JPH0483190A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波を監視空間に発射し、監視空間内の物
体からの反射波を検出することにより、監視空間内の物
体の移動あるいは存在を検知する超音波センサに間する
ものである。

［従来の技術］ この種の超音波センサは、超音波振動子を使用して所定
周波数の超音波を監視領域に送波し、物体からの反射波
を超音波振動子によって受波することにより、物体の移
動あるいは存在を検知するものである。ここで、物体の
移動を検知するには、反射波に含まれるドツプラー信号
に基づいて侵入物体の移動を検知するものであり、また
、物体の存在を検知するには、送波器からパルス列の超
音波を送波して受波器により物体からの反射波を受波す
る°ことにより監視空間内の物体の存在を検知するもの
である。

第８図は移動検知のための超音波センサの構成を示して
いる。この従来例では、発振器１から発振された発振信
号は送波回路２を経て超音波送波器３より監視領域に送
波される。移動物体により反射された超音波は超音波受
波器４によって受波され、この受波信号は増幅回路６に
より増幅される。この信号はミキサー７により送波信号
とミキシングされ、反射波に含まれる周波数偏移を示す
ドツプラー信号は、検波回路８により検波された後、増
幅回路９により増幅され、検知回路１５に入力される。

検知回路１５はドツプラー信号を検知したときに、移動
検知信号を出力するものである。

第９図は存在検知のための超音波センサの構成を示して
いる。この従来例では、発振器１から発振された信号を
送波回路２でトーンバースト波に変換する。送波回路２
により作成されたトーンバースト波は、超音波送波器３
からパルス列として送波され、監視領域内の物体で反射
されて超音波受波器４に受波される。この受波信号は増
幅回路１１により増幅され、検波回路１４により検波さ
れる。そして、検知回路１６ではトーンバースト波の送
波後の一定時間以内に受波信号が検知されれば、存在検
知信号を出力するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 第８図に示す移動検知方式では、移動物体からの反射波
を受波して、この反射波に含まれる周波数偏移を示すド
ツプラー信号に基づいて侵入物体の移動を検知するもの
であるから、超音波センサに対して接近又は離反する移
動物体に対しては検知動作を行うが、侵入物体が静止し
ている場合には、たとえ監視領域内であっても検知動作
を行わないという問題点があった。また、第９図に示す
存在検知方式では、静止物体を検知しているため、監視
領域を実用上十分な程度に大きくすることができないと
いう問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、移動検知方式と存在検知方式の
両方式を併用して、物体の侵入、存在、退出を確実に検
知可能とした超音波センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、発振器１から出力される送波信号によ
り駆動されて監視空間に超音波を送波する送波器３と、
前記監視空間内に存在する物体からの反射波を受波する
受波器４とを備える超音波センサにおいて、前記物体が
移動したときにドツプラー効果によって受波信号に生じ
る周波数偏移成分を検出して侵入物体の移動を検知する
第１の検知方式と、送波器３からパルス列の超音波を送
波して受波器４により物体からの反射波を受波すること
により監視空間内の物体の存在を検知する第２の検知方
式とを一定時間毎に交互に切り換える手段を備え、第１
の検知方式の検知信号が得られる前の第２の検知方式の
検知信号を時系列的に記憶する第１の記憶口ｌ＠１７と
、第１の検知方式の検知信号が得られた後の第２の検知
方式の検知信号を時系列的に記憶する第２の記憶回路１
８と、第１及び第２の記憶回路１７．１８の記憶内容を
比較する比較回路１９と、比較回路１９の比較結果が一
致しないときに侵入物体が存在すると判断する検知判断
回路１２とを備えることを特徴とするものである。

ここで、前記検知判断回路１２は、侵入物体が存在する
と判断した後、第１の検知方式の検知信号が得られた場
合において、比較回路１９の比較結果が一致するときに
は、侵入物体が退出したと判断する回路とすることが好
ましい。

なお、特許請求の範囲の記載において、「物体」とは車
両や荷物の他、人体等であっても構わない。

［作用コ 本発明の超音波センサでは、ドツプラー効果を利用した
移動検知方式と、超音波パルス列の反射の有無検知を利
用した存在検知方式とを交互に切り換えると共に、移動
検知方式により物体の移動が検知される前後に、存在検
知方式による物体からの反射パターンを時系列的にそれ
ぞれ記憶し、再反射パターンを比較するようにしたので
、移動検知後の反射パターンが移動検知前の反射パター
ンと一致しないときには物体が監視領域に侵入し且つ存
在していると判定することができる。また、物体が存在
する状態において、移動検知方式により物体の移動が検
知された後、存在検知方式による反射パターンが侵入前
の反射パターンと一致するようになったときには、物体
が存在しなくなったと判定することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

まず、移動検知方式のための構成について説明する０発
振器１により発振された送波信号は、送波回路２を経て
超音波送波器３より監視空間に送波される。移動物体に
より反射された超音波は、超音波受波器４によって受波
され、この受波信号は送波側切換回路５を経て増幅回路
６により増幅される。この信号はミキサー７により送波
信号とミキシングされ、反射波に含まれる周波数偏移を
示すドツプラー信号は、検波回路８により検波された後
、増幅回路９により増幅され、検知判断回路１２に入力
される。検知判断回路１２は、ドツプラー信号を検知し
たときに、検知信号を出力するものである。

次に、タイマー回路１０により予め定められた時間毎に
以下に示す存在検知方式に切り換える。

タイマー回路１０は移動検知方式による動作時間が予め
定められた時間に達すると、存在検知方式に変更するべ
く、送波方式決定回路１３に信号を送る。送波方式決定
回路１３は、発振器１から発振された信号を送波回路２
でトーンバースト波に変更する命令信号を送ると共に、
送波側切換回路５に送波切換が行われたことを示す信号
を送る。

送波回路２により作成されたトーンバースト波は超音波
送波器３からパルス列として送波され、監視領域内の物
体により反射されて超音波受波器４に受波される。この
受波信号は送波側切換回路５を経て増幅回路１１により
増幅され、検波回路１４により検波される。このとき得
られた検波波形の反射パターンを時系列で記憶回路１７
あるいは１８に記憶させる。そして、記憶回路１７．１
８に記憶された反射パターンを比較回路１９により時系
列的に比較する。その比較結果信号は検知判断回路１２
に入力され、比較結果の一致／不一致に応じて、検知信
号が出力される。

１飢涯り 次に、本実施例の動作を第２図〜第４図により説明する
。第２図（ａ）に示すように、トイレ等の個室ＷＣ内の
存在センサとして上記の超音波センサＳを使用する場合
には、まず、存在検知方式により室内に既に存在する背
景物体（例えば便器ＢやフロアＦ）からの反射波の検知
信号（第２図（ｂ）参照）を記憶回路１７に時系列的に
記憶させる。

この反射パターンには、便器Ｂからの反射波ＲＢやフロ
アＦからの反射波ＲＦが含まれている。このときの室内
への侵入を示す移動検知方式の検知信号（第２図（ｃ）
参照）は無信号状態となる。

次に、第３図（ａ）に示すように、室内に人体Ｍ等が侵
入した場合、まず、移動検知方式の検知信号が第３図（
ｃ）に示すように検出される。この移動検知信号が得ら
れると、それ以前の存在検知信号（第２図（ｂ）または
第３図（ｂ）参照）を記憶回路１７に固定し、記憶回路
１７の記憶内容は更新しない その後、第４図（ａ）に示すように、室内に人体Ｍ等が
在室している場合には、存在検知方式により得られた存
在検知信号（第４図（ｂ）参照）が記憶回路１８に記憶
される。このときの反射パターンには、便器Ｂからの反
射波ＲＢやフロアＦがらの反射波Ｒ，のほかに、人体Ｍ
からの反射波ＲＭが含まれている。したがって、記憶回
路１７に記憶された反射パターンと記憶回路１８に記憶
された反射パターンとを比較回路１９により比較照合す
ることにより、人体Ｍからの反射波ＲＭの有無を検出す
ることができる。つまり、記憶回路１８に記憶された現
在の反射パターンから記憶回路１７に記憶された背景物
体の背景パターンを差し引けば、侵入物体の有無を判定
できる。このとき、移動検知信号は第３図（ｅ）に示す
大振幅状態から第４図（ｃ）に示す小振幅状態に変化し
ているが、本実施例では、比較回路１９により背景物体
以外からの反射波ＲＭが検知されている間は、室内に人
体Ｍのような侵入物体が存在すると判定することができ
る。

以上の動作例１は、侵入検知後の存在検知動作であるが
、以下に示す動作例２では、存在検知後の退出検知動作
を説明する。

１１匠ｉ まず、第５図（ａ）に示すように、室内に既に存在する
背景物体く便器ＢやフロアＦ）について、その反射パタ
ーンを存在検知方式の検知信号（第５図（ｂ）参照）と
して検出し、記憶回路１７に記憶させる。その記憶内容
は一定時間毎に更新する。なお、このときの室内への侵
入を示す移動検知方式の検知信号（第５図（ｅ）参照）
は無信号状態となっている。

次に、第６図（ａ）に示すように、室内に人体Ｍ等が侵
入した場合に、移動検知方式の検知信号（第６図（ｃ）
参照）が得られると、それ以前に存在検知方式により得
られた反射パターン（第５図（ａ）参照）を更新せず記
憶図Ｉ＠１７に固定しておく、このとき、存在検知方式
の検知信号（第６図（ｂ）参照）は別の記憶回路１８に
記憶されて、比較回路１つにより記憶回路１７．１８の
差分を求めることにより、人体Ｍからの反射波Ｒ，が検
知されるものである。これは、上述の第４図で説明した
状態に対応している。

次に、第７図（ａ）に示すように、人体Ｍ等が室外に退
出すると、再度、移動検知方式による検知信号（第７図
（ｃ）参照）が大振幅信号として検出される。また、存
在検知方式の検知信号（第７図（ｂ）参照）は、背景物
体（便器ＢやフロアＦ）からの反射波ＲＢ、ＲＦのみを
含み、侵入物体（人体Ｍ）がらの反射波ＲＭは含まない
、そこで、記憶回路１８に記憶された現在の反射パター
ン（第７図（ｂ）参照）と記憶回路１７に記憶された侵
入前の反射パターン（第５図（ｂ）参照）とを比較し、
その差分成分がゼロであれば、つまり、侵入前の反射パ
ターンと現在の反射パターンとが一致すれば、室内に侵
入物体が存在しない、すなわち退出したと判断し、その
検知信号を出力するものである。

なお、超音波送波器と超音波受波器とは１つの超音波振
動子で兼用しても構わない。

［発明の効果コ 請求項１記載の超音波センサにあっては、移動検知信号
が得られる以前の存在検知信号を記憶し、移動検知信号
が得られた後の存在検知信号と比較して、両者が一致し
ない場合には、移動物体が存在すると判断するようにし
たので、監視空間への物体の侵入検知後の存在検知を確
実に行うことができるという効果がある。

請求項２記載の超音波センサにあっては、移動検知信号
が得られる以前の存在検知信号を記憶し、移動検知信号
が得られた後の存在検知信号と比較して、両者が一致す
る場合には、移動物体が存在しないと判断するようにし
たので、監視空間内への物体の侵入検知後の退出検知を
確実に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図乃至第
７図は同上の動作説明図、第８図は従来例のブロック図
、第９図は他の従来例のブロック図である。 １は発振器、２は送波回路、３は超音波送波器、４は超
音波受波器、５は送波側切換回路、６は増幅回路、７は
ミキサー、８は検波回路、９は増幅回路、１０はタイマ
ー回路、１１は増幅回路、１２は検知判断回路、１３は
送波方式決定回路、１４は検波回路、１７．１８は記憶
回路、１９は比較回路である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振器から出力される送波信号により駆動されて
   監視空間に超音波を送波する送波器と、前記監視空間内
   に存在する物体からの反射波を受波する受波器とを備え
   る超音波センサにおいて、前記物体が移動したときにド
   ップラー効果によって受波信号に生じる周波数偏移成分
   を検出して侵入物体の移動を検知する第１の検知方式と
   、送波器からパルス列の超音波を送波して受波器により
   物体からの反射波を受波することにより監視空間内の物
   体の存在を検知する第２の検知方式とを一定時間毎に交
   互に切り換える手段を備え、第１の検知方式の検知信号
   が得られる前の第２の検知方式の検知信号を時系列的に
   記憶する第１の記憶回路と、第１の検知方式の検知信号
   が得られた後の第２の検知方式の検知信号を時系列的に
   記憶する第２の記憶回路と、第１及び第２の記憶回路の
   記憶内容を比較する比較回路と、比較回路の比較結果が
   一致しないときに侵入物体が存在すると判断する検知判
   断回路とを備えることを特徴とする超音波センサ。
2. （２）前記検知判断回路は、侵入物体が存在すると判断
   した後、第１の検知方式の検知信号が得られた場合にお
   いて、比較回路の比較結果が一致するときには、侵入物
   体が退出したと判断する回路であることを特徴とする請
   求項１記載の超音波センサ。