高周波センサ装置
【課題】それぞれの方向に電波が放射されているか否かを確実且つ容易に確認できる高周波センサ装置を提供する。
【解決手段】送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、を備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【解決手段】送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、を備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波などが人体にあたると反射波あるいは透過波を生じる。この反射波または透過波を受信し人体の有無を検出するのが高周波センサ装置であり、自動ドア、機器のリモートコントロール、便器洗浄装置などに使用できる。さらに、移動物体を検出する高周波センサ装置もあり、例えば水洗便器の自動洗浄などに有用である。
【０００３】
人体を含む移動物体を検知するには、ドップラー効果を利用することができる。すなわち、電波や音波が移動物体に当たり反射すると、反射波の周波数がドップラーシフトする。反射波及び送信波の差分周波数スペクトラムを求めることにより移動物体が検知される。さらにドップラー周波数は物体の移動速度に比例するので、移動速度を知ることもできる。
【０００４】
無給電素子が基板内のスルーホール式の制御線を通じて基板の背面上に設けられた高周波スイッチに接続され、電波ビームの放射方向を切替えるマイクロストリップアンテナ及びこれを用いた高周波センサに関する技術開示例がある（特許文献１）。電波ビームを複数の方向に順次切り替えて放射させる、すなわち電波ビームをスキャンさせると、広い範囲を監視でき、また例えば高周波センサ装置のアンテナに向かって人がどの方向から接近してきたかなどを検知することができる。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００６／０３５８８１Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように電波のスキャンを可能とした高周波センサ装置において、その動作を検査・確認する必要が生ずる場合がある。例えば、高周波センサ装置の製造ラインや取り付けのための施工現場において、電波ビームが所定の方向に出射され、被検知体を検知できるか否かを検査・確認し、必要に応じて調整できると便利である。しかし、人体を検知する場合など、電波のスキャン速度すなわち切替時間は例えば、１００ミリ秒程度と短く設定することが多いと考えられる。このようなスキャン速度においては、それぞれの方向に電波が確実に放射されているかを確認することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、それぞれの方向に電波が放射されているか否かを確実且つ容易に確認できる高周波センサ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、を備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力回路と、備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記スキャンモードよりも遅い速度で前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、それぞれの方向に電波が放射されているか否かを確実且つ容易に確認できる高周波センサ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる高周波センサ装置のブロック図である。
高周波センサ装置は、高周波部１０と制御部２０とを有する。高周波部１０は、給電素子１０２及び無給電素子１０４、１０６などからなるアンテナ１００と、高周波回路１２と、を有する。高周波回路１２には、送信波を発生する発振回路１４と、受信波からドップラー信号を取り出す検波回路１６と、が設けられている。
【００１１】
アンテナ１００から放射された送信波は、人体などの物体に当たり反射波を生じ、給電素子１０２で受信される。アンテナ１００は送受信共用でもよいし、送信用と受信用とを別にしてもよい。人体検知用の高周波センサ装置において使用可能な送信波の周波数は、１０．５２５及び２４．１５ＧＨｚである。
【００１２】
移動物体の場合、ドップラー信号が高周波部１０の検波回路１６から出力される。このドップラー信号は、制御部２０の増幅器２２を介して制御判断回路２６へ入力される。また、増幅器２２の他の出力は、比較器２４を介して制御判断回路２６へ入力される。その出力は、負荷制御回路３０へ入力される。また、制御判断回路２６は、無給電素子１０４、１０６の電波ビームの放射方向を変える制御信号を出力する。またさらに、制御部２０には、トリガ入力部３２が設けられている。トリガ入力部３２は、この高周波センサ装置の動作を確認・検査する作業者などのスイッチ操作などにより、トリガ信号を制御判断回路２６に入力する。後に詳述するように、制御判断回路２６は、スキャンモードとテストモードとを実行可能とされている。スキャンモードにおいては、アンテナから複数の方向に電波を自動的に順次切り替えて放射させる。テストモードにおいては、トリガ入力部３２からのトリガ信号に応じて、これら複数の方向のいずれかひとつに電波を固定する。
【００１３】
図２は、本実施形態の高周波センサ装置に設けられるマイクロストリップアンテナの一例を表す平面図である。
また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２以降の図については、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１４】
このアンテナは、セラミックスや樹脂などの絶縁性の材料からなる基板１０１の前面に矩形状の導電体薄膜からなる３つのアンテナ素子１０２、１０４、１０６が一直線上に併設された構造を有する。中央のアンテナ素子１０２は、マイクロ波信号源から直接的に（すなわち、電線を通じて）マイクロ波電力の供給を受ける給電素子である。給電素子１０２の両側に設けられた２つのアンテナ素子１０４、１０６は、直接的な給電は受けない無給電素子である。給電素子１０２の励振方向は、図２において上下の方向であり、３つのアンテナ素子１０４、１０２、１０６の配列方向は励振方向と直交する方向とされている。この実施例では一例として左右の無給電素子１０４、１０６は、中央の給電素子１０２を中心として線対象の位置、すなわち給電素子１０２から等距離の位置に配置されており、サイズも同一とされている。無給電素子１０４、１０６のサイズは、給電素子１０２のサイズとほぼ同一とすることができるが、異なるものとしてもよい。なお、励振方向にみた長さは、用いるマイクロ波の波長に応じて最適な範囲があるので変えることができる範囲は狭いが、励振方向に対して垂直な方向の長さはより広い範囲で変えることができる。
【００１５】
給電素子１０２の背面の所定箇所（以下、「給電点」という）に給電線１０８の一端が接続されている。図３に表したように、給電線１０８は、基板１０１を貫通する導電線であり、給電線１０８の他端は、基板１０１の背面上に位置された高周波回路１２のマイクロ波出力端子に接続されている。なお、高周波回路１２は、例えばワンチップＩＣとして形成することができる。給電素子１０２は、高周波回路１２に設けられた発振回路１４（図１参照）から出力される特定周波数（例えば、１０．５２５ＧＨｚ、２４．１５ＧＨｚ、または７６ＧＨｚなど）のマイクロ波電力を給電点に受けて励振される。
【００１６】
図３に表したように、基板１０１は多層基板であり、その内部には１つの層として、薄膜状のアース電極１１６が、基板１０１の全面にわたって設けられている。アース電極１１６は、接地線１１５を介して高周波回路１２のグランド端子に接続されている。
【００１７】
図２及び図３に表したように、無給電素子１０４、１０６のそれぞれの背面の所定箇所（以下、「接地点」という）にも、制御線１１０、１１２の一端がそれぞれ接続されている。制御線１１０、１１２の他端は、基板１０１の背面上に配置されたスイッチ１２０、１２４の一側端子にそれぞれ接続されている。スイッチ１２０、１２４の他側端子は、接地線１１８、１２２をそれぞれ介して、アース電極１１６に接続されている。スイッチ１２０、１２４は個別にオン・オフ操作が可能とされている。左側のスイッチ１２０のオン・オフ操作により、左側の無給電素子１０４がアース電極１１６に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。右側のスイッチ１２４のオン・オフ操作により、右側の無給電素子１０６がアース電極１１６に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。
【００１８】
スイッチ１２０、１２４には、高周波スイッチを用いることが望ましいが、使用するマイクロ波周波数に対するインピーダンスが所定の適正値に調整されている必要は特になく、高周波信号を遮断するスイッチのオフ特性（アイソレーション）が良好であればよい。 図２に表したように、給電素子１０２の給電点の位置は、一例として、給電素子１０２の励振方向（上下方向）において、使用するマイクロ波の基板１０１上での波長λｇに応じた最適アンテナ長 （ほぼ、λｇである）だけ給電素子１０２の下側エッジ（または上側エッジ）から上側（または下側）に離れた位置であって、励振方向（上下方向）と直交する方向（左右方向）において、給電素子１０２の中央位置とされている。一方、無給電素子１０４、１０６のそれぞれの接地点の位置は、一例として、励振方向（上下方向）において、各無給電素子１０４、１０６の中央を中心とした幅Ｌ／２の範囲より外側の位置であって、直交する方向（左右方向）において、それぞれの無給電素子１０４、１０６の中央の位置とされている。ここで、Ｌは、無給電素子１０４、１０６の励振方向にみた長さである。
【００１９】
このように構成されたマイクロストリップアンテナにおいて、スイッチ１２０、１２４を操作して無給電素子１０４、１０６をアース電極１１６に接続（接地）するかを切り替えることにより、このマイクロストリップアンテナから出力されてる電波ビームの放射方向を複数の方向のいずれかに切り替えることができる。給電素子１０２と無給電素子１０４、１０６との位置関係により放射方向が決定されるため、波長よりも極端に短い給電線１０８を介して給電素子１０２と高周波回路１２とを接続することが可能であり、よって、伝送損失が少なく効率がよい。また、制御線に接続されるスイッチが１つで電波ビームの放射方向を変化させることができるため、このマイクロストリップアンテナは基板サイズ小型化や製造の低コスト化に適している。
【００２０】
図４は、スイッチ１２０、１２４の操作による電波ビームの放射方向の変化を表す模式図である。
図４において、楕円は放射される電波ビームを模式的に表し、横軸の角度は基板１０１の主面に対して垂直な方向からみた電波ビームの放射方向の角度（放射角度）を表し、プラスの角度は放射方向が図２において右側に傾いていることを表し、マイナスの角度は左側に傾いていることを表す。
【００２１】
図４に表したように、両方のスイッチ１２０、１２４がオンの場合（すなわち、両方の
無給電素子１０４、１０６が接地されている場合）、電波ビームは点線で表したように、基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射される。両方のスイッチ１２０、１２４がオフの場合（すなわち、両方の無給電素子１０４、１０６がフローティング状態の場合）も、電波ビームは一点鎖線で表したように、基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射される。
【００２２】
一方、左側のスイッチ１２０がオンで右側のスイッチ１２４がオフの場合（すなわち、左側の無給電素子１０４だけが接地されている場合）は、電波ビームは破線で表したように、左側（条件によっては右側）に傾いた方向に放射される。また、左側のスイッチ１２０がオフで右側のスイッチ１２４がオンの場合（すなわち、右側の無給電素子１０６だけが接地されている場合）は、電波ビームはもうひとつの破線で表したように、右側（条件によっては左側）に傾いた方向に放射される。
このように、接地される無給電素子１０４、１０６を選択することにより、電波ビームの放射方向を変えることができる。
【００２３】
図５は、第１実施形態の高周波センサ装置において実行される動作を表すフローチャートである。
また、図６は、このフローチャートに対応した各部の動作のタイミングなどを表すグラフ図である。
また、図７及び図８は、高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【００２４】
本実施形態においては、図５に表したように、高周波センサ装置は、スキャンモードとテストモードとを実行可能とされている。スキャンモードは、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に表したように、アンテナ１００から放射する電波ビームの方向を自動的に順次切り替えて走査（スキャン）させるモードである。図７（ａ）〜（ｃ）に表した具体例の場合、電波ビームＤ３→Ｄ１→Ｄ３→Ｄ１・・の順に交互に切り替えてスキャンしている。この時、図６に表したように、スイッチ１（ＳＷ１）及びスイッチ２（ＳＷ２）（図４参照）が順次オン・オフされる。なお、この際のスキャンの速度は、人の動きを検知するために適した速度であることが望ましく、例えば、それぞれの周期ｄ１、ｄ２を１０〜５０ミリ秒程度とすることができる。
なお、高周波センサ装置の電源を投入した時に、スキャンモードが自動的に開始されるようにしてもよく、または、テストモードが自動的に開始されるようにしてもよい。
【００２５】
スキャンモードが実行されている時（ステップＳ１０２）に、制御判断回路２６が開始トリガＰＳ（図６参照）を入力すると（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、テストモードが開始される（ステップＳ１０６）。開始トリガＰＳは、例えば、高周波センサ装置を現場に取り付ける施工業者がトリガ入力部３２に設けられたスイッチを操作することにより入力することができる。ただし、開始トリガＰＳの出力はスイッチ操作には限られず、トリガ入力部３２に対して有線または無線により所定の信号を送信して実行させてもよい。これは、トリガ入力部３２に対するその後のトリガについても同様である。
【００２６】
テストモードが開始されると（ステップＳ１０６）、電波のスキャンは停止され、図６に表したようにスイッチ１（ＳＷ１）及びスイッチ２（ＳＷ２）（図４参照）はオフとされる。
【００２７】
そして、施工業者などの操作により次のトリガＰ１が入力される（ステップＳ１０８：ｙｅｓ）と、スイッチ１（ＳＷ１）がオンとなり、電波ビームはスキャンする方向のうちの第１の方向に固定される（ステップＳ１１０）。例えば、図８（ａ）に表したように、Ｄ１の方向に固定される。この状態で、施工業者９００は、アンテナ１００の前に進み、高周波センサ装置の検知範囲を確認することができる。つまり、電波がどの方向に放射され、どの範囲において検知可能であるかを調べることができる。例えば、検知した場合に高周波センサ装置から光や音などを発するようにしておけば、施工業者は、検知の有無を簡単に判定できる。または、高周波センサ装置により制御される機器（例えば、自動ドアなど）が動作するか否かにより判定してもよい。このようにして第１の方向における検知範囲を確認したら、施工業者９００は必要に応じて、電波の方向や強度などの調整をすることも可能である。
【００２８】
そして、施工業者９００は、トリガ入力部３２を介して次のトリガＰ２を入力する（ステップＳ１１２：ｙｅｓ）。すると、電波ビームはスキャンする方向のうちの第２の方向に固定される（ステップＳ１１４）。例えば、図８（ｂ）に表したように、Ｄ１の方向に固定される。この状態で、施工業者９００は、図８（ｃ）に表したようにアンテナ１００の前に進み、高周波センサ装置の検知範囲を確認することができる。そして、第２の方向における検知範囲を確認したら、施工業者９００は必要に応じて、電波の方向や強度などの調整をすることも可能である。
【００２９】
このように、施工業者９００は、トリガ入力部３２を介してトリガを順次入力させることにより、電波ビームをスキャンする方向のそれぞれに順次固定させ、その検知範囲をしらべることができる（ステップＳ２０２、Ｓ２０４）。
【００３０】
電波ビームはスキャンする方向のすべてについて調べた後にトリガＰＥを入力させる（ステップＳ２０６：ｙｅｓ）と、テストモードは終了し、スキャンモードが開始される（ステップＳ１０２）。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、スキャンモードとテストモードとを切替可能とし、テストモードにおいては、施工業者などの操作によるトリガの入力に応じて電波ビームの方向を順次固定させ、それぞれの方向における検知範囲を確認するとができる。電波ビームを固定させた状態においては、次のトリガを入力するまで電波ビームをそのままの方向に維持できるので、施工業者などは、電波ビームの検知範囲を綿密に調べることもでき、十分に正確な検知・点検・調整が可能となる。
【００３２】
また、本実施形態においては、スキャンモードにおける切替の順番と同一の順番で、テストモードにおいて電波を固定することができる。このようにすれば、電波をスキャンする方向（順番）まで確認することができる。またさらに、本実施形態においては、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、を同一にすることができる。例えば、図７に表した具体例において、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向がＤ３の場合に、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向もＤ３とする。このようにすれば、施工業者や作業者は、電波ビームが最初にどの方向に放射されるかも確認できる。
【００３３】
図９は、電波ビームを３方向に放射可能とした具体例を表す模式図である。
例えば、図２及び図３に関して前述したアンテナ１００において、図４に関して前述したように、スイッチ１２０とスイッチ１２４のいずれかをオンにしてメインビームを左右に傾けた状態と、スイッチ１２０、１２４をいずれもオフまたはオンにしてメインビームを基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射させる状態と、を順次繰り返すことができる。そして、スキャンモードにおいて、これら３つの状態を図９に表したように、ｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ１→ｄ２・・・と順次切り替えることができる。
このような場合、テストモードにおいても、トリガを入力する毎に、電波ビームをｄ１→ｄ２→ｄ３と順次固定することができる。こうすると、スキャンモードにおける電波のスキャンの方向（順番）まで確認することができる。そして、例えばこのスキャンの方向（順番）とは異なる方向となるように、高周波センサ装置の設定を変更することも可能となる。つまり、製造現場または施工現場において、スキャン方向を点検し、その使用態様に応じた最適なスキャン方向（順番）に変更することも容易となる。
【００３４】
次に、本実施形態の高周波センサ装置において４方向にスキャン可能とした場合について説明する。
図１０は、本実施形態の高周波センサ装置において用いることができるアンテナ１００の模式平面図である。
また、図１１は、このアンテナ１００においてスイッチ操作により電波ビームの方向が変化することを表した模式図である。
【００３５】
このアンテナ１００は、給電素子１０２の上下左右に無給電素子１３０、１３２、１０４、１０６が配置された形態を有する。これら無給電素子は、制御線１１０、１１２、１３４、１３６を介して接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４により、それぞれ接地状態とフローティング状態のいずれかにすることができる。無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２のいずれか１つのみを選択的に接地状態とすることにより、メインビームの放射方向を上下左右に傾斜させることができる。また、無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２は給電素子１０２により励起され、同一方向に励振されるため、左右の無給電素子１０４、１０６のうちのいずれかと上下の無給電素子１３０、１３２のいずれかをそれぞれ接地することにより、メインビームの方向を平面視で４５度程度の方向に傾斜させることもできる。このように接地される無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２を選択することにより、メインビームの方向を４５度間隔で変えることもできる。
【００３６】
このようなアンテナ１００を用いて、例えば異なる４方向に向けてそれぞれｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ４→ｄ１・・・として繰り返しスキャンすることができる。ここで、期間ｄ１はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ２のみがオンで他はオフ、期間ｄ２はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ４のみがオフで他はオン、期間ｄ３はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ２のみがオフで他はオン、期間ｄ４はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ４のみがオンで他はオフとすることができる。
このような場合にも、テストモードにおいて、トリガを入力する毎に、電波ビームをｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ４と順次固定することができる。こうすると、やはりスキャンモードにおける電波のスキャンの方向（順番）まで確認することができる。そして、例えばこのスキャンの方向（順番）とは異なる方向となるように、高周波センサ装置の設定を変更することも可能となる。つまり、製造現場または施工現場において、スキャン方向を点検し、その使用態様に応じた最適なスキャン方向（順番）に変更することも容易となる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施の形態において実行される動作を例示するグラフ図である。
本実施形態においては、テストモードにおいて、スキャンモードよりも遅い速度で電波ビームの方向を自動的に切り替える。すなわち、スキャンモードが実行されている時に、開始トリガＰＳが入力されると、テストモードが開始される。そして、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ時間ＴＴ１、ＴＴ２ずつ順次オンにされる。ここで、時間ＴＴ１、ＴＴ２は、スキャンモードにおいてそれぞれのスイッチがオンにされる時間ＴＳ１、ＴＳ２よりも長い。例えば、スキャンモードにおけるそれぞれの周期ＴＳ１、ＴＳ２は、前述したように１０〜５０ミリ秒程度とすることができる。一方、テストモードにおける周期ＴＴ１、ＴＴ２は、例えば、２００ミリ秒以上とすることができる。周期ＴＴ１、ＴＴ２を２００ミリ秒以上とすれば、施工業者や作業者は、電波ビームがどの方向に放射されているかを確認することができる。また、テストモードにおいて電波ビームの方向をトリガの入力によらずに自動的に切り替えても、電波ビームがどの方向にどの順番で放射されているのかを確認することができる。
【００３８】
このようにしてテストモードにおいて、電波ビームをスキャンモードの時よりも長い周期で自動的に順次切り替え、終了トリガＰＥが入力されたら、テストモードを終了してスキャンモードを開始する。なお、本実施形態においても、テストモードにおいて、スキャンモードと同一の順番で電波ビームを切り替えることにより、施工業者や作業者は、電波ビームの順番まで確認することができる。また、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、を同一とすることができる。また、テストモードの実行中は、終了トリガＰＥが入力されるまでの間、所定の順番で自動的な切り替えを繰り返すことができる。このようにすれば、施工業者や作業者は納得するまで何度でも電波ビームの方向や順番を確認することができる。
【００３９】
なお、図１２には２方向に順次切り替える場合を例示したが、本実施形態はこの具体例には限定されず、図９に関して前述したように３方向に切り替える場合や、図１０及び図１１に関して前述したように４方向に順次切り替える場合、あるいは、それ以上の方向に電波ビームを切り替える場合も包含する。
【００４０】
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されない。高周波センサ装置を構成するアンテナ、高周波スイッチ、発振回路、検波回路、制御部などの形状、サイズ、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。また、前述した各具体例のふたつまたはそれ以上を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる高周波センサ装置のブロック図である。
【図２】本実施形態の高周波センサ装置に設けられるマイクロストリップアンテナの一例を表す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】スイッチ１２０、１２４の操作による電波ビームの放射方向の変化を表す模式図である。
【図５】本実施形態の高周波センサ装置において実行される動作を表すフローチャートである。
【図６】動作のタイミングなどを表すグラフ図である。
【図７】高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【図８】高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【図９】電波ビームを３方向に放射可能とした具体例を表す模式図である。
【図１０】本実施形態の高周波センサ装置において用いることができるアンテナ１００の模式平面図である。
【図１１】アンテナ１００においてスイッチ操作により電波ビームの方向が変化することを表した模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における高周波センサ装置の動作を例示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 高周波部、 １２ 高周波回路、 １４ 発振回路、 １６ 検波回路、 ２０ 制御部、 ２２ 増幅器、 ２４ 比較器、 ２６ 制御判断回路、 ３０ 負荷制御回路、３２ トリガ入力部、１００ アンテナ、１０１ 基板、１０２ アンテナ素子（給電素子）、１０４、１０６ アンテナ素子（無給電素子）、１０８ 給電線、１１０ 制御線、１１５ 接地線、１１６ アース電極、１１８ 接地線、１２０、１２４ スイッチ、１３０、１３２ 無給電素子、９００ 被検知体、ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波などが人体にあたると反射波あるいは透過波を生じる。この反射波または透過波を受信し人体の有無を検出するのが高周波センサ装置であり、自動ドア、機器のリモートコントロール、便器洗浄装置などに使用できる。さらに、移動物体を検出する高周波センサ装置もあり、例えば水洗便器の自動洗浄などに有用である。
【０００３】
人体を含む移動物体を検知するには、ドップラー効果を利用することができる。すなわち、電波や音波が移動物体に当たり反射すると、反射波の周波数がドップラーシフトする。反射波及び送信波の差分周波数スペクトラムを求めることにより移動物体が検知される。さらにドップラー周波数は物体の移動速度に比例するので、移動速度を知ることもできる。
【０００４】
無給電素子が基板内のスルーホール式の制御線を通じて基板の背面上に設けられた高周波スイッチに接続され、電波ビームの放射方向を切替えるマイクロストリップアンテナ及びこれを用いた高周波センサに関する技術開示例がある（特許文献１）。電波ビームを複数の方向に順次切り替えて放射させる、すなわち電波ビームをスキャンさせると、広い範囲を監視でき、また例えば高周波センサ装置のアンテナに向かって人がどの方向から接近してきたかなどを検知することができる。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００６／０３５８８１Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように電波のスキャンを可能とした高周波センサ装置において、その動作を検査・確認する必要が生ずる場合がある。例えば、高周波センサ装置の製造ラインや取り付けのための施工現場において、電波ビームが所定の方向に出射され、被検知体を検知できるか否かを検査・確認し、必要に応じて調整できると便利である。しかし、人体を検知する場合など、電波のスキャン速度すなわち切替時間は例えば、１００ミリ秒程度と短く設定することが多いと考えられる。このようなスキャン速度においては、それぞれの方向に電波が確実に放射されているかを確認することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、それぞれの方向に電波が放射されているか否かを確実且つ容易に確認できる高周波センサ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、を備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、送信波を発生する発振回路と、前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する検波回路と、前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力回路と、備え、前記制御判断回路は、前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、前記アンテナから放射される電波の方向を前記スキャンモードよりも遅い速度で前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、それぞれの方向に電波が放射されているか否かを確実且つ容易に確認できる高周波センサ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる高周波センサ装置のブロック図である。
高周波センサ装置は、高周波部１０と制御部２０とを有する。高周波部１０は、給電素子１０２及び無給電素子１０４、１０６などからなるアンテナ１００と、高周波回路１２と、を有する。高周波回路１２には、送信波を発生する発振回路１４と、受信波からドップラー信号を取り出す検波回路１６と、が設けられている。
【００１１】
アンテナ１００から放射された送信波は、人体などの物体に当たり反射波を生じ、給電素子１０２で受信される。アンテナ１００は送受信共用でもよいし、送信用と受信用とを別にしてもよい。人体検知用の高周波センサ装置において使用可能な送信波の周波数は、１０．５２５及び２４．１５ＧＨｚである。
【００１２】
移動物体の場合、ドップラー信号が高周波部１０の検波回路１６から出力される。このドップラー信号は、制御部２０の増幅器２２を介して制御判断回路２６へ入力される。また、増幅器２２の他の出力は、比較器２４を介して制御判断回路２６へ入力される。その出力は、負荷制御回路３０へ入力される。また、制御判断回路２６は、無給電素子１０４、１０６の電波ビームの放射方向を変える制御信号を出力する。またさらに、制御部２０には、トリガ入力部３２が設けられている。トリガ入力部３２は、この高周波センサ装置の動作を確認・検査する作業者などのスイッチ操作などにより、トリガ信号を制御判断回路２６に入力する。後に詳述するように、制御判断回路２６は、スキャンモードとテストモードとを実行可能とされている。スキャンモードにおいては、アンテナから複数の方向に電波を自動的に順次切り替えて放射させる。テストモードにおいては、トリガ入力部３２からのトリガ信号に応じて、これら複数の方向のいずれかひとつに電波を固定する。
【００１３】
図２は、本実施形態の高周波センサ装置に設けられるマイクロストリップアンテナの一例を表す平面図である。
また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２以降の図については、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１４】
このアンテナは、セラミックスや樹脂などの絶縁性の材料からなる基板１０１の前面に矩形状の導電体薄膜からなる３つのアンテナ素子１０２、１０４、１０６が一直線上に併設された構造を有する。中央のアンテナ素子１０２は、マイクロ波信号源から直接的に（すなわち、電線を通じて）マイクロ波電力の供給を受ける給電素子である。給電素子１０２の両側に設けられた２つのアンテナ素子１０４、１０６は、直接的な給電は受けない無給電素子である。給電素子１０２の励振方向は、図２において上下の方向であり、３つのアンテナ素子１０４、１０２、１０６の配列方向は励振方向と直交する方向とされている。この実施例では一例として左右の無給電素子１０４、１０６は、中央の給電素子１０２を中心として線対象の位置、すなわち給電素子１０２から等距離の位置に配置されており、サイズも同一とされている。無給電素子１０４、１０６のサイズは、給電素子１０２のサイズとほぼ同一とすることができるが、異なるものとしてもよい。なお、励振方向にみた長さは、用いるマイクロ波の波長に応じて最適な範囲があるので変えることができる範囲は狭いが、励振方向に対して垂直な方向の長さはより広い範囲で変えることができる。
【００１５】
給電素子１０２の背面の所定箇所（以下、「給電点」という）に給電線１０８の一端が接続されている。図３に表したように、給電線１０８は、基板１０１を貫通する導電線であり、給電線１０８の他端は、基板１０１の背面上に位置された高周波回路１２のマイクロ波出力端子に接続されている。なお、高周波回路１２は、例えばワンチップＩＣとして形成することができる。給電素子１０２は、高周波回路１２に設けられた発振回路１４（図１参照）から出力される特定周波数（例えば、１０．５２５ＧＨｚ、２４．１５ＧＨｚ、または７６ＧＨｚなど）のマイクロ波電力を給電点に受けて励振される。
【００１６】
図３に表したように、基板１０１は多層基板であり、その内部には１つの層として、薄膜状のアース電極１１６が、基板１０１の全面にわたって設けられている。アース電極１１６は、接地線１１５を介して高周波回路１２のグランド端子に接続されている。
【００１７】
図２及び図３に表したように、無給電素子１０４、１０６のそれぞれの背面の所定箇所（以下、「接地点」という）にも、制御線１１０、１１２の一端がそれぞれ接続されている。制御線１１０、１１２の他端は、基板１０１の背面上に配置されたスイッチ１２０、１２４の一側端子にそれぞれ接続されている。スイッチ１２０、１２４の他側端子は、接地線１１８、１２２をそれぞれ介して、アース電極１１６に接続されている。スイッチ１２０、１２４は個別にオン・オフ操作が可能とされている。左側のスイッチ１２０のオン・オフ操作により、左側の無給電素子１０４がアース電極１１６に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。右側のスイッチ１２４のオン・オフ操作により、右側の無給電素子１０６がアース電極１１６に接続されるか、フローティング状態になるかが切り替えられる。
【００１８】
スイッチ１２０、１２４には、高周波スイッチを用いることが望ましいが、使用するマイクロ波周波数に対するインピーダンスが所定の適正値に調整されている必要は特になく、高周波信号を遮断するスイッチのオフ特性（アイソレーション）が良好であればよい。 図２に表したように、給電素子１０２の給電点の位置は、一例として、給電素子１０２の励振方向（上下方向）において、使用するマイクロ波の基板１０１上での波長λｇに応じた最適アンテナ長 （ほぼ、λｇである）だけ給電素子１０２の下側エッジ（または上側エッジ）から上側（または下側）に離れた位置であって、励振方向（上下方向）と直交する方向（左右方向）において、給電素子１０２の中央位置とされている。一方、無給電素子１０４、１０６のそれぞれの接地点の位置は、一例として、励振方向（上下方向）において、各無給電素子１０４、１０６の中央を中心とした幅Ｌ／２の範囲より外側の位置であって、直交する方向（左右方向）において、それぞれの無給電素子１０４、１０６の中央の位置とされている。ここで、Ｌは、無給電素子１０４、１０６の励振方向にみた長さである。
【００１９】
このように構成されたマイクロストリップアンテナにおいて、スイッチ１２０、１２４を操作して無給電素子１０４、１０６をアース電極１１６に接続（接地）するかを切り替えることにより、このマイクロストリップアンテナから出力されてる電波ビームの放射方向を複数の方向のいずれかに切り替えることができる。給電素子１０２と無給電素子１０４、１０６との位置関係により放射方向が決定されるため、波長よりも極端に短い給電線１０８を介して給電素子１０２と高周波回路１２とを接続することが可能であり、よって、伝送損失が少なく効率がよい。また、制御線に接続されるスイッチが１つで電波ビームの放射方向を変化させることができるため、このマイクロストリップアンテナは基板サイズ小型化や製造の低コスト化に適している。
【００２０】
図４は、スイッチ１２０、１２４の操作による電波ビームの放射方向の変化を表す模式図である。
図４において、楕円は放射される電波ビームを模式的に表し、横軸の角度は基板１０１の主面に対して垂直な方向からみた電波ビームの放射方向の角度（放射角度）を表し、プラスの角度は放射方向が図２において右側に傾いていることを表し、マイナスの角度は左側に傾いていることを表す。
【００２１】
図４に表したように、両方のスイッチ１２０、１２４がオンの場合（すなわち、両方の
無給電素子１０４、１０６が接地されている場合）、電波ビームは点線で表したように、基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射される。両方のスイッチ１２０、１２４がオフの場合（すなわち、両方の無給電素子１０４、１０６がフローティング状態の場合）も、電波ビームは一点鎖線で表したように、基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射される。
【００２２】
一方、左側のスイッチ１２０がオンで右側のスイッチ１２４がオフの場合（すなわち、左側の無給電素子１０４だけが接地されている場合）は、電波ビームは破線で表したように、左側（条件によっては右側）に傾いた方向に放射される。また、左側のスイッチ１２０がオフで右側のスイッチ１２４がオンの場合（すなわち、右側の無給電素子１０６だけが接地されている場合）は、電波ビームはもうひとつの破線で表したように、右側（条件によっては左側）に傾いた方向に放射される。
このように、接地される無給電素子１０４、１０６を選択することにより、電波ビームの放射方向を変えることができる。
【００２３】
図５は、第１実施形態の高周波センサ装置において実行される動作を表すフローチャートである。
また、図６は、このフローチャートに対応した各部の動作のタイミングなどを表すグラフ図である。
また、図７及び図８は、高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【００２４】
本実施形態においては、図５に表したように、高周波センサ装置は、スキャンモードとテストモードとを実行可能とされている。スキャンモードは、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に表したように、アンテナ１００から放射する電波ビームの方向を自動的に順次切り替えて走査（スキャン）させるモードである。図７（ａ）〜（ｃ）に表した具体例の場合、電波ビームＤ３→Ｄ１→Ｄ３→Ｄ１・・の順に交互に切り替えてスキャンしている。この時、図６に表したように、スイッチ１（ＳＷ１）及びスイッチ２（ＳＷ２）（図４参照）が順次オン・オフされる。なお、この際のスキャンの速度は、人の動きを検知するために適した速度であることが望ましく、例えば、それぞれの周期ｄ１、ｄ２を１０〜５０ミリ秒程度とすることができる。
なお、高周波センサ装置の電源を投入した時に、スキャンモードが自動的に開始されるようにしてもよく、または、テストモードが自動的に開始されるようにしてもよい。
【００２５】
スキャンモードが実行されている時（ステップＳ１０２）に、制御判断回路２６が開始トリガＰＳ（図６参照）を入力すると（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、テストモードが開始される（ステップＳ１０６）。開始トリガＰＳは、例えば、高周波センサ装置を現場に取り付ける施工業者がトリガ入力部３２に設けられたスイッチを操作することにより入力することができる。ただし、開始トリガＰＳの出力はスイッチ操作には限られず、トリガ入力部３２に対して有線または無線により所定の信号を送信して実行させてもよい。これは、トリガ入力部３２に対するその後のトリガについても同様である。
【００２６】
テストモードが開始されると（ステップＳ１０６）、電波のスキャンは停止され、図６に表したようにスイッチ１（ＳＷ１）及びスイッチ２（ＳＷ２）（図４参照）はオフとされる。
【００２７】
そして、施工業者などの操作により次のトリガＰ１が入力される（ステップＳ１０８：ｙｅｓ）と、スイッチ１（ＳＷ１）がオンとなり、電波ビームはスキャンする方向のうちの第１の方向に固定される（ステップＳ１１０）。例えば、図８（ａ）に表したように、Ｄ１の方向に固定される。この状態で、施工業者９００は、アンテナ１００の前に進み、高周波センサ装置の検知範囲を確認することができる。つまり、電波がどの方向に放射され、どの範囲において検知可能であるかを調べることができる。例えば、検知した場合に高周波センサ装置から光や音などを発するようにしておけば、施工業者は、検知の有無を簡単に判定できる。または、高周波センサ装置により制御される機器（例えば、自動ドアなど）が動作するか否かにより判定してもよい。このようにして第１の方向における検知範囲を確認したら、施工業者９００は必要に応じて、電波の方向や強度などの調整をすることも可能である。
【００２８】
そして、施工業者９００は、トリガ入力部３２を介して次のトリガＰ２を入力する（ステップＳ１１２：ｙｅｓ）。すると、電波ビームはスキャンする方向のうちの第２の方向に固定される（ステップＳ１１４）。例えば、図８（ｂ）に表したように、Ｄ１の方向に固定される。この状態で、施工業者９００は、図８（ｃ）に表したようにアンテナ１００の前に進み、高周波センサ装置の検知範囲を確認することができる。そして、第２の方向における検知範囲を確認したら、施工業者９００は必要に応じて、電波の方向や強度などの調整をすることも可能である。
【００２９】
このように、施工業者９００は、トリガ入力部３２を介してトリガを順次入力させることにより、電波ビームをスキャンする方向のそれぞれに順次固定させ、その検知範囲をしらべることができる（ステップＳ２０２、Ｓ２０４）。
【００３０】
電波ビームはスキャンする方向のすべてについて調べた後にトリガＰＥを入力させる（ステップＳ２０６：ｙｅｓ）と、テストモードは終了し、スキャンモードが開始される（ステップＳ１０２）。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、スキャンモードとテストモードとを切替可能とし、テストモードにおいては、施工業者などの操作によるトリガの入力に応じて電波ビームの方向を順次固定させ、それぞれの方向における検知範囲を確認するとができる。電波ビームを固定させた状態においては、次のトリガを入力するまで電波ビームをそのままの方向に維持できるので、施工業者などは、電波ビームの検知範囲を綿密に調べることもでき、十分に正確な検知・点検・調整が可能となる。
【００３２】
また、本実施形態においては、スキャンモードにおける切替の順番と同一の順番で、テストモードにおいて電波を固定することができる。このようにすれば、電波をスキャンする方向（順番）まで確認することができる。またさらに、本実施形態においては、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、を同一にすることができる。例えば、図７に表した具体例において、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向がＤ３の場合に、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向もＤ３とする。このようにすれば、施工業者や作業者は、電波ビームが最初にどの方向に放射されるかも確認できる。
【００３３】
図９は、電波ビームを３方向に放射可能とした具体例を表す模式図である。
例えば、図２及び図３に関して前述したアンテナ１００において、図４に関して前述したように、スイッチ１２０とスイッチ１２４のいずれかをオンにしてメインビームを左右に傾けた状態と、スイッチ１２０、１２４をいずれもオフまたはオンにしてメインビームを基板１０１の主面に対して垂直な方向に放射させる状態と、を順次繰り返すことができる。そして、スキャンモードにおいて、これら３つの状態を図９に表したように、ｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ１→ｄ２・・・と順次切り替えることができる。
このような場合、テストモードにおいても、トリガを入力する毎に、電波ビームをｄ１→ｄ２→ｄ３と順次固定することができる。こうすると、スキャンモードにおける電波のスキャンの方向（順番）まで確認することができる。そして、例えばこのスキャンの方向（順番）とは異なる方向となるように、高周波センサ装置の設定を変更することも可能となる。つまり、製造現場または施工現場において、スキャン方向を点検し、その使用態様に応じた最適なスキャン方向（順番）に変更することも容易となる。
【００３４】
次に、本実施形態の高周波センサ装置において４方向にスキャン可能とした場合について説明する。
図１０は、本実施形態の高周波センサ装置において用いることができるアンテナ１００の模式平面図である。
また、図１１は、このアンテナ１００においてスイッチ操作により電波ビームの方向が変化することを表した模式図である。
【００３５】
このアンテナ１００は、給電素子１０２の上下左右に無給電素子１３０、１３２、１０４、１０６が配置された形態を有する。これら無給電素子は、制御線１１０、１１２、１３４、１３６を介して接続されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ４により、それぞれ接地状態とフローティング状態のいずれかにすることができる。無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２のいずれか１つのみを選択的に接地状態とすることにより、メインビームの放射方向を上下左右に傾斜させることができる。また、無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２は給電素子１０２により励起され、同一方向に励振されるため、左右の無給電素子１０４、１０６のうちのいずれかと上下の無給電素子１３０、１３２のいずれかをそれぞれ接地することにより、メインビームの方向を平面視で４５度程度の方向に傾斜させることもできる。このように接地される無給電素子１０４、１０６、１３０、１３２を選択することにより、メインビームの方向を４５度間隔で変えることもできる。
【００３６】
このようなアンテナ１００を用いて、例えば異なる４方向に向けてそれぞれｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ４→ｄ１・・・として繰り返しスキャンすることができる。ここで、期間ｄ１はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ２のみがオンで他はオフ、期間ｄ２はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ４のみがオフで他はオン、期間ｄ３はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ２のみがオフで他はオン、期間ｄ４はＳＷ１〜ＳＷ４のうちでＳＷ４のみがオンで他はオフとすることができる。
このような場合にも、テストモードにおいて、トリガを入力する毎に、電波ビームをｄ１→ｄ２→ｄ３→ｄ４と順次固定することができる。こうすると、やはりスキャンモードにおける電波のスキャンの方向（順番）まで確認することができる。そして、例えばこのスキャンの方向（順番）とは異なる方向となるように、高周波センサ装置の設定を変更することも可能となる。つまり、製造現場または施工現場において、スキャン方向を点検し、その使用態様に応じた最適なスキャン方向（順番）に変更することも容易となる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施の形態において実行される動作を例示するグラフ図である。
本実施形態においては、テストモードにおいて、スキャンモードよりも遅い速度で電波ビームの方向を自動的に切り替える。すなわち、スキャンモードが実行されている時に、開始トリガＰＳが入力されると、テストモードが開始される。そして、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、それぞれ時間ＴＴ１、ＴＴ２ずつ順次オンにされる。ここで、時間ＴＴ１、ＴＴ２は、スキャンモードにおいてそれぞれのスイッチがオンにされる時間ＴＳ１、ＴＳ２よりも長い。例えば、スキャンモードにおけるそれぞれの周期ＴＳ１、ＴＳ２は、前述したように１０〜５０ミリ秒程度とすることができる。一方、テストモードにおける周期ＴＴ１、ＴＴ２は、例えば、２００ミリ秒以上とすることができる。周期ＴＴ１、ＴＴ２を２００ミリ秒以上とすれば、施工業者や作業者は、電波ビームがどの方向に放射されているかを確認することができる。また、テストモードにおいて電波ビームの方向をトリガの入力によらずに自動的に切り替えても、電波ビームがどの方向にどの順番で放射されているのかを確認することができる。
【００３８】
このようにしてテストモードにおいて、電波ビームをスキャンモードの時よりも長い周期で自動的に順次切り替え、終了トリガＰＥが入力されたら、テストモードを終了してスキャンモードを開始する。なお、本実施形態においても、テストモードにおいて、スキャンモードと同一の順番で電波ビームを切り替えることにより、施工業者や作業者は、電波ビームの順番まで確認することができる。また、スキャンモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、テストモードにおいて最初に電波ビームが放射される方向と、を同一とすることができる。また、テストモードの実行中は、終了トリガＰＥが入力されるまでの間、所定の順番で自動的な切り替えを繰り返すことができる。このようにすれば、施工業者や作業者は納得するまで何度でも電波ビームの方向や順番を確認することができる。
【００３９】
なお、図１２には２方向に順次切り替える場合を例示したが、本実施形態はこの具体例には限定されず、図９に関して前述したように３方向に切り替える場合や、図１０及び図１１に関して前述したように４方向に順次切り替える場合、あるいは、それ以上の方向に電波ビームを切り替える場合も包含する。
【００４０】
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されない。高周波センサ装置を構成するアンテナ、高周波スイッチ、発振回路、検波回路、制御部などの形状、サイズ、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。また、前述した各具体例のふたつまたはそれ以上を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる高周波センサ装置のブロック図である。
【図２】本実施形態の高周波センサ装置に設けられるマイクロストリップアンテナの一例を表す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】スイッチ１２０、１２４の操作による電波ビームの放射方向の変化を表す模式図である。
【図５】本実施形態の高周波センサ装置において実行される動作を表すフローチャートである。
【図６】動作のタイミングなどを表すグラフ図である。
【図７】高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【図８】高周波センサ装置の動作を説明するための模式図である。
【図９】電波ビームを３方向に放射可能とした具体例を表す模式図である。
【図１０】本実施形態の高周波センサ装置において用いることができるアンテナ１００の模式平面図である。
【図１１】アンテナ１００においてスイッチ操作により電波ビームの方向が変化することを表した模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における高周波センサ装置の動作を例示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 高周波部、 １２ 高周波回路、 １４ 発振回路、 １６ 検波回路、 ２０ 制御部、 ２２ 増幅器、 ２４ 比較器、 ２６ 制御判断回路、 ３０ 負荷制御回路、３２ トリガ入力部、１００ アンテナ、１０１ 基板、１０２ アンテナ素子（給電素子）、１０４、１０６ アンテナ素子（無給電素子）、１０８ 給電線、１１０ 制御線、１１５ 接地線、１１６ アース電極、１１８ 接地線、１２０、１２４ スイッチ、１３０、１３２ 無給電素子、９００ 被検知体、ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を発生する発振回路と、
前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する検波回路と、
前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、
前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、
を備え、
前記制御判断回路は、
前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、
前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、
を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項２】
送信波を発生する発振回路と、
前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する検波回路と、
前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、
前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力回路と、
を備え、
前記制御判断回路は、
前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、
前記アンテナから放射される電波の方向を前記スキャンモードよりも遅い速度で前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、
を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項３】
前記テストモードにおける前記切り替えの順番は、前記スキャンモードにおける前記切り替えの順番と同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波センサ装置。
【請求項４】
前記制御判断回路は、前記スキャンモードを実行中に前記トリガが入力されると前記スキャンモードを終了し、前記スキャンモードにおいて最初に電波が放射される方向から前記テストモードを開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項５】
前記制御判断回路は、前記テストモードにおいて電波の方向を前記複数の方向の全てに切り替えた後に前記トリガが入力されると、前記テストモードを終了し、前記スキャンモードを開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項１】
送信波を発生する発振回路と、
前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する検波回路と、
前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、
前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力部と、
を備え、
前記制御判断回路は、
前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、
前記アンテナから放射される電波の方向を前記トリガの入力に応じて前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、
を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項２】
送信波を発生する発振回路と、
前記送信波を複数の方向に放射可能とし、前記送信波の物体による反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する検波回路と、
前記検波回路から出力される信号に含まれるドップラー信号に基づいて被検知体の検知の有無を判定する制御判断回路と、
前記制御判断回路にトリガを入力するトリガ入力回路と、
を備え、
前記制御判断回路は、
前記アンテナから放射される電波の方向を自動的に前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるスキャンモードと、
前記アンテナから放射される電波の方向を前記スキャンモードよりも遅い速度で前記複数の方向のいずれかに順次切り替えるテストモードと、
を実行可能であることを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項３】
前記テストモードにおける前記切り替えの順番は、前記スキャンモードにおける前記切り替えの順番と同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波センサ装置。
【請求項４】
前記制御判断回路は、前記スキャンモードを実行中に前記トリガが入力されると前記スキャンモードを終了し、前記スキャンモードにおいて最初に電波が放射される方向から前記テストモードを開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項５】
前記制御判断回路は、前記テストモードにおいて電波の方向を前記複数の方向の全てに切り替えた後に前記トリガが入力されると、前記テストモードを終了し、前記スキャンモードを開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１８０５５２（Ｐ２００８−１８０５５２Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３０１９（Ｐ２００７−１３０１９）
【出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]