侵入物検知装置および電波反射器
【課題】検知対象物と非検知対象物との識別精度を高め、誤検知を低減し得る信頼性の高い侵入物検知装置を提供する。
【解決手段】レーダ１の送受信アンテナ１ａをパラボラアンテナにより構成し、電波反射器２を複数のリフレクタからなるリフレクタアレイ６により構成し、レーダ１近傍の送信波５および電波反射器２近傍の反射波７のビーム幅Ａ１，Ａ２を、検知対象から除外すべき鳥９などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム幅Ｃよりも大きく設定する。
【解決手段】レーダ１の送受信アンテナ１ａをパラボラアンテナにより構成し、電波反射器２を複数のリフレクタからなるリフレクタアレイ６により構成し、レーダ１近傍の送信波５および電波反射器２近傍の反射波７のビーム幅Ａ１，Ａ２を、検知対象から除外すべき鳥９などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム幅Ｃよりも大きく設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発射した電波の反射波を受信して、検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置、および侵入物検知装置などに用いられて好適な電波反射器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯などの用途において侵入者や侵入物の検知を行うものとして、赤外線センサ装置、超音波センサ装置、電波式レーダ装置などの種々の侵入物検知装置が提案されている。これらの侵入物検知装置のなかでも、電波を利用した方式の電波式レーダ装置は、雨、雪、風あるいは粉塵などの自然環境変動要因に対する影響を極めて受けづらいという利点を有するため、屋外などの設置場所において信頼性の高い侵入物検知を実現できるものとして注目を集めている。
【０００３】
この種の電波式レーダ装置としては、たとえば図１８に示すようなものが知られている。このレーダ１００は、電波の送受信を行うアンテナ１０３を備えて構成されている。レーダ１００は、アンテナ１０３から所定の方向に送信波１０５を発射しておき、ビームを遮った物体により反射された反射波をアンテナ１０３で受信し、その受信電力強度を観測することで侵入物の在・不在を検知している。
【特許文献１】特開昭５５−７２８８３号公報
【特許文献２】特開昭５５−７４６９０号公報
【特許文献３】特開昭６４−３１２９２号公報
【特許文献４】特開２０００−２６６８６１号公報
【特許文献５】特開平１−１７０１０３号公報
【特許文献６】特開平８−１８１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、侵入物検知装置にあっては、検知の対象とすべき検知対象物と、検知の対象から除外すべき非検知対象物とが予め明確になっていることが多い。たとえば、防犯用の侵入物検知装置の場合では、検知対象物は侵入者たる人間（特に成人）に限られ、それ以外の物体、すなわち鳥や犬などの小動物やボールなどの飛来物などは非検知対象物となる。誤検知（非検知対象物を侵入物と誤って検知すること）を無くし、侵入物検知装置の信頼性を高めるためには、このような検知対象物と非検知対象物の識別精度をいかに高めるかが大きな技術的課題として存在する。
【０００５】
ところで、上記従来技術の侵入物検知装置では、レーダ１００から発射された送信波１０５は、アンテナ１０３の指向性に依存して、レーダ１００から離れるにつれ広がりながら伝搬していく。それゆえ、レーダ１００から十分に離れた場所では、鳥１０９などの非検知対象物に対してビーム幅（ビーム径）が十分な広がりを持つ。
【０００６】
その付近を鳥１０９などが通過した場合は、ビームの全ては遮られず、ビームの一部が反射されるにすぎないので、レーダ１００で観測される受信電力強度は小さいが、侵入者１０８が通過した場合はビームの大半が反射されるため受信電力強度が大きなものとなる。これにより、侵入者１０８と鳥１０９との識別を比較的容易に行うことができていた。
【０００７】
しかしながら、レーダ１００近傍においては、ビーム幅Ａ１００が狭いため、鳥１０９など人間よりも小型の物体が通過した場合であっても、大半のビームが遮蔽・反射されて
しまうこととなり、鳥１０９と侵入者１０８との場合でレーダ１００の受信電力にほとんど差がみられない。
【０００８】
したがって、従来構成の装置では、レーダ１００近傍において、検知対象物と非検知対象物との識別を行うことが非常に困難であり、鳥など（特にカラス）を侵入者として誤検知してしまうという問題が極めて深刻なものとなっていた。
【０００９】
上記課題を解決するための方法として、たとえば特開昭５５−７２８８３号公報や特開昭５５−７４６９０号公報では、次のような構成が提案されている。すなわち、送信波と受信波の偏波面が互いに略直交するようにアンテナを構成することで、アンテナ近傍を通過する昆虫などの小物体からの一次反射波は受信せず、遠方を通過する人間などの大物体からの二次反射波だけを主に受信するようにして、誤検知の低減を図らんとするものである。
【００１０】
確かに、送信波の波長に対して十分小さい昆虫ならば、一次反射において偏波面が変化しないので誤検知を防ぐことができる。しかしながら、鳥などの小動物のように波長に対してかなりの大きさをもつ物体の場合は、一次反射においても偏波面が変化してしまうし、人間と同様の二次反射を生ずるため、上記方法では誤検知を防ぐことはできない。ましてや、レーダ近傍においては、人間の場合と鳥の場合とでビームの遮蔽・反射の状態に異なるところがないので、両者を明確に識別することは不可能であるといえる。
【００１１】
また、この方法では、二度以上反射を繰り返した二次反射波を主に受信することになるため、受信波が明りょうなピークを有さず、受信電力も小さくなってしまうので、全体としての検知精度を高めることが難しい。また、地面での反射を前提としているので、ビームを地面方向に傾ける必要があり、自ずから検知領域が狭い範囲に限定されてしまうという問題もある。
【００１２】
本発明は上記実情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、検知対象物と非検知対象物との識別精度を高め、誤検知を低減し得る信頼性の高い侵入物検知装置を提供することにある。
【００１３】
また、この種の装置に用いられて好適な電波反射器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明にあっては、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、レーダ近傍あるいは反射手段近傍の検知領域内を非検知対象物が通過した場合であっても、当該非検知対象物がビームを全て遮ることがない。それゆえ、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、レーダによって受信される受信電力に明確な差異が生じ、両対象物を容易に識別できるようになる。
【００１６】
発射した電波の反射波を利用するレーダには、発射する電波にパルス波を用いるパルスレーダと周波数変調波を用いる連続波レーダとがあり、さらに変調方式にもＦＭ（frequency modulation），ＡＭ（amplitude modulation），ＰＡＭ（pulse amplitude modulation）等の方式があるが、本発明にはいずれのレーダも好適に用いることができる。使用す
る電波の周波数帯は特に限定されることはないが、好適にはミリ波またはマイクロ波を用いるとよい。
【００１７】
また、レーダと反射手段の配置としては、両者を互いに対向するように設置して検知領域を直線状にする構成が最も単純な構成であるが、レーダと反射手段との間にビームの進路を偏向させる偏向部材を設けて、検知領域を非直線状に構成することもできる。単数または複数の偏向部材によりビームの進路を曲げて中継することにより、設置場所の制約などに応じて、検知領域をたとえばくの字やコの字、あるいはロの字のように構成することもできる。なお、偏向とは、反射、屈折、回折などの作用により電波の進行方向を曲げることをいう。偏向部材としてはたとえば平面反射板のようなものを好適に用いることができる。
【００１８】
設置場所に関していえば、本発明では電波を利用しているため、雨、雪、風あるいは粉塵などの自然環境変動要因に対する影響を極めて受けづらく屋外などの設置環境下でも好適に用いることができる。特にレーダの電波発射部分や反射手段の反射部分、偏向部材などが埃や砂粒で汚れたとしても、ビーム強度の減衰や乱反射などの影響を受けることがほとんどなく、赤外線や光を用いた侵入物検知装置に比べて、耐環境性、信頼性および利便性に優れる。
【００１９】
上記検知対象物および非検知対象物の選び方は、本発明を適用する用途によって異なる。たとえば防犯上の目的で侵入者たる人間を検知する場合には、人間（特に成人）が検知対象物であり、人間よりも小型の物体、すなわち鳥や犬などの小動物やボールなどの飛来物などが非検知対象物に該当する。あるいは、本発明を規格外品を検出する目的、たとえば所定のサイズを超える物体と当該サイズ以下の物体とを識別する目的で用いる場合には、当該サイズを超える物体が検知対象物となり、それ以下の物体が非検知対象物となる。
【００２０】
レーダ近傍の送信波および反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積に比べてどの程度大きくすればよいかの選び方についても、本発明を適用する用途によって異なる。一つに、検知対象物と非検知対象物の大きさの差、すなわち検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積と非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積との差が、レーダの受信電力の差として十分に観測可能となる程度に、上記送信波および反射波のビーム断面積を設定するとよい。また、電波は光に比べて波長が長いため、物体の材質や厚みによっては照射された電波の一部が物体内を通過することがある。それゆえ、検知対象物と非検知対象物のそれぞれの材質や厚み、電波の透過率などが予定されている場合は、かかる条件を加味して上記送信波および反射波のビーム断面積を設定することも好適である。
【００２１】
また、この発明の一実施態様においては、前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面が、前記非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面に対して、少なくとも一方向に広がりを有する構成を好適に採用できる。
【００２２】
このように少なくとも一方向に送信波および反射波のビーム断面が広がりを有していれば、非検知対象物がビームを全て遮ることがないので、レーダによって受信される受信電力に明確な差異が生じ、両対象物の識別が可能となる。また、送信波および反射波のビーム断面を多方向または全方向に広げる構成を採用すれば、両対象物の識別性がさらに向上する。ただし、ビーム断面の拡大は、レーダおよび反射手段の大型化を招く要因ともなることから、本装置の設置条件と両対象物の識別性とのバランスを加味して、ビーム断面の拡大方向を決定することが好ましい。たとえば、設置条件としてレーダや反射手段の水平方向（幅方向）の上限が定められている場合には、垂直方向（高さ方向）にビーム断面を拡大すればよいし、逆の場合は水平方向にビーム断面を拡大すればよい。
【００２３】
上記送受信手段は、電波の送信を行う送信手段と電波の受信を行う受信手段とをそれぞれ別体で設ける構成とすることもできるし、送信機能と受信機能とを兼ね備えた単一の部材で構成することもできる。
【００２４】
そして、レーダ近傍のビーム断面を広げるための一実施態様としては、送受信手段として、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナを用いる構成が好適である。
【００２５】
開口面アンテナとは、開口状の面から電波を放射するアンテナであり、たとえばパラボラアンテナのように一次放射源からの電波を反射させる反射部材を備えたもの、電波レンズのように電磁的なレンズを用いて一次放射源からの電波を拡大するものなどを含む。この中でも、オフセットパラボラアンテナや誘電体レンズを用いたレンズアンテナを好適に採用することができる。このような開口面アンテナを用いることにより、ビーム断面（ビーム幅）が大きく、広がりの少ない平行ビームであって、且つ高利得の平面波を容易に得ることができる。
【００２６】
なお、アンテナの送受可逆性により、かかる構成を反射手段近傍のビーム断面を広げるための手段として適用することも可能である。すなわち、パラボラアンテナの一次放射源の代わりに電波を反射するリフレクタなどの副反射部材を用い、前記反射手段が、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい開口面積を有する主反射部材と、この主反射部材で反射・集中された電波を主反射部材に向けて反射する副反射部材とを備える構成、あるいは、レンズアンテナの一次放射源の代わりに副反射部材を用い、前記反射手段が、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい開口面積を有する電波レンズと、この電波レンズで集中された電波を電波レンズに向けて反射する副反射部材とを備える構成などを採り得る。これらの構成により、反射手段近傍においてビーム断面（ビーム幅）が大きく、広がりの少ない平行ビームであって、平面波となる反射波を容易に得ることができる。
【００２７】
反射手段の他の実施態様として、前記反射手段は、開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイであって、該リフレクタアレイ全体の開口面積が前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい構成を好適に採用することができる。
【００２８】
ここでいうリフレクタとは、少なくとも電波を反射する反射部と、反射部で反射された電波が平面波として放射される開口面とを有した部材をいう。この開口面は、物理的に現れる面の場合もあれば、反射波が同位相となる平面を仮想的に定義した面の場合もある。
【００２９】
この構成により、個々のリフレクタの反射波のビーム幅は小さいものの、リフレクタアレイ全体としてみれば、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面よりも大きいので、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。また、リフレクタの配置構成の選び方により、リフレクタアレイの形状を自由に設定することができるので、上述したように反射波のビーム断面を一方向または多方向に広げるような構成を容易に実現できる。この点は、設置場所の制約など反射手段のサイズに制限がある場合に特に有利となる。
【００３０】
なお、リフレクタの開口面の配置態様としては、全てのリフレクタの開口面を同一平面上に揃える構成が最も単純である。この構成は製造が容易であるという利点を有する。
【００３１】
また、他の配置態様としては、複数のリフレクタのそれぞれの開口面が電波の同位相面
に略沿うように配置されている構成を好適に採用できる。
【００３２】
複数のリフレクタを並べて構成したリフレクタアレイにあっては、ビーム軸近傍に配置されたリフレクタとビーム軸から遠方に配置されたリフレクタとで、レーダの電波放射源からの距離にわずかながら差異が生ずる。その差異が電波の波長に比べて無視できる程度に小さい場合には、開口面を同一平面上に揃える上記の構成で特に問題が生ずることはない。しかし、その差異が大きくなると、各リフレクタの反射波同士に位相のズレが生じ、電波の干渉が起こることがある。そこで、各リフレクタの開口面を電波の同位相面に略沿わせることで、反射波同士に位相のズレが生じることを防止でき、リフレクタの反射効率を高めて、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。
【００３３】
また、反射手段の他の実施態様として、前記反射手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するリフレクタであることが好適である。
【００３４】
この構成によれば、リフレクタアレイのようにリフレクタ同士の位相ズレを防ぐような手立てを講じる必要がなくなり、製造が極めて容易となる。かかる簡易な構成によっても、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。
【００３５】
このようなリフレクタの形状としては種々のものが考えられるが、その一つとして、リフレクタは、側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有することが好適である。さらに好ましくは、前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈しているとよい。
【００３６】
上述したように、設置場所の制約などにより反射手段のサイズに制限がある場合も多いが、底面を含む角部を切り欠いたことで、限られた範囲の中で、リフレクタの開口面積を確保しつつ、リフレクタ外形の小型化を図ることができる。また、錐台状の形状を採用した場合は、頂部が平らになっているので、錐体状の形状に比べ、さらなる小型化を図ることができる。
【００３７】
また、上記本発明の構成を別の観点から捉えれば、本発明は、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくする送信波拡大手段を設けたことを特徴とする。そして、前記反射手段の反射波を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくする反射波拡大手段を設けたこと特徴とする。
【００３８】
また、上記各構成は回帰反射型の侵入物検知装置に関する構成として述べたが、これらのうちレーダに関する構成については直接反射型の侵入物検知装置にも好適に適用することができる。すなわち、直接反射型の侵入物検知装置に係る発明は、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダを備え、侵入物からの反射波を受信して侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする構成である。この場合も、送受信手段として上記開口面アンテナを好適に用いることができる。
【００３９】
上記各構成の送受信手段または反射手段を支持する支持体としては、送受信手段または反射手段が固定される固定部と、支持体が傾斜したときに固定部を支持体設置面に対して
平行運動可能とする平行運動機構と、を備えている構成を好適に採用することができる。
【００４０】
この構成によれば、支持体が、風雨や飛来物の衝突など、外環境から何らかの衝撃を受けて傾きを生じたとしても、固定部と支持体設置面との平行は保たれるので、送受信手段および反射手段が支持体の傾きの影響を受けることはない。したがって、送受信手段から発射されるビームの進行方向、および反射手段開口面とビームとの相対角度が常に一定に保たれ、ビーム軸のズレによる受信電力の低下や識別精度の低下などを未然に防止することができる。
【００４１】
加えて、前記送受信手段または前記反射手段と前記支持体とを覆うレドームを備えて、且つ、前記支持体は前記レドームに対して弾性部材を介して接続されていることが好適である。
【００４２】
この構成によれば、弾性部材が外環境からの衝撃を緩和する衝撃吸収手段としての機能を果たすとともに、支持体が傾きを生じたとしても、弾性部材の弾性復元力により支持体の傾きが是正されることとなるので、ビーム軸のズレによる受信電力の低下や識別精度の低下などをより一層防止することが可能となる。
【００４３】
さらに、上述した反射手段の各構成は、独立して電波反射器の発明として捉えることができる。これらの電波反射器は、上述した作用効果を奏するものであり、侵入物検知装置の反射手段として用いられて好適なものであるが、その適用範囲は侵入物検知装置に限られず、電波式レーダ装置全般に用いることが可能である。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明の構成によれば、検知対象物と非検知対象物との識別精度が向上するので、誤検知を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ここでは本発明を防犯用の侵入物検知装置に適用した例を示す。なお、侵入物検知装置で検知すべき検知対象物としては人間（特に成人）を、検知対象から除外すべき非検知対象物としては、鳥や犬などの小動物およびボールなどの飛来物を想定している。
【００４６】
（第１の実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入物検知装置について説明する。
【００４７】
図１は、本実施の形態の侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、侵入物検知装置は、レーダ１と、レーダ１に対向して設置された電波反射器２とから構成される、いわゆる回帰反射型レーダ装置である。
【００４８】
レーダ１は、電波の送信および受信を行う送受信手段としての送受信アンテナ１ａを備える。送受信アンテナ１ａは、開口面アンテナの一形態であるオフセットパラボラアンテナとして構成され、電波の一次放射源３と反射鏡４を備えている。反射鏡４は、回転放物面からなる反射面を有するもので、その形状は一次放射源３から放射される電波の周波数に依存して決定されている。また、反射鏡４の開口面は、非検知対象物たる鳥９に比べて十分に大きな開口面積を有している。すなわち、送受信アンテナ１ａは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有している。
【００４９】
電波の送信時、一次放射源３から反射鏡４に向けて放射された送信波（電波）５は、反
射鏡４によって反射され、その開口面において位相の揃った平面波として放射される。この平面波としての送信波５は、比較的鋭い指向性を有し、広がりの少ない平行ビームとなる。この送信波５は、レーダ１近傍において既に、検知対象物たる人間８の高さＨよりも小さく、且つ、非検知対象物たる鳥９の高さＣよりも十分に大きな垂直方向のビーム幅Ａ１を有することとなる。
【００５０】
また、電波の受信時には、電波反射器２によって反射された反射波７は、反射鏡４によって反射・集中されて、一次放射源３にて受信される。
【００５１】
電波反射器２は、レーダ１から送信された送信波５を同レーダ１に向けて反射する反射手段としてのリフレクタアレイ６を備えて構成されている。このリフレクタアレイ６は、入射された電波を入射方向と略反対の方向に向けて反射する性質を有するリフレクタを複数配置して構成されたもので、リフレクタアレイ６全体としてもその性質を保存している。
【００５２】
本実施の形態のリフレクタアレイ６の構成を図２および図３に示す。図２（ａ）は、リフレクタアレイ６の一部分を示す斜視図であり、同図（ｂ）は、リフレクタアレイ６の構成要素であるリフレクタ１１の形状を示す斜視図である。図３（ａ）は、リフレクタアレイ６の正面図であり、同図（ｂ）は、リフレクタアレイ６のＢ−Ｂ断面図である。
【００５３】
図２および図３に併せ示すように、リフレクタアレイ６は、開口面１１ｂを揃えて配置された比較的小型の複数のリフレクタ１１の集合体として構成されている。このリフレクタアレイ６は、たとえば樹脂製の基体１０の表面を切削加工して三角錐体状の凹部を複数形成し、その凹部の表面にＡｌなどの金属を蒸着することにより作製することができる。
【００５４】
各々のリフレクタ１１は、互いに直交する３つの反射面１１ａを備えた三角錐体状を呈しており、その底面に相当するところが開口面１１ｂとなっている。反射面１１ａはそれぞれ合同の直角二等辺三角形であり、開口面１１ｂは正三角形となる。なお、リフレクタの形状はこれに限られず、例えば開口面が四角形のものや六角形のものなど種々の形状のものを採用することができる。
【００５５】
電波反射器２は屋外での耐環境性向上のために円筒状の縦長のレドームなどに収納されるケースが多く、外形サイズの制限を受けることが多い。しかし、上記のように比較的小型のリフレクタ１１を複数配置する構成とすれば、リフレクタ１１の配置構成の選び方しだいで、最適な開口面積を確保したまま電波反射器２の小型化を図ることができる。
【００５６】
本実施の形態では、電波反射器２を縦長のレドームに収納することを想定して、水平方向に４列、垂直方向に７行の２８個のリフレクタ１１を配列した縦長のリフレクタアレイ６を用いている。すなわち、水平方向の幅については、設置場所の制約から比較的小さく設定し、垂直方向の幅については、リフレクタアレイ６全体の開口面積が非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくなるように設定している。
【００５７】
かかる構成のリフレクタアレイ６を用いた場合、図１に示すように、リフレクタアレイ６によって反射された反射波（電波）７は、その開口面において位相の揃った平面波として放射され、送信波５と略同様の平行ビームとなる。この反射波７は、電波反射器２近傍において既に、検知対象物たる人間８の高さＨよりも小さく、且つ、非検知対象物たる鳥９の高さＣよりも十分に大きな垂直方向のビーム幅Ａ２を有することとなる。
【００５８】
このように本装置では、レーダ１と電波反射器２との間に、平行ビームからなる検知領域Ｄ（警戒線とも称す。）が形成される。この検知領域Ｄは、レーダ１の送受信アンテナ
１ａ開口面から電波反射器２のリフレクタアレイ６開口面までの全域に亘り、少なくとも垂直方向において、鳥９などの非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面よりも広い幅を有している。したがって、レーダ１近傍または電波反射器２近傍においても、検知領域Ｄ中間部と同様の精度で侵入物検知を行うことができる。
【００５９】
次に、図４を参照してレーダ１の内部構成について詳しく説明する。図４は、レーダ１の構成を示す機能ブロック図である。
【００６０】
レーダ１はＦＭ−ＣＷ方式（FM - continuous wave method）ミリ波レーダを構成して
おり、同図に示すように、送受信アンテナ１ａ、ＦＭ変調器１２、発信器１３、サーキュレータ１４、ミキサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６、ＦＦＴ処理部１７、および信号解析部１８を備えた構成となっている。ＦＭ−ＣＷ方式とは、連続波にＦＭの変調をかけて送信し、送信波と反射波の位相差に基づいて物体の存在および物体までの距離を検知する方式である。
【００６１】
ＦＭ変調器１２は、発信器１３にて生成される送信波信号の周波数を制御するためのブロックである。ＦＭ変調器１２は、送信周波数が基準周波数を中心にして所定の周波数偏移で直線的に変化するように制御信号を生成し、発信器１３に出力する。本実施の形態では、基準周波数を７６ＧＨｚ、最大周波数偏移を±１００ＭＨｚに設定しており、電波の波長は約４ｍｍとなる。
【００６２】
発信器１３は、ＦＭ変調器１２から入力された制御信号に基づいて送信波信号を変調するブロックである。ここで変調された送信波信号は、サーキュレータ１４およびミキサ１５に入力される。
【００６３】
サーキュレータ１４は、送信波と受信波の信号を分波するための装置である。このサーキュレータ１４は３つの端子を有し、それぞれ発信器１３、送受信アンテナ１ａ、ミキサ１５に接続されている。サーキュレータ１４の３つの端子間では、入力と出力の方向が循環的に定まっており、発信器１３から入力された送信波信号は送受信アンテナ１ａに出力され、送受信アンテナ１ａから入力された受信波信号はミキサ１５に出力される。
【００６４】
ミキサ１５は、発信器１３から入力された送信波信号の周波数と、サーキュレータ１４から入力された受信波信号の周波数との間の位相差に基づきビート信号を生成するための周波数混合器である。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器１６は、ミキサ１５から得られたビート信号をディジタル信号に変換するための装置である。
【００６６】
ＦＦＴ処理部１７は、ミキサ１５において生成されＡ／Ｄ変換器１６によってディジタル信号に変換されたビート信号に対して、ＦＦＴ（fast fourier transform；高速フーリエ変換）処理を行うブロックである。ＦＦＴ処理が行われたビート信号は、スペクトル変換されて、周波数と受信電力強度のパラメータによって表されるスペクトルデータに変換される。
【００６７】
図５は、横軸に周波数、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフにおいて、ピークは何らかの物体からの反射波を示しており、ピークの周波数は、その物体のレーダ１からの距離を示していることになる。このグラフにおいて、ピークＰ１は検知領域内に侵入した物体からの直接反射波に対応しており、ピークＰ２は、電波反射器２からの回帰反射波に対応している。ピークの周波数は、その物体または電波反射器２のレーダ１からの距離に対応している。
【００６８】
信号解析部１８は、ＦＦＴ処理部１７によって得られたスペクトルデータ（観測波形）に基づいて、検知領域内への侵入者あるいは侵入物を検知するブロックである。侵入者あるいは侵入物が不在の場合には、ピークＰ１は現れず、ピークＰ２が定常的に現れるスペクトルデータを観測することができる。そして、侵入者等が存在する場合には、ピークＰ１が出現し、逆にピークＰ２の強度が弱くなる。このときのピーク強度の変動量は物体が遮蔽するビーム量によって異なる。信号解析部１８は、これらのピークの変動量を観測することで、侵入した物体が検知対象物か否かの判定を行う。
【００６９】
信号解析部１８において行われる判定処理の流れについて、図６のフローチャートを参照しながら説明する。侵入物検知装置の稼動中は、以下の判定処理が所定の単位時間間隔で実行される。
【００７０】
まず判定処理が開始されると、ステップＳ１において、本装置が回帰反射波の測定処理を実行可能か否かの判断を行う。実行不可と判断された場合は、回帰反射波に基づく判定処理をスキップする。ここで実行不可と判断されるケースとしては、たとえば、本装置を直接反射型レーダ装置として使用しているケース、何らかの要因により電波反射器２からの回帰反射波の定常観測ができないケースなどが考えられる。
【００７１】
一方、ステップＳ１において実行可能と判断された場合には、ステップＳ２において回帰反射波に基づく判定処理を実行する。ここでは、まず単位時間について所定回数の回帰反射波の観測を行い、得られたスペクトルデータの平均化処理を行って、単位時間のＦＦＴ瞬時値を演算する。一般に、瞬間的に得られるデータは、物体の移動や向きなどの状態によって増減があり、ノイズ成分の影響も大きいので、このように単位時間あたりの複数の観測データを平均することでＳ／Ｎ比の高いデータを得ることができる。
【００７２】
次に、得られたＦＦＴ瞬時値と、メモリなどの記憶部にあらかじめ記憶されているＦＦＴ平均値とを比較する。このＦＦＴ平均値は、検知領域内に侵入物が存在しない場合の定常的な受信電力強度を示す値である。
【００７３】
図７（ａ）は、横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとった、回帰反射波のスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフは時間の経過に伴うＦＦＴ瞬時値の変化を示したものである。なお、縦軸の受信電力強度は、ＦＦＴ平均値に対する相対値（差分値）を示している。
【００７４】
このグラフにおいて、検知領域内に侵入物が存在しない場合には定常的な受信電力強度としてＦＦＴ平均値と略同じ値が観測されている。ＰＢ１の部分は、レーダ１近傍を鳥が横切った場合の観測データを示し、ＰＨ１の部分は、同様の箇所を人間が横切った場合の観測データを示している。
【００７５】
本実施の形態では、レーダ１近傍の送信波のビーム断面積を、鳥などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしている。したがって、レーダ１近傍の検知領域内を鳥などが通過した場合であっても、一部のビームが遮られるにすぎないので、受信電力強度の低下は約６ｄＢ程度にとどまる。一方、検知領域内に人間が侵入した場合には、ビームの大半が遮られることとなり、受信電力強度が約１４ｄＢほど低下する。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍の検知領域であっても、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、受信電力強度に明確な差異が生ずる。なお、電波反射器２近傍の検知領域についても同様の結果が得られる。
【００７７】
ステップＳ２においては、まずＦＦＴ瞬時値とＦＦＴ平均値との差分を計算する。そして、この差分値が−８ｄＢ未満であれば変数Ａに０．９を代入し、−８以上−１０ｄＢ未満であれば１．０を代入し、−１０ｄＢ以上−１２ｄＢ未満であれば１．２を代入し、−１２ｄＢ以上であれば１．４を代入する。たとえば、図７（ａ）の例であれば、ＰＢ１の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−６ｄＢであるので、変数Ａには０．９が代入される。また、ＰＨ１の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−１４ｄＢであるので、変数Ａには１．４が代入される。
【００７８】
次に、ステップＳ３において、本装置が直接反射波の測定処理を実行可能か否かの判断を行う。実行不可と判断された場合は、ステップＳ４に移行し、異常終了である旨のエラーコードを返して処理を終了する。なお、ここで実行不可と判断された場合であっても、ステップＳ２において回帰反射波の測定処理を実行している場合には、直接反射波に基づく判定処理をスキップして、ステップＳ６に処理を進める。
【００７９】
一方、ステップＳ３において実行可能と判断された場合には、ステップＳ５において直接反射波に基づく判定処理を実行する。ここでは、まず単位時間について所定回数の直接反射波の観測を行い、得られたスペクトルデータの平均化処理を行って、単位時間のＦＦＴ瞬時値を演算する。平均化処理についてはステップＳ２で行ったものと同様である。
【００８０】
次に、得られたＦＦＴ瞬時値と、メモリなどの記憶部にあらかじめ記憶されている侵入者の判定値とを比較する。この判定値は、検知領域内に検知対象物（侵入者）が存在する場合に得られる受信電力強度に基づき設定される値である。好ましくは、非検知対象物である鳥や飛来物などから得られうる受信電力強度よりも十分に大きく、且つ、検知対象物であるとの確実性を得るに足る下限値よりも小さく設定するとよい。下限値よりも小さく設定するのは、判定値にある程度の余裕をもたせることで、侵入者を非検知対象物と誤って判定してしまうことを防止するためである。なお、直接反射波の受信電力強度はレーダ１から侵入物までの距離に応じて変化するため、距離に応じた複数の判定値をあらかじめ用意しておき、直接反射波のピーク周波数に基づきステップＳ３で用いる判定値を選択することが好ましい。
【００８１】
図７（ｂ）は、横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとった、直接反射波のスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフは時間の経過に伴うＦＦＴ瞬時値の変化を示したものである。なお、縦軸の受信電力強度は、上記判定値に対する相対値（差分値）を示している。
【００８２】
このグラフにおいて、検知領域内に侵入物が存在しない場合には定常的な受信電力強度として−２２ｄＢのノイズが観測されている。ＰＢ２の部分は、レーダ１近傍を鳥が横切った場合の観測データを示し、ＰＨ２の部分は、同様の箇所を人間が横切った場合の観測データを示している。
【００８３】
本実施の形態では、レーダ１近傍の送信波のビーム断面積を、鳥などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしている。したがって、レーダ１近傍の検知領域内を鳥などが通過した場合であっても、一部のビームが反射されるにすぎないので、受信電力強度の増加は約１８ｄＢ程度にとどまり、あらかじめ記憶している判定値（グラフでは０ｄＢ）には届かない（約−４ｄＢほど小さい）。一方、検知領域内に人間が侵入した場合には、ビームの大半が反射されることとなり、受信電力強度が約２６ｄＢほど増加して、上記判定値を超えることがわかる。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍の検知領域であっても、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、受信電力強度に明確な
差異が生ずる。なお、電波反射器２近傍の検知領域についても同様の結果が得られる。
【００８５】
ステップＳ５においては、まずＦＦＴ瞬時値と判定値との差分を計算する。そして、この差分値が＋０ｄＢ未満であれば変数Ｂに０．９を代入し、＋０以上＋１ｄＢ未満であれば１．０を代入し、＋１ｄＢ以上＋３ｄＢ未満であれば１．２を代入し、＋３ｄＢ以上であれば１．４を代入する。たとえば、図７（ｂ）の例であれば、ＰＢ２の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−４ｄＢであるので、変数Ｂには０．９が代入される。また、ＰＨ２の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約＋４ｄＢであるので、変数Ｂには１．４が代入される。
【００８６】
次に、ステップＳ６において、変数Ａと変数Ｂの結果を乗算し、その結果が１．０以上か否かが判断される。なお、ステップＳ２またはステップＳ５の処理のいずれか一方しか実行していない場合には、変数同士の乗算は行わず、値の代入された変数のみで上記判断を行う。
【００８７】
ここで１．０以上と判断された場合は、観測されたピークが検知対象物のもの、すなわち侵入者が存在すると判定する。一方、１．０未満と判断された場合には、観測されたピークは検知対象物のものではない、すなわち侵入者は存在しないと判定する。
【００８８】
以上述べたように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍あるいは電波反射器２近傍においても、検知対象物による受信電力と非検知対象物による受信電力とを明確に識別することができるので、侵入物が検知対象物であるか否かの判定を高精度に行うことができる。
【００８９】
また、回帰反射波の測定結果と直接反射波の測定結果とを組み合わせた値に基づき判定を行うため、ノイズなどの影響を受けづらく、判定結果の信頼性が向上し、誤検知が少なくなる。
【００９０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明を行う。以下の説明では、第１の実施の形態と同一の構成部分について同一の符号を付して詳しい説明は省略し、第１の実施の形態と異なる特徴部分を中心に説明を行う。
【００９１】
（第２の実施の形態）
図８には、本発明の第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、送受信手段としてパラボラアンテナを用いたが、本実施の形態では、レンズアンテナで構成している。
【００９２】
同図に示すように、本実施の形態の送受信アンテナ１ｂは、開口面アンテナの一形態であるレンズアンテナとして構成され、電波の一次放射源３と、電波レンズとしての凹レンズ１９および凸レンズ２０とを備えている。
【００９３】
凹レンズ１９および凸レンズ２０は、セラミックや樹脂などの誘電率の高い材料からなる誘電体レンズである。これらは、光学レンズと同様な形状に構成することができる。なお、一次放射源３からの電波の広がりが大きい場合は、凹レンズ１９を用いなくてもよい。
【００９４】
電波の送信時、一次放射源３から凹レンズ１９に向けて放射された送信波２１は、凹レンズ１９により拡大され、凸レンズ２０により平行ビームに屈折されて、その開口面において位相の揃った平面波として放射される。この平面波としての送信波２１は、比較的鋭い指向性を有し、広がりの少ない平行ビームとなる。
【００９５】
送受信アンテナ１ｂは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するので、この送信波２１は、レーダ近傍において既に、非検知対象物たる鳥よりも十分に大きなビーム幅を有することになる。
【００９６】
したがって、本実施の形態の構成によっても、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
（第３の実施の形態）
図９には、本発明の第３の実施の形態が示されている。
【００９８】
レーダに使われる電波の周波数として７６ＧＨｚのものを選んだ場合、その波長は４ｍｍとなるので、レーダの電波が往復することを考えると、見通し直線距離（電波の経路差の半分）が２ｍｍごとに電波が強めあう点が存在し、またその点から１ｍｍずれたところに電波が弱めあう点が存在することになる。これは電波の干渉によるものである。したがって、図中破線で示したように、リフレクタ１１の開口面１１ｂを同一平面上に揃える構成とした場合、上記電波の干渉が生じ、反射効率が悪くなることがある。
【００９９】
そこで本実施の形態では、リフレクタ１１の開口面１１ｂ′が電波の同位相面２３に略沿うように、各リフレクタ１１を配置している。すなわち、レーダから各リフレクタ１１までの距離が等距離Ｒとなるように、半径Ｒの球面上に開口面１１ｂ′を揃えた構成とする。
【０１００】
なお、各開口面１１ｂ′を上記球面上に厳密に沿わせる必要はなく、電波の干渉を防止するためであれば、レーダから各リフレクタ１１までの距離のバラツキが波長の１／４未満、すなわち１ｍｍ未満におさまれば十分である。
【０１０１】
かかる構成によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果に加えて、反射波同士の位相のズレや干渉が生じることを防止でき、リフレクタ２２の反射効率を高めて、電波反射器２近傍における非検知対象物の識別精度を一層向上させることが可能となる。
【０１０２】
（第４の実施の形態）
図１０および図１１には、本発明の第４の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、小型のリフレクタを複数並べたリフレクタアレイを用いたが、本実施の形態では、大型の単一のリフレクタを用いて電波反射器を構成している。
【０１０３】
一般に、リフレクタは、その開口面積に応じた反射電力を得ることができるので、リフレクタの開口面を大きく設けることが望ましい。しかしながら、リフレクタを実際に長期間屋外で用いる際には、気候変動や汚れなどの影響を避けるために、図１０に示すように、電波を通しやすい物質で作られたレドーム２５で覆い、リフレクタ２４を保護するのが通例である。本来レドーム２５そのものに大きさの制限はないが、実際に装置を設置する環境での制約や、受風面積を小さくして簡易に設置しようとすると、レドーム外形の大きさには一定の制約が生まれる。したがって、その限られた範囲の中でリフレクタ２４の開口面積を大きくする必要がある。
【０１０４】
そこで本実施の形態では、リフレクタ２４を次のような形状とする。
【０１０５】
図１０および図１１に併せ示すように、リフレクタ２４は、側面を反射面２４ｂ、底面を開口面２４ａとする三角錐体状を呈して、且つ、開口面２４ａを含む角部のうち１つの角部２４ｃを切り欠いた形状を有している。本実施の形態では、設置環境の制約としてレ
ドーム２５の高さが制限されている場合を想定し、リフレクタ２４の上部に突出する角部２４ｃを略水平方向に切り欠く形状とした。
【０１０６】
また、リフレクタ２４の開口面２４ａは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するように設定されている。
【０１０７】
リフレクタ２４は、板金等の電波反射材で構成するか、あるいは非金属の骨組の表面に電波反射材料を塗布することにより作製することができる。
【０１０８】
このリフレクタ２４を設置する際は、ビーム軸と開口面２４ａが所定の角度θをなすように傾けて設置することが好ましい。この角度θは、リフレクタ２４の反射効率が最大となる角度をさす。このように開口面を傾けたときに最大反射効率が得られるのは、角部２４ｃを切り欠いたことにより、開口面２４ａおよび反射面２４ｂの形状が非対称形となったためと考えられる。なお、本実施の形態の形状の場合、ビーム軸とリフレクタ２４の開口面２４ａとの成す角度θが約１０２°のときに、最大の反射効率が得られた。
【０１０９】
上記構成によれば、同一の高さ制限の下では、開口面が正三角形をなす従来形状のリフレクタに比べて、水平方向に広い開口面積を確保することができる。つまり、リフレクタ外形の小型化と、リフレクタ２４の開口面積の拡大、ひいてはリフレクタ２４の反射電力の増大を両立することができるのである。なお、角部２４ｃを切り欠いた場合であっても、入射された電波を入射方向と略反対の方向に向けて反射する性質は保たれている。
【０１１０】
そして、リフレクタ２４の開口面積を非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも十分に大きくすることができるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１１】
加えて、単一のリフレクタ２４により構成したので、上述したリフレクタアレイのようにリフレクタ同士の位相ズレや電波の干渉を防ぐような手立てを講じる必要がなくなり、製造が極めて容易となる。
【０１１２】
なお、図１２〜図１４は、本実施の形態のリフレクタの変形例である。図１２に示すリフレクタ２６は、頂部２６ｃを開口面２６ａと略平行な平面にて構成した三角錐台形状を呈している。図１３に示すリフレクタ２７は、三角錐体状を呈して、且つ、開口面２７ａを含む角部のうち２つの角部２７ｂを切り欠いた形状を呈している。また図１４に示すリフレクタ２８は、図１３のリフレクタ２７を三角錐台形状にしたものである。
【０１１３】
これらのリフレクタ２６，２７，２８であっても、本実施の形態のリフレクタ２４に準じた作用効果を得ることができる。特に、リフレクタ２４，２６は、垂直方向の設置幅に制約があるときに、リフレクタ２７，２８は、水平方向の設置幅に制約があるときに有利となる。また、三角錐台形状を呈するリフレクタ２６，２８については、奥行き方向（ビーム軸方向）のサイズの小型化も図ることができる。
【０１１４】
（第５の実施の形態）
図１５には、本発明の第５の実施の形態が示されている。
【０１１５】
同図に示すように、リフレクタアレイ６の支持枠（支持体）は、リフレクタアレイ６が固定される固定部２９と、この固定部２９を支える脚部３１と、設置面上に配置される底部３０とを備えて構成される。
【０１１６】
固定部２９と脚部３１はピン継手をもって連結されており、所定の大きさ以上の外力を
受けたときには、互いに回動する構成となっている。また、脚部３１と底部３０も同様にピン継手により連結されている。すなわち、この支持枠は、固定部２９を自由クランク、底部３０を固定クランク、脚部３１をリンクとした平行クランク機構（平行運動機構）を備えている。
【０１１７】
この構成によれば、動物の衝突や飛来物の衝突、風雨の影響など、支持枠が外環境から何らかの衝撃を受けても、脚部３１が傾くことでその衝撃が吸収され、支持枠が屈曲などの変形を起こすことがない。そして、脚部３１が傾斜しても、固定部２９と設置面との平行は保たれるので、リフレクタアレイ６の開口面とビームとの相対角度は常に一定に保たれ、ビーム軸のズレによる反射電力、受信電力の低下や識別精度の低下などを防止することができる。
【０１１８】
また、図１６に示すように、支持枠の一部を、リフレクタアレイ６および支持枠を覆うレドーム３２に対して、スプリング３３などの弾性部材を介して接続する構成を採るとより好ましい。
【０１１９】
この構成によれば、スプリング３３が外環境からの衝撃を緩和する衝撃吸収手段としての機能を果たすとともに、脚部３１が傾斜したとしても、スプリング３３の弾性復元力により脚部３１の傾きが是正され、リフレクタアレイ６が正位置に戻されることとなる。したがって、反射電力や受信電力の低下や、識別精度の低下などをより一層防止することが可能となる。
【０１２０】
（他の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、レーダ１と電波反射器２とを互いに対向するように設置して、検知領域Ｄを直線状にしているが、本装置の配置はこれに限られない。たとえば、図１７に示すように、レーダ１と電波反射器２の間にビームの進路（電波の進行方向）を偏向させる偏向部材としての反射器３４を配設することにより、ビームの進路を曲げて、検知領域をたとえばくの字（同図（ａ））やコの字、あるいはロの字（同図（ｂ））のように構成することもできる。なお、本実施の形態では、反射器３４として、入射角に等しい反射角で電波を反射する平面反射板を用いている。
【０１２１】
かかる構成により検知領域を非直線状にすることができるので、たとえば、建物の全周囲や見通しの悪い曲がりくねった場所などに、検知領域を張り巡らせることが容易となる。つまり、単一のレーダ１で複数箇所の侵入物検知を行うことが可能となり、装置の利便性が向上するとともに、レーダ１に比べて安価な反射器３４の追加だけで済むので、コストメリットが大きい。
【０１２２】
赤外線センサや光センサなどで同様の構成を採った場合、反射器３４に埃や砂粒等が付着すると赤外線や光の減衰が激しく実用にはならなかったが、本装置では赤外線等よりも波長がはるかに長い電波を採用しているため、反射器３４の反射面に埃や砂粒等が付着した場合であっても減衰が少なく、屋外環境で長期間の使用をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、同実施の形態に係るリフレクタアレイの一部分を示す斜視図であり、（ｂ）は、同リフレクタアレイの構成要素であるリフレクタの形状を示す斜視図である。
【図３】同リフレクタアレイの構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】同実施の形態に係るレーダの構成を示す機能ブロック図である。
【図５】横軸に周波数、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフである。
【図６】検知対象物か否かを判定する判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフであり、（ａ）は回帰反射波のデータの一例、（ｂ）は直接反射波のデータの一例を示すものである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るレーダの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るリフレクタアレイを示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】同実施の形態に係るリフレクタの構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１４】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る電波反射器の構成を示す概略図である。
【図１６】同電波反射器の変形例を示す概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る侵入物検知装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１８】従来の侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ レーダ
１ａ，１ｂ 送受信アンテナ（送受信手段）
２ 電波反射器（反射手段）
３ 一次放射源
４ 反射鏡
５ 送信波
６ リフレクタアレイ
７ 反射波
８ 人間
９ 鳥
１０ 基体
１１ リフレクタ
１１ａ 反射面
１１ｂ 開口面
１２ ＦＭ変調器
１３ 発信器
１４ サーキュレータ
１５ ミキサ
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ ＦＦＴ処理部
１８ 信号解析部
１９ 凹レンズ
２０ 凸レンズ
２１ 送信波
２２ リフレクタ
２３ 同位相面
２４ リフレクタ
２４ａ 開口面
２４ｂ 反射面
２４ｃ 角部
２５ レドーム
２６ リフレクタ
２６ａ 開口面
２６ｃ 頂部
２７ リフレクタ
２７ａ 開口面
２７ｂ 角部
２８ リフレクタ
２９ 固定部
３０ 底部
３１ 脚部
３２ レドーム
３３ スプリング（弾性部材）
３４ 反射器（偏向部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発射した電波の反射波を受信して、検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置、および侵入物検知装置などに用いられて好適な電波反射器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、防犯などの用途において侵入者や侵入物の検知を行うものとして、赤外線センサ装置、超音波センサ装置、電波式レーダ装置などの種々の侵入物検知装置が提案されている。これらの侵入物検知装置のなかでも、電波を利用した方式の電波式レーダ装置は、雨、雪、風あるいは粉塵などの自然環境変動要因に対する影響を極めて受けづらいという利点を有するため、屋外などの設置場所において信頼性の高い侵入物検知を実現できるものとして注目を集めている。
【０００３】
この種の電波式レーダ装置としては、たとえば図１８に示すようなものが知られている。このレーダ１００は、電波の送受信を行うアンテナ１０３を備えて構成されている。レーダ１００は、アンテナ１０３から所定の方向に送信波１０５を発射しておき、ビームを遮った物体により反射された反射波をアンテナ１０３で受信し、その受信電力強度を観測することで侵入物の在・不在を検知している。
【特許文献１】特開昭５５−７２８８３号公報
【特許文献２】特開昭５５−７４６９０号公報
【特許文献３】特開昭６４−３１２９２号公報
【特許文献４】特開２０００−２６６８６１号公報
【特許文献５】特開平１−１７０１０３号公報
【特許文献６】特開平８−１８１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、侵入物検知装置にあっては、検知の対象とすべき検知対象物と、検知の対象から除外すべき非検知対象物とが予め明確になっていることが多い。たとえば、防犯用の侵入物検知装置の場合では、検知対象物は侵入者たる人間（特に成人）に限られ、それ以外の物体、すなわち鳥や犬などの小動物やボールなどの飛来物などは非検知対象物となる。誤検知（非検知対象物を侵入物と誤って検知すること）を無くし、侵入物検知装置の信頼性を高めるためには、このような検知対象物と非検知対象物の識別精度をいかに高めるかが大きな技術的課題として存在する。
【０００５】
ところで、上記従来技術の侵入物検知装置では、レーダ１００から発射された送信波１０５は、アンテナ１０３の指向性に依存して、レーダ１００から離れるにつれ広がりながら伝搬していく。それゆえ、レーダ１００から十分に離れた場所では、鳥１０９などの非検知対象物に対してビーム幅（ビーム径）が十分な広がりを持つ。
【０００６】
その付近を鳥１０９などが通過した場合は、ビームの全ては遮られず、ビームの一部が反射されるにすぎないので、レーダ１００で観測される受信電力強度は小さいが、侵入者１０８が通過した場合はビームの大半が反射されるため受信電力強度が大きなものとなる。これにより、侵入者１０８と鳥１０９との識別を比較的容易に行うことができていた。
【０００７】
しかしながら、レーダ１００近傍においては、ビーム幅Ａ１００が狭いため、鳥１０９など人間よりも小型の物体が通過した場合であっても、大半のビームが遮蔽・反射されて
しまうこととなり、鳥１０９と侵入者１０８との場合でレーダ１００の受信電力にほとんど差がみられない。
【０００８】
したがって、従来構成の装置では、レーダ１００近傍において、検知対象物と非検知対象物との識別を行うことが非常に困難であり、鳥など（特にカラス）を侵入者として誤検知してしまうという問題が極めて深刻なものとなっていた。
【０００９】
上記課題を解決するための方法として、たとえば特開昭５５−７２８８３号公報や特開昭５５−７４６９０号公報では、次のような構成が提案されている。すなわち、送信波と受信波の偏波面が互いに略直交するようにアンテナを構成することで、アンテナ近傍を通過する昆虫などの小物体からの一次反射波は受信せず、遠方を通過する人間などの大物体からの二次反射波だけを主に受信するようにして、誤検知の低減を図らんとするものである。
【００１０】
確かに、送信波の波長に対して十分小さい昆虫ならば、一次反射において偏波面が変化しないので誤検知を防ぐことができる。しかしながら、鳥などの小動物のように波長に対してかなりの大きさをもつ物体の場合は、一次反射においても偏波面が変化してしまうし、人間と同様の二次反射を生ずるため、上記方法では誤検知を防ぐことはできない。ましてや、レーダ近傍においては、人間の場合と鳥の場合とでビームの遮蔽・反射の状態に異なるところがないので、両者を明確に識別することは不可能であるといえる。
【００１１】
また、この方法では、二度以上反射を繰り返した二次反射波を主に受信することになるため、受信波が明りょうなピークを有さず、受信電力も小さくなってしまうので、全体としての検知精度を高めることが難しい。また、地面での反射を前提としているので、ビームを地面方向に傾ける必要があり、自ずから検知領域が狭い範囲に限定されてしまうという問題もある。
【００１２】
本発明は上記実情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、検知対象物と非検知対象物との識別精度を高め、誤検知を低減し得る信頼性の高い侵入物検知装置を提供することにある。
【００１３】
また、この種の装置に用いられて好適な電波反射器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明にあっては、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、レーダ近傍あるいは反射手段近傍の検知領域内を非検知対象物が通過した場合であっても、当該非検知対象物がビームを全て遮ることがない。それゆえ、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、レーダによって受信される受信電力に明確な差異が生じ、両対象物を容易に識別できるようになる。
【００１６】
発射した電波の反射波を利用するレーダには、発射する電波にパルス波を用いるパルスレーダと周波数変調波を用いる連続波レーダとがあり、さらに変調方式にもＦＭ（frequency modulation），ＡＭ（amplitude modulation），ＰＡＭ（pulse amplitude modulation）等の方式があるが、本発明にはいずれのレーダも好適に用いることができる。使用す
る電波の周波数帯は特に限定されることはないが、好適にはミリ波またはマイクロ波を用いるとよい。
【００１７】
また、レーダと反射手段の配置としては、両者を互いに対向するように設置して検知領域を直線状にする構成が最も単純な構成であるが、レーダと反射手段との間にビームの進路を偏向させる偏向部材を設けて、検知領域を非直線状に構成することもできる。単数または複数の偏向部材によりビームの進路を曲げて中継することにより、設置場所の制約などに応じて、検知領域をたとえばくの字やコの字、あるいはロの字のように構成することもできる。なお、偏向とは、反射、屈折、回折などの作用により電波の進行方向を曲げることをいう。偏向部材としてはたとえば平面反射板のようなものを好適に用いることができる。
【００１８】
設置場所に関していえば、本発明では電波を利用しているため、雨、雪、風あるいは粉塵などの自然環境変動要因に対する影響を極めて受けづらく屋外などの設置環境下でも好適に用いることができる。特にレーダの電波発射部分や反射手段の反射部分、偏向部材などが埃や砂粒で汚れたとしても、ビーム強度の減衰や乱反射などの影響を受けることがほとんどなく、赤外線や光を用いた侵入物検知装置に比べて、耐環境性、信頼性および利便性に優れる。
【００１９】
上記検知対象物および非検知対象物の選び方は、本発明を適用する用途によって異なる。たとえば防犯上の目的で侵入者たる人間を検知する場合には、人間（特に成人）が検知対象物であり、人間よりも小型の物体、すなわち鳥や犬などの小動物やボールなどの飛来物などが非検知対象物に該当する。あるいは、本発明を規格外品を検出する目的、たとえば所定のサイズを超える物体と当該サイズ以下の物体とを識別する目的で用いる場合には、当該サイズを超える物体が検知対象物となり、それ以下の物体が非検知対象物となる。
【００２０】
レーダ近傍の送信波および反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積に比べてどの程度大きくすればよいかの選び方についても、本発明を適用する用途によって異なる。一つに、検知対象物と非検知対象物の大きさの差、すなわち検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積と非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積との差が、レーダの受信電力の差として十分に観測可能となる程度に、上記送信波および反射波のビーム断面積を設定するとよい。また、電波は光に比べて波長が長いため、物体の材質や厚みによっては照射された電波の一部が物体内を通過することがある。それゆえ、検知対象物と非検知対象物のそれぞれの材質や厚み、電波の透過率などが予定されている場合は、かかる条件を加味して上記送信波および反射波のビーム断面積を設定することも好適である。
【００２１】
また、この発明の一実施態様においては、前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面が、前記非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面に対して、少なくとも一方向に広がりを有する構成を好適に採用できる。
【００２２】
このように少なくとも一方向に送信波および反射波のビーム断面が広がりを有していれば、非検知対象物がビームを全て遮ることがないので、レーダによって受信される受信電力に明確な差異が生じ、両対象物の識別が可能となる。また、送信波および反射波のビーム断面を多方向または全方向に広げる構成を採用すれば、両対象物の識別性がさらに向上する。ただし、ビーム断面の拡大は、レーダおよび反射手段の大型化を招く要因ともなることから、本装置の設置条件と両対象物の識別性とのバランスを加味して、ビーム断面の拡大方向を決定することが好ましい。たとえば、設置条件としてレーダや反射手段の水平方向（幅方向）の上限が定められている場合には、垂直方向（高さ方向）にビーム断面を拡大すればよいし、逆の場合は水平方向にビーム断面を拡大すればよい。
【００２３】
上記送受信手段は、電波の送信を行う送信手段と電波の受信を行う受信手段とをそれぞれ別体で設ける構成とすることもできるし、送信機能と受信機能とを兼ね備えた単一の部材で構成することもできる。
【００２４】
そして、レーダ近傍のビーム断面を広げるための一実施態様としては、送受信手段として、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナを用いる構成が好適である。
【００２５】
開口面アンテナとは、開口状の面から電波を放射するアンテナであり、たとえばパラボラアンテナのように一次放射源からの電波を反射させる反射部材を備えたもの、電波レンズのように電磁的なレンズを用いて一次放射源からの電波を拡大するものなどを含む。この中でも、オフセットパラボラアンテナや誘電体レンズを用いたレンズアンテナを好適に採用することができる。このような開口面アンテナを用いることにより、ビーム断面（ビーム幅）が大きく、広がりの少ない平行ビームであって、且つ高利得の平面波を容易に得ることができる。
【００２６】
なお、アンテナの送受可逆性により、かかる構成を反射手段近傍のビーム断面を広げるための手段として適用することも可能である。すなわち、パラボラアンテナの一次放射源の代わりに電波を反射するリフレクタなどの副反射部材を用い、前記反射手段が、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい開口面積を有する主反射部材と、この主反射部材で反射・集中された電波を主反射部材に向けて反射する副反射部材とを備える構成、あるいは、レンズアンテナの一次放射源の代わりに副反射部材を用い、前記反射手段が、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい開口面積を有する電波レンズと、この電波レンズで集中された電波を電波レンズに向けて反射する副反射部材とを備える構成などを採り得る。これらの構成により、反射手段近傍においてビーム断面（ビーム幅）が大きく、広がりの少ない平行ビームであって、平面波となる反射波を容易に得ることができる。
【００２７】
反射手段の他の実施態様として、前記反射手段は、開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイであって、該リフレクタアレイ全体の開口面積が前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きい構成を好適に採用することができる。
【００２８】
ここでいうリフレクタとは、少なくとも電波を反射する反射部と、反射部で反射された電波が平面波として放射される開口面とを有した部材をいう。この開口面は、物理的に現れる面の場合もあれば、反射波が同位相となる平面を仮想的に定義した面の場合もある。
【００２９】
この構成により、個々のリフレクタの反射波のビーム幅は小さいものの、リフレクタアレイ全体としてみれば、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面よりも大きいので、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。また、リフレクタの配置構成の選び方により、リフレクタアレイの形状を自由に設定することができるので、上述したように反射波のビーム断面を一方向または多方向に広げるような構成を容易に実現できる。この点は、設置場所の制約など反射手段のサイズに制限がある場合に特に有利となる。
【００３０】
なお、リフレクタの開口面の配置態様としては、全てのリフレクタの開口面を同一平面上に揃える構成が最も単純である。この構成は製造が容易であるという利点を有する。
【００３１】
また、他の配置態様としては、複数のリフレクタのそれぞれの開口面が電波の同位相面
に略沿うように配置されている構成を好適に採用できる。
【００３２】
複数のリフレクタを並べて構成したリフレクタアレイにあっては、ビーム軸近傍に配置されたリフレクタとビーム軸から遠方に配置されたリフレクタとで、レーダの電波放射源からの距離にわずかながら差異が生ずる。その差異が電波の波長に比べて無視できる程度に小さい場合には、開口面を同一平面上に揃える上記の構成で特に問題が生ずることはない。しかし、その差異が大きくなると、各リフレクタの反射波同士に位相のズレが生じ、電波の干渉が起こることがある。そこで、各リフレクタの開口面を電波の同位相面に略沿わせることで、反射波同士に位相のズレが生じることを防止でき、リフレクタの反射効率を高めて、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。
【００３３】
また、反射手段の他の実施態様として、前記反射手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するリフレクタであることが好適である。
【００３４】
この構成によれば、リフレクタアレイのようにリフレクタ同士の位相ズレを防ぐような手立てを講じる必要がなくなり、製造が極めて容易となる。かかる簡易な構成によっても、反射手段近傍における非検知対象物の識別精度を確保することができる。
【００３５】
このようなリフレクタの形状としては種々のものが考えられるが、その一つとして、リフレクタは、側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有することが好適である。さらに好ましくは、前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈しているとよい。
【００３６】
上述したように、設置場所の制約などにより反射手段のサイズに制限がある場合も多いが、底面を含む角部を切り欠いたことで、限られた範囲の中で、リフレクタの開口面積を確保しつつ、リフレクタ外形の小型化を図ることができる。また、錐台状の形状を採用した場合は、頂部が平らになっているので、錐体状の形状に比べ、さらなる小型化を図ることができる。
【００３７】
また、上記本発明の構成を別の観点から捉えれば、本発明は、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくする送信波拡大手段を設けたことを特徴とする。そして、前記反射手段の反射波を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくする反射波拡大手段を設けたこと特徴とする。
【００３８】
また、上記各構成は回帰反射型の侵入物検知装置に関する構成として述べたが、これらのうちレーダに関する構成については直接反射型の侵入物検知装置にも好適に適用することができる。すなわち、直接反射型の侵入物検知装置に係る発明は、電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダを備え、侵入物からの反射波を受信して侵入物を検知する侵入物検知装置において、前記レーダ近傍の送信波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする構成である。この場合も、送受信手段として上記開口面アンテナを好適に用いることができる。
【００３９】
上記各構成の送受信手段または反射手段を支持する支持体としては、送受信手段または反射手段が固定される固定部と、支持体が傾斜したときに固定部を支持体設置面に対して
平行運動可能とする平行運動機構と、を備えている構成を好適に採用することができる。
【００４０】
この構成によれば、支持体が、風雨や飛来物の衝突など、外環境から何らかの衝撃を受けて傾きを生じたとしても、固定部と支持体設置面との平行は保たれるので、送受信手段および反射手段が支持体の傾きの影響を受けることはない。したがって、送受信手段から発射されるビームの進行方向、および反射手段開口面とビームとの相対角度が常に一定に保たれ、ビーム軸のズレによる受信電力の低下や識別精度の低下などを未然に防止することができる。
【００４１】
加えて、前記送受信手段または前記反射手段と前記支持体とを覆うレドームを備えて、且つ、前記支持体は前記レドームに対して弾性部材を介して接続されていることが好適である。
【００４２】
この構成によれば、弾性部材が外環境からの衝撃を緩和する衝撃吸収手段としての機能を果たすとともに、支持体が傾きを生じたとしても、弾性部材の弾性復元力により支持体の傾きが是正されることとなるので、ビーム軸のズレによる受信電力の低下や識別精度の低下などをより一層防止することが可能となる。
【００４３】
さらに、上述した反射手段の各構成は、独立して電波反射器の発明として捉えることができる。これらの電波反射器は、上述した作用効果を奏するものであり、侵入物検知装置の反射手段として用いられて好適なものであるが、その適用範囲は侵入物検知装置に限られず、電波式レーダ装置全般に用いることが可能である。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明の構成によれば、検知対象物と非検知対象物との識別精度が向上するので、誤検知を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ここでは本発明を防犯用の侵入物検知装置に適用した例を示す。なお、侵入物検知装置で検知すべき検知対象物としては人間（特に成人）を、検知対象から除外すべき非検知対象物としては、鳥や犬などの小動物およびボールなどの飛来物を想定している。
【００４６】
（第１の実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る侵入物検知装置について説明する。
【００４７】
図１は、本実施の形態の侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、侵入物検知装置は、レーダ１と、レーダ１に対向して設置された電波反射器２とから構成される、いわゆる回帰反射型レーダ装置である。
【００４８】
レーダ１は、電波の送信および受信を行う送受信手段としての送受信アンテナ１ａを備える。送受信アンテナ１ａは、開口面アンテナの一形態であるオフセットパラボラアンテナとして構成され、電波の一次放射源３と反射鏡４を備えている。反射鏡４は、回転放物面からなる反射面を有するもので、その形状は一次放射源３から放射される電波の周波数に依存して決定されている。また、反射鏡４の開口面は、非検知対象物たる鳥９に比べて十分に大きな開口面積を有している。すなわち、送受信アンテナ１ａは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有している。
【００４９】
電波の送信時、一次放射源３から反射鏡４に向けて放射された送信波（電波）５は、反
射鏡４によって反射され、その開口面において位相の揃った平面波として放射される。この平面波としての送信波５は、比較的鋭い指向性を有し、広がりの少ない平行ビームとなる。この送信波５は、レーダ１近傍において既に、検知対象物たる人間８の高さＨよりも小さく、且つ、非検知対象物たる鳥９の高さＣよりも十分に大きな垂直方向のビーム幅Ａ１を有することとなる。
【００５０】
また、電波の受信時には、電波反射器２によって反射された反射波７は、反射鏡４によって反射・集中されて、一次放射源３にて受信される。
【００５１】
電波反射器２は、レーダ１から送信された送信波５を同レーダ１に向けて反射する反射手段としてのリフレクタアレイ６を備えて構成されている。このリフレクタアレイ６は、入射された電波を入射方向と略反対の方向に向けて反射する性質を有するリフレクタを複数配置して構成されたもので、リフレクタアレイ６全体としてもその性質を保存している。
【００５２】
本実施の形態のリフレクタアレイ６の構成を図２および図３に示す。図２（ａ）は、リフレクタアレイ６の一部分を示す斜視図であり、同図（ｂ）は、リフレクタアレイ６の構成要素であるリフレクタ１１の形状を示す斜視図である。図３（ａ）は、リフレクタアレイ６の正面図であり、同図（ｂ）は、リフレクタアレイ６のＢ−Ｂ断面図である。
【００５３】
図２および図３に併せ示すように、リフレクタアレイ６は、開口面１１ｂを揃えて配置された比較的小型の複数のリフレクタ１１の集合体として構成されている。このリフレクタアレイ６は、たとえば樹脂製の基体１０の表面を切削加工して三角錐体状の凹部を複数形成し、その凹部の表面にＡｌなどの金属を蒸着することにより作製することができる。
【００５４】
各々のリフレクタ１１は、互いに直交する３つの反射面１１ａを備えた三角錐体状を呈しており、その底面に相当するところが開口面１１ｂとなっている。反射面１１ａはそれぞれ合同の直角二等辺三角形であり、開口面１１ｂは正三角形となる。なお、リフレクタの形状はこれに限られず、例えば開口面が四角形のものや六角形のものなど種々の形状のものを採用することができる。
【００５５】
電波反射器２は屋外での耐環境性向上のために円筒状の縦長のレドームなどに収納されるケースが多く、外形サイズの制限を受けることが多い。しかし、上記のように比較的小型のリフレクタ１１を複数配置する構成とすれば、リフレクタ１１の配置構成の選び方しだいで、最適な開口面積を確保したまま電波反射器２の小型化を図ることができる。
【００５６】
本実施の形態では、電波反射器２を縦長のレドームに収納することを想定して、水平方向に４列、垂直方向に７行の２８個のリフレクタ１１を配列した縦長のリフレクタアレイ６を用いている。すなわち、水平方向の幅については、設置場所の制約から比較的小さく設定し、垂直方向の幅については、リフレクタアレイ６全体の開口面積が非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくなるように設定している。
【００５７】
かかる構成のリフレクタアレイ６を用いた場合、図１に示すように、リフレクタアレイ６によって反射された反射波（電波）７は、その開口面において位相の揃った平面波として放射され、送信波５と略同様の平行ビームとなる。この反射波７は、電波反射器２近傍において既に、検知対象物たる人間８の高さＨよりも小さく、且つ、非検知対象物たる鳥９の高さＣよりも十分に大きな垂直方向のビーム幅Ａ２を有することとなる。
【００５８】
このように本装置では、レーダ１と電波反射器２との間に、平行ビームからなる検知領域Ｄ（警戒線とも称す。）が形成される。この検知領域Ｄは、レーダ１の送受信アンテナ
１ａ開口面から電波反射器２のリフレクタアレイ６開口面までの全域に亘り、少なくとも垂直方向において、鳥９などの非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面よりも広い幅を有している。したがって、レーダ１近傍または電波反射器２近傍においても、検知領域Ｄ中間部と同様の精度で侵入物検知を行うことができる。
【００５９】
次に、図４を参照してレーダ１の内部構成について詳しく説明する。図４は、レーダ１の構成を示す機能ブロック図である。
【００６０】
レーダ１はＦＭ−ＣＷ方式（FM - continuous wave method）ミリ波レーダを構成して
おり、同図に示すように、送受信アンテナ１ａ、ＦＭ変調器１２、発信器１３、サーキュレータ１４、ミキサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６、ＦＦＴ処理部１７、および信号解析部１８を備えた構成となっている。ＦＭ−ＣＷ方式とは、連続波にＦＭの変調をかけて送信し、送信波と反射波の位相差に基づいて物体の存在および物体までの距離を検知する方式である。
【００６１】
ＦＭ変調器１２は、発信器１３にて生成される送信波信号の周波数を制御するためのブロックである。ＦＭ変調器１２は、送信周波数が基準周波数を中心にして所定の周波数偏移で直線的に変化するように制御信号を生成し、発信器１３に出力する。本実施の形態では、基準周波数を７６ＧＨｚ、最大周波数偏移を±１００ＭＨｚに設定しており、電波の波長は約４ｍｍとなる。
【００６２】
発信器１３は、ＦＭ変調器１２から入力された制御信号に基づいて送信波信号を変調するブロックである。ここで変調された送信波信号は、サーキュレータ１４およびミキサ１５に入力される。
【００６３】
サーキュレータ１４は、送信波と受信波の信号を分波するための装置である。このサーキュレータ１４は３つの端子を有し、それぞれ発信器１３、送受信アンテナ１ａ、ミキサ１５に接続されている。サーキュレータ１４の３つの端子間では、入力と出力の方向が循環的に定まっており、発信器１３から入力された送信波信号は送受信アンテナ１ａに出力され、送受信アンテナ１ａから入力された受信波信号はミキサ１５に出力される。
【００６４】
ミキサ１５は、発信器１３から入力された送信波信号の周波数と、サーキュレータ１４から入力された受信波信号の周波数との間の位相差に基づきビート信号を生成するための周波数混合器である。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器１６は、ミキサ１５から得られたビート信号をディジタル信号に変換するための装置である。
【００６６】
ＦＦＴ処理部１７は、ミキサ１５において生成されＡ／Ｄ変換器１６によってディジタル信号に変換されたビート信号に対して、ＦＦＴ（fast fourier transform；高速フーリエ変換）処理を行うブロックである。ＦＦＴ処理が行われたビート信号は、スペクトル変換されて、周波数と受信電力強度のパラメータによって表されるスペクトルデータに変換される。
【００６７】
図５は、横軸に周波数、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフにおいて、ピークは何らかの物体からの反射波を示しており、ピークの周波数は、その物体のレーダ１からの距離を示していることになる。このグラフにおいて、ピークＰ１は検知領域内に侵入した物体からの直接反射波に対応しており、ピークＰ２は、電波反射器２からの回帰反射波に対応している。ピークの周波数は、その物体または電波反射器２のレーダ１からの距離に対応している。
【００６８】
信号解析部１８は、ＦＦＴ処理部１７によって得られたスペクトルデータ（観測波形）に基づいて、検知領域内への侵入者あるいは侵入物を検知するブロックである。侵入者あるいは侵入物が不在の場合には、ピークＰ１は現れず、ピークＰ２が定常的に現れるスペクトルデータを観測することができる。そして、侵入者等が存在する場合には、ピークＰ１が出現し、逆にピークＰ２の強度が弱くなる。このときのピーク強度の変動量は物体が遮蔽するビーム量によって異なる。信号解析部１８は、これらのピークの変動量を観測することで、侵入した物体が検知対象物か否かの判定を行う。
【００６９】
信号解析部１８において行われる判定処理の流れについて、図６のフローチャートを参照しながら説明する。侵入物検知装置の稼動中は、以下の判定処理が所定の単位時間間隔で実行される。
【００７０】
まず判定処理が開始されると、ステップＳ１において、本装置が回帰反射波の測定処理を実行可能か否かの判断を行う。実行不可と判断された場合は、回帰反射波に基づく判定処理をスキップする。ここで実行不可と判断されるケースとしては、たとえば、本装置を直接反射型レーダ装置として使用しているケース、何らかの要因により電波反射器２からの回帰反射波の定常観測ができないケースなどが考えられる。
【００７１】
一方、ステップＳ１において実行可能と判断された場合には、ステップＳ２において回帰反射波に基づく判定処理を実行する。ここでは、まず単位時間について所定回数の回帰反射波の観測を行い、得られたスペクトルデータの平均化処理を行って、単位時間のＦＦＴ瞬時値を演算する。一般に、瞬間的に得られるデータは、物体の移動や向きなどの状態によって増減があり、ノイズ成分の影響も大きいので、このように単位時間あたりの複数の観測データを平均することでＳ／Ｎ比の高いデータを得ることができる。
【００７２】
次に、得られたＦＦＴ瞬時値と、メモリなどの記憶部にあらかじめ記憶されているＦＦＴ平均値とを比較する。このＦＦＴ平均値は、検知領域内に侵入物が存在しない場合の定常的な受信電力強度を示す値である。
【００７３】
図７（ａ）は、横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとった、回帰反射波のスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフは時間の経過に伴うＦＦＴ瞬時値の変化を示したものである。なお、縦軸の受信電力強度は、ＦＦＴ平均値に対する相対値（差分値）を示している。
【００７４】
このグラフにおいて、検知領域内に侵入物が存在しない場合には定常的な受信電力強度としてＦＦＴ平均値と略同じ値が観測されている。ＰＢ１の部分は、レーダ１近傍を鳥が横切った場合の観測データを示し、ＰＨ１の部分は、同様の箇所を人間が横切った場合の観測データを示している。
【００７５】
本実施の形態では、レーダ１近傍の送信波のビーム断面積を、鳥などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしている。したがって、レーダ１近傍の検知領域内を鳥などが通過した場合であっても、一部のビームが遮られるにすぎないので、受信電力強度の低下は約６ｄＢ程度にとどまる。一方、検知領域内に人間が侵入した場合には、ビームの大半が遮られることとなり、受信電力強度が約１４ｄＢほど低下する。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍の検知領域であっても、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、受信電力強度に明確な差異が生ずる。なお、電波反射器２近傍の検知領域についても同様の結果が得られる。
【００７７】
ステップＳ２においては、まずＦＦＴ瞬時値とＦＦＴ平均値との差分を計算する。そして、この差分値が−８ｄＢ未満であれば変数Ａに０．９を代入し、−８以上−１０ｄＢ未満であれば１．０を代入し、−１０ｄＢ以上−１２ｄＢ未満であれば１．２を代入し、−１２ｄＢ以上であれば１．４を代入する。たとえば、図７（ａ）の例であれば、ＰＢ１の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−６ｄＢであるので、変数Ａには０．９が代入される。また、ＰＨ１の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−１４ｄＢであるので、変数Ａには１．４が代入される。
【００７８】
次に、ステップＳ３において、本装置が直接反射波の測定処理を実行可能か否かの判断を行う。実行不可と判断された場合は、ステップＳ４に移行し、異常終了である旨のエラーコードを返して処理を終了する。なお、ここで実行不可と判断された場合であっても、ステップＳ２において回帰反射波の測定処理を実行している場合には、直接反射波に基づく判定処理をスキップして、ステップＳ６に処理を進める。
【００７９】
一方、ステップＳ３において実行可能と判断された場合には、ステップＳ５において直接反射波に基づく判定処理を実行する。ここでは、まず単位時間について所定回数の直接反射波の観測を行い、得られたスペクトルデータの平均化処理を行って、単位時間のＦＦＴ瞬時値を演算する。平均化処理についてはステップＳ２で行ったものと同様である。
【００８０】
次に、得られたＦＦＴ瞬時値と、メモリなどの記憶部にあらかじめ記憶されている侵入者の判定値とを比較する。この判定値は、検知領域内に検知対象物（侵入者）が存在する場合に得られる受信電力強度に基づき設定される値である。好ましくは、非検知対象物である鳥や飛来物などから得られうる受信電力強度よりも十分に大きく、且つ、検知対象物であるとの確実性を得るに足る下限値よりも小さく設定するとよい。下限値よりも小さく設定するのは、判定値にある程度の余裕をもたせることで、侵入者を非検知対象物と誤って判定してしまうことを防止するためである。なお、直接反射波の受信電力強度はレーダ１から侵入物までの距離に応じて変化するため、距離に応じた複数の判定値をあらかじめ用意しておき、直接反射波のピーク周波数に基づきステップＳ３で用いる判定値を選択することが好ましい。
【００８１】
図７（ｂ）は、横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとった、直接反射波のスペクトルデータの一例を示すグラフである。このグラフは時間の経過に伴うＦＦＴ瞬時値の変化を示したものである。なお、縦軸の受信電力強度は、上記判定値に対する相対値（差分値）を示している。
【００８２】
このグラフにおいて、検知領域内に侵入物が存在しない場合には定常的な受信電力強度として−２２ｄＢのノイズが観測されている。ＰＢ２の部分は、レーダ１近傍を鳥が横切った場合の観測データを示し、ＰＨ２の部分は、同様の箇所を人間が横切った場合の観測データを示している。
【００８３】
本実施の形態では、レーダ１近傍の送信波のビーム断面積を、鳥などの非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしている。したがって、レーダ１近傍の検知領域内を鳥などが通過した場合であっても、一部のビームが反射されるにすぎないので、受信電力強度の増加は約１８ｄＢ程度にとどまり、あらかじめ記憶している判定値（グラフでは０ｄＢ）には届かない（約−４ｄＢほど小さい）。一方、検知領域内に人間が侵入した場合には、ビームの大半が反射されることとなり、受信電力強度が約２６ｄＢほど増加して、上記判定値を超えることがわかる。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍の検知領域であっても、検知対象物がビームを遮った場合と非検知対象物がビームを遮った場合とで、受信電力強度に明確な
差異が生ずる。なお、電波反射器２近傍の検知領域についても同様の結果が得られる。
【００８５】
ステップＳ５においては、まずＦＦＴ瞬時値と判定値との差分を計算する。そして、この差分値が＋０ｄＢ未満であれば変数Ｂに０．９を代入し、＋０以上＋１ｄＢ未満であれば１．０を代入し、＋１ｄＢ以上＋３ｄＢ未満であれば１．２を代入し、＋３ｄＢ以上であれば１．４を代入する。たとえば、図７（ｂ）の例であれば、ＰＢ２の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約−４ｄＢであるので、変数Ｂには０．９が代入される。また、ＰＨ２の部分におけるＦＦＴ瞬時値については、差分値が約＋４ｄＢであるので、変数Ｂには１．４が代入される。
【００８６】
次に、ステップＳ６において、変数Ａと変数Ｂの結果を乗算し、その結果が１．０以上か否かが判断される。なお、ステップＳ２またはステップＳ５の処理のいずれか一方しか実行していない場合には、変数同士の乗算は行わず、値の代入された変数のみで上記判断を行う。
【００８７】
ここで１．０以上と判断された場合は、観測されたピークが検知対象物のもの、すなわち侵入者が存在すると判定する。一方、１．０未満と判断された場合には、観測されたピークは検知対象物のものではない、すなわち侵入者は存在しないと判定する。
【００８８】
以上述べたように、本実施の形態によれば、レーダ１近傍あるいは電波反射器２近傍においても、検知対象物による受信電力と非検知対象物による受信電力とを明確に識別することができるので、侵入物が検知対象物であるか否かの判定を高精度に行うことができる。
【００８９】
また、回帰反射波の測定結果と直接反射波の測定結果とを組み合わせた値に基づき判定を行うため、ノイズなどの影響を受けづらく、判定結果の信頼性が向上し、誤検知が少なくなる。
【００９０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明を行う。以下の説明では、第１の実施の形態と同一の構成部分について同一の符号を付して詳しい説明は省略し、第１の実施の形態と異なる特徴部分を中心に説明を行う。
【００９１】
（第２の実施の形態）
図８には、本発明の第２の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、送受信手段としてパラボラアンテナを用いたが、本実施の形態では、レンズアンテナで構成している。
【００９２】
同図に示すように、本実施の形態の送受信アンテナ１ｂは、開口面アンテナの一形態であるレンズアンテナとして構成され、電波の一次放射源３と、電波レンズとしての凹レンズ１９および凸レンズ２０とを備えている。
【００９３】
凹レンズ１９および凸レンズ２０は、セラミックや樹脂などの誘電率の高い材料からなる誘電体レンズである。これらは、光学レンズと同様な形状に構成することができる。なお、一次放射源３からの電波の広がりが大きい場合は、凹レンズ１９を用いなくてもよい。
【００９４】
電波の送信時、一次放射源３から凹レンズ１９に向けて放射された送信波２１は、凹レンズ１９により拡大され、凸レンズ２０により平行ビームに屈折されて、その開口面において位相の揃った平面波として放射される。この平面波としての送信波２１は、比較的鋭い指向性を有し、広がりの少ない平行ビームとなる。
【００９５】
送受信アンテナ１ｂは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するので、この送信波２１は、レーダ近傍において既に、非検知対象物たる鳥よりも十分に大きなビーム幅を有することになる。
【００９６】
したがって、本実施の形態の構成によっても、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９７】
（第３の実施の形態）
図９には、本発明の第３の実施の形態が示されている。
【００９８】
レーダに使われる電波の周波数として７６ＧＨｚのものを選んだ場合、その波長は４ｍｍとなるので、レーダの電波が往復することを考えると、見通し直線距離（電波の経路差の半分）が２ｍｍごとに電波が強めあう点が存在し、またその点から１ｍｍずれたところに電波が弱めあう点が存在することになる。これは電波の干渉によるものである。したがって、図中破線で示したように、リフレクタ１１の開口面１１ｂを同一平面上に揃える構成とした場合、上記電波の干渉が生じ、反射効率が悪くなることがある。
【００９９】
そこで本実施の形態では、リフレクタ１１の開口面１１ｂ′が電波の同位相面２３に略沿うように、各リフレクタ１１を配置している。すなわち、レーダから各リフレクタ１１までの距離が等距離Ｒとなるように、半径Ｒの球面上に開口面１１ｂ′を揃えた構成とする。
【０１００】
なお、各開口面１１ｂ′を上記球面上に厳密に沿わせる必要はなく、電波の干渉を防止するためであれば、レーダから各リフレクタ１１までの距離のバラツキが波長の１／４未満、すなわち１ｍｍ未満におさまれば十分である。
【０１０１】
かかる構成によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果に加えて、反射波同士の位相のズレや干渉が生じることを防止でき、リフレクタ２２の反射効率を高めて、電波反射器２近傍における非検知対象物の識別精度を一層向上させることが可能となる。
【０１０２】
（第４の実施の形態）
図１０および図１１には、本発明の第４の実施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、小型のリフレクタを複数並べたリフレクタアレイを用いたが、本実施の形態では、大型の単一のリフレクタを用いて電波反射器を構成している。
【０１０３】
一般に、リフレクタは、その開口面積に応じた反射電力を得ることができるので、リフレクタの開口面を大きく設けることが望ましい。しかしながら、リフレクタを実際に長期間屋外で用いる際には、気候変動や汚れなどの影響を避けるために、図１０に示すように、電波を通しやすい物質で作られたレドーム２５で覆い、リフレクタ２４を保護するのが通例である。本来レドーム２５そのものに大きさの制限はないが、実際に装置を設置する環境での制約や、受風面積を小さくして簡易に設置しようとすると、レドーム外形の大きさには一定の制約が生まれる。したがって、その限られた範囲の中でリフレクタ２４の開口面積を大きくする必要がある。
【０１０４】
そこで本実施の形態では、リフレクタ２４を次のような形状とする。
【０１０５】
図１０および図１１に併せ示すように、リフレクタ２４は、側面を反射面２４ｂ、底面を開口面２４ａとする三角錐体状を呈して、且つ、開口面２４ａを含む角部のうち１つの角部２４ｃを切り欠いた形状を有している。本実施の形態では、設置環境の制約としてレ
ドーム２５の高さが制限されている場合を想定し、リフレクタ２４の上部に突出する角部２４ｃを略水平方向に切り欠く形状とした。
【０１０６】
また、リフレクタ２４の開口面２４ａは、非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するように設定されている。
【０１０７】
リフレクタ２４は、板金等の電波反射材で構成するか、あるいは非金属の骨組の表面に電波反射材料を塗布することにより作製することができる。
【０１０８】
このリフレクタ２４を設置する際は、ビーム軸と開口面２４ａが所定の角度θをなすように傾けて設置することが好ましい。この角度θは、リフレクタ２４の反射効率が最大となる角度をさす。このように開口面を傾けたときに最大反射効率が得られるのは、角部２４ｃを切り欠いたことにより、開口面２４ａおよび反射面２４ｂの形状が非対称形となったためと考えられる。なお、本実施の形態の形状の場合、ビーム軸とリフレクタ２４の開口面２４ａとの成す角度θが約１０２°のときに、最大の反射効率が得られた。
【０１０９】
上記構成によれば、同一の高さ制限の下では、開口面が正三角形をなす従来形状のリフレクタに比べて、水平方向に広い開口面積を確保することができる。つまり、リフレクタ外形の小型化と、リフレクタ２４の開口面積の拡大、ひいてはリフレクタ２４の反射電力の増大を両立することができるのである。なお、角部２４ｃを切り欠いた場合であっても、入射された電波を入射方向と略反対の方向に向けて反射する性質は保たれている。
【０１１０】
そして、リフレクタ２４の開口面積を非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも十分に大きくすることができるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１１】
加えて、単一のリフレクタ２４により構成したので、上述したリフレクタアレイのようにリフレクタ同士の位相ズレや電波の干渉を防ぐような手立てを講じる必要がなくなり、製造が極めて容易となる。
【０１１２】
なお、図１２〜図１４は、本実施の形態のリフレクタの変形例である。図１２に示すリフレクタ２６は、頂部２６ｃを開口面２６ａと略平行な平面にて構成した三角錐台形状を呈している。図１３に示すリフレクタ２７は、三角錐体状を呈して、且つ、開口面２７ａを含む角部のうち２つの角部２７ｂを切り欠いた形状を呈している。また図１４に示すリフレクタ２８は、図１３のリフレクタ２７を三角錐台形状にしたものである。
【０１１３】
これらのリフレクタ２６，２７，２８であっても、本実施の形態のリフレクタ２４に準じた作用効果を得ることができる。特に、リフレクタ２４，２６は、垂直方向の設置幅に制約があるときに、リフレクタ２７，２８は、水平方向の設置幅に制約があるときに有利となる。また、三角錐台形状を呈するリフレクタ２６，２８については、奥行き方向（ビーム軸方向）のサイズの小型化も図ることができる。
【０１１４】
（第５の実施の形態）
図１５には、本発明の第５の実施の形態が示されている。
【０１１５】
同図に示すように、リフレクタアレイ６の支持枠（支持体）は、リフレクタアレイ６が固定される固定部２９と、この固定部２９を支える脚部３１と、設置面上に配置される底部３０とを備えて構成される。
【０１１６】
固定部２９と脚部３１はピン継手をもって連結されており、所定の大きさ以上の外力を
受けたときには、互いに回動する構成となっている。また、脚部３１と底部３０も同様にピン継手により連結されている。すなわち、この支持枠は、固定部２９を自由クランク、底部３０を固定クランク、脚部３１をリンクとした平行クランク機構（平行運動機構）を備えている。
【０１１７】
この構成によれば、動物の衝突や飛来物の衝突、風雨の影響など、支持枠が外環境から何らかの衝撃を受けても、脚部３１が傾くことでその衝撃が吸収され、支持枠が屈曲などの変形を起こすことがない。そして、脚部３１が傾斜しても、固定部２９と設置面との平行は保たれるので、リフレクタアレイ６の開口面とビームとの相対角度は常に一定に保たれ、ビーム軸のズレによる反射電力、受信電力の低下や識別精度の低下などを防止することができる。
【０１１８】
また、図１６に示すように、支持枠の一部を、リフレクタアレイ６および支持枠を覆うレドーム３２に対して、スプリング３３などの弾性部材を介して接続する構成を採るとより好ましい。
【０１１９】
この構成によれば、スプリング３３が外環境からの衝撃を緩和する衝撃吸収手段としての機能を果たすとともに、脚部３１が傾斜したとしても、スプリング３３の弾性復元力により脚部３１の傾きが是正され、リフレクタアレイ６が正位置に戻されることとなる。したがって、反射電力や受信電力の低下や、識別精度の低下などをより一層防止することが可能となる。
【０１２０】
（他の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、レーダ１と電波反射器２とを互いに対向するように設置して、検知領域Ｄを直線状にしているが、本装置の配置はこれに限られない。たとえば、図１７に示すように、レーダ１と電波反射器２の間にビームの進路（電波の進行方向）を偏向させる偏向部材としての反射器３４を配設することにより、ビームの進路を曲げて、検知領域をたとえばくの字（同図（ａ））やコの字、あるいはロの字（同図（ｂ））のように構成することもできる。なお、本実施の形態では、反射器３４として、入射角に等しい反射角で電波を反射する平面反射板を用いている。
【０１２１】
かかる構成により検知領域を非直線状にすることができるので、たとえば、建物の全周囲や見通しの悪い曲がりくねった場所などに、検知領域を張り巡らせることが容易となる。つまり、単一のレーダ１で複数箇所の侵入物検知を行うことが可能となり、装置の利便性が向上するとともに、レーダ１に比べて安価な反射器３４の追加だけで済むので、コストメリットが大きい。
【０１２２】
赤外線センサや光センサなどで同様の構成を採った場合、反射器３４に埃や砂粒等が付着すると赤外線や光の減衰が激しく実用にはならなかったが、本装置では赤外線等よりも波長がはるかに長い電波を採用しているため、反射器３４の反射面に埃や砂粒等が付着した場合であっても減衰が少なく、屋外環境で長期間の使用をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、同実施の形態に係るリフレクタアレイの一部分を示す斜視図であり、（ｂ）は、同リフレクタアレイの構成要素であるリフレクタの形状を示す斜視図である。
【図３】同リフレクタアレイの構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】同実施の形態に係るレーダの構成を示す機能ブロック図である。
【図５】横軸に周波数、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフである。
【図６】検知対象物か否かを判定する判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】横軸に時間、縦軸に受信電力強度をとったスペクトルデータの一例を示すグラフであり、（ａ）は回帰反射波のデータの一例、（ｂ）は直接反射波のデータの一例を示すものである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るレーダの構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るリフレクタアレイを示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】同実施の形態に係るリフレクタの構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１４】同リフレクタの変形例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る電波反射器の構成を示す概略図である。
【図１６】同電波反射器の変形例を示す概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る侵入物検知装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１８】従来の侵入物検知装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ レーダ
１ａ，１ｂ 送受信アンテナ（送受信手段）
２ 電波反射器（反射手段）
３ 一次放射源
４ 反射鏡
５ 送信波
６ リフレクタアレイ
７ 反射波
８ 人間
９ 鳥
１０ 基体
１１ リフレクタ
１１ａ 反射面
１１ｂ 開口面
１２ ＦＭ変調器
１３ 発信器
１４ サーキュレータ
１５ ミキサ
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ ＦＦＴ処理部
１８ 信号解析部
１９ 凹レンズ
２０ 凸レンズ
２１ 送信波
２２ リフレクタ
２３ 同位相面
２４ リフレクタ
２４ａ 開口面
２４ｂ 反射面
２４ｃ 角部
２５ レドーム
２６ リフレクタ
２６ａ 開口面
２６ｃ 頂部
２７ リフレクタ
２７ａ 開口面
２７ｂ 角部
２８ リフレクタ
２９ 固定部
３０ 底部
３１ 脚部
３２ レドーム
３３ スプリング（弾性部材）
３４ 反射器（偏向部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、
該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、
前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、
前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする侵入物検知装置。
【請求項２】
前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面は、前記非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面に対して、少なくとも一方向に広がりを有していることを特徴とする請求項１に記載の侵入物検知装置。
【請求項３】
前記送受信手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナであることを特徴とする請求項１または２に記載の侵入物検知装置。
【請求項４】
前記反射手段は、開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイであって、
該リフレクタアレイ全体の開口面積が前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１，２または３に記載の侵入物検知装置。
【請求項５】
前記複数のリフレクタは、それぞれの開口面が電波の同位相面に略沿うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の侵入物検知装置。
【請求項６】
前記反射手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するリフレクタであることを特徴とする請求項１，２または３に記載の侵入物検知装置。
【請求項７】
前記リフレクタは、側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有することを特徴とする請求項６に記載の侵入物検知装置。
【請求項８】
前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈していることを特徴とする請求項７に記載の侵入物検知装置。
【請求項９】
前記送受信手段または前記反射手段を支持する支持体は、
該送受信手段または該反射手段が固定される固定部と、
支持体が傾斜したときに該固定部を支持体設置面に対して平行運動可能とする平行運動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の侵入物検知装置。
【請求項１０】
前記送受信手段または前記反射手段と前記支持体とを覆うレドームを備えて、且つ、前記支持体は前記レドームに対して弾性部材を介して接続されていることを特徴とする請求項９に記載の侵入物検知装置。
【請求項１１】
前記レーダと前記反射手段との間にビームの進路を偏向させる偏向部材を設けて、検知領域を非直線状に構成したことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の侵入物検知装置。
【請求項１２】
電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダを備え、侵入物からの反射波を受信して侵入物を検知する侵入物検知装置において、
前記レーダ近傍の送信波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする侵入物検知装置。
【請求項１３】
前記送受信手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナであることを特徴とする請求項１２に記載の侵入物検知装置。
【請求項１４】
入射された電波を入射方向と略反対の方向に反射する電波反射器であって、
開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイを備えたことを特徴とする電波反射器。
【請求項１５】
前記複数のリフレクタは、それぞれの開口面が電波の同位相面に略沿うように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の電波反射器。
【請求項１６】
入射された電波を入射方向と略反対の方向に反射する電波反射器であって、
側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有するリフレクタを備えたことを特徴とする電波反射器。
【請求項１７】
前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈していることを特徴とする請求項１６に記載の電波反射器。
【請求項１】
電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダと、
該レーダから送信された電波を同レーダに向けて反射する反射手段と、を備え、
前記レーダと前記反射手段の間を伝搬している電波のビームからなる検知領域内に侵入した侵入物を検知する侵入物検知装置において、
前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする侵入物検知装置。
【請求項２】
前記レーダ近傍の送信波および前記反射手段近傍の反射波のビーム断面は、前記非検知対象物が遮蔽し得る最大のビーム断面に対して、少なくとも一方向に広がりを有していることを特徴とする請求項１に記載の侵入物検知装置。
【請求項３】
前記送受信手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナであることを特徴とする請求項１または２に記載の侵入物検知装置。
【請求項４】
前記反射手段は、開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイであって、
該リフレクタアレイ全体の開口面積が前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１，２または３に記載の侵入物検知装置。
【請求項５】
前記複数のリフレクタは、それぞれの開口面が電波の同位相面に略沿うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の侵入物検知装置。
【請求項６】
前記反射手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有するリフレクタであることを特徴とする請求項１，２または３に記載の侵入物検知装置。
【請求項７】
前記リフレクタは、側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有することを特徴とする請求項６に記載の侵入物検知装置。
【請求項８】
前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈していることを特徴とする請求項７に記載の侵入物検知装置。
【請求項９】
前記送受信手段または前記反射手段を支持する支持体は、
該送受信手段または該反射手段が固定される固定部と、
支持体が傾斜したときに該固定部を支持体設置面に対して平行運動可能とする平行運動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の侵入物検知装置。
【請求項１０】
前記送受信手段または前記反射手段と前記支持体とを覆うレドームを備えて、且つ、前記支持体は前記レドームに対して弾性部材を介して接続されていることを特徴とする請求項９に記載の侵入物検知装置。
【請求項１１】
前記レーダと前記反射手段との間にビームの進路を偏向させる偏向部材を設けて、検知領域を非直線状に構成したことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の侵入物検知装置。
【請求項１２】
電波の送信および受信を行う送受信手段を有するレーダを備え、侵入物からの反射波を受信して侵入物を検知する侵入物検知装置において、
前記レーダ近傍の送信波のビーム断面積を、検知対象から除外すべき所定の非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きくしたことを特徴とする侵入物検知装置。
【請求項１３】
前記送受信手段は、前記非検知対象物が遮蔽し得るビーム断面積よりも大きな開口面積を有する開口面アンテナであることを特徴とする請求項１２に記載の侵入物検知装置。
【請求項１４】
入射された電波を入射方向と略反対の方向に反射する電波反射器であって、
開口面を揃えて配置された複数のリフレクタからなるリフレクタアレイを備えたことを特徴とする電波反射器。
【請求項１５】
前記複数のリフレクタは、それぞれの開口面が電波の同位相面に略沿うように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の電波反射器。
【請求項１６】
入射された電波を入射方向と略反対の方向に反射する電波反射器であって、
側面を反射面、底面を開口面とする錐体状または錐台状を呈して、且つ、底面を含む角部のうち少なくとも１つが切り欠かれた形状を有するリフレクタを備えたことを特徴とする電波反射器。
【請求項１７】
前記リフレクタは、互いに直交する３つの反射面を備えた三角錐体状または三角錐台状を呈していることを特徴とする請求項１６に記載の電波反射器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−１５３８７８（Ｐ２００６−１５３８７８Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４１１３１（Ｐ２００５−３４１１３１）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【分割の表示】特願２００１−３３８３２５（Ｐ２００１−３３８３２５）の分割
【原出願日】平成１３年１１月２日（２００１．１１．２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【分割の表示】特願２００１−３３８３２５（Ｐ２００１−３３８３２５）の分割
【原出願日】平成１３年１１月２日（２００１．１１．２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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