JP2005283384A - マイクロウエーブセンサ、およびマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成によって、複数台を近接して配置する場合でも相互の電波干渉の影響を抑制して高い信頼性を確保するとともに、設置場所を特に選ぶことなく容易に設置できるマイクロウエーブセンサを提供する。
【解決手段】 検知エリアに向けてマイクロ波を送信するとともに、この検知エリア内に存在する物体からの反射波に基づいて物体検知動作を行い、この物体検知動作の結果に基づいて物体検知信号を出力するマイクロウエーブセンサ１において、物体検知動作を所定の検知周期で間欠的に行わせる検知動作制御手段（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、検知周期の時間設定を変更する時間設定変更手段１０ｄと、人体検知時に得られる信号の周波数領域以外の信号が物体検知信号に含まれて出力されることを抑制するフィルタ手段２７とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可視光線よりも低周波の電磁波を用いた能動型のセンサであるマイクロウエーブセンサに関し、特に、複数台を近接して配置する場合における相互の電波干渉の影響を抑制できるマイクロウエーブセンサ、およびマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムに関する。

従来、防犯装置の一つとして、マイクロ波を検知エリアに向けて発信し、検知エリア内に人体が存在する場合には、その人体からの反射波（ドップラー効果によって変調したマイクロ波）を受信して人体（侵入者）を検知するマイクロウエーブセンサが知られている。

このマイクロウエーブセンサは、マイクロ波の発信および受信を行うアンテナを備えており、このアンテナから検知エリアに向けて発信されたマイクロ波は、検知エリア内に人体が存在する場合、ドップラー効果によりその人体からの反射波の周波数が変調されてアンテナに受信される。つまり、この場合、アンテナから発信されたマイクロ波の周波数に対してアンテナに受信されるマイクロ波は変調されるため、マイクロウエーブセンサの出力信号波形に変化が生じ、これによってマイクロウエーブセンサから人体検知信号が発信されるようになっている。

なお、一般に、この種のマイクロウエーブセンサは、検知エリア内の人体からの赤外線を受けて人体とその周囲との温度差から侵入者を検知する受動型赤外線センサ（ＰＩＲセンサ）と組み合わせて使用される（例えば、特許文献１参照。）。つまり、マイクロウエーブセンサの検知エリアと受動型赤外線センサの検知エリアとを重ね、両者の検知出力のＡＮＤを取ることで両センサの弱点を補完し、人体検知の信頼性を高めるようにしている。

ところで、上記マイクロウエーブセンサを同一空間に複数個配置する場合や隣接する空間にそれぞれ配置する場合には、各マイクロウエーブセンサから発せられる電波の干渉が懸念される。一般にマイクロウエーブセンサのアンテナはセンサ設置状態において鉛直方向に延びる方向に配置されている。このように構成された一対のセンサを、例えば、同一室内の互いに対向する壁面に配置した場合、各マイクロウエーブセンサのアンテナ偏波面が同一面上で重なり合うことになり、これによって互いの電波同士が干渉してしまう。このため、マイクロウエーブセンサの出力信号波形にノイズが混在することになり、正常な動作が妨げられる虞があった。また、互いに隣り合う室内にそれぞれマイクロウエーブセンサを配置した場合であっても、配置する壁面が互いに対向しているときには、マイクロ波は壁面を透過するために上記と同様に、互いの電波同士が干渉して、正常な動作が妨げられる虞があった。

図４は、このような従来技術のマイクロウエーブセンサ１００の回路構成を示すブロック図である。

図４に示すように、マイクロウエーブセンサ１００は、マイクロ波を発振する発振用電源２６と、この発振用電源２６から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信する送信アンテナ２２と、人体などによって反射されたマイクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２１と、この受信アンテナ２１で受信されたマイクロ波と発振用電源２６の電圧波形とをミキシングして出力するミキサ２３と、このミキサ２３の出力を増幅するＩＦアンプ２５と、マイクロウエーブセンサ１００全体の制御を行うマイクロプロセッサ１１０と、このマイクロプロセッサ１１０へクロック信号ＣＬＫを供給する発振回路１１とを備えている。なお、発振回路１１としては、例えば、セラミック発振子や水晶発振子などを使用するものが挙げられるが、これらに限るものではない。

また、ミキサ２３とＩＦアンプ２５との間にはスイッチ２４ａが挿入されるとともに、送信アンテナ２２と発振用電源２６との間にもスイッチ２４ｂが挿入されている。これらのスイッチ２４ａ、２４ｂは電気的な接続状態を外部からの信号によって切り換え可能なものであり、さらに同期して切り換えられるように接続されている。

マイクロプロセッサ１１０は、これらのスイッチ２４ａ、２４ｂの切り換えを制御するスイッチング制御信号Ｓ０を出力するスイッチング制御部１０ａと、このスイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ０の周期を決定するタイマー１０ｂと、このタイマー１０ｂに検知周期（例えば２５０μｓ）を設定する時間設定部１０ｃとを有している。なお、スイッチング制御信号Ｓ０の各周期におけるＯＮ時間については、不図示の別のタイマーを使用するか、あるいはソフトウェアタイマーなどで必要時間を確保すればよい。

また、マイクロプロセッサ１１０は、発振回路１１から供給されるクロック信号ＣＬＫを分周することによってシステムクロックを生成し、このシステムクロックに基づいてマイクロプロセッサ１１０内の各部を動作させている。タイマー１０ｂもこのシステムクロックに基づいて動作しているので、タイマー１０ｂの時間精度はシステムクロックあるいはその源となる発振回路１１のクロック信号ＣＬＫの精度に依存する。

スイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮのとき、スイッチ２４ａ、２４ｂはともに電気的な接続状態に切り換えられ、マイクロウエーブセンサ１００による人体などの検知動作が行われる。つまり、送信アンテナ２２から検知エリアに向けて送信されたマイクロ波は、検知エリア内に人体などが存在する場合、ドップラー効果によりその人体などからの反射波の周波数が変調されて受信アンテナ２１に受信される。この受信された反射波はミキサ２３によって発振用電源２６の電圧波形とミキシングされた後、ＩＦアンプ２５によって増幅され、このＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ０がマイクロウエーブセンサ１００の人体検知信号出力として得られる。なお、検知エリア内に人体などが存在していない場合には、周波数が変調された反射波は受信アンテナ２１では受信されない。そのため、ＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ０におけるＩＦ周波数は「０」となり、マイクロウエーブセンサ１００からは人体検知信号が出力されない。

一方、スイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ０がＯＦＦのときは、スイッチ２４ａ、２４ｂはともに電気的な非接続状態に切り換えられるので、マイクロウエーブセンサ１００による人体などの検知動作は行われない。

図５は、上記の従来技術のマイクロウエーブセンサ１００を２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ０を比較するタイムチャートの例であり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号Ｓ０を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号Ｓ０を示す。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、これらのマイクロウエーブセンサ１００では、人体などの検知動作は所定の検知周期で間欠的に行われる。１台目のマイクロウエーブセンサ１００では、周期Ｔ０１ａで、１周期毎にスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮになる時間Ｔ０２ａの期間に検知動作が行われる。２台目のマイクロウエーブセンサ１００では、周期Ｔ０１ｂで、１周期毎にスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮになる時間Ｔ０２ｂの期間に検知動作が行われる。なお、スイッチング制御信号Ｓ０の周期としては例えば２５０μｓ、そのうちのＯＮ時間としては例えば５０μｓと設定してもよいが、このような時間設定に限るものではない。

２台のマイクロウエーブセンサ１００を相互に近接させて使用する場合、例えば、１台目と２台目のそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮになるタイミングが時間軸上で十分離れていれば、互いの電波同士が干渉して正常な動作が妨げられることはないと言える。

また、それぞれのマイクロウエーブセンサ１００におけるスイッチング制御信号Ｓ０の周期Ｔ０１ａおよび周期Ｔ０１ｂが完全に同一であれば、それぞれのスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮになるタイミングは時間軸上で常に同じ距離を保持したままである。したがって、それぞれのスイッチング制御信号Ｓ０のＯＮのタイミングが最初から偶然に重なっていない限り、互いの電波同士が干渉することはない。

図６は、同様にマイクロウエーブセンサ１００を２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ０を比較するタイムチャートの例であって図５とは異なる時点のものであり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号Ｓ０を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号Ｓ０を示す。図７は、このときの一方のマイクロウエーブセンサ１００のＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ０の波形の一例である。

上述したように、それぞれのスイッチング制御信号Ｓ０の周期はマイクロプロセッサ１１０のタイマー１０ｂによって決められており、このタイマー１０ｂの時間精度はシステムクロックあるいはその源となる発振回路１１のクロック信号ＣＬＫの精度に依存している。発振回路１１に使用されるセラミック発振子や水晶発振子などの周波数精度は高いものの、基準となる周波数に対してわずかな誤差があり、またこのような誤差は発振子の個体毎に異なっている。つまり、スイッチング制御信号Ｓ０の周期には、厳密に言えばマイクロウエーブセンサ１００毎にわずかな差があり、図中のスイッチング制御信号Ｓ０の周期Ｔ０１ａと周期Ｔ０１ｂにもわずかな差がある。

そのため、長時間が経過する間には、１台目と２台目のスイッチング制御信号Ｓ０がＯＮになるタイミングの時間軸上での距離が変化し、やがて、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、それぞれのスイッチング制御信号Ｓ０のＯＮのタイミングがほぼ重なる状況が現れることになる。この状況では互いの電波同士が干渉するためにノイズが発生する。このような状態はしばらく続くが、さらに時間が経過すると、それぞれのスイッチング制御信号Ｓ０のＯＮのタイミングは再び重ならないようになり、その後も同様のことが周期的に繰り返される。このような電波同士の干渉によるノイズを干渉ノイズと呼ぶことにすると、一方のマイクロウエーブセンサ１００のＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ０における干渉ノイズは、例えば、図７に示すような波形となる。この例では、干渉ノイズの周波数は約１４Ｈｚである。

干渉ノイズはスイッチング制御信号Ｓ０の周期Ｔ０１ａおよび周期Ｔ０１ｂに基づいて一定の周期で発生するので、その周期、あるいはその逆数である干渉ノイズの周波数ｆ３は、それぞれ計算によって求めることができる。２台のマイクロウエーブセンサ１００のそれぞれの発振回路１１のクロック信号ＣＬＫの周波数の差の比率をＡ、スイッチング制御信号Ｓ０の周期をＴ０１とすると、干渉ノイズの周波数ｆ０は次の数式で表される。

ｆ０ ＝ Ａ／Ｔ０１ ・・・（１）
この数式（１）に、Ａ＝３５３０［ｐｐｍ］、Ｔ０１＝２５０［μｓ］を代入すると、ｆ０≒１４．１［Ｈｚ］となり、図７に示した干渉ノイズの周波数とほぼ一致する。

なお、クロック信号ＣＬＫの周波数の差の比率Ａの実際の値は、例えば、セラミック発振子であれば数千ｐｐｍ程度までの範囲に分布し、発振子の個体毎でも異なっている。したがって、２台のマイクロウエーブセンサ１００の組み合わせによって、干渉ノイズの周波数はそれぞれ異なったものとなる。

このような干渉ノイズの周波数が、マイクロウエーブセンサ１００が人体などを検知した際に出力される信号の周波数帯域（例えば５〜５０Ｈｚ）内に入ると、ＩＦアンプ２５によって増幅され、マイクロウエーブセンサ１００の人体検知信号出力となって現れることになる。

このような互いの電波同士の干渉を防止するための一つの手段としては、各マイクロウエーブセンサが発するマイクロ波の周波数をそれぞれ異ならせることが行われている。

また、各マイクロウエーブセンサを相互に電気的に接続して共通の同期信号を使用することにより、各マイクロウエーブセンサの検知動作のタイミングが他とは重ならないようにする方法もある。

あるいは、各マイクロウエーブセンサのアンテナを鉛直方向に対して傾斜させて設置することにより、アンテナ同士の偏波面が同一面上で重ならないようにして干渉を抑制できるマイクロウエーブセンサも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このマイクロウエーブセンサは、検知エリアに向けてマイクロ波を発信すると共にこの検知エリアから反射されるマイクロ波を受信するアンテナを備え、このアンテナが受信したマイクロ波に基づいて検知エリア内における人体検知を行うマイクロウエーブセンサにおいて、上記アンテナは、センサ設置状態において鉛直方向および水平方向を除く斜め方向に延びるように配設されていることを特徴とするものである。
特開平１１−３９５７４号公報 特開２００２−３１１１５４号公報

しかしながら、上述の従来技術のように、各マイクロウエーブセンサが発するマイクロ波の周波数をそれぞれ異ならせる場合、実際には使用できる周波数帯域が各国の法制などによって規制されていることが多い。このため、使用周波数の異なるマイクロウエーブセンサはあまり多く用意できないことになる。

また、各マイクロウエーブセンサを相互に電気的に接続して共通の同期信号を使用するためには配線作業が必要になり、設置作業が面倒になるだけでなく、配線に起因する新たな問題（例えば、配線の接触不良や断線などによって、一部または全部のマイクロウエーブセンサの正常な動作が妨げられるなど）が発生することも考えられる。

マイクロウエーブセンサのアンテナを鉛直方向に対して傾斜させて設置する方法についても、設置場所によっては現実的に採用困難なこともある。

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、簡単な構成によって、複数台を近接して配置する場合でも相互の電波干渉の影響を抑制して高い信頼性を確保するとともに、設置場所を特に選ぶことなく容易に設置できるマイクロウエーブセンサ、およびマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のマイクロウエーブセンサは、検知エリアに向けてマイクロ波を送信するとともに、この検知エリア内に存在する物体からの反射波に基づいて物体検知動作を行い、この物体検知動作の結果に基づいて物体検知信号を出力するマイクロウエーブセンサにおいて、前記物体検知動作を所定の検知周期で間欠的に行わせる検知動作制御手段と、前記検知周期の時間設定を変更する時間設定変更手段と、人体検知時に得られる信号の周波数領域以外の信号が前記物体検知信号に含まれて出力されることを抑制するフィルタ手段とを備えていることを特徴とする。

ここで、前記検知周期としては、例えば、２５０μｓ程度の時間設定が挙げられるが、このような時間設定に限るものではない。また、この時間設定を変更する場合には、例えば、１０μｓを加えて２６０μｓにすればよいが、このような変更に限るものではない。前記マイクロウエーブセンサを複数台使用する場合、マイクロウエーブセンサ毎にこの時間設定の変更を行って、それぞれの検知周期が互いに異なるようにする。

この発明のマイクロウエーブセンサによれば、複数台を相互に近接させて使用する場合に電波干渉によって発生する干渉ノイズの周波数を、人体などを検知した際に出力される信号の周波数帯域には入らないような高い周波数にできる。このような高い周波数の干渉ノイズは、前記フィルタ手段によって前記物体検知信号に含まれて出力されることが抑制され、前記物体検知信号に出力されるのは専ら人体などを検知した際の本来の信号のみとなる。これにより、マイクロウエーブセンサ間の相互の電波干渉の影響が抑制され、人体検知動作の高い信頼性を確保できる。また、マイクロウエーブセンサ間を配線で接続したり、アンテナを傾斜させて設置したりする必要もないので、マイクロウエーブセンサの設置場所を特に選ぶことなく容易に設置できる。使用するマイクロ波の周波数は共通の１つのみでよいので、各国の法制などによる規制も全く問題とはならない。

また、本発明のマイクロウエーブセンサにおいて、前記検知周期の時間設定に関する情報を入力する情報入力手段を備え、前記時間設定変更手段は、前記情報入力手段によって入力される情報に基づいて前記検知周期の時間設定を変更することを特徴としてもよい。

ここで、前記情報入力手段としては、例えば、ディップスイッチやジャンパスイッチなどが挙げられるが、これらに限るものではない。

この発明のマイクロウエーブセンサによれば、前記情報入力手段によって前記検知周期の時間設定に関する情報が入力されると、入力された情報に基づいて前記検知周期の時間設定が変更される。これにより、前記情報入力手段を操作して入力される情報を変更することにより、検知周期を変更できる。前記情報入力手段を容易に操作できるものにしておけば、複数台のマイクロウエーブセンサの設置時などに、それぞれのマイクロウエーブセンサの検知周期を相異なるように設定して、相互の電波干渉の影響を抑制できる。製造時点で、前記情報入力手段から入力される情報を変えることにより検知周期を異ならせた多数種類のマイクロウエーブセンサを準備し、設置時にそれらを使い分ける必要もなくなるので、製造コストや販売管理コストを削減できる。

また、本発明のマイクロウエーブセンサにおいて、前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差から侵入物体を検知する受動型赤外線センサをさらに備え、この受動型赤外線センサが侵入物体を検知しているときのみ、前記物体検知信号の出力を許可することを特徴としてもよい。

この発明のマイクロウエーブセンサによれば、例え、干渉ノイズの一部が低いレベルで前記フィルタ手段を通過したとしても、受動型赤外線センサが侵入物体を検知していなければ物体検知信号が出力されることはない。これにより、人体検知動作の信頼性をさらに高めることができる。

また、本発明のマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムは、上記のいずれかのマイクロウエーブセンサ複数台を相互に近接させて使用する場合に、これらのマイクロウエーブセンサの相互干渉を防止するマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムであって、前記マイクロウエーブセンサそれぞれの前記時間設定変更手段によって、それぞれの前記検知周期を互いに所定値以上異ならせることを特徴とする。

ここで、人体検知時に得られる信号の周波数領域の上限値と前記フィルタ手段の特性に基づいて定められる許容可能な雑音の周波数下限値をｆＬｏｗ、前記マイクロウエーブセンサそれぞれの検知周期のうちの最長のものをＴｍａｘ、前記マイクロウエーブセンサの任意の２台の組み合わせでの検知周期の差をΔＴとすると、
ΔＴ ≧ ｆＬｏｗ × Ｔｍａｘ²
を満たすようにする。なお、人体検知時に得られる信号の周波数領域が例えば５〜５０Ｈｚであり、前記フィルタ手段として４次のローパスフィルタ（カットオフ周波数＝５０Ｈｚ）を使用し、干渉ノイズを２４ｄＢ以上減衰させるのであれば、ｆＬｏｗ＝１００［Ｈｚ］を代入して、前記マイクロウエーブセンサそれぞれの検知周期を決めるようにすればよい。

この発明のマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムによれば、複数台のマイクロウエーブセンサを相互に近接させて使用する場合に電波干渉によって発生する干渉ノイズが前記物体検知信号に含まれて出力されることが抑制され、前記物体検知信号に出力されるのは専ら人体などを検知した際の本来の信号のみとなる。これにより、マイクロウエーブセンサ間の相互の電波干渉の影響が抑制され、人体検知動作の高い信頼性を確保できる。

本発明のマイクロウエーブセンサによれば、複数台を相互に近接させて使用する場合に電波干渉によって発生する干渉ノイズの周波数を、人体などを検知した際に出力される信号の周波数帯域には入らないような高い周波数にできる。このような高い周波数の干渉ノイズは、前記フィルタ手段によって前記物体検知信号に含まれて出力されることが抑制され、前記物体検知信号に出力されるのは専ら人体などを検知した際の本来の信号のみとなる。これにより、マイクロウエーブセンサ間の相互の電波干渉の影響が抑制され、人体検知動作の高い信頼性を確保できる。また、マイクロウエーブセンサ間を配線で接続したり、アンテナを傾斜させて設置したりする必要もないので、マイクロウエーブセンサの設置場所を特に選ぶことなく容易に設置できる。使用するマイクロ波の周波数は共通の１つのみでよいので、各国の法制などによる規制も全く問題とはならない。

また、本発明のマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムによれば、複数台のマイクロウエーブセンサを相互に近接させて使用する場合に電波干渉によって発生する干渉ノイズが前記物体検知信号に含まれて出力されることが抑制され、前記物体検知信号に出力されるのは専ら人体などを検知した際の本来の信号のみとなる。これにより、マイクロウエーブセンサ間の相互の電波干渉の影響が抑制され、人体検知動作の高い信頼性を確保できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜マイクロウエーブセンサの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロウエーブセンサ１の回路構成を示すブロック図である。なお、図４を参照して説明した従来技術と同じ構成部材には同じ参照符号を付すこととする。

図１に示すように、マイクロウエーブセンサ１は、マイクロ波を発振する発振用電源２６と、この発振用電源２６から発振されたマイクロ波を検知エリアに向けて送信する送信アンテナ２２と、人体などの物体によって反射されたマイクロ波の反射波を受信する受信アンテナ２１と、この受信アンテナ２１で受信されたマイクロ波と発振用電源２６の電圧波形とをミキシングして出力するミキサ２３と、このミキサ２３の出力を増幅するＩＦアンプ２５と、このＩＦアンプ２５の出力のうちから人体などを検知した際の周波数帯域の信号のみを通過させるローパスフィルタ２７と、マイクロウエーブセンサ１全体の制御を行うマイクロプロセッサ１０と、このマイクロプロセッサ１０へクロック信号ＣＬＫを供給する発振回路１１と、マイクロプロセッサ１０へ情報を入力する入力部１２とを備えている。

ここで、発振回路１１としては、例えば、セラミック発振子や水晶発振子などを使用するものが挙げられるが、これらに限るものではない。入力部１２としては、例えば、複数のスイッチを内蔵するディップスイッチなどが挙げられるが、これに限るものではなく、ジャンパスイッチなどを使用してもよい。

また、ミキサ２３とＩＦアンプ２５との間にはスイッチ２４ａが挿入されるとともに、送信アンテナ２２と発振用電源２６との間にもスイッチ２４ｂが挿入されている。これらのスイッチ２４ａ、２４ｂは電気的な接続状態を外部からの信号によって切り換え可能なものであり、さらに同期して切り換えられるように接続されている。

マイクロプロセッサ１０は、これらのスイッチ２４ａ、２４ｂの切り換えを制御するスイッチング制御信号Ｓ１を出力するスイッチング制御部１０ａと、このスイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ１の周期を決定するタイマー１０ｂと、このタイマー１０ｂに検知周期Ｔ１１に対応する時間設定値（例えば２５０μｓ）を設定する時間設定部１０ｃと、入力部１２から入力される情報に基づいて時間設定部１０ｃが設定する時間設定値を変更する時間設定変更部１０ｄとを有している。ここでは、入力部１２から入力される情報は０〜５の範囲の整数Ｎであるとし、時間設定変更部１０ｄは、時間設定部１０ｃが設定する時間設定値に対して次の数式で定められる加算時間ΔＴを加算するものとする。

ΔＴ ＝ １０×Ｎ ［μｓ］ ・・・（２）
元の時間設置値が２５０μｓであれば、Ｎ＝１のときには加算時間ΔＴとして１０μｓが加算され、２６０μｓが検知周期Ｔ１１としてタイマー１０ｂに設定されることになる。ただし、加算時間ΔＴは最大でも、スイッチング制御信号Ｓ１の各周期におけるＯＮ時間Ｔ１２（例えば５０μｓ）は超えないように定めるものとする。なお、このスイッチング制御信号Ｓ１のＯＮ時間Ｔ１２については、例えば、不図示の別のタイマーを使用するか、あるいはマイクロプロセッサ１０のソフトウェアタイマーなどで必要時間を確保すればよい。

スイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ１がＯＮのとき、スイッチ２４ａ、２４ｂはともに電気的な接続状態に切り換えられ、マイクロウエーブセンサ１による人体などの検知動作が行われる。つまり、送信アンテナ２２から検知エリアに向けて送信されたマイクロ波は、検知エリア内に人体などが存在する場合、ドップラー効果によりその人体などからの反射波の周波数が変調されて受信アンテナ２１に受信される。この受信された反射波はミキサ２３によって発振用電源２６の電圧波形とミキシングされた後、ＩＦアンプ２５によって増幅される。さらに、このＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ１のうちからローパスフィルタ２７を通過したＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ２がマイクロウエーブセンサ１の人体検知信号出力として得られる。なお、検知エリア内に人体などが存在していない場合には、周波数が変調された反射波は受信アンテナ２１では受信されない。そのため、ＩＦアンプ２５からのＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ１がさらにローパスフィルタ２７を通過した後のＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ２におけるＩＦ周波数が「０」となり、マイクロウエーブセンサ１からは人体検知信号が出力されない。

一方、スイッチング制御部１０ａから出力されるスイッチング制御信号Ｓ１がＯＦＦのときは、スイッチ２４ａ、２４ｂはともに電気的な非接続状態に切り換えられるので、マイクロウエーブセンサ１による人体などの検知動作は行われない。

＜マイクロウエーブセンサを２台使用する場合の例＞
図２は、本発明の一実施形態に係るマイクロウエーブセンサ１を２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ１を比較するタイムチャートの例であり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号Ｓ１を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号Ｓ１を示す。図３は、この場合の一方のマイクロウエーブセンサ１のＩＦアンプ２５からの出力波形の一例であり、（ａ）はローパスフィルタ２７通過前のＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ１を示し、（ｂ）はローパスフィルタ２７通過後のＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ２を示す。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、これらのマイクロウエーブセンサ１では、人体などの検知動作は所定の検知周期で間欠的に行われる。１台目のマイクロウエーブセンサ１では、入力部１２からマイクロプロセッサ１０へ入力される情報はＮ＝１、加算時間ΔＴａ＝１０［μｓ］、検知周期Ｔ１１ａ＝２６０［μｓ］とする。２台目のマイクロウエーブセンサ１では、入力部１２からマイクロプロセッサ１０へ入力される情報はＮ＝４、加算時間ΔＴｂ＝４０［μｓ］、検知周期Ｔ１１ｂ＝２９０［μｓ］とする。なお、このような時間設定に限るものではない。

従来技術の説明において述べたように、２台のマイクロウエーブセンサ１を相互に近接させて使用する場合、時間が経過するうちに１台目と２台目のそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ１のＯＮのタイミングが重なることで干渉ノイズが発生する。この干渉ノイズはそれぞれのスイッチング制御信号Ｓ１の周期Ｔ１１ａおよび周期Ｔ１１ｂに基づいて一定の周期で発生するので、その周期、あるいはその逆数である干渉ノイズの周波数ｆは、それぞれ計算によって求めることができる。周期Ｔ１１ａと周期Ｔ１１ｂの差をΔＴａｂ、一方のスイッチング制御信号Ｓ１の周期をＴ１１とすると、干渉ノイズの周波数ｆは次の数式で表される。

ｆ ＝ ΔＴａｂ／Ｔ１１² ・・・（３）
この数式（３）に、ΔＴａｂ＝２９０−２６０＝３０［μｓ］、Ｔ１１＝２６０［μｓ］を代入すると、ｆ≒４４４［Ｈｚ］となり、図３（ａ）に示した干渉ノイズの周波数（約５００Ｈｚ）に近い値が得られる。

また、この数式（３）から、２台のマイクロウエーブセンサ１のそれぞれの発振回路１１にクロック信号ＣＬＫの周波数のわずかな差があっても、ΔＴａｂの値がそれに応じてわずかに変化するのみであり、干渉ノイズの周波数ｆの計算値自体は大きく変化しないことがわかる。例えば、上記と同様の場合にクロック信号ＣＬＫの周波数の差が２０００ｐｐｍであれば、ΔＴａｂには±０．５２μｓの変化が現れるが、干渉ノイズの周波数ｆとしては約４３６Ｈｚまたは約４５１Ｈｚとなるだけである。クロック信号ＣＬＫの周波数の差がその２倍の４０００ｐｐｍになって、ΔＴａｂに±１．０４μｓの変化が現れても、干渉ノイズの周波数ｆとしては約４５９Ｈｚまたは約４２８Ｈｚになるだけである。これは、従来技術の場合の数式（１）のように、クロック信号ＣＬＫの周波数の差が２倍になれば、干渉ノイズの周波数ｆ０もそのまま２倍に変化するのとは大きな相違点である。

また、この数式（３）からわかるように、干渉ノイズの周波数ｆは、スイッチング制御信号Ｓ１の周期の差ΔＴａｂ、および検知周期Ｔ１１に依存する。したがって、検知周期Ｔ１１に応じてΔＴａｂを適切な範囲に定めることにより、干渉ノイズの周波数ｆを、人体などを検知した際に出力される信号の周波数帯域（例えば５〜５０Ｈｚ）に比べて大きくし、周波数軸上で十分離してやれば、ローパスフィルタ２７によって干渉ノイズを十分低いレベルまで減衰させることが可能になる。

例えば、ローパスフィルタ２７として、４次のローパスフィルタ（カットオフ周波数＝５０Ｈｚ）を使用し、干渉ノイズを２４ｄＢ以上減衰させるのであれば、干渉ノイズの周波数ｆの下限値が１００Ｈｚになるようにすればよい。干渉ノイズの周波数ｆが１００Ｈｚ以上になるのは、次の条件式を満たすときである。

ΔＴａｂ ≧ １００×Ｔ１１² ・・・（４）
この条件式（４）のＴ１１として、１台目のマイクロウエーブセンサ１の検知周期Ｔ１１ａの値（２６０μｓ）を代入すると、
ΔＴａｂ ≧ ６．７６［μｓ］ ・・・（５）
となり、条件式（４）のＴ１１として、２台目のマイクロウエーブセンサ１の検知周期Ｔ１１ｂの値（２９０μｓ）を代入すると、
ΔＴａｂ ≧ ８．４１［μｓ］ ・・・（６）
となり、条件式（５）および（６）をともに満たすには、検知周期の長い方に対応している条件式（６）を満たすこと、すなわち、ΔＴａｂが８．４１μｓ以上であればよいことがわかる。

なお、マイクロウエーブセンサ１のマイクロプロセッサ１０のタイマー１０ｂの最小設定単位が例えば１μｓであれば、ΔＴａｂは小数点以下を切り上げて、常に９μｓ以上になるように設定すればよい。図１を参照した説明では、入力部１２から入力される情報が０〜５の範囲の整数Ｎである場合に、時間設定部１０ｃが設定する時間設定値に対して、数式（２）によって定められる加算時間ΔＴを加算することを例示したが、上記の結果を考慮して、例えば次の数式を代わりに用いてもよい。

ΔＴ ＝ ９×Ｎ ［μｓ］ ・・・（７）
このようにすれば、それぞれのマイクロウエーブセンサ１の入力部１２からマイクロプロセッサ１０へ入力される情報である数値Ｎを異ならせることで、それぞれの検知周期に少なくとも９μｓ以上の差を持たせることができる。入力部１２として、例えばロータリー式のディップスイッチを使用して、そのディップスイッチのポジション番号と数値Ｎが直接的に対応するように構成してもよい。このときは、それぞれのマイクロウエーブセンサ１のディップスイッチのポジション番号を異ならせるという容易な作業のみで、干渉ノイズの周波数ｆを、人体などを検知した際に出力される信号の周波数帯域から十分離すことができる。ただし、入力部１２はこのような構成に限るものではない。

以上説明したように、マイクロウエーブセンサ１を２台使用する場合に、入力部１２からマイクロプロセッサ１０へ入力される情報を互いに異ならせて、それぞれの検知周期の差が上記説明のようにして定められる所定値以上にすることで、ローパスフィルタ２７通過後のＩＦ出力信号ＩＦｏｕｔ２は、例えば、図３（ｂ）に示すような波形となる。干渉ノイズはほぼ完全に取り除かれているので、相互の電波干渉の影響が抑制され、マイクロウエーブセンサ１の高い信頼性を確保することができる。

＜マイクロウエーブセンサを３台以上使用する場合の例＞
以上の説明では、２台のマイクロウエーブセンサ１を相互に近接させて使用する場合を取り上げたが、３台以上を使用する場合にも応用可能である。すなわち、それぞれのマイクロウエーブセンサ１において、入力部１２からマイクロプロセッサ１０へ入力される情報を異ならせて、各マイクロウエーブセンサ１のいずれの組み合わせでも検知周期の差が常に所定値以上になるように設定しておけば、相互の電波干渉の影響が抑制される。

また、マイクロウエーブセンサ１の入力部１２の利用方法については、工場などでの製造時点で予め入力情報設定を異ならせたものを複数種類準備しておき、その入力情報設定の内容をマイクロウエーブセンサ１の外装の一部や製品パッケージなどに識別可能に表示してもよい。このようにすれば、複数台のマイクロウエーブセンサ１を相互に近接させて設置する際に、入力情報設定の内容を確認しながら、相互干渉が発生しない組み合わせを選んで設置することができる。

あるいは、入力部１２をディップスイッチで実現し、設置時などにマイクロウエーブセンサ１のカバーを開けてディップスイッチの設定を手動で変えられるようにしておけば、それぞれのディップスイッチの設定やポジション番号を互いに異ならせるようにするだけでよい。製造時の入力情報設定はすべて同一にしておけばよく、入力情報設定内容の表示なども不要である。

上述した実施形態の構成によれば、複数台のマイクロウエーブセンサ１を相互に近接させて使用する場合でも、マイクロウエーブセンサ１毎にスイッチング制御信号Ｓ１の周期の設定を変えるだけで、相互の電波干渉の影響を抑制して高い信頼性を確保できる。それぞれのマイクロウエーブセンサ１が使用するマイクロ波の周波数は共通の１つのみでよいので、各国の法制などによる規制も全く問題とはならない。マイクロウエーブセンサ１相互間の配線も不要であり、アンテナなどの傾斜設置も不要なので、設置作業も極めて容易である。

＜その他の使用例、変形例など＞
また、このマイクロウエーブセンサ１にさらに、検知エリア内の人体からの赤外線を受けて人体とその周囲との温度差から侵入者を検知する受動型赤外線センサを備えるようにするとともに、これらのセンサの検知出力のＡＮＤを人体検知出力とする（受動型赤外線センサが人体を検知しているときのみ、マイクロウエーブセンサ１からの人体検知信号の出力を許可する）ことで、人体検知の信頼性を高めるようにしてもよい。なお、マイクロウエーブセンサ１の検知エリアと受動型赤外線センサの検知エリアとは厳密に重なるとは限らないが、これらの検知エリアの主要な部分がなるべく多く重なるようにすることが望ましい。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明の一実施形態に係るマイクロウエーブセンサの回路構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るマイクロウエーブセンサを２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号を比較するタイムチャートの例であり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号を示す。 図２の場合の一方のマイクロウエーブセンサのＩＦアンプからの出力波形の一例であり、（ａ）はローパスフィルタ通過前のＩＦ出力信号を示し、（ｂ）はローパスフィルタ通過後のＩＦ出力信号を示す。 従来技術のマイクロウエーブセンサの回路構成を示すブロック図である。 従来技術のマイクロウエーブセンサを２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号を比較するタイムチャートの例であり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号を示す。 従来技術のマイクロウエーブセンサを２台使用する場合のそれぞれのスイッチング制御信号を比較するタイムチャートの例であって図５とは異なる時点のものであり、（ａ）は１台目のスイッチング制御信号を示し、（ｂ）は２台目のスイッチング制御信号を示す。 図６のときの一方のマイクロウエーブセンサのＩＦアンプからの出力の波形の一例である。

符号の説明

１ マイクロウエーブセンサ
１０ マイクロプロセッサ
１０ａ スイッチング制御部
１０ｂ タイマー
１０ｃ 時間設定部
１０ｄ 時間設定変更部
１１ 発振回路
１２ 入力部
２１ 受信アンテナ
２２ 送信アンテナ
２３ ミキサ
２４ａ、２４ｂ スイッチ
２５ ＩＦアンプ
２６ 発振用電源
２７ ローパスフィルタ
１００ マイクロウエーブセンサ（従来技術）
１１０ マイクロプロセッサ（従来技術）

Claims (7)

1. 検知エリアに向けてマイクロ波を送信するとともに、この検知エリア内に存在する物体からの反射波に基づいて物体検知動作を行い、この物体検知動作の結果に基づいて物体検知信号を出力するマイクロウエーブセンサにおいて、
   前記物体検知動作を所定の検知周期で間欠的に行わせる検知動作制御手段と、
   前記検知周期の時間設定を変更する時間設定変更手段と、
   人体検知時に得られる信号の周波数領域以外の信号が前記物体検知信号に含まれて出力されることを抑制するフィルタ手段とを備えていることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
2. 請求項１に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
   前記検知周期の時間設定に関する情報を入力する情報入力手段を備え、
   前記時間設定変更手段は、前記情報入力手段によって入力される情報に基づいて前記検知周期の時間設定を変更することを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
3. 請求項２に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
   前記情報入力手段はディップスイッチであることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
4. 請求項２に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
   前記情報入力手段はジャンパスイッチであることを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のマイクロウエーブセンサにおいて、
   前記検知エリア内からの赤外線を受け、周囲との温度差から侵入物体を検知する受動型赤外線センサをさらに備え、
   この受動型赤外線センサが侵入物体を検知しているときのみ、前記物体検知信号の出力を許可することを特徴とするマイクロウエーブセンサ。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のマイクロウエーブセンサ複数台を相互に近接させて使用する場合に、これらのマイクロウエーブセンサの相互干渉を防止するマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムであって、
   前記マイクロウエーブセンサそれぞれの前記時間設定変更手段によって、それぞれの前記検知周期を互いに所定値以上異ならせることを特徴とするマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システム。
7. 請求項６に記載のマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システムにおいて、
   人体検知時に得られる信号の周波数領域の上限値と前記フィルタ手段の特性に基づいて定められる許容可能な雑音の周波数下限値をｆＬｏｗ、
   前記マイクロウエーブセンサそれぞれの検知周期のうちの最長のものをＴｍａｘ、
   前記マイクロウエーブセンサの任意の２台の組み合わせでの検知周期の差をΔＴとするときに、
   ΔＴ ≧ ｆＬｏｗ × Ｔｍａｘ²
   を満たすことを特徴とするマイクロウエーブセンサの相互干渉防止システム。
   

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