物体検知装置及びその動作確認装置

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【発明の名称】	物体検知装置及びその動作確認装置
【発明者】	【氏名】白井稔人【氏名】森貞晃【氏名】蓬原弘一
【要約】	【課題】不感距離によらず、指向性に応じて設置し得る物体検知装置を提供する。【解決手段】送波器１は、検知区域７に向けてレーダ波を送出する。受波器３は、レーダ波の反射レーダ波を受信する。導波路５は、検知区域７に送出されたレーダ波の一部が入射され、入射されたレーダ波を通過させる。受信信号処理部６は、受波器３から供給される反射レーダ波の受波信号から検知区域７の内部における被検知物９の有無を検知するとともに、導波路５を通った検査用レーダ波の受波信号から検知系の動作正常を確認する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】送波器と、導波路と、受波器と、受信信号処理部とを含む物体検知装置であって、前記送波器は、検知区域に向けてレーダ波を送出し、前記導波路は、一端側から検知区域に送出されたレーダ波の一部が入射され、入射された前記レーダ波を通過させるものであり、前記受波器は、前記レーダ波の反射レーダ波、及び、前記導波路を通ったレーダ波を受けるものであり、前記受信信号処理部は、前記受波器から供給される反射レーダ波の受波信号から前記検知区域内における被検知物の有無を検知するとともに、前記導波路を通った前記レーダ波の受波信号から検知系の動作正常を確認する物体検知装置。
【請求項２】請求項１に記載された物体検知装置であって、前記導波路は、通過する前記レーダ波に対し、前記検知区域に向けて送出されたレーダ波による残響と区別できる程度の遅れ時間を与える物体検知装置。
【請求項３】請求項１に記載された物体検知装置であって、前記導波路は、通過する前記レーダ波の速度を調節する手段を含む物体検知装置。
【請求項４】請求項１に記載された物体検知装置であって、前記導波路は、通過する前記レーダ波の強度を調節する手段を含む物体検知装置。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載された物体検知装置であって、前記送波器及び前記受波器は、１つの送受波器によって構成されており、前記導波路は、前記送受波器から送出されたレーダ波を一端側から入射させ、入射された前記レーダ波を、同一端から前記送受波器に向けて出射する物体検知装置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載された物体検知装置であって、前記導波路は、前記検知区域と非検知区域との境界付近において、前記レーダ波が入射される物体検知装置。
【請求項７】請求項１乃至６の何れかに記載された物体検知装置であって、前記受信信号処理部は、前記レーダ波の送信時を基準にして、所定時間経過後に、前記導波路を通過したレーダ波に対応する信号が受信されたとき、機能正常と判定する物体検知装置。
【請求項８】請求項１乃至６の何れかに記載された物体検知装置であって、前記受信信号処理部は、所定の送信方位で、前記導波路を通過したレーダ波に対応する信号が受信されたとき、機能正常と判定する物体検知装置。
【請求項９】請求項１乃至８の何れかに記載された物体検知装置であって、前記受信信号処理部は、前記導波路を通過したレーダ波に対応する信号が所定以上の値を有するとき、機能正常と判定する物体検知装置。
【請求項１０】物体検知装置の動作正常を確認する装置であって、導波路と、受信信号処理部とを含んでおり、前記物体検知装置は、送波器により検知区域へレーダ波を送出し、反射レーダ波を受波器で受信したときに物体ありとする装置であり、前記導波路は、一端側から検知区域に送出されたレーダ波の一部が入射され、入射された前記レーダ波を通過させ、前記受波器に供給するものであり、前記受信信号処理部は、前記導波路を通り前記受波器によって受信された前記レーダ波の受波信号が供給され、前記受波信号を処理して、前記物体検知装置の動作正常を確認する動作確認装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体検知装置及びその正常動作を確認する動作確認装置に関する。更に詳しくは、レーダを用いた物体検知装置であって、物体検知系が正常に動作していることを確認し得る確認手段を有する物体検知装置に係る。本発明に係る物体検知装置は、自動車等の移動体に搭載するのに適しており、高度道路交通システム（ＩＴＳ）にも適用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】障害物が検知される区域（検知区域）へレーダ波を送出し、反射レーダ波の受信で物体ありとする物体検知装置では、物体検知装置が検知区域を監視していることの確認が安全上必要とされる。従来、このような確認は、所定位置の検査用反射体からの反射レーダ波の受信あり確認により行われてきた。
【０００３】例えば、交通制御用の超音波センサは、検知区域内での車両の存在／不在を検知すると共に、車両不在時に受信される路面からの反射レーダ波に基づき動作正常確認を行う。また、特願平9-305932号の「光バリア装置」では、光レーダセンサと、光ビームを空間内で走査する光ビーム走査手段とを備え、所定の走査角のときに予め設けられた検査用反射体からの反射光が受信されることを以て正常を確認する。これらは、いずれも、物体検知装置が空間内で固定されていること、即ち、検査用反射体と装置の位置関係が不変であることを前提としている。従って、物体検知装置を移動体に搭載したような場合には、移動に伴い検査用反射体と装置の相対位置（距離や角度）は刻々変化するので、反射レーダ波受信による正常確認手段として、上記手法に更なる処置を要する。
【０００４】移動体に搭載した物体検知装置の検査手段としては、例えば特開平3-238384号公報に記載された超音波式監視装置が挙げられる。この先行技術では、超音波振動子の近傍の車両表面に反射物（基準反射物体）を取り付け、この反射物からの反射レーダ波の反射レベルが設定値以下になったときに異常と判断して異常信号を出力する制御手段を備えた検査構成を示している。具体的には、自動車のバンパーに超音波レーダセンサを取り付け、センサから所定距離離れたバンパー表面に基準反射物体を固定している。所定距離離して取り付ける理由は、基準反射物体からの反射レーダ波を、送信後の残響と区別して検出するためである。
【０００５】上記特許公開公報には、送信時間０．２ｍｓのときに残響時間は約０．８ｍｓとなるので、反射物体とセンサを送信時間十残響時間で定まる不感距離である約１５ｃｍ以上離して取付ける必要があると記載されている。
【０００６】しかし、上記特許公開公報に記載された技術では、送信時間を長くしたり、あるいは検知区域を遠方まで拡げるために受信アンプをゲインアップする程に、送信時間と残響時間との和で定まる不感距離が伸びるので、センサと基準反射物体をさらに離して設置する必要がある。
【０００７】しかも、その位置は、送信レーダ波が到達する範囲内にあらねばならない。例えば、車両のバンパー表面に物体検知装置と基準反射物体を並べて取り付ける場合、不感距離が伸びるほど両者を離して設置せざるを得ず、また、基準反射物体にレーダ波が届くようにレーダの指向性を定めなければならない。即ち、物体検知装置と基準反射物体とを、離して設置するほど、指向性を拡大せざるを得ない。このことは、上記特許公開公報に記載された手法では、不感距離と指向性を関連付けて物体検知装置を設計する必要が生じることを意味する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、不感距離によらず、指向性に応じて設置し得る動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することである。
【０００９】本発明のもう一つの課題は、残響の影響を、簡単、かつ、確実に解消し得る動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することである。
【００１０】本発明の更にもう一つの課題は、空間検知領域の範囲確認を、容易、かつ、確実に行うことができる動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することである。
【００１１】本発明の更にもう一つの課題は、送出されたレーダ波の強度確認を、容易、かつ、確実に行うことができる動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するため、本発明に係る物体検知装置は、その基本動作として、送波器により検知区域へレーダ波を送出し、反射レーダ波を受波器で受信したときに物体ありとする。本発明に係る物体検知装置の特徴は、導波路と、導波路を通った検査用レーダ波の処理を行う受信信号処理部とを含む点にある。前記導波路と、前記受信信号処理部は動作確認装置または手段を構成する。
【００１３】前記導波路は、一端側から検知区域に送出されたレーダ波の一部が入射され、入射された前記レーダ波を通過させ、通過させたレーダ波を受波器に供給する。
【００１４】前記受信信号処理部は、前記受波器から供給される反射レーダ波の受波信号から前記検知区域内における被検知物の有無を検知するとともに、前記導波路を通った前記レーダ波の受波信号から検知系の動作正常を確認する。
【００１５】上記構成の物体検知装置によれば、導波路を通るレーダ波は、導波路を通る際の伝搬時間だけ遅れる。導波路における伝播遅れ時間は、例えば、導波路の長さを変えたり、または伝播速度を変えることにより、任意に設定できる。このため、残響の影響を、簡単、かつ、確実に解消し得る。従って、検査用レーダ波と区別するために、物体検知装置及び基準反射物体の空間的配置を配慮する必要がなくなる。
【００１６】しかも、導波路の入射端は所定強度以上のレーダ波が到達する範囲内の任意の位置に設置できる。よって、不感距離によらず、指向性に応じて設置し得る動作確認用の手段を有する物体検知装置を実現することができる。
【００１７】また、物体検知装置の正常動作確認において、検査用レーダ波の受信強度を確認すればよい。このため、残響の影響を、簡単、かつ、確実に解消し得る。
【００１８】更に、導波路の入射端を、例えば、検知区域の端部に配置することにより、検知区域において、レーダ波の強度を直接的に確認することができる。
【００１９】更に、導波路での減衰率などを調節することにより、入射強度と出射強度の比を設定できるので、送出されたレーダ波の強度確認を、容易、かつ、確実に行うことができる。
【００２０】本発明の他の目的、構成及び利点については、実施例である添付図面を参照し、更に詳しく説明する。図は単なる例示に過ぎない。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る物体検知装置の概念を示す図である。図示された物体検知装置は、送波器と受波器が分離されているタイプヘの適用例を示す。図示された物体検知装置は、送波器１と、受波器３と、導波路５と、受信信号処理部６とを含む。送波器１は、検知区域７に向けてレーダ波を送出する。レーダ波は超音波、電磁波または光波等を含む。検知区域７は境界線Ｎの内側の領域として示されている。送波器１は送信部８によって励振される。
【００２２】受波器３は、送波器１から分離して備えられ、レーダ波の反射レーダ波を受信する。送波器１から送出されたレーダ波は、障害物等の被検知物９によって反射され、その反射レーダ波が受波器３によって受けられる。
【００２３】導波路５の入射端１１は、所定強度以上のレーダ波が到達する範囲内の任意の位置に配置することができる。図示実施例では、導波路５の入射端１１は検知区域７の内部に設けてある。送波器１から送信されたレーダ波は、検知区域７に送出されると共に、導波路５へも入射する。そして、導波路５を伝搬して出射端１２から検査用レーダ波として出射される。出射端１２は受波器３へ向けられている。これにより、受波器３は、検知区域７の内部に存在する障害物等の被検知物９からの反射レーダ波を受信すると共に、検査用レーダ波も受信することになる。
【００２４】受信信号処理部６は、受波器３から供給される反射レーダ波の受波信号から検知区域７の内部における被検知物９の有無を検知するとともに、導波路５を通った検査用レーダ波の受波信号から検知系の動作正常を確認する。受信信号処理部６は、導波路５と共に、動作確認装置または手段を構成する。受波器３も動作確認装置または手段を構成する一部とみなすことができる。
【００２５】受信信号処理部６における検査用レーダ波の受信時刻は、送波器１から入射端１１への伝播時間、及び、出射端１２から受波器３への伝播時間をとりあえず無視すれば、導波路５の内部を通る際の伝搬時間で概ね調節できる。伝搬時間Ｔは、導波路の長さをＬ、検査用レーダ波の伝搬速度をｖとおくと、Ｔ＝Ｌ／ｖで与えられる。従って、長さＬや伝播速度ｖを選ぶことにより、受信時刻を任意に設定することができる。
【００２６】伝播速度ｖは、導波路５の伝搬媒体を選ぶことで調節できる。例えば、超音波レーダセンサにおいて、伝搬速度である音速は、空気中では約３３０ｍ／ｓであるのに対して、二硫化炭素中では約１９０ｍ／ｓ、ヘリウム中では約９７０ｍ／ｓのように伝搬媒体により異なる。
【００２７】導波路５の入射端１１および出射端１２を、音波を通過させ、気体を阻止する物体で封止し、適当な音速を持つ気体を、導波路５の内部に封入しておけば、導波路５内の伝搬速度は変わる。また、導波路５の伝搬媒体を金属とすれば、音速は空気中の１０倍程度にもなる。
【００２８】導波路５の一部分のみに、伝搬速度を変える部分を設けてもよい。このように、長さＬの調節及び伝播媒体の選択により、導波路５を通る検査用レーダ波の伝搬時間を任意に設定できる。また、光（電磁波）をレーダ波として用いる形式の物体検知装置でも、同様の構成を採ることができることは明らかである。この場合も、導波路５の長さＬ、伝搬速度ｖについて、伝搬時間Ｔ＝Ｌ／ｖとなる。速度は、媒質の屈折率に依存する。
【００２９】更に、送信されたレーダ波と、受信された反射レーダ波との位相差から被検知物９までの距離を検出する方式の物体検知装置であってよい。この場合には、上述の伝搬時間Ｔを、位相差Ｒに置き換えて適用し得る。導波路５の長さをＬとし、導波路５での波長をλとすると、位相差Ｒ＝２πＬ／λ十φでほぼ与えられる。
【００３０】従って、音波を用いた場合に特に問題となる、残響と検査用レーダ波とを区別するための不感距離を、空間的配置によって確保する必要は最早ない。導波路５の入射端１１は送波器１から送信されたレーダ波を入射できる位置であれば何処でもよい。例えば、送波器１の直近でもよい。不感距離を配慮する必要はなく、検知装置の指向性に合わせて任意に設置できる。
【００３１】検知区域７の内部の被検知物９からの反射レーダ波と、検査用レーダ波とは、互いに区別する必要があるので、受信時刻は、送信後の残響がなくなった直後や、検知区域７の端までの往復時間経過後が通常選ばれる。後述の検査用レーダ波受信に基づく正常確認のための回路構成で詳述する。
【００３２】図２は検知区域の範囲確認を行う構成を示す図である。図２に示す実施例では、検知区域７の範囲確認をより明確に行うための、検知区域７と、導波路５の入射端１１との配置関係を例示している。一点鎖線Ｎは正常時の検知区域７の範囲を画定する境界を示す。実際には、一点鎖線Ｎ示されるような明確な境界がある訳ではないが、説明の都合上、図示のような一点鎖線Ｎで境界を示した。
【００３３】入射端１１は、送波器１から送出されて、ほぼ境界Ｎ上を通過するレーダ波が入射されるように配置される。導波路５の出射端１２から出射される検査用レーダ波は受波器３で受信され、その受信強度から検知区域７が正常な範囲を有することが検出される。
【００３４】検知区域７が、例えば点線Ｍで示されるように縮小された場合、導波路５の入射端１１に入射するレーダ波の強度が低下するので、受波器３で受信される検査用レーダ波の強度も低下し、検知区域７が正常範囲よりも縮小されていることが検出されることになる。
【００３５】検査用レーダ波の強度は、送波器１から送信されたレーダ波の強度に比例しているので、導波路５の入射端１１を、図１に示すように配置しても、検査用レーダ波の強度を調べることにより、検知区域７の範囲の正常／異常を検知することができる。但し、図２に示すような配置とすることにより、検知区域７の境界Ｎにおいて、レーダ波の強度を検知し、より直接的に、検知区域７の範囲の正常／異常を確認できる。
【００３６】図３は検知区域７を確認するための別の例を示す。正常の検知区域７の境界Ｎが実線で示されており、図２の例と同様に、導波路５の入射端１１は境界Ｎに丁度かかるような配置としてある。検知区域７が縮小して、点線Ｍのようになると、入射端１１に入射するレーダ波の強度が低下するので、検知区域７が縮小したことが検知される。検知区域７の境界Ｎにおける部分Ｑは、超音波レーダセンサなどで見られるサイドローブを模擬している。サイドローブと検知区域７のそれぞれの送信されたレーダ波強度に相関があれば、たとえ図示と異なりサイドローブＱが検知区域７に含まれていなくても、サイドローブでの送信されたレーダ波を検査用レーダ波として、導波路５に導入する配置でもよい。
【００３７】ところで、被検知物９で反射され、受波器３で受信されるレーダ波の強度は、一般的には、送波器１から送信されたレーダ波の強度よりも格段に小さい。受波器３は、このような低強度の反射レーダ波を検出するためのしきい値を有する。一方、検査用レーダ波は、送波器１から送信されたレーダ波を伝搬させただけであるので、その強度は被検知物９から反射されたレーダ波強度よりも格段に大きいと看做すことができる。従って、前述のように検査用レーダ波の強度から検知区域７の異常を知るためには、異なる複数のしきい値を有して時刻により使い分ける必要が生じる。
【００３８】図４はそのような手間を省くための一手法として、導波路５の一部、または全部に減衰部１３を設けた例を示す。減衰部１３は、レーダ波が通過するときに、レーダ波の強度を低下させる。減衰部１３において、レーダ波の強度を低下させる手段としては、例えば、図の左方から右方へ伝搬するレーダ波の一部を反射するか、一部を吸収するか、または一部を別の物理量に変換するなどの手法が挙げられる。例えば、音波の場合であれば、共鳴器、弾性板吸音材料、多孔材料などである。
【００３９】さらに、導波路５の一部もしくは全部において、伝搬するレーダ波の一部を外部に漏洩させる構成であってもよい。例えば、レーダ波を光波とし、導波路５に光ファイバを用いたとき、伝搬する光波を光ファイバの内面で全反射させずに、一部を外部へ漏洩させ、レーダ波の強度を低下させることができる。
【００４０】レーダ波を電磁波とし、導波路５に同軸線を用いた場合には、同軸線として漏れ同軸線を用いることができる。また、誘電体線路や導波管などを用いて実現することもできる。入射端１１および出射端１２にアンテナを付ける場合が普通であるが、アンテナの能率によっても減衰量を調節できる。
【００４１】図５は導波路の別の構成例を示している。図５に示す例では、検査用レーダ波を、一旦、導波路５の出射端１５から反射物１９へ送出し、反射物１９で反射された検査用レーダ波を、再度、導波路５の入射端１７へ入射して伝搬させる構成となっている。この場合は、反射物１９の反射率を調整することにより、検査用レーダ波の強度を調整することができる。
【００４２】図６は導波路の更に別の例を示す。図６に示すように、２つの導波路５、５の間に透過物２１を配置し、透過物２１の透過率を調整することにより、検査用レーダ波の強度を調整できる。
【００４３】上記の反射物１９や透過物２１の介装位置は、上述した位置には限定されない。例えば、送出されたレーダ波を反射もしくは透過させて導波路５へ入射させる構成や、導波路５から出射された検査用レーダ波を反射もしくは透過させて受波器３へ伝搬させる構成であってもよい。
【００４４】このように受波器３に入射される検査用レーダ波の強度を調節することにより、被検知物９の存在／不在の判定しきい値を用いて、検査用レーダ波の強度判定を行うことができる。即ち、検査用反射体の強度から検知区域７の異常を知るために別のしきい値を設ける必要がない。構成について、送波器と受波器とが合体された送受波器を用いた場合を説明する。
【００４５】図７は送波器と受波器とが１ユニットに合体されている送受波器１０を用いたときの導波路５の適用を例示している。導波路５の入射端１１と出射端１２は、いずれも送受波器１０に向き合っている。導波路５の入射端１１は所定強度以上のレーダ波が到達する範囲内の任意の位置に設置でき、導波路５の出射端１２は送受波器１０へ検査用レーダ波を伝搬するように配置される。導波路５の長さＬと伝搬速度ｖから、入射端１１から出射端１２までの伝搬遅れ時間Ｔが定まる。従って、図７に示す実施例の場合も、不感距離によらず指向性に応じて設置でき、かつ、検査用レーダ波の受信遅れ時間を任意に設定することができる。また、図７に示すような配置であっても、図２～６の適用が可能であることは明らかである。
【００４６】図８は、送波器と受波器が１ユニットとして合体されている送受波器１０への導波路５の別の適用を例示している。導波路５の一端は反射面１３となっている。レーダ波は、導波路５の一端１１より入射し、導波路５を伝搬して反射面１３で反射され、逆方向に伝搬して導波路５の一端１１より出射する。即ち、入射端と出射端は同一の一端１１にある。入射から出射までの伝搬遅れ時間Ｔは、導波路５の長さをＬ、伝搬速度をｖとすると、Ｔ＝２Ｌ／ｖでほぼ与えられる。この配置であっても、図２～６の適用が可能であることは明らかである。なお、反射面１３の反射率を調整することによっても、検査用レーダ波の強度を調節することができる。
【００４７】図９は、送信レーダ波の方位を刻々変化させて、検知区域７内を走査し、被検知物９を検知する物体検知装置への導波路５の適用を例示する。図示例では、送波器１が送出したレーダ波を、スキャンミラー２３（ガルバノミラー）で反射させて、検知空間７の内部を走査し、検知区域７の内部に存在する被検知物９からの反射レーダ波を、受波器３で受信して、被検知物９を検知する。スキャンミラー２３は回転軸２５を持ち、矢印ＭＺ１またはＭＺ２の方向に回転駆動される。この様な物体検知装置は、例えば、特願平９－３０５９３２号などで示されている。
【００４８】導波路５の入射端１１は、所定強度以上のレーダ波が到達する範囲内の任意の位置に設置でき、導波路５の出射端１２は受波器３へ検査用レーダ波を伝搬するように配置される。この配置であっても、図２、図３の適用は可能であることは明らかである。特に、入射端１１を所定強度以上のレーダ波が到達する範囲端に配置すれば、走査範囲の正常確認を行うことができる。即ち、走査範囲が狭くなると、入射端１１にレーダ波が到達しなくなったり、あるいは、強度が低下する。これを検知することにより、検知区域７が縮小していることを検知することができる。また、不感距離によらず指向性に応じて設置でき、かつ、検査用レーダ波の受信遅れ時間を任意に設定することができる。
【００４９】図１０は、フェーズド・アレイ・レーダ装置への導波路５の適用を例示している。複数個ｎの送波器１１０～１ｎ０のそれぞれのレーダ波の位相をずらすことにより、所望の方位ヘレーダ波を送出する。この装置へも、図９と同様に導波路５を適用できる。
【００５０】図１１は、走査型構成であって、送波器１から送信されたレーダ波と受波器３への被検知物９からの反射レーダ波が、ほぼ同一の経路を通る構成の物体検知装置への適用を例示する。導波路５の入射端１１は所定強度以上のレーダ波が到達する範囲内の任意の位置に設置でき、導波路５の出射端１２は受波器３へ検査用レーダ波をへ伝搬するように配置される。この実施例の場合も、不感距離によらず指向性に応じて設置でき、かつ、検査用レーダ波の受信遅れ時間を任意に設定することができる。
【００５１】図１２は、走査型構成であって、送波器１から送信されたレーダ波と受波器３への被検知物９からの反射レーダ波がほぼ同一の経路を通る構成の物体検知装置への適用を例示する。図５と同様に、導波路５の一端を反射面として、もう一端を入射端１１及び出射端１２とする。この実施例の場合も、不感距離によらず指向性に応じて設置でき、かつ、検査用レーダ波の受信遅れ時間を任意に設定することができる。
【００５２】導波路５は上述の説明図では、いわゆるホーンの外側に設けて示したが、必ずしもその構成に限定されない。例えば、図１３で示すように、ホーン２７の内部に端部１１を設置することも可能である。また、図１４に示すように、ホーン２７の一部に、入射端１１を設け、入射端１１に導波路５を連続させる構造を採ることもできる。図１３、１４において、参照符号２９はトランスジューサを示す。
【００５３】導波路５の固定方法としては、内部を伝搬する検査用レーダ波を妨害しない方法が採られる。例えば、レーダ波が超音波である場合に、導波路５として、中空管を用い、超音波漏洩が無視できるようにすれば、固定方法は比較的自由である。一方、中実管を用いるなどで表面からの超音波漏洩が無視できないならぱ、音響的絶縁体（超音波では例えばコルク）を介して固定すればよい。
【００５４】図１５、１６の例では、開放された空間を導波路５として用いる例を示している。これらの例は、導波路５は必ずしも閉鎖されてなくてもよいことを教示している。図１５の例では、送波器１から送出されたレーダ波の一部を、反射体３１で反射させ、空間導波路５を通って受波器３の位置する方向に伝播させる。空間導波路５を通った検査用レーダ波は、反射体３３で反射され、受波器３に入射される。
【００５５】図１６の例では、送受波器１０から送出されたレーダ波の一部を、検査用レーダ波として、反射体３１で反射させ、空間導波路５を通って反射体３５に導く。検査用レーダ波は反射体３５によって逆方向に反射され、空間導波路５を逆方向に通り、反射体３１によって送受波器１０に入射される。
【００５６】図１７は本発明に係る物体検知装置の構成例を示すブロック図である。図示された物体検知装置は、送波器１と、受波器３と、受信信号処理部６と、送信部８とを含んでいる。
【００５７】送信部８は、送信回路３７と、タイミング信号発生回路３８とを含む。送信回路３７は、タイミング信号発生回路３８からの信号Ｓ１を受信して送信信号を生成し、その信号に基づき送波器１から送信されたレーダ波が空間へ送出される。
【００５８】受信信号処理部６は、受信回路３９と、動作確認判定回路４０とを含む。受信回路３９は、受波器３から供給される信号に基づき受信ありを表す信号Ｒ１を生成する。
【００５９】動作確認判定回路４０は、不存在判定回路４１と、確認回路４３と、論理積演算回路４５とを含んでいる。不存在判定回路４１は、少なくとも、送信の時刻を示す信号Ｓ１と受信ありを表す信号Ｒ１とを受信し、送信後の所定期間内の反射レーダ波の有無から被検知物９の有無を判定する。被検知物９なしのときには、論理値１の信号Ａｂを生成し、被検知物９ありのときには論理値０の信号Ａｂを生成する。
【００６０】確認回路４３は、送信の時刻を示す信号と反射レーダ波に基づき生成される受信ありを示す信号Ｒ１を少なくとも受信し、送信時刻と検査用レーダ波の受信時刻を比較し、両時刻の差が所定範囲内であるときに正常として、論理値１の信号Ｚを生成し、所定範囲外であるときに異常として論理値０の信号Ｚを生成する。
【００６１】論理積演算回路４５は、不存在判定回路４１から出力される信号Ａｂと、確認回路４３から出力される信号Ｚの論理積演算を行い、論理積演算の結果として、信号Ｙを出力する。信号Ｙは、正常が確認されていて、被検知物９が不在のときに論理値１となる。
【００６２】図１８は確認回路４３の具体的な回路構成を示す電気回路である。点線大枠で表示された確認回路４３は、時間窓回路５１と、一致確認回路５３と、記憶回路５５とを含む。タイミング信号発生回路３８は、所定周期毎に、論理値１の信号Ｓ１を生成する。信号Ｓ１は送信回路３７へ伝達されており、信号Ｓ１が論理値１のとき、送波器１は送信されたレーダ波を所定期間送出する。
【００６３】受波器３で所定強度以上の反射レーダ波が受信されると、その期間、論理値１の信号Ｒ１が生成される。受信されていないときには、信号Ｒ１は論理値０となる。
【００６４】送信時刻を示す信号Ｓ１０は確認回路４３へも入力される。ただし、信号Ｓ１０は、ここでは信号Ｓ１の反転信号とする。以下の説明では被検知物９からの反射レーダ波並びに検査用レーダ波に対して受波器３は同一のしきい値で強度を判定するとして述べているが、両者を異なるしきい値で強度判定することもあり得る。
【００６５】時間窓回路５１は、送信時刻を示す信号Ｓ１０を受信し、信号Ｓ１０が論理値１になってから、所定時間後に、所定期間の間、論理値１の信号Ｓ２を生成する。
【００６６】図示された時間窓回路５１は、オン・ディレー回路５７と、パルス生成回路５９とを含んでいる。オン・ディレー回路５７の出力側に付加されたダイオード表示は整流回路を示している。論理値１の信号Ｓ１０が時間窓回路５１のオン・ディレー回路５７へ入力される。オン・ディレー回路５７はオン・ディレー時間τ１を有しており、信号Ｓ１０の論理値１の状態が、オン・ディレー時間τ１以上継続した時点から、信号Ｓ１０が論理値０になるまでの間、論理値１の信号Ｓａ１を生成する。信号Ｓａ１はパルス生成回路５９へ入力される。
【００６７】パルス生成回路５９は、論理値１の信号Ｓａ１を受信してから所定期間、論理値１の信号Ｓ２を生成する。図示されたパルス生成回路５９は、発光ダイオードＤ１２及びフォトトランジスタＱ１１の組み合わせよりなるフォトカプラと、レベル検定回路６１とを含んでいる。発光ダイオードＤ１２には抵抗Ｒ１１が接続されており、フォトトランジスタＱ１１のエミッタには抵抗Ｒ１２が接続されている。フォトトランジスタＱ１１のエミッタと、抵抗Ｒ１２との接続点は、コンデンサＣ１２を介して、レベル検定回路６１の入力端に導かれている。レベル検定回路６１の入力端には、電源電圧Ｖｃｃが、ダイオードＤ１３を介して供給される。
【００６８】時間窓回路５１から出力される信号Ｓ２は、信号Ｒ１と共に、一致確認回路５３内の論理積回路６５へ入力される。論理積回路６５の出力Ｓ３は、Ｓ２とＲ１が同時に論理値１をとらなければ、論理値１になることはない。信号Ｓ２が論理値１となる時刻は、正常時に検査用レーダ波が受信される時刻であるように、オン・ディレー時間τ１やパルス発生期間は予め設定されている。従って、検査用レーダ波が受信されるべき時刻に受信されれば、論理値１の信号Ｓ３が生成され、受信されなければ、信号Ｓ３は論理値Ｏになる。
【００６９】図示実施例では、一致確認回路５３は、コンデンサＣ１３と、ダイオードＤ１４とを含み、信号Ｒ１は、コンデンサＣ１３を介して、論理積回路６５の入力端の一方に供給される。論理積回路６５の入力端の一方には、電源電圧Ｖｃｃが、ダイオードＤ１４を介して供給される。
【００７０】信号Ｓ３は、記憶回路５５の自己保持回路６７のトリガ信号Ｔとして伝達される。自己保持回路６７のホールド信号Ｈとしては、信号Ｓ１０が入力される。ホールド信号Ｈは、レーダ波の送信後から、次のレーダ波の送信時刻まで、論理値１になる。そして、送信後から所定期間後に正常であれば、信号Ｓ３が論理値１となるので、トリガ信号Ｔは論理値１になる。その時点からホールド信号Ｈが論理値１を継続している間、論理値１の信号Ｓｃ１が生成される。信号Ｓｃ１はオフ・ディレー回路６９へ入力される。
【００７１】オフ・ディレー回路６９は、論理値１の信号Ｓｃ１が入力されたとき、論理値１の信号Ｚを生成し、信号Ｓｃ１が論理値Ｏになっても、所定のオフ・ディレー時間η１の間は、信号Ｚを論理値１の状態に保つ。信号Ｓｃ１が論理値０である状態がオフ・ディレー時間η１を越えて継続すると、信号Ｚは論理値Ｏになる。
【００７２】従って、検査用レーダ波が受信されないなどで所定時刻に、論理値１の信号Ｒ１が生成されない場合、信号Ｓ３は論理値１とならないので、ホールド信号Ｈに論理値１になっても、論理値１の信号Ｓｃ１は生成されない。オフ・ディレー時間η１は、オン・ディレー時間τ１よりも長く設定されるので、正常であれば、論理値１の信号Ｚ１が継続して生成されるが、信号Ｓ１０が論理値０となる周期よりも短く設定されるので、論理値１の信号Ｓｃ１が一度でも正常に生成されないと、論理値０の信号Ｚが生じて異常が通報される。
【００７３】図１８において、オフ・ディレー回路６９は、ダイオードＤ１５と、コンデンサＣ１４と、レベル検定回路７１とを含む。自己保持回路６７から出力される信号Ｓｃ１は、ダイオードＤ１５を通して、レベル検定回路７１に供給される。レベル検定回路７１の入力端には、他端が電源Ｖｃｃに接続されたコンデンサＣ１４が接続される。参照符号４９、６３は、インターフェース回路を示す。インターフェース回路４９、６３はコンデンサＣ１１、Ｃ１３及びダイオードＤ１１、Ｄ１４を有する。
【００７４】図１９は本発明に係る物体検知装置の別の実施例を示すブロック図である。図において、図１７に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図示された物体検知装置は、特徴部分として、走査回路７３と、スキャンミラー２３とを含み、レーダ波は検知区域７内を走査するように送出され、被検知物９からの反射レーダ波の受信に基づき被検知物９を検知する。
【００７５】走査回路７３はレーダ波を空間内へ走査するように送出させる。受波器３は反射レーダ波を受信して電気信号に変換し、受信回路３９へ供給する。受信回路３９はその信号に基づき受信ありを表す信号Ｒ１を生成する。
【００７６】不存在判定回路４１は、送信の方位を示す信号Ｓ１と、受信ありを表す信号Ｒ１とを少なくとも受信し、所定方位内の反射レーダ波の有無から被検知物９の有無を判定する。被検知物９なしのときには、論理値１の信号Ａｂを生成し、被検知物９ありのときには論理値０の信号Ａｂを生成する。なお、同図においては、Ｊ方向が所定方位に相当する。
【００７７】確認回路４３は、レーダ波の送出方位を示す信号と反射レーダ波に基づき生成される受信ありを示す信号を少なくとも受信し、送出方位と検査用レーダ波の受信有無を比較し、所定方位内で受信ありを正常として、論理値１の信号Ｚを生成する。また、受信なしを異常として、論理値０の信号Ｚを生成する。
【００７８】論理積演算回路４５は、信号Ａｂと信号Ｚとの論理積を演算し、その演算の結果として、信号Ｙを出力する。正常が確認されていて、かつ、被検知物９が不在のときに、信号Ｙは論理値１となる。
【００７９】図２０は図１９に示した物体検知装置において採用し得る確認回路４３の具体的な電気回路である。図示された確認回路４３は、方位信号発生回路７５と、一致確認回路７７と、記憶回路７９とを含む。方位信号発生回路７５は、方位を示す信号Ｓ１から検査用レーダ波が受信されるべき方位であることを示す信号Ｓ２を生成する。
【００８０】走査回路７３は、所定周期毎に、論理値０の信号Ｓ１を生成する。信号Ｓ１はスキャンミラー２３へ伝達されており、信号Ｓ１が論理値０のとき、スキャンミラー２３は特定の方位に向くとする。所定強度以上の反射レーダ波が、受波器３によって受信されると、受信回路３９では、その期間、論理値１の信号Ｒ１が生成される。所定強度以上の反射レーダ波が受信されていないときには、信号Ｒ１は論理値Ｏとなる。
【００８１】方位信号発生回路７５は、信号Ｓ１を受信して、検査用レーダ波が受信される方位をスキャンミラー２３が向いているときに、論理値１の信号Ｓ２を生成する。ここでは、スキャンミラー２３の駆動周波数は定まっており、信号Ｓ１が論理値１となってから所定時間後に、検査用レーダ波が受信される方位をスキャンミラー２３が向くとする。具体的には、図９で示される時間窓回路５１を用いることができる。オン・ディレー時間τ１とパルス生成期間を調整することで、所定期間、論理値１の信号Ｓ２を生成することができる。
【００８２】信号Ｓ２は、信号Ｒ１と共に一致確認回路７７へ入力される。一致確認回路７７は、インバータ回路８５と、論理和回路８７と、レベル検定回路８９とを含んでいる。
【００８３】インバータ回路８５は、発光ダイオードＤ２２とフォトトランジスタＱ２１とより構成されるフォトカプラを含んでいる。発光ダイオードＤ２２に対しては、方位信号発生回路７５から出力される信号Ｓ２が、抵抗Ｒ２１を介して供給される。フォトトランジスタＱ２１のコレクタには、コンデンサＣ２２の一端が接続されており、コンデンサＣ２２の他端から、信号Ｓ２の反転信号Ｓ２０を出力する。フォトトランジスタＱ２１のコレクタには抵抗Ｒ２２を通して、動作電源Ｖｃｃが供給される。コンデンサＣ２２の他端には、ダイオードＤ２３を通して、動作電源Ｖｃｃが供給される。
【００８４】論理和回路８７は、ダイオードＤ２５のカソードと、ダイオードＤ２６のカソードとを接続したワイヤード．オアとして構成されている。論理和回路８７には一致確認回路７７を構成するインバータ８５から出力される反転信号Ｓ２０と、受信回路３９から出力される信号Ｒ１が入力される。検知系の動作が正常であれば、信号Ｓ２及び信号Ｒ１は、ほぼ同時に論理値１または論理値Ｏになる。従って、正常であれば、信号Ｓ２０と信号Ｒ１は相補的に変化する。即ち、正常時には（Ｓ２０、Ｒ１）＝（１、Ｏ）または（Ｏ、１）となるので、信号Ｓ２０と信号Ｒ１の論理和は常時論理値１になる。
【００８５】レベル検定回路８９は、少なくとも、論理和回路８７の論理値１と論理値Ｏの出力を区別する下限しきい値を有する。論理和回路８７の出力が論理値１であるときに、論理値１の信号Ｓ３を出力する。もし検査用レーダ波が受信されるべき方位で受信されないときには、信号Ｓ２０及び信号Ｒ１は論理値０となるから、レベル検定回路８９から出力される信号Ｓ３は論理値０になる。
【００８６】記憶回路７９は、信号Ｓ３を受信し、信号Ｓ３が論理値１のとき、論理値１の信号Ｚを生成する。記憶回路７９はオフ・ディレー時間η２を有しており、信号Ｓ３が論理値Ｏとなっても、オフ・ディレー時間η２が経過するまでは、論理値１の信号Ｚを生成し続ける。オフ・ディレー時間η２は、信号Ｓ２０と信号Ｒ１の多少の時間的誤差を許容するために設けられている。論理値０の信号Ｓ３がオフ・ディレー時間η２を越えて継続すると、信号Ｚは論理値０になる。従って、検査用レーダ波が受信されないなどで所定時刻に、論理値１の信号Ｒ１が生成されない場合、信号Ｓ３は論理値Ｏになるが、オフ・ディレー時間η１は信号Ｓ３が論理値０となる期間よりも短く設定されるので、論理値０の信号Ｚが生じて異常が通報される。
【００８７】図示はされていないが、図１０で示されるようなフェーズド・アレイ・レーダ装置でも、レーダ波の送出方位を示す信号を、信号Ｓ１として確認回路４３へ入力すれば、同様に物体検知性能を確認することができる。
【００８８】図２１は本発明に係る物体検知装置の更に別の実施例を示すブロック図である。図において、先に示された図面に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図示された物体検知装置は、送波器１は光波を送出するレーザダイオードで構成されている。受波器３は光波を受け、電気信号に変換する受光素子を含んでいる。レーザダイオードで構成された送波器１は、送信部８によって駆動される。導波路５は一端側から検知区域７に送出された光波であるレーダ波の一部が入射され、入射されたレーダ波を通過させる。導波路５を通過した検査用レーダ波は、受光素子でなる受波器３に供給される。
【００８９】スキャンミラー２３としては、特開平７－２１８８５７等で公知の半導体ガルバノミラーを用いることができる。スキャンミラー２３は駆動回路９１によって、回転軸２５を中心にして、矢印ＭＺ１、ＭＺ２の方向に回転操作される。スキャンミラー２３の回転変移は、回転変移検出手段９３によって検出される。特開平７－２１８８５７において、可動板の変位角の検出を目的として、２個の検出コイルが設けられている。この検出コイルは、可動板に設けられた平面コイルと電磁結合が可能であるように配置される。可動板の変位により、平面コイルと２個の検出コイルそれぞれとの相互インダクタンスが変化する。
【００９０】回転変移検出手段９３はコイルを示す。回転変移検出回路９５は、例えば、この相互インダクタンスに基づいて出力される電圧信号により、変動板の変位角を検出する。その出力信号を、方位を示す信号として受信信号処理部６に供給する。受信信号処理部６の構成、及び、機能につては、既に説明したので、ここでは省略する。この実施例の場合も、先に述べた実施例と同様の作用効果を奏する。
【００９１】図１８、２０で用いられるレベル検定回路及び論理積回路をフェールセーフ要素として構成する場合は、米国特許第5、345、138号明細書、同4、661、880号明細書、同5、027、114号明細書等で開示されているフェールセーフ・ウィンドウ・コンパレータ／ＡＮＤゲートを用いることができる。また、回路とその動作およびフエールセーフ特性に関しては、電気学会論文誌（Trans.IEE of Japan)Vo1、109-c、No.9、Sep.1989（窓特性を持つフェールセーフ論理素子使ったインタロックシステムの一構成法）に開示されており、また、”App1ication of Window Comparator to Majority Operation" Proc.of 19th International Symp.on Mu1tip1e-Va1ued Logic、IEEE Computer Society(May 1989)等の文献にも記載されている。また、オン・ディレー回路としては、国際公開WO94/23303号公報、国際公開W094/23496号公報、特公平1-23006号公報、特開平7-22932号公報、特開平9-162714号公報等で公知のフエールセーフなオン・ディレー回路を用いることができる。自己保持回路には、国際公開WO94/23303号公報、国際公開WO94/23496号公報等で公知のフェールセーフな回路を用いることができる。また、整流回路のフェールセーフ性は例えば国際公開WO93/23772号公報などで詳述されている。この様なフェールセーフ要素類を用いることで、送受信の誤りをフエールセーフに検知できる安全性の高い確認回路を構成できる。
【００９２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）不感距離によらず、指向性に応じて設置し得る動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することができる。
（ｂ）残響の影響を、簡単、かつ、確実に解消し得る動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することができる。
（ｃ）空間検知領域の範囲確認を、容易、かつ、確実に行うことができる動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することができる。
（ｄ）送出されたレーダ波の強度確認を、容易、かつ、確実に行うことができる動作確認装置、及び、この動作確認装置を有する物体検知装置を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４６５１【氏名又は名称】日本信号株式会社
【出願日】	平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【代理人】	【識別番号】１０００８１６０６【弁理士】【氏名又は名称】阿部美次郎
【公開番号】	特開２００１－１３２３８（Ｐ２００１－１３２３８Ａ）
【公開日】	平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】	特願平１１－１８６９９９