂが物体検知装置の起動時から上記規定時間以上に亘って検知領域内の一箇所に静止しているような場合、この物体Ｏｂが一旦は静止物体として検知され、その後、静止物体として検知された物体Ｏｂが動き出すことがある。そうすると、この物体Ｏｂは、検知領域Ａ１で検出される直前に予備検知領域Ａ０で検知されるという条件を満たさないため、予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入した移動物体とはみなされず、判断手段４２から検知信号が出力されないという不具合を生じる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、信号処理部４に、判断手段４２で検知された静止物体の情報に基づいて静止物体の存在する小領域に隣接した小領域を第２の予備検知領域Ａ０’に指定する第２領域指定手段（図示せず）を付加し、判断手段４２は、第２の予備検知領域Ａ０’で物体Ｏｂを検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１あるいは第１の予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂを検知することにより、第１の予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂを検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂを検知した場合と同様に、この物体Ｏｂを移動物体と判別し検知信号を出力するものとする。これにより、一旦は静止物体として検知された物体Ｏｂが動き出した場合には、この物体Ｏｂを移動物体として検知することが可能になり、上記不具合を解消することができる。
【００５４】
ここで、第２の予備検知領域Ａ０’の指定は、当該指定時（静止物体の検知時）から一定時間が経過することにより解除され、また、物体Ｏｂ１が第２の予備検知領域Ａ０’を通過することにより解除されるものとする。
【００５５】
しかして、たとえば図５に示すように、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される検知領域Ａ１内の小領域に規定時間以上静止していた物体Ｏｂが、（θ、Ｄ）＝（θ３、Ｄ５）、（θ、Ｄ）＝（θ２、Ｄ６）、（θ、Ｄ）＝（θ２、Ｄ７）、（θ、Ｄ）＝（θ１、Ｄ８）、（θ、Ｄ）＝（θ１、Ｄ９）で表される各小領域を通って監視空間外に移動する場合、この物体Ｏｂを移動物体と検知して検知信号を出力する。具体的には、物体Ｏｂ１が静止する小領域（（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される小領域）を包囲する形で、複数の小領域のうち、水平方位θがθ３〜θ５となり、且つ距離ＤがＤ３〜Ｄ５となる小領域であって、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される小領域を除いた小領域が第２の予備検知領域Ａ０’を形成する。したがって、静止していた物体Ｏｂ１が移動を開始し、第２の予備検知領域Ａ０’である（θ、Ｄ）＝（θ３、Ｄ５）で表される小領域を通って、検知領域Ａ１である（θ、Ｄ）＝（θ２、Ｄ６）で表される小領域に進入すると、この物体Ｏｂ１は移動物体として検知され、検知信号が発生する。なお、図５では物体Ｏｂの軌跡を２点鎖線で表す。
【００５６】
ここにおいて、判断手段４２は、物体Ｏｂの移動開始後に物体Ｏｂの初期位置（図５の例では（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される小領域）に物体Ｏｂが継続して検知されるか否かにかかわらず、移動物体として物体Ｏｂを検知する。要するに、静止物体として検知された物体Ｏｂ全体が移動する場合に限らず、たとえば荷物を持った人が荷物を置いて立ち去る場合のように静止物体として検知された物体Ｏｂの一部が移動する場合でも、移動した物体Ｏｂを移動物体として検知することができる。ここで、物体Ｏｂ全体が移動する場合には、初期位置に止まる物体Ｏｂが存在しないので静止物体が検知されなくなるのに対し、物体Ｏｂの一部が移動する場合には、初期位置に止まる物体Ｏｂに関しては引き続き静止物体として検知される。
【００５７】
また、この構成によれば、予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１内に進入することで移動物体として検知された物体Ｏｂが、検知領域Ａ１内の１つの小領域で前記規定時間以上静止し、静止物体と判別された後に再び動き出し場合にも、この物体Ｏｂを移動物体として再度検知することができる。
【００５８】
具体例を示すと、図６のように、（θ、Ｄ）＝（θ２、Ｄ９）で表される予備検知領域Ａ０内の小領域を通って、検知領域Ａ１内に進入した物体Ｏｂ１が、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される検知領域Ａ１内の小領域で一旦静止し、静止物体と判断されても、その後、第２の予備検知領域Ａ０’である（θ、Ｄ）＝（θ５、Ｄ４）で表される小領域を通って、第１の予備検知領域Ａ０である（θ、Ｄ）＝（θ６、Ｄ５）で表される小領域に進入することで物体Ｏｂ１は移動物体と判断される。図６の例では、物体Ｏｂ１が（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される小領域で静止中に物体Ｏｂ２を置いてから移動を再開しており、したがって、物体Ｏｂ１の移動再開後も、前記小領域に止まる物体Ｏｂ２に関しては引き続き静止物体として検知される。ここで、物体Ｏｂ１が前記小領域で静止することなく移動しながら前記小領域に物体Ｏｂ２を置く場合も、同様に、物体Ｏｂ１は移動物体として検知され、物体Ｏｂ２は静止物体として検知される。なお、図６では物体Ｏｂ１の軌跡を２点鎖線で表す。
【００５９】
さらにまた、外来ノイズによって静止物体と隣接する小領域で物体Ｏｂが誤検知される事態に対応するため、追跡手段４４で検知される物体Ｏｂの移動の軌跡が連続しているか（つまり、隣接する小領域間で移動しているか）否かを判別し、軌跡が連続していない場合に、判断手段４２からの検知信号を無効にする第４無効手段（図示せず）を信号処理部４に付加してもよい。
【００６０】
ところで、監視空間内に静止物体が存在する場合には、静止物体の陰（静止物体の後方）に隠れていた他の物体Ｏｂが、予備検知領域Ａ０を通ることなく検知領域内Ａ１に移動することもある。そうすると、この物体Ｏｂは、検知領域Ａ１で検出される直前に予備検知領域Ａ０で検知されるという条件を満たさないため、予備検知領域Ａ０を通って検知領域Ａ１に進入した移動物体とはみなされず、判断手段４２から検知信号が出力されない可能性がある。
【００６１】
そこで、本実施形態では、静止物体が検知された小領域の奥（後方）に位置する小領域に隣接している小領域を第３の予備検知領域に指定する第３領域指定手段（図示せず）を信号処理部に付加し、判断手段４２が、第３の予備検知領域で物体Ｏｂを検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１あるいは第１の予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂを検知した場合にも、第１の予備検知領域Ａ０で物体Ｏｂを検知した後の所定時間内に検知領域Ａ１で物体Ｏｂを検知した場合と同様に、この物体Ｏｂを移動物体と判別し検知信号を出力するものとする。これにより、静止物体の陰から物体Ｏｂが出てきた場合には、この物体Ｏｂを移動物体として確実に検知することができる。
【００６２】
ここで、第３の予備検知領域の指定は、指定時（静止物体の検知時）から一定時間が経過することにより解除され、また、物体Ｏｂが第３の予備検知領域を通過することにより解除されるものとする。
【００６３】
具体的に説明すると、図６の例においては、（θ、Ｄ）＝（θ４、Ｄ４）で表される検知領域Ａ１内の小領域に静止物体が存在するので、この小領域の後方に位置する小領域（水平方位θがθ４であって、距離ＤがＤ５〜Ｄ９となる小領域）に隣接した、水平方位θがθ３またはθ５であって、距離ＤがＤ４〜Ｄ９となる小領域が第３の予備検知領域を形成する。したがって、静止物体の後方に隠れた物体Ｏｂが移動を開始し、第３の予備検知領域を通って、検知領域Ａ１に進入すると、この物体Ｏｂは移動物体として検知され、検知信号が発生する。
【００６４】
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】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態１で適用する監視空間を示し、（ａ）は水平方向の概略平面図、（ｂ）は鉛直方向の概略平面図である。
【図２】同上の動作例を示す概略構成図である。
【図３】同上の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態３の動作例を示す監視空間の概略平面図である。
【図５】同上の他の動作例を示す監視空間の概略平面図である。
【図６】同上のさらに他の動作例を示す監視空間の概略平面図である。
【符号の説明】
【００６６】
２  送波器
３  受波器
４  信号処理部
３０  受波素子
４１  識別手段
４２  判断手段
４４  追跡手段
４６  第１無効手段
Ａ０  第１の予備検知領域
Ａ０’  第２の予備検知領域
Ａ１  検知領域
Ｏｂ  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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