专利名称:近程探测器的制作方法
技术领域:
本发明涉及近程探测器,其检测在近距离状态的检测中使用的特定的电磁波的放射空间的变化,还涉及使用微波的近程探测器。
背景技术:
现有的一般的近程探测器,如专利文献1中所述,由如下机构构成振荡机构;共振机构,其与所述振荡机构的振荡频率的高次谐波共振;检测电极,其连接在所述共振机构;和检测机构,其检测基于所述检测电极和被检测物之间的静电电容变化的信号变化。在此使用的所述振荡机构是以预先规定的规定频率振动的回路。另外,由lc串联共振回路构成的共振机构,构成为与振荡频率的高次谐波等共振的回路,而不与振荡频率共振。
因此,如果物体靠近检测电极,则物体表面和检测电极之间的静电电容变化,从而,检测信号变化。通过监视该检测信号的信号变化,能够检测到物体的接近。
在这种近程探测器中,通过将静电电容的初始值,以成为从与共振频率一致时的值起增加了规定量的值的方式进行设定,而提高针对温度变化或长期化的特性。
在专利文献1中记载的现有的近程探测器中,由于检测物体和检测电极之间的静电电容,因此由于人或物体的大小而形成检测距离不同的结果,有可能造成检测精度差的误操作。另外,还存在检测对象的周围的雨或湿度的变化引起的误操作多的问题。还有,在将该近程探测器配设在车辆的导电性主体的情况下,由于检测检测电极和车辆的金属主体地线之间的静电电容,因此,难以区分该门的开闭动作和夹在该门的情况等,现实中,还存在难以将检测电极设置在车辆的金属主体的问题。
另一方面,作为使用从天线输出的200khz~1mhz左右的振荡频率的回路,公知的有铁耳明(theremin)回路。该铁耳明回路,将人的手靠近振荡器、和其振荡器的局部的天线时的振荡频率的变化,转换为声音的变化而作为电子乐器使用。该铁耳明回路,如果作为使用电磁波进行检测的近程探测器使用,则能够将距离的变化作为频率的变化进行检测。
然而,在一般的铁耳明回路中,如果中间存在有人体,或附近存在有人体,则在振荡器的局部,人引起电容器电容变化的量导致频率变化,人的大小的影响大,假设改变物体的材质,增大物体的大小,对近程探测器来说,也不能提高精度。还有,在人体等的近距离的检测中,由于天线和人体之间的静电电容起大的作用,从而检测变得不可能。
因此,在专利文献2的技术中,放射进行了宽频带的调频的微波,将该微波的反射接收的信号和发送的信号进行混频,检测从具有对应微波的传播距离的频率和相位的天线放射的微波的反射波,并从混频器输出拍频信号,所述拍频信号基于从放射到接收反射波为止的时间,而运算距物体的距离。作为该信号处理,由拍频信号和具有对应规定的距离的频率的正交的两个参比信号,求出乘算·总和,求出两个总和之比,由这个比求出对应拍频信号的相位的信号,然后,将对应该相位的信号的时间上或空间上的变化,换算为对象距离的时间上的变化量或空间上的变化量。
由此,在使用微波等电波或声波测定距离的情况下,其射束宽度不受反射体的孔或微小的凹凸的分布的影响,扩大到能够稳定得到表示平均距离的信号的程度,因此,无需另行进行平均化处理。另外,由于能够高速的进行接收信号的处理,因此,具有能够高速检测的特征。
专利文献1特开2001-55852号公报专利文献2特开2001-4741号公报这样,在检测从天线放射的微波的反射,并通过放射到接收反射波为止的时间,运算距物体的距离的通常的调频连续波方式(fmcw方式)中,例如,为了放大频偏(扫频(sweep)),确保频率的尖锐度,而不得不使用高频。
特别是,在专利文献2中记载的调频连续波方式中,如果将扫描频率设为1.5ghz,将扫描频率时间设为3ms,则能够通过近距离的拍频周期,推断检测距离。但是,由于不能测定绝对距离,因此,不得不并用例如,利用激光的三角测量等方式。其结果,在成本、装置的大型化、反射面等上受到限制,存在难以实现低价的问题。
另外,在公知的利用多普勒效应的两个频率连续波方式中,如果在电磁波放射空间中的检测对象物体停止,则理论上不能检测距离。另外,脉冲式多普勒方式中,需要脉冲宽度为1ps左右的宽度,存在不能实现低价的问题。
发明内容
因此,本发明是为了解除上述现有的问题而进行的,以提供如下的近程探测器为课题,即该近程探测器,没有由于检测对象的周围的雨或湿度的变化等引起的环境变化或长年劣化所致的误操作,可以小型化,廉价且高精度,例如,即使检测对象静止也能够检测出,而且能够使检测速度高速化,还可以使用于由车辆等的金属构成的结构。
在技术方案1的近程探测器中,包括由随湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成的检测区域和由导电性构件形成的空间,或存在于所述检测区域和由所述导电性构件形成的空间的检测对象而形成微波回路。该检测区域的检测对象和由导电性构件形成的所述微波回路,如果在该检测区域存在有检测对象,则作为天线发挥功能的导电性构件的传播状态变化,因此,可以通过作为该传播状态的各波长成分(频率成分)的电波传播的特性值的变化,检测检测对象的存在与否。即,如果在检测区域存在有检测对象,则相比检测对象不存在时,共振回路的微波的传播状态发生变化,因此,通过将此检测,能够判断检测对象的存在与否。
还有,相对作为天线发挥功能的导电性构件的大小,使充分短的微波放射,用所述导电性构件检测存在于所述检测区域内的检测对象的存在状态作为电波传播的特性值的变化的微波回路,可以在所述导电性构件上设定多个共振频率,换而言之,可以在所述导电性构件上形成多个驻波,因此,能够提高检测对象的检测精度。
技术方案2的近程探测器,用uwb(ultra wide band)振荡器供给从作为天线发挥功能的导电性构件放射的微波的宽频带的频率。用于构成形成在所述导电性构件、和所述检测区域、或存在的检测对象之间的共振回路的微波回路,通过uwb振荡器供给的多个共振频率成为共振状态,但是如果其他的多个频率引起反射或吸收,并在检测区域存在有检测对象,则由此从uwb振荡器供给的频率的传播状态发生变化,因此,能够检测检测对象的存在与否。即,共振回路由于从uwb振荡器供给的频率的传播状态发生变化,通过对其检测,而能够判断检测对象。
根据从所述uwb振荡器的供电点供给的频率的传播状态的差异,检测所述检测区域的变化。由所述检测区域的检测对象和所述导电性构件形成的微波回路,通过uwb振荡器供给的多个共振频率成为共振状态,但是如果其他的多个频率引起反射或吸收,并在检测区域存在有检测对象,则由此从uwb振荡器供给的频率的传播状态发生变化,因此,可以通过其各波长成分(频率成分)的电波传播的特性值的差异,而检测检测对象的存在与否。即,如果在检测区域存在有检测对象,则微波回路由于从uwb振荡器供给的频率的传播状态发生变化,因此,对其检测,从而能够判断检测对象。在此,上述uwb振荡器,以波长相对导电性构件整体的大小充分短的频率,将所述导电性构件作为天线,向形成在所述导电性构件、和检测区域、或存在的检测对象之间的共振回路供给电磁波(能量),通过该供给的各波长成分的电波传播的特性值差异,获知检测对象的存在。
因而,uwb(ultra wide band)是指在不使用载波的条件下,将脉冲宽度非常狭窄的脉冲列的集合作为宽频带频率使用,在不调制的条件下,传送信号的技术,当然,相比现有的通信技术中使用的频率,占有的频率带宽。美国fcc(联邦通信委员会)对uwb下了定义,据此,表示如图6所示的频率-输出特性。
在图6中,δf/fc=2(fh-fl)/(fh fl)≥20%,或者,定义为δf=fh-fl≥500mhz。在实施本发明的情况下的uwb具有上述定义同等的意思。
还有,以一体式或可分离的方式安装在安装对象而构成的导电性构件,不限于平面板,可以为加工成带状、线状构件的形状。
还有,导电性构件的供电点,设定在通过仿真或实际测量大致推断的点上。还有,基准振荡器,是确定混频频率的振荡器,通常的微波的振荡器即可。
技术方案3中的近程探测器的所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,所述混频器输入通过连接在uwb振荡器的供电点的方向性耦合器及带通滤波器后,用放大机构放大的所述导电性构件的频率、和降频变频用频率进行混频,所述识别电路通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化。
在检测对象不存在的情况下,特定频率的电波传播的特性值几乎不发生变动。即,如果在检测区域不存在检测对象,则通过从uwb振荡器供给的多个共振频率成为共振状态,但是由其他的多个频率引起反射或吸收,一并确定从uwb振荡器供给的频率的传播状态。但是,如果在检测区域存在有检测对象,则由此从uwb振荡器供给的各频率成分的电波传播的特性值发生变化,从而能够检测检测对象的存在与否。此时,从导电性构件放射的微波,作为受到检测对象的影响的各波长成分(频率成分)经由带通滤波器消除杂音的频率提取,进而,将此与基准振荡器的频率混频,并降频变频,成为该检测的各频率的频率图形。该检测的各频率的频率图形,与已知的频率图形进行比较,由此可以检测检测对象的距离、大小等。
在此,检测所述检测区域的变化的识别电路,也可以使用用于频率解析的fft(高速傅立叶转换fast fourier transform),对基于传播状态的频率成分进行频率解析,判断各频率成分的分布状态。另外,也可以使用f-v转换器(频率-电压转换器)。
另外,方向性耦合器,连接在uwb振荡器和其供电点之间,具有向连接在导电性构件的供电点的带通滤波器侧导入,且屏蔽其逆向的移动的功能。
技术方案4中的近程探测器的所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,所述混频器从一个或两个以上的独立配置的所述受电点导入所述导电性构件的频率,且输入降频变频用频率进行混频,所述识别电路通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化。
如果人等检测对象靠近导电性构件的附近,则电磁波放射空间的例如电场被检测对象反射或吸收,各频率的特性值发生变化。此时,电磁波放射空间的检测对象影响的各波长成分(频率成分)的电波传播的特性值,从所述导电性构件的一个以上的独立配置的受电点作为经过带通滤波器而消除杂音的频率提取,将此与基准振荡器的频率混频,并降频变频,获得该检测的各频率的频率图形。该检测的各频率的频率图形与已知的频率图形进行比较,由此可以检测检测对象的距离、大小等。特别是,通过设置将导电性构件的频率两个以上独立配置的受电点,可以使用多个电波传播的特性值的状态。
例如,在导电性构件的尺寸大的情况下,有可能检测感应度下降,其理由是从供电点放射电磁波,并再次返回(受电点)时的距离变长,因此,信号衰减。因而,通过设置多个受电点,可以进一步提高感应度,并且,可以确保s/n比。
技术方案5的近程探测器,通过在所述导电性构件和所述检测区域的检测对象之间形成共振回路,根据从所述uwb振荡器的供电点供给的频率的传播状态的变化,检测例如,所述检测对象的变化及移动速度作为频率图形的变化及各个频率的多普勒频移。
如果在电磁波放射空间即检测区域和导电性构件之间形成微波的共振回路,从上述uwb振荡器向该处供给微波,则由该检测区域的检测对象和导电性构件形成的共振回路,通过uwb振荡器供给的多个谐共振率成为共振状态。但是,由其他的多个频率引起反射或吸收,并在检测区域存在有检测对象,则由此从uwb振荡器供给的频率成分的传播状态相比检测对象不存在时,发生变化,因此可以检测检测对象的存在与否。另外,还可以通过各个频率的多普勒频移,检测检测对象的移动速度。例如,如果人等检测对象靠近导电性构件的附近,则电磁波的电磁波被检测对象反射或吸收,传播状态发生变化,检测区域的位置变化。此时,从电磁波放射空间检测的频率具有受人等检测对象的影响的各波长成分,因此,表现为对应传播状态的频率图形的变化。在识别电路中,可以将导电性构件的频率图形的变化作为基础,将检测的变化速度和包含各个频率的多普勒频移的频率图形与预先已知的基准频率图形进行比较,根据该基准频率图形检测距离、大小、移动速度等。
即,输出微波的uwb振荡器是宽频带,因此在由电磁波放射空间即检测区域、和作为天线发挥功能的导电性构件确定的共振回路中,通过uwb振荡器供给的多个各共振频率成为共振状态,其他的多个频率引起反射或吸收,它们的电波传播的特性值发生变化。从而,如果在检测区域存在有检测对象,则从uwb振荡器放射的多个频率的特性值,相比检测对象不存在时,发生变化,因此,可以检测检测对象的存在与否及其移动速度。
还有,导电性构件的供电点,设定为通过仿真和实际测量大致推断的点。还有,基准振荡器是确定混频频率的振荡器,可以是通常的微波的振荡器。
技术方案6中的近程探测器的所述检测对象的变化及移动速度的识别,通过使用混频器和识别电路进行,所述混频器导入所述导电性构件的频率,且输入降频变频用频率及所述uwb振荡器的频率进行混频,所述识别电路通过经过所述混频器的频率,检测所述检测对象的变化及移动速度作为频率图形的变化及各个频率的多普勒频移。
在此,如果在电磁波放射空间即检测区域和导电性构件之间形成微波的共振回路,从上述uwb振荡器向该处供给微波,则由该检测区域的检测对象和导电性构件形成的共振回路,通过uwb振荡器供给的多个共振频率成为共振状态,但是以使其他的多个频率引起反射或吸收,这些多个频率的电波传播的特性值发生变化。此时,从电磁波放射空间检测的频率具有检测对象的影响的波长成分(频率成分)电波传播的特性值,因此,可以通过频率图形的变化速度或频移检测该检测对象的移动速度。在识别电路中,可以将导电性构件的频率图形变化的速度作为基础,将检测的频率图形的变化速度与预先已知的基准频率图形的变化速度进行比较,根据该基准频率图形检测距离、大小、移动速度等。
该识别电路通常uwb振荡器对电磁波放射空间即检测区域的电波传播的特性值的变化作为频率图形的变化而识别,将检测的频率图形与对应于已知的距离、大小、移动速度等的基准频率图形进行比较,由此,检测距离、大小、移动速度等,可以由模拟回路或数字回路构成。具体来说,由f-v转换器、fft等和存储器等构成。
在技术方案7中的近程探测器的包含所述检测区域的检测对象的微波的共振回路中,如果产生微波,则在所述导电性构件上产生若干驻波。通过该检测区域和所述导电性构件之间的关系,从所述导电性构件对应若干驻波的特定的频率。因此,即使振荡频率从导电性构件作为电磁波放射,在检测对象不存在的情况下,电磁波放射空间也不发生变化,因此,此时的振荡频率的频率变动取决于实际机器的工作条件。然而,如果检测对象靠近导电性构件的附近或存在,则电磁波放射空间的电场被检测对象反射或吸收,检测区域的电磁波放射空间的位置发生变化。
例如,在作为天线发挥功能的导电性构件和检测对象之间的空间,形成微波的回路,对从导电性构件输出的多个振荡频率产生影响,检测对象反射或吸收,由此,增大振幅的频率、减小振幅的频率、和各频率发生变化。该各个频率的变化,同时存在两种以上的频率,但实际上成为两者之和的频率状态,作为共振现象的频率成分,变化为一个频率。通过提取该频率变化,检测检测对象。
在此,上述微波振荡部,以波长相对导电性构件整体的大小充分短的频率,将所述导电性构件作为天线的微波载置在所述导电性构件上,从所述导电性构件放射该微波,且该放射的微波的频率根据电磁波放射空间的状态,变化在共振回路内的振荡频率。
技术方案8中的近程探测器,具有输出振荡器,其供给生成从所述导电性构件放射的微波的频率;混频器,其将从所述导电性构件得到的微波的频率和从基准振荡器得到的频率混频,并检测规定频率;带通滤波器,其从用所述混频器混频的频率只选择特定的频率;和反馈系统,其通过经过所述带通滤波器的频率反馈给所述输出振荡器。
在所述微波振荡部的共振回路的电磁波放射空间,产生有将从所述导电性构件得到的频率和基准振荡器的频率混频,并通过带通滤波器作为变动差分的频率提取,通过该驻波的存在(vswr测量器的输出),经由反馈系统反馈给输出振荡器的频率。
从而,从输出振荡器经由混频器从导电性构件输出的微波,在电磁波放射空间即检测区域、和导电性构件或存在的检测对象之间形成微波的共振回路,成为与该检测区域的电磁波放射空间的状态对应的传播状态。在此,即使从导电性构件放射振荡的微波,在引起反射或吸收的检测对象不存在的情况下,特定的频率的特性值不发生变化,因此,共振回路的频率变动不发生。
然而,如果检测对象靠近导电性构件的附近,或者检测对象存在,则从导电性构件放射的电磁波的电场、磁场被检测对象反射或吸收,从而,传播状态,即检测区域的电磁波放射空间的位置发生变化。
从而,如果在由检测区域构成的电磁波放射空间存在有检测对象,则基于与之前检测的导电性构件之间确定的特有的频率的特性值发生变化。检测的各频率的特性值,相比在电磁波放射空间的位置检测对象不存在时,发生变化。该变化的信号将与距离、大小等对应的信号预先作为基准信号测定,判断其性质,比较该基准信号和所述变化的信号,由此,推断距离、大小等或通过规定的图形识别,可以检测距离、大小等。
在此,输出微波的输出振荡器,具有通过电磁波放射空间即检测区域和作为天线发挥功能的导电性构件确定的放射频率,因此是可以由外界控制振荡频率的激励微波振荡器。还有,导电性构件的供电点,是通过仿真和实际测量大致推断的点,另外,放射频率也同样设定。于是,基准振荡器是确定混频频率的振荡器,可以是通常的微波的振荡器。
进而,上述混频器,可以将从上述输出振荡器得到的频率(f)和从基准振荡器得到的频率(fo)混频,作为混频频率(mf nfo;其中,m、n是-∞~ ∞的整数)。进而,上述带通滤波器,从上述混频频率(mf nfo)中只提取一个,例如,频率(f fo),可进行信号处理即可。当然,在实施本发明的情况下,可以选择上述混频频率(mf nfo)的任一个。
技术方案9中的近程探测器的所述微波振荡部,通过经过所述带通滤波器的频率的驻波,而识别所述检测区域的变化。
即,基于由检测区域构成的电磁波放射空间和导电性构件之间确定的特有的频率的特性值的驻波,在导电性构件产生。而且,该检测的经过带通滤波器的频率的vswr(voltage standing wade ratio电压驻波比),与在电磁波放射空间的位置检测对象不存在时的传播状态相比,发生变化。该变化的信号,将与距离、大小等对应的信号预先作为基准信号测定,判断其性质,比较该基准信号和所述变化的信号,由此推断距离、大小等或通过规定的图形识别,可以检测距离、大小等。
还有,所述vswr是指将由特定频率的行波和反射波的干扰产生的驻波的最大带电压的绝对值用最小电压的绝对值除后的值,在没有反射时,最小的值为“1”。
上述识别电路,通过vswr识别上述电磁波放射空间即检测区域的传播状态的变化,将vswr与对应于已知的距离、大小等的基准进行比较,由此检测距离、大小等,由模拟电路或数字电路构成。
技术方案10中的近程探测器,连接向所述导电性构件供给微波的输出振荡器,并向所述导电性构件供给电磁波。因此,在设定于所述导电性构件的外侧的检测区域内或存在有检测对象时,在所述导电性构件和所述检测区域的检测对象之间形成被视为空腔共振回路的准回路,从所述输出振荡器得到该准回路的频率,检测所述检测区域的检测对象存在与否的特性值的变化作为所述输出振荡器的振荡频率的变化。
在将所述导电性构件作为天线放射微波时,如果检测对象靠近检测该微波的区域、或存在,则形成将导电性构件和检测对象作为天线发挥功能的被视为空腔共振回路的准回路,相当于自检测对象的距离的波长成分(频率成分),由于该检测对象成为天线,与作为天线发挥功能的导电性构件之间发生天线相互结合,对从导电性构件输出的多个振荡频率产生影响,引起检测对象的反射或吸收,由此导致各频率的变化,使成为增大振幅的频率、缩小振幅的频率。因此,通过检测输出振荡器的振荡频率的偏移(频移)、特定频率的振幅,可以检测检测对象。检测对象的检测,可以检测输出振荡器的振荡频率的偏移、该频率的振幅的变化等频率的变化,可以检测检测对象的存在与否、检测对象的移动速度、检测对象的大小等。
在此,上述安装对象是指近程探测器的安装对象物,另外,上述导电性构件只要是对安装对象可一体式或可分离的导电体即可,基本结构可以为一维构造体(主要是只具有长度方向的构造体)、二维构造体(主要是只具有面积的构造体)、三维构造体。
上述输出振荡器是指易于引入电介质振荡器或lc振荡器等输出侧的共振条件的微波的振荡器。而且,发出由特定频率构成的温度的微波的基准振荡器,是不由来自外部的影响,而改变本身的振荡频率的稳定的微波的振荡器。
另外,上述检测区域在设定于上述导电性构件的外侧的范围内,通过导电性构件及微波的波长输出确定,但通常设定在50cm以内,优选设定在30cm以内的任意的距离。
还有,如上所述,在从导电性构件放射微波时,如果检测对象靠近该处,则形成将导电性构件和检测对象彼此之间作为天线发挥功能的被视为空腔共振回路的准回路。在此,在本发明中,对从输出振荡器输出且从导电性构件放射的电磁波,被检测对象反射或吸收的二维区域是上述检测区域,另外,三维地采用上述检测区域的放射微波的三维空间就是电磁波放射空间。
技术方案11中的近程探测器,在所述输出振荡器的输出侧,具有混频器,其将从所述输出振荡器输出的频率和从基准振荡器得到的频率混频;识别电路,其通过选择用所述混频器混频的频率,并且检波的频率的信号,识别设定在所述导电性构件的外侧的检测区域内的检测对象的变化。
在将所述导电性构件作为天线发挥功能并放射微波时,如果检测对象靠近该处、或存在,则形成将导电性构件和检测对象彼此之间作为天线发挥功能的被视为空腔共振回路的准回路。在此,从输出振荡器输出并从导电性构件放射的微波,被检测对象反射或吸收。该检测对象的存在导致从导电性构件放射的电磁波的电场被检测对象反射或吸收,该影响表现为输出振荡器的输出频率的变化。通过该输出振荡器的输出频率的变化,可以在混频器与从基准振荡器得到的频率混频并降频变频,由识别电路确认经过所述混频器的频率的偏移、该频率的振幅的变化,由此,检测检测对象的存在与否、检测对象的移动速度、检测对象的大小等。
在此,上述安装对象、输出振荡器、检测区域与技术方案10的情形相同,另外,电磁波放射空间也相同。上述混频器只要是将得到的频率(f)和从基准振荡器得到的频率(fo)混频,并作为降频变频的混频频率(mf nfo;其中,m、n是-∞~ ∞的整数)的混频器即可。进而,上述带通滤波器只提取在上述混频器混频的混频频率(|f fo|或|f-fo|),可以为在检波器之前进行信号处理、或通过检波器之后进行信号处理的带通滤波器中的任何一个。进而,上述识别电路,通常检测上述导电性构件即检测区域的变化作为振荡频率的变化(通过混频器的频率的偏移、或该频率的振幅的变化等),与对应于已知的距离、大小等的作为基准的频率的偏移、该频率的振幅的变化等进行比较,线性地检测检测对象的距离、大小等。经过该混频器的频率的偏移、该频率的振幅的变化,还可以通过导入时间因素检测移动速度。该识别电路由模拟回路或数字回路构成即可。具体来说,由f-v转换器、fft等和存储器等构成,具有存储有通过所述混频器的频率的偏移、该频率的振幅的变化等的映射图,并与该映射图的信息进行比较而判断。另外,如果对通过混频器的频率限定其频率,则还可以通过该频率的有无,由与规定的阈值之间关系得到两个值的输出。
技术方案12中的近程探测器的所述输出振荡器是电介质振荡器(dro)或lc振荡器,因此,是廉价产生微波的振荡器,且能够期待正确运行。
技术方案13中的近程探测器,通过在所述微波回路的所述导电性构件上,设定供电点及受电点,并放大从所述受电点得到的频率,将该频率反馈到所述供电点,形成产生微波的振荡回路,检测所述检测区域的变化作为从所述振荡回路得到的频率的变化。
因此,在将导电性构件作为天线的振荡回路发出振荡时,从导电性构件向检测区域放射电磁波。该振荡回路通过该检测区域和导电性构件的关系,成为有从所述导电性构件放射的特定的频率状态的电波传播的特性值确定的共振状态。即使从导电性构件放射振荡频率的电磁波,在引起反射或吸收的检测对象不存在于检测区域的情况下,在振荡频率也不发生频率变动。但是,如果检测对象靠近成为电磁波放射空间的检测区域,则在导电性构件和检测对象之间,形成与之前的传播状态不同的各频率的特性值变化的微波的振荡回路,从所述导电性构件放射的共振频率状态发生变化。即,如果检测对象靠近导电性构件的附近,则检测区域的电场被检测对象反射或吸收,从而,电磁波放射空间的位置发生变化。通过对其检测,能够检测检测对象的靠近。在此,检测对象的频率的变化,表示频率的偏移或其频率的振幅的大小(电压的大小)等。
在此,上述导电性构件,只要是可以对安装对象一体式或可分离的导电体即可,基本结构可以为一维构造体(主要是只具有长度方向的构造体)、二维构造体(主要是只具有面积的构造体)、三维构造体。另外,设定于上述导电性构件的外侧的检测区域,通过导电性构件及微波的波长输出而确定,但通常设定在50cm以内,优选设定在30cm以内的任意的距离。而且,上述振荡回路只要通过在导电性构件上设定供电点及受电点,放大从所述受电点得到的频率,将该频率反馈给所述供电点,可以自激发出微波即可。进而,将上述检测区域的变化作为从振荡回路得到的频率的变化的检测,以导电性构件附近的人等的检测对象(电介质)的变化,作为从振荡回路得到的频率的变化而进行检测,可以将频率的变化作为图形检测,也可以与规定的阈值进行比较而判断。
还有,上述导电性构件的供电点及受电点,是通过仿真或仿真和实际机器推断或修正确认的点,另外,对振荡频率及检测区域也同样设定。
技术方案14中的近程探测器,由带通滤波器及高频放大器构成的振荡回路将从导电性构件的受电点通过带通滤波器来作为特定的频带的频率,将该频带的频率用高频放大器放大,并反馈给导电性构件的供电点,其中,所述带通滤波器将从所述导电性构件的所述受电点得到的频率作为特定的频带,所述高频放大器将该频带的频率放大后反馈给所述供电点。由此,形成导电性构件作为天线的振荡回路,自激发出微波。从导电性构件向检测区域放射电磁波,通过该检测区域和导电性构件的关系,成为从所述导电性构件放射的特定的频率状态即多个频率成为共振状态。即使从导电性构件放射振荡回路的振荡频率,在引起反射或吸收的检测对象不存在于检测区域的情况下,振荡频率的频率变动不发生。
但是,如果在形成电磁波放射空间的检测领域人等检测对象(电介质)靠近,则导电性构件和检测对象之间形成微波的空腔振荡器,从所述导电性构件放射的共振频率状态发生变化。即,如果检测对象靠近导电性构件的附近,则电磁波放射空间的位置发生变化。方向性耦合器,检测各频率的电波传播的特性值的变化,该方向性耦合器的输出,通过输入降频变频用频率的混频器,并由得到的频率,识别所述检测区域的变化。还有,在此,电磁波放射空间是指可检测的检测区域,不是电磁波到达的距离。
在此,上述识别电路,将作为检测区域的导电性构件的附近的检测对象的变化作为从振荡回路得到的频率的变化而检测,可以将频率的变化作为图形检测,也可以与规定阈值进行比较而判断。另外,上述带通滤波器,消除从上述导电性构件的供电点取出的频率的杂音(包含低频的消除),确定微波的规定的频带。另外,上述混频器,可以是将从导电性构件的供电点得到的频率(f)和从振荡器得到的频率(fo)混频,并作为作为混频频率(mf nfo;其中,m,n是-∞~ ∞的整数)的带通滤波器。
进而,上述识别电路,通常用频率图形将上述电磁波放射空间即检测区域的变化作为振荡频率的变化而检测,通过与对应于已知的距离、大小、移动速度等的基准频率图形进行比较,线性地检测检测对象(电介质)的距离、大小等,且作为基准频率图形,还可以通过时间因素的导入而检测移动速度。该识别电路可以由模拟回路或数字回路构成。具体来说,由f-v转换器、fft等和存储器等构成。
技术方案15中的近程探测器,对所述安装对象是一体式或可分离地安装在的导电性构件,是开闭自如地安装在车辆的开闭体,因此,结构简单,且能够廉价制造。
在技术方案1的近程探测器中,对存在于由伴随湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成的检测区域的空间的检测对象,用所述导电性构件作为电波传播的特性值的变化而检测的微波回路,如果检测对象存在于检测区域,则作为天线发挥功能的导电性构件的各频率的电波传播的特性值变化,因此,通过该特性值的变化,能够检测检测对象的存在与否。即,如果在检测区域存在有检测对象,则所述微波回路由于微波的传播状态发生变化,因此检测该传播条件的变化,由此,能够检测检测对象的存在与否。
因此,在成为电磁波放射空间的检测区域的检测对象和导电性构件之间的空间,形成电磁波的电场·磁场的相互影响大的微波回路,传播与该检测区域及该检测对象对应的频率。在导电性构件的外侧不存在检测对象的情况下,一并确定根据天线特性传播的电磁波的传播函数等的特性值。特别是,在导电性构件和检测对象之间,形成微波回路,电磁波的电场·磁场的相互影响变大,不易受到检测区域的检测对象的静电电容的影响,因此,相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受检测区域的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,装置廉价,检测精度提高。另外,与多普勒频率的检测不同,即使检测区域的检测对象不移动,也能够检测。另外,在作为天线发挥功能的导电性构件上,存在有可放射的多个谐振频率,检测其传播状态的变化,因此,特别是不需要仔细研究导电性构件的特性,就能够实施。
因而,可以作为以下所述的近程探测器,即不存在随着检测对象的周围的雨或温度的变化等环境变化或随着时间劣化引起误操作,可以小型化,廉价且高精度,例如,即使在检测对象静止也能够检测,而且,能够使检测速度高速化,还可以使用在车辆等由金属构成的物体上。
技术方案2中的近程探测器的具有将所述导电性构件作为天线放射的微波的频率的uwb振荡器,向所述导电性构件供给宽频带的微波。此时,通过uwb振荡器供给的多个各共振频率形成共振状态,由其他的多个频率引起反射或吸收,它们的电波传播的特性值发生变化。通过对其检测,能够判断检测对象。
因此,例如,连接在导电性构件的供电点的uwb振荡器,放射频带宽度宽的微波的脉冲。该放射的微波的脉冲,将导电性构件作为天线放射。此时,在导电性构件的外侧不存在检测对象的情况下,根据天线特性一并确定传播函数等特性值。即,如果考虑将从振荡器发送的信号,与从天线放射的信号进行比较的特性值,即可确定天线特性。
此时,微波回路形成电磁波的电场·磁场的相互影响力大的微波的共振回路,因此,传播与其检测区域及其检测对象对应的uwb振荡器的频率。特别是,使用频率由于uwb振荡器的微波的使用,电磁波的电场·磁场的相互的影响力作用大,难以受到检测区域的检测对象的静电电容的影响,因此,相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受检测区域的湿度、温度、水蒸气、压力(气压)等气氛的影响地检测,装置廉价,且检测精度提高。另外,与多普勒频率的检测不同,即使检测区域的检测对象不移动,也能够检测。特别是,由于uwb振荡器的使用,存在有能够从导电性构件放射的多个共振频率,检测传播状态的变化,因此,特别是,不需要仔细研究导电性构件的特性就能够实施,还能够标准化。于是,连结在导电性构件的供电点的uwb振荡器,放射频带宽度宽的微波的脉冲,因此,导电性构件上存在多个共振频率,能够得到多个电波传播的特性值,从而能够使用其正确地检测检测对象。
技术方案3中的近程探测器的所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,所述混频器使所述导电性构件的频率通过连接在uwb振荡器的供电点的方向性耦合器、和带通滤波器后,用放大机构放大,并且输入降频变频用频率进行混频,所述识别电路通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化,因此,除了技术方案2中记载的效果之外,如果在检测区域存在有检测对象,则由供电点放射从uwb振荡器供给的频率的电磁波,返回到供电点的信号发生变化。该信号的变化,作为多个的特性值而进行检测。此时,检测的经过带通滤波器的频率图形为消除杂音的频率图形。另外,方向性耦合器可以消除导电性构件的供电点的反射对uwb振荡器的输出的影响、来自外部的对供电点的干扰的影响,因此,uwb振荡器可以稳定地发出振荡。
技术方案4中的近程探测器的所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,所述混频器从一个或两个以上的独立配置的所述受电点导入所述导电性构件的频率,且输入降频变频用频率进行混频,所述识别电路通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化。因此,除了技术方案2或技术方案3中记载的效果之外,可以由检测的经过带通滤波器的频率图形,通过已知的频率图形,与对应于检测对象的距离、大小等的预先作为基准频率图形存储的数据进行比较,根据该基准频率图形检测检测对象的距离、大小等。
换而言之,返回受电点的脉冲信号,可以视作天线特性的特性值。在导电性构件和检测对象之间的空间,形成微波回路,导电性构件和检测对象带有共振频率具有的多个频率的特性传播函数等特性值,因此,可以由一个或两个分别配置的受电点,通过电波传播的特性值的差异,检测导电性构件的外侧检测对象存在的情况和不存在的情况。因此,从uwb振荡器供给的频率的传播状态的差异根据检测区域的检测对象的存在与否而变化,因此,通过各个频率的多普勒频移检测。另外,通过设置多个受电点,能够进一步提高检测分析能量,并且,能够确保s/n比。
技术方案5中的近程探测器,在检测区域的检测对象和导电性构件之间形成微波共振回路,从具有微波的频率的uwb振荡器向作为天线发挥功能的导电性构件供给微波。此时,由uwb振荡器供给的多个各共振频率形成共振状态,由其他的多个频率引起反射或吸收,这些电波传播的特性值根据在检测区域检测对象存在与否而变化。因此,如果在检测区域存在有检测对象,则从uwb振荡器供给的频率的特性值发生变化。通过将其作为电波传播的特性值的各个频率的多普勒频移而检测,可以判断检测对象的移动速度。
此时,在与作为电磁波放射空间的检测区域的检测对象之间,形成电磁波的电场·磁场的相互的影响作用大的微波的回路,传播与该检测区域及检测对象对应的uwb振荡器的频率。特别是,使用频率通过宽频带的微波的使用,磁波的电场·磁场的相互的影响作用大,难以受到检测区域的检测对象的静电电容的影响,因此,相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受检测区域的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,装置廉价,且检测精度提高。另外,传播状态的偏移或变化速度,由频率图形的偏移或变化速度等检测,可以检测检测对象的距离或移动速度。特别是,由于使用uwb振荡器,存在有从导电性构件可以放射的多个共振频率,因此,特别是不需要仔细研究导电性构件的特性,就能够实施,还能够标准化。
技术方案6中的近程探测器,在检测区域的检测对象和导电性构件之间形成微波的回路,uwb振荡器向作为天线发挥功能的导电性构件供给微波。此时,由uwb振荡器供给的多个共振频率形成共振状态,由其他的多个频率引起反射或吸收,这些的电波传播的特性值发生变化。因此,除了技术方案5的效果之外,从导电性构件检测的频率具有检测对象影响的波长成分(频率成分),因此,通过基于各频率的频率图形的变化速度或频率的偏移,能够检测该检测对象的移动速度。将导电性构件的频率图形变化的速度或偏移作为基准,将检测的频率图形的各个频率的多普勒频移与预先已知的基准频率图形的变化速度或偏移进行比较,根据该基准频率图形还可以进测距离、大小、移动速度等。
技术方案7中的近程探测器,具有激励从所述导电性构件放射的频率的微波振荡部,因此,即使从导电性构件将微波振荡部的频率作为微波放射,在引起反射或吸收的检测对象不存在的情况下,微波振荡部的频率也不发生变动。如果检测对象靠近导电性构件的附近,则放射电磁波的电场由于检测对象的存在而引起反射或吸收,导致电磁波放射空间的位置发生变化,改变相当于自检测对象的距离及大小的波长成分(频率)。通过该检测的变化,能够检测距离及大小。
此时,在电磁波放射空间即检测区域的检测对象和导电性构件之间,形成微波共振回路而形成的微波振荡部,成为与该检测区域及该检测对象对应的振荡状态。该振荡状态下的微波振荡部,电磁波的电场·磁场的相互影响力大,从而,可以视作该检测区域的检测对象和导电性构件之间的电场强度(磁场)的共振回路,不易受电磁波放射空间的检测对象的静电电容的影响。
特别是,微波振荡部,在作为电磁波放射空间的检测区域的检测对象和导电性构件之间形成微波的共振回路,可以将所述电磁波放射空间视作天线之间的电磁强度(磁场)的共振回路,电磁波的电场·磁场的相互影响力变大,不易受电磁波放射空间的检测对象的静电电容的影响,因此,检测精度提高。另外,使用使用频率为300mhz至300ghz的微波,相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,装置变得廉价。从而,本发明的近程探测器,容易检测近距离,且可以进行能够廉价制造的状态检测,另外,与多普勒检测不同,即使检测区域的检测对象不移动,也能够检测。
技术方案8中的近程探测器的所述微波振荡部,从输出振荡器经由混频器输出的微波,在电磁波放射空间即检测区域的检测对象和导电性构件之间形成共振回路,根据该检测区域的电磁波放射空间的状态成为振荡状态。在此,即使从导电性构件放射振荡的微波,在引起反射或吸收的检测对象不存在的情况下,特定的频率的输出状态不发生变化,因此,不发生共振回路的频率变动。
如果人等检测对象靠近导电性构件的附近、或该处存在有检测对象,则从导电性构件放射的电磁波的电场由于检测对象而发生反射或吸收,检测区域的电磁波放射空间的位置发生变化。此时,被电磁波放射空间的位置的检测对象影响的波长成分,与基准振荡器的频率混频,通过带通滤波器被提取为变动差分的频率,通过该驻波而识别检测对象的存在。
因此,如果在由检测区域构成的电磁波放射空间存在有检测对象,则产生之前未检测到导电性构件特有的频率的驻波。即,检测的驻波,与在电磁波放射空间的位置检测对象不存在时相比,发生变化。该变化的信号,将与距离、大小等对应的信号预先作为基准信号而测定,判断其性质,比较该基准信号和所述变化的信号,由此推断距离、大小等或通过规定的图形识别,可以检测距离、大小等。
此时,本发明的近程探测器,在与输出振荡器作为电磁波放射空间的检测区域的检测对象之间形成微波的共振回路,以与该检测区域及该检测对象对应的特定的频率振荡,因此电磁波的电场·磁场的相互的影响作用变大,不易受电磁波放射空间的检测对象的静电电容的影响,因此,提高检测精度。
技术方案9中的近程探测器的所述微波振荡部,具有通过经过所述带通滤波器的频率的驻波,而识别所述检测区域的变化的识别电路。因此,除了技术方案7或技术方案8的效果之外,所检测的通过带通滤波器的频率的vswr,与在电磁波放射空间的位置人等检测对象不存在时相比发生变化。该变化的信号,将与距离、大小等对应的信号预先作为基准信号测定,判断其性质,比较该基准信号和所述变化的信号,由此,推断距离、大小等或通过规定的图形识别,可以检测距离、大小等。
技术方案10中的近程探测器,在所述导电性构件和所述检测区域的检测对象之间形成被视为空腔共振回路的准回路,该准回路的频率从输出振荡器得到,并检测所述输出振荡器的振荡频率的偏移、振幅等,所述输出振荡器供给以波长相对所述导电性构件的大小充分短的频率,使所述导电性构件作为天线放射的微波。
因此,从形成被视为空腔共振回路的准回路的导电性构件放射的电磁波,被检测对象反射或吸收,其影响表现为输出振荡器的输出频率的变化,因此,通过检测该输出振荡器的振荡频率的频率的偏移、该频率的振幅的变化,能够检测检测对象的存在与否、检测对象的移动速度、检测对象的大小等。
假设,即使利用公知的铁耳明回路而构成近程探测器,对于从其波长来说距检测对象为止的距离的短的情况下,通过作为天线发挥功能的导电性构件和地线之间的电容容量而检测检测对象,距离精度误差由于该电容容量的大小而变大。但是,本发明形成相当于检测对象和作为天线发挥功能的导电性构件之间的相对距离的微波的被视为空腔共振回路的准回路,电磁波的电场·磁场的相互的影响作用变大,不易受电磁波放射空间的检测对象的静电电容的影响,因此,提高检测精度。另外,通过使用频率为300mhz到300ghz的微波的使用,可以不受电磁波放射空间的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,因此,装置变得廉价。
从而,本发明的近程探测器,容易检测近距离,且可以检测能够廉价制造的近距离状态。
技术方案11中的近程探测器,在所述导电性构件和所述检测区域的检测对象之间形成被视为空腔共振回路的准回路,将从向所述导电性构件供给的输出振荡器得到该准回路的频率、与基准振荡器得到的频率混频,根据该混频的频率选择特定的频率,并且检波,识别电路通过该检波的频率的信号,检测设定所述导电性构件的外侧的检测区域内的检测对象的变化。
因此,从形成被视为空腔共振回路的准回路的导电性构件放射的电磁波,被检测对象反射或吸收,其影响表现为输出振荡器的输出频率的变化,因此,在识别电路检测该输出振荡器的振荡频率的频移、该频率的振幅的变化,由此,能够检测检测对象的存在与否、检测对象的移动速度、检测对象的大小等。
假设,在利用公知的铁耳明回路构成近程探测器的情况下,检测将检测对象作为天线发挥功能的导电性构件和地线之间的电容容量,距离精度误差变大。但是,本发明形成相当于检测对象和作为天线发挥功能的导电性构件之间的相对距离的微波的被视为空腔共振回路的准回路,电磁波的电场·磁场的相互的影响作用变大,难以受电磁波放射空间的检测对象的静电容量的影响,因此,提高检测精度。另外,通过频率使用为300mhz到300ghz的微波的使用,可以不受电磁波放射空间的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,因此,装置变得廉价。
从而,本发明容易检测近距离,且可以进行能够廉价制造的状态的检测。
在技术方案12中的近程探测器中,将上述技术方案10或技术方案11的所述输出振荡器作为电介质振荡器或lc振荡器,因此,振荡器自身廉价,其结果,可以使装置廉价。
技术方案13中的近程探测器,通过能够对安装对象一体式或可分离的方式安装的导电性构件上,设定供电点及受电点,并放大从所述受电点得到的频率,将该频率反馈到所述供电点,由此,将以波长相对所述导电性构件的大小充分短的频率使所述导电性构件作为天线发出微波的振荡回路、和设定在所述导电性构件的外侧的检测区域的变化,通过从所述振荡回路得到的频率的变化而检测。
因此,检测对象和导电性构件,在作为电磁波放射空间的检测区域的检测对象和导电性构件之间,互相作为天线发挥功能,它们被视为微波的空腔共振器,微波振荡频率根据该检测区域及该检测对象而变化,因此,电磁波的电场·磁场的相互的影响作用大,导电性构件之间的电场强度(磁场)的空腔共振器,难以受电磁波放射空间的检测对象的静电电容的影响。
特别是,在微波振荡回路成为电磁波放射空间的检测区域的检测对象和导电性构件之间,两者作为天线发挥功能,从而,可以将此视作天线之间的电场强度(磁场)的空腔共振器,电磁波的电场·磁场的相互的影响作用变大,难以受检测区域的检测对象的静电电容的影响,因此,提高检测精度。另外,由于使用频率为300mhz到300ghz的微波的使用,相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受检测区域的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,因此,装置变得廉价。还有,与使用微波的多普勒检测不同,即使检测对象移动,也能够检测。
从而,本发明容易检测近距离,且可以进行能够廉价制造的状态的检测。
技术方案14中的近程探测器,过能够对安装对象一体式或可分离的方式安装的导电性构件上,设定供电点及受电点,并放大从所述受电点得到的频率,将该频率反馈到所述供电点,由此,以波长相对所述导电性构件的大小充分短的频率使所述导电性构件作为天线发出微波。此时,构成微波的振荡回路的电磁波放射空间,通过将从导电性构件的受电点得到的频率作为特定的频带的带通滤波器,及将该频带的频率放大后反馈给所述供电点的高频放大器,形成特定的振荡状态。连接在所述受电点到供电点之间,且提取所述振荡回路的振荡状态的方向性耦合器,检测设定在导电性构件的外侧的检测区域的变化,将其用识别电路识别。该微波的振荡频率,在通过方向性耦合器产生的反馈状态下,在输入有降频变频用频率混频,通过经过所述混频器的频率,由识别电路判断检测区域的变化。
即,识别电路通过方向性耦合器提取微波的振荡频率,并对该振荡频率的图形进行判断。该检测的振荡频率的图形,与作为与检测对象的距离、大小等对应的基准频率图形存储的通过方向性耦合器检测数据进行比较,根据该基准频率图形检测检测对象的距离、大小等。
此时,在检测区域检测对象不存在时,如果将从导电性构件放射的振荡频率设为特定的阈值,则通过检测的频率相对该阈值的变化,可以使检测对象的检测为“1”、“0”来作为检测区域的位置的变化。
技术发方案15中的近程探测器,对所述车辆能够一体式或可分离地安装而组成的导电性构件,是对车辆开闭自如地安装的开闭体,因此,除了技术方案1或技术方案2中记载的效果之外,结构简单,且能够廉价制造。
图1是搭载有本发明的实施方式1及2的近程探测器的车辆的整体结构的示意图。
图2是本发明的实施方式1的近程探测器的功能方框图。
图3是本发明的实施方式2的近程探测器的功能方框图。
图4是本发明的实施方式3的近程探测器的功能方框图。
图5是本发明的实施方式4的近程探测器的功能方框图。
图6是美国fcc(联邦通信委员会)对uwb定义的频率-输出特性图。
图7是本发明的实施方式5的近程探测器的功能方框图。
图8是本发明的实施方式6的近程探测器的功能方框图。
图9是本发明的实施方式7的近程探测器的功能方框图。
图中,1-车辆、11~14-外板(导电性构件)、11a~14a-检测区域、121-输出振荡器、21-uwb振荡器、22-基准振荡器、221-输出振荡器、23-混频器、24-带通滤波器、26-f-v转换器、27-识别电路、28-反馈系统、29-vswr测量器、31-检测对象、32-检波器、33-s测量器、50-被视为空腔共振回路的准回路、60-振荡器。
具体实施例方式
以下,参照附图对本发明的实施方式的近程探测器进行说明。
还有,在本发明的实施方式2之后,与实施方式1相同的记号或符号表示与上述的实施方式1相同或相应的结构部分,对于共同的功能,尽量省略其重复说明。
(实施方式1)图1是搭载有本发明的实施方式1及2的近程探测器的车辆的整体结构的示意图,图2是本发明的实施方式1的近程探测器的功能方框图。图6是美国fcc(联邦通信委员会)对uwb(ultra wide band超宽带)定义的频率-输出特性图。
在图1至图2中,在车辆1的各门的由金属板(导电性)构成的外板11~14上,电连接有uwb振荡器21的天线端子,其成为外板11~14的供电点a。各门的外板11~14,从供电点a接收微波的供给,作为从其表面放射微波的天线发挥功能,各门的外板11~14构成本实施方式的导电性构件。
在本实施方式中,用将各门的外板11~14作为天线的事例进行了说明,但也可以将车辆1的前后缓冲器、行礼箱盖、发动机罩、前门、后门、滑动车门、摆式门、其他的活动式罩、活动车顶等像外板11~14一样作为本实施方式的导电性构件使用。其中,可以将前门、后门、滑动车门、摆式门都视为以开闭自如的方式安装在车辆的开闭体。
该uwb振荡器21,输出能够以波长相对各门的外板11~14的大小充分短的频率,使外板11~14作为天线放射的微波的宽频带的频率。如图6的说明所述,uwb(ultra wide band超宽带)是不使用载波,用脉冲宽度非常窄的脉冲(impulse)列的集合作为宽频带频率使用,在不调频的条件下传送信号的振荡器,由美国fcc(联邦通信委员会)通过频率-输出特性图定义。
另外,各门的外板11~14的供电点a,设定在通过仿真、或仿真和实际机器推断或修正确认的点。同样,用于接收从各门的外板11~14放射的微波,并检测传播状态即各频率的电波传播的特性值的受电点b,也设定在通过仿真、或仿真和实际机器推断或修正确认的点。在本发明的实施方式2之后的实施方式中,也同样设定。
发出频率为宽频带的微波的uwb振荡器21,通过作为天线发挥功能的外板11~14和检测区域11a~14a形成的共振回路的传递函数等电波传播的特性值的变化,获得该外板11~14的微波的传播状态,所述检测区域11a~14a由随着外板11~14的周围的温度、温度、气压变化而变化的电磁波放射空间构成。具体来说,uwb振荡器21,可以将通过由电磁波放射空间构成的检测区域11a~14a、和外板11~14确定的多种频率作为共振频率而具有。
还有,检测区域11a~14a,设定在从外板11~14距离相当于放射的微波的频率的半波长度的距离的外侧。
另外,基准振荡器22,是由特性频率(fo)组成的微波的振荡器,而且是通常发出与uwb振荡器21相同或接近的频率的微波的振荡器,所述特性频率(fo)用于检测根据电磁波放射空间即检测区域11a~14a的传播状态的变化而变化的频率。该基准振荡器22,使用振荡频率(fo)比较稳定的振荡器。
带通滤波器24,是只选择消除杂音后的特定的频率的滤波器。另外,高频放大器25,是放大带通滤波器24的输出的放大器。而且,混频器23,将频率(f)和从基准振荡器22获得的频率(fo)进行混频,并形成混频频率(mf nfo;其中,m、n是-∞~ ∞的整数),其中,频率(fo)通过使外板11~14作为天线发挥功能放射波长相对外板11~14的大小充分短的微波,并通过电波传播的特性值的变化,在外板11~14检测在检测区域11a~14a内检测对象31的存在。另外,将频率转换为电压的f-v转换器26,通过检测电压检测经过带通滤波器24的频率图形。其结果,混频器23和f-v转换器26,通过将频率图形的变化与从基准振荡器22得到的频率(fo)进行混频,通过f-v转换器26检测提取的频率图形,获得对应各频率的频率图形的电压值的变化或各频率图形的波形匹配(pattern matching)。
具有使车辆1的外板11~14作为天线放射的微波的频率的uwb振荡器21,在作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a上的检测对象31、和外板11~14之间形成微波的共振回路,并分别向由该电磁波放射空间的传播状态确定的多个共振频率供给共振能量。即,通过由uwb振荡器21供给的多个共振频率形成共振状态,由其他的多种频率引起反射或吸收,它们的特性值对应于各频率。如果检测对象31存在于检测区域11a~14a,则该检测对象31成为天线,与作为天线发挥功能的外板11~14对应,发生天线相互之间的结合。
此时,由于检测对象31成为天线,作为天线发挥功能的外板11~14之间发生天线结合,对从外板11~14输出的多个振荡频率产生影响,导致检测对象31引起反射或吸收,各频率变化为相当于自检测对象31的距离的波长成分(频率成分)的振幅增大的频率、振幅减小的频率。
例如,由外板11~14确定的特性值,在检测对象31不存在时,f-v转换器26形成对应各频率的电压值的变化的特定的频率图形。但是,如果检测对象31存在,则由于电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化,导致电波传播的特性值变化,f-v转换器26形成与检测对象31不存在时不同的频率图形。
这样,由于uwb振荡器21的频带宽,因此,从外板11~14放射的微波具有多个共振频率。在外板11~14上,根据电磁波放射空间的传播状态形成有驻波,但如果电波传播的特性值由于检测对象31的存在而变化,则之前形成在外板11~14的驻波变化。
混频器23,将从uwb振荡器21得到的频率(f)和从基准振荡器22得到的频率(fo)混频,并降频变频,通过f-v转换器26获得频率图形。另外,识别电路27使经过带通滤波器24的频率作为经过f-v转换器26的信号,并通过与微波的电波传播的特性值的差异,检测电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化。该检测的频率图形的变化可以通过将相当于距离、大小等的状态预先作为基准频率图形测定,并根据该基准频率图形推断距离、大小等,由此,检测距离、大小等。
因此,如果人等接近,则发生将人及外板11~14视为天线的天线相互之间的结合,之前人等不存在时的各频率的特性值的变化成为不同的各频率的电波传播的特性值,因此,可以将其作为频率图形的变化检测。
即,此时,人、物、大小等检测对象31的信息,通过将它们的特性与在识别电路27内部映射的基准频率图形进行比较而判断。该方法可以区分门的自动开闭操作时的变化、和人或物等检测对象31的接近。
另外,识别电路27将其输出向电子控制电路2输入。该实施方式的电子控制电路2由执行门开闭系统的障碍物检测的计算机构成,判断能否在关闭门时安全开闭门,或者障碍物存在与否,如果检测到人或结构物,则停止门的开闭,在车辆1内产生警报音。
还有,构成本实施方式的近程探测器10的uwb振荡器21、基准振荡器22、混频器23、带通滤波器24、f-v转换器26,内置在车辆1的各门的外板11~14和内板(未图示)之间。而且,f-v转换器26的输出,向识别电路27及电子控制电路2输出。电子控制电路2,在该实施方式中为执行门开闭系统的障碍物检测装置的计算机。
这样,本实施方式的近程探测器10,配备由以一体式或可分离的方式安装在车体的外板11~14构成的导电性构件;设定在外板11~14的外侧的检测区域11a~14a;输出向外板11~14供给微波的宽频带的频率的uwb振荡器21;对不同于由外板11~14构成的导电性构件的uwb振荡器21的供电点a的受电点b借由带通滤波器24消除杂音,并通过输入降频变频用基准振荡器22的频率进行混频的混频器23;通过经过混频器23的频率图形识别检测区域11a~14a的变化的识别电路27。
这样构成的本实施方式的近程探测器10的运行如下所述。
首先,uwb振荡器21,向形成共振回路的车辆1的各门的外板11~14和检测区域11a~14a供给宽频带的微波。电波传播的特性值是由检测区域11a~14a、外板11~14、检测对象31之间的关系确定的值。从该外板11~14放射的各频率的电波传播的特性值根据检测对象31的存在与否而变化。
即,由外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31构成的共振回路,利用从uwb振荡器21供给的微波共振,在检测区域11a~14a内不存在引起反射或吸收的检测对象31的情况下,形成特定的多种频率的电波传播的特性值。然而,当检测对象31靠近外板11~14的附近的情况下,微波被检测对象31反射或吸收。这样,由外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31构成的共振回路,表现出与检测对象31不存在时不同的微波的电波传播的特性值。例如,如果检测对象31存在于检测区域11a~14a,则从uwb振荡器21供给的频率的传播状态,与检测对象31不存在时不同。这种区别在于,通过带通滤波器24消除杂音,只提取规定的频带的频率,将该输出的频率与基准振荡器22的输出频率(fo)一同导入混频器23,通过该混频器23混频,降频变频,而成为混频频率(f fo)。出自混频器23的混频频率(f fo)输入到f-v转换器26,在此,通过基于特性值的频率图形检测。
混频频率(f fo)的检测如下所述,即将由识别电路27使经过带通滤波器24的频率经过f-v转换器26的频率图形的差异通过检测区域11a~14a的状态变化识别。该检测的频率图形的变化,可以通过将相当于距离、大小等的状态预先作为基准频率图形测定,根据该基准频率图形推断距离、大小等,来检测距离、大小等。另外,基准频率图形可以根据其变化速度检测外板11~14的移动速度和距离。
uwb振荡器21,是发出使用频率为宽频带的微波的振荡器,因此,可以廉价地选择能够从外板11~14放射多种频率,能够廉价地形成整个装置。另外,本实施方式的天线是车辆1的外板11~14。该门的开闭引起由伴随外板11~14的外侧的湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成的检测区域11a~14a的状态变化。即使在这种情况下,发出宽频带的微波的uwb振荡器21可以放射多种频率,因此,能够正确检测检测区域11a~14a的检测对象31。特别是,在将车辆1的门作为天线的情况下,可以作为防盗系统、免钥匙系统(keyless enter system)等的传感器使用,而且,通过选择uwb振荡器21的频率带,还可以在由车辆1的门的外板11~14距离30cm左右的范围内设定检测区域11a~14a。因此,还可以将电磁波放射空间的位置设定在从门的外板11~14距离30cm左右的范围内。
实施方式1的近程探测器,在外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31之间形成微波的共振回路,因此,电磁波的电场·磁场的相互影响变大,难以受检测区域11a~14a的检测对象的静电电容的影响,故提高检测精度。特别是,本实施方式的近程探测器相比现有的静电电容检测方式类型,可以不受检测区域的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,故装置廉价。另外,uwb振荡器21放射多种频率,因此,如果应用仿真结果设定供电点a、受电点b,则可以可靠地收集发自由外板11~14构成的导电性构件的放射波。从而,容易检测近距离,且可以进行廉价制造的状态的检测。
(实施方式2)在上述实施方式1中,具有一对供电点a、受电点b。但是,在实施本发明的情况下,供给受电点不限于供电点a、受电点b这一对,还可以像本实施方式一样,设置多个受电点b。
图3是本发明的实施方式2的近程探测器的功能方框图。
本实施方式2的近程探测器10,在实施方式1的回路结构上,在由外板11~14构成的导电性构件上设置了两处受电点b。在这些受电点b分别具有混频器123,其经由带通滤波器124消除杂音,由高频放大器125放大,输入降频变频用基准振荡器122的频率进行混频;识别电路27,其通过经过混频器123的频率图形,识别检测区域11a~14a的变化。在实施方式2中追加的基本的回路结构,与实施方式1的回路结构,即,基准振荡器22、混频器23、带通滤波器24、高频放大器25、f-v转换器26、识别电路27相同。
图3中的实施方式,表示在由外板11~14构成的导电性构件上设置多个受电点b的(两个)的示例。这样在外板11~14上设置多个(两个以上)受电点b可以进一步提高检测分辨能力,并且确保s/n比。在该实施方式中,将受电点b设为两个,不但可以检测两个特性值的差异,与将受电点b设为一个时相比还能够提高检测分辨能力。如果将受电点b设为两个以上,当然还能够相应提高检测分辨能力。
如该实施方式一样,在外板11~14的尺寸大的情况下,例如,像实施方式1一样,由一对供电点a、受电点b,可能造成从供电点a放射的电磁波再次返回到(受电点b)时的距离增加,信号衰减,因此通过设置多个受电点b,能够进一步提高感应度,并且能够保持s/n比良好。
(实施方式3)在实施方式1中,具有一对供电点a、受电点b,但在实施本发明的情况下,还可以共用供电点a和受电点b。另外,上述实施方式1的近程探测器10,用于检测检测对象31的存在与否,但还可以检测检测对象31的移动。
图4是本发明的实施方式3的近程探测器的功能方框图。
该实施方式3通过使用方向性耦合器28,可以将具有供电点a和受电点b的结构形成为仅单个供电点a(b)的结构。
在图4中,方向性耦合器28是将uwb振荡器21的输出向外板11~14供给,但将叠加在外板11~14的频率不传送到uwb振荡器21,而传送到带通滤波器24的回路。即,方向性耦合器28,是防止从供电点a反射、或防止由于供给到兼之作为受电点b的供电点a的、在外板11~14上叠加的uwb振荡器21的输出,而其输出频率变动的回路。
本实施方式3的近程探测器10,可以构成为具有下述构件的实施方式,即uwb振荡器21,其以波长相比外板11~14的大小充分短的频率使外板11~14作为天线,供给宽频带的频率;混频器23,其在外板11~14的uwb振荡器21的供电点a和同一供电点a借助方向性耦合器28、带通滤波器24消除杂音,输入发出降频变频用频率的基准振荡器22输出的频率进行混频,并且,检测多普勒频率;识别电路27,其通过经过混频器23的各频率图形的变化,识别检测区域11a~14a的变化。
因此,上述实施方式3的近程探测器10,如果从uwb振荡器21向外板11~14供给微波,则在检测区域11a~14a的检测对象31和由外板11~14构成的导电性构件之间形成共振回路,并以基于与由该检测区域11a~14a和外板11~14设定的各频率对应的电波传播的特性值的多个的各频率共振。首先,在识别电路27上,记录基于此时在检测区域11a~14a上引起反射的检测对象31不存在的情况下的电波传播的特性值的从外板11~14得到的频率图形。如果人等检测对象31靠近外板11~14,则由于与由电磁波放射空间构成的检测区域11a~14a的各频率对应的电波传播的特性值的不同,导致由外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31形成的共振回路的共振频率变化。此时,在外板11~14上,产生基于人等检测对象31影响的电波传播的特性值的差异的各频率(波长)成分的驻波。
叠加在外板11~14的多个的频率,通过带通滤波器24提取,在高频放大器25中放大,将所提取的频率和基准振荡器22的输出混频,利用基准振荡器22的频率降频混频,将该频率的变化作为f-v转换器26的输出。识别电路27将作为f-v转换器26的输出检测的频率图形,与预先已知的基准频率图形进行比较,并由基准信号判断距离、大小等。另外,识别电路27还可以根据基准频率图形的变化的各个频率的多普勒频移检测检测对象31的移动速度。
(实施方式4)上述实施方式1至实施方式3的近程探测器10,用于检测检测对象31的存在与否,但还可以检测检测对象31的移动。
图5是本发明的实施方式4的近程探测器的功能方框图。
本实施方式4的近程探测器10可以构成为具有下述构件的实施方式,即uwb振荡器21,其以波长相比外板11~14的大小充分短的频率使外板11~14作为天线,供给宽频带的频率;混频器23,其在不同于外板11~14的uwb振荡器21的供电点a的供电点b,借助带通滤波器24消除杂音,借助发出降频变频用频率的基准振荡器22及方向性耦合器28输入uwb振荡器21的频率进行混频,并且,检测多普勒频率;识别电路27,其通过经过混频器23的规定的频带的频率,识别检测区域11a~14a的传播状态的变化。
因此,上述实施方式4的近程探测器10,如果从uwb振荡器21向外板11~14供给微波,则在检测区域11a~14a的检测对象31和由外板11~14构成的导电性构件之间形成共振回路,并以由该检测区域11a~14a和外板11~14设定的多个的各频率共振。识别电路27,记录基于与在检测区域11a~14a上引起反射的检测对象31不存在的情况下的各频率对应的特性值的、从外板11~14得到的频率图形。如果检测对象31靠近外板11~14,则电磁波放射空间的各频率的电波传播的特性值不同生成,由外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31形成的共振回路的频率图形变化。此时,在外板11~14上,产生基于人等检测对象31影响的电波传播的特性值的差异的、频率(波长)成分的驻波。叠加在此时的外板11~14的频率,通过带通滤波器24提取,并且将所提取的频率和uwb振荡器31的输出频率混频,在两者之中提取多普勒频率成分,另外,通过基准振荡器22的频率降频混频。得到的频率的变化,通过与f-v转换器26的输出的各频率对应的频率图形判断。识别电路27,将检测的频率图形,与预先已知的基准频率图形进行比较,并由基准信号判断距离、大小等。另外,识别电路27还可以根据多普勒频率检测检测对象31的移动速度。
识别电路27,可以由以下所述的模拟电路或数据电路构成,即通过基于电波传播的特性值的变化的差异的频率图形,将上述电磁波放射空间即检测区域11a~14a的变化以图形识别,通过将频率图形,与已知的距离、大小等对应的基准频率图形进行比较,检测距离、大小等,另外,通过该频率图形的各个频率的多普勒频移检测检测对象31的移动速度。
在此,本实施方式1至4的近程探测器10,具有输出以波长相比外板11~14的大小充分短的频率使外板11~14作为天线放射的微波的宽频带的频率的uwb振荡器21,在外板11~14和检测区域11a~14a的检测对象31之间形成共振回路,将基于从uwb振荡器21的供电点供给的频率的传播状态的差异的、检测区域11a~14a导电性构件变化作为频率图形的变化而检测。
因此,具有将车辆1的外板11~14作为天线供给的微波的频率的uwb振荡器21,在作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a的检测对象31和外板11~14之间形成微波的共振回路,从外板11~14放射微波。因此,在引起反射或吸收的检测对象31不存在的情况下,产生与特定频率对应的电波传播的特性值的差异。另外,如果人等检测对象31靠近外板11~14,则放射电磁波的电场·磁场被检测对象31反射或吸收。即,相比人等检测对象31远离并静止时,电磁波放射空间的电波传播的特性值变化,因此作为频率图形的各个频率的多普勒频移的差异收集,并判断该频率图形,由此能够判断检测对象31的接近速度及距离。
还有,本实施方式的近程探测器10,使用于车辆1,因此像门的外板11~14一样能够作为导电性构件使用的结构部件存在很多,还可以使用其他结构部件,因此,适合作为车辆用而使用。
(实施方式5)上述实施方式1至实施方式4的近程探测器10,使用了uwb振荡器21,但可以取代为发出300mhz~300ghz的微波的输出振荡器。此时,包含检测区域11a~14a和检测区域11a~14a的检测对象31的微波的共振回路,成为微波振荡部30。
图7是本发明的实施方式5的近程探测器的功能方框图。
在图7中,发出频率为300mhz~300ghz的微波的输出振荡器121,从作为天线发挥功能的外板11~14放射微波,检测外板11~14的周围的电磁波放射空间即检测区域11a~14a的传播状态的变化。由检测区域11a~14a和外板11~14确定的电磁波放射空间,具有基于与多个频率对应的电波传播的特性值的特定的共振频率,因此在uwb振荡器121,使用能够从外部控制输出振荡器121的振荡频率的激励微波振荡器。
实施本发明的情况下的输出振荡器121,通过电磁波放射空间即检测区域11a~14a的变化,能够对应振荡频率(f)的反射·吸收。该输出振荡器121的输出,经由混频器23于外板11~14的供电点a电连接。还有,检测区域11a~14a,设定在对于外板11~14距离放射的微波的频率的半波长距离的外侧。
带通滤波器24,是只选择一个混频频率(f fo)的滤波器,另外,vswr测量器29,检测经过带通滤波器24的频率的vswr。其结果,混频器23,将从输出振荡器121得到的频率(f)和叠加在外板11~14的频率,由从基准振荡器22得到的频率(fo)混频并降频变频,将输出振荡器121的频率变化经由带通滤波器24作为变动差分的频率提取,通过vswr测量器29检测该提取的频率的驻波。
此时,从输出振荡器121对外板11~14供给的频率,被设定为在从外板11~14有效放射时所有驻波的比例变小的频率。为了谨慎起见记载的是,通常出于提高从外板11~14放射的微波的放射效率,而将在检测对象31不存在的情况下通过混频器23的vswr设定为最小。但是,在实施本发明的情况下,将所述vswr设为最小不是前提条件。
然而,电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化,表现为在外板11~14和检测区域11a~14a之间的频率匹配的偏离。该匹配的检测,通过在检测对象31不存在时,监视vswr测量器29而使得vswr最小。
即,外板11~14和检测区域11a~14a,构成为以波长相对外板11~14充分短的特性频率使外板11~14作为天线,包含检测区域11a~14a的检测对象31而形成微波的共振回路的微波振荡部30。
这样,从外板11~14放射的微波的频率存在多种。输出振荡器121的频带,包含它们放射的微波的频率的一部分或全部。混频器23,将从输出振荡器121得到的频率(f)和从基准振荡器22得到的频率(fo)混频并降频变频,通过vswr测量器29测定其vswr。在将通过监视vswr测量器29而将vswr设为最小的状态设定为初始状态下,如果人等接近,则发生将人及外板11~14视为天线的天线的相互结合,这将被检测为特性频率的变化。
此外,识别电路27,通过使检测通过带通滤波器24的频率的vswr的vswr测量器29通过的信号,而识别电磁波放射空间的检测区域11a~14a的状态变化。该被检测出的信号变化,通过测定相当于距离、大小等的信号状态的预基准信息,从该基准信息推断距离、大小等,而进行距离、大小等的检测。
即,此时,作为检测对象31的人、物、大小等信息,通过将它们的特性与在识别电路27内部映射的数据比较参照而检测。该方法可以区分门的自动开闭操作时的变化、和人或物的接近。另外,识别电路27将其输出输入到电子控制电路2。
此时,构成本实施方式的输出振荡器121、基准振荡器22、混频器23、带通滤波器24、vswr测量器29,内置在车辆1的各门的外板11~14和内板(未图示)之间。而且,vswr测量器29的输出,输入在识别电路27及电子控制电路2。电子控制电路2,成为在该实施方式中为执行门开闭系统的障碍物检测装置的计算机。
本实施方式的近程探测器10具有输出振荡器121,其输出以波长相对外板11~14的大小充分短的频率将外板11~14及检测区域11a~14a的检测对象31作为共振回路的微波;基准振荡器22,其发出用于得到混频的微波;混频器23,其将由从输出振荡器121得到的微波,通过外板11~14及检测区域11a~14a得到的输出频率,与从基准振荡器22得到的频率混频,检测规定的频率;带通滤波器24,其根据在混频器23检测的频率只选择特定的频率;反馈系统28,其通过经过带通滤波器24的频率的驻波,确定从外板11~14放射的特定的输出频率的向输出振荡器121的反馈;和识别电路27,其其通过经过带通滤波器24的频率的驻波,识别检测区域11a~14a的变化。
在此,本实施方式的近程探测器10,输出振荡器121、基准振荡器22、混频器23、带通滤波器24、vswr测量器29、和反馈系统28,通过经过带通滤波器24的频率的驻波,构成获得由电磁波放射空间及检测区域11a~14a和外板11~14构成的导电性板的共振的微波振荡部30。微波振荡部30,供给波长相对由电磁波放射空间即检测区域11a~14a的检测对象31和外板11~14构成的导电性板的大小充分短的频率。
按此,本实施方式的近程探测器10,具有以波长相对外板11~14构成的导电性板的大小充分短的特定频率,使外板11~14构成的导电性板作为天线,包含检测区域11a~14a的检测对象31而形成微波的共振回路的微波振荡部30。
如此而构成的本实施方式的近程探测器10,如下而工作。
本实施方式的近程探测器10,以波长相对外板11~14构成的导电性板的大小充分短的特定频率,使外板11~14构成的导电性板作为天线,包含检测区域11a~14a的检测对象31而形成微波的共振回路。如果发出微波,则在外板11~14上,基于与各频率对应的电波传播的特性值产生若干驻波。即使在从外板11~14将振荡频率作为电磁波放射,在检测对象31不存在的情况下,在电磁波放射空间上也不发生变化,因此,此时的振荡频率的频率变动由施工条件确定。然而,如果人等靠近外板11~14的附近或存在的情况下,电磁波放射空间的电场被检测对象31反射或吸收,检测区域11a~14a的电磁波放射空间的位置变化。
这样,检测区域11a~14a、外板11~14、人等检测对象27之间的关系如下,输出振荡器121的输出由于从形成空腔振荡回路的外板11~14放射的特定的频率而变化,这样,能够形成相当于检测对象31和外板11~14之间的相对距离的微波的共振回路的回路结构,受到微波的电场、磁场的相互影响比检测对象31的静电电容的影响大,可以视为外板11~14之间的电场强度(磁场)的共振回路,难以受到电磁波放射空间的检测对象31的静电电容的影响。
输出振荡器121的频率,即使从外板11~14作为微波被放射,在引起反射或吸收的检测对象31不存在于检测区域11a~14a内的情况下,输出振荡器121的频率也不发生变动。然而,如果人等检测对象31靠近外板11~14或存在有检测对象31,则微波被检测对象31反射或吸收,电磁波放射空间的位置变化。此时,如果从外板11~14返回的反射波的相当于自检测对象31的距离的波长成分(频率),为与从外板11~14输出的输出振荡器121的频率相近的频率,则成为多种频率成分存在的状态,但实际上,作为共振现象的频率变化为一个频率(f)。将该频率变化、基准振荡器22的输出频率(fo)导入混频器23,通过该混频器23混频,由此,降频变频的频率成为混频频率(mf nfo)。对来自混频器23的混频频率(mf nfo),通过带通滤波器24提取变动差分的频率即混频频率(f fo),通过vswr测量器29检测该提取的混频频率(f fo)的驻波。
对混频频率(f fo)的vswr测量器29的检测,是根据经过vswr测量器29的信号的大小,通过检测区域11a~14a的状态变化识别,所述vswr测量器29对通过识别电路27经过带通滤波器24的频率的vswr进行检波。该被检测的信号变化,通过将相当于距离、大小等的信号状态预先作为基准信息测定,并由该基准信息推断距离、大小等,来检测距离、大小等。
特别是,输出振荡器121,是发出使用频率为300mhz至300ghz的微波的振荡器,因此,能够廉价产生微波,能够廉价形成整个装置。另外,本实施方式的天线是车辆1的门的外板11~14。
还有,本实施方式的近程探测器10用于车辆,因此如门的外板11~14一样能够作为导电性构件使用的结构部件存在很多,还可以使用其他结构部件,因此适合作为车辆用而使用。
(实施方式6)上述实施方式1至实施方式5的近程探测器10,对如uwb振荡器21一样输出频率的频带宽度宽、或如输出振荡器121一样主动反馈为振荡频率,产生振荡频率变化的例子进行了说明,但还可以实施容易受发出300mhz~300ghz的微波的输出振荡器的影响的振荡器。
图8是本发明的实施方式6的近程探测器导电性构件功能方框图。
输出振荡器221是发出频率为300mhz~300ghz的微波的振荡器,从作为天线发挥功能的外板11~14放射微波,频率可以偏移到能够判断在设定于外板11~14的外周围的检测区域11a~14a上欲检测的人、物体等检测对象31的存在与否的程度。
具体来说,该输出振荡器221由于外部因素振荡频率容易变化,换而言之,使用了不具有pll电路等的易于与外部因素调协的电介质振荡器(dro)或lc振荡器。该输出振荡器221的天线端子与外板11~14的受电点电连接。因此,该输出振荡器221可以通过检测区域11a~14a的状态变化,而得到其波长的变化即输出振荡器221的振荡频率的偏移、该频率的振幅的变化等。
其次,对电磁波放射空间的状态变化,对输出振荡器221的振荡频率的偏移、该频率的振幅的变化等频率的变化产生的影响进行说明。
外板11~14接受从输出振荡器221发出的微波,向外板11~14的外部方向放射微波。在电磁波放射空间的检测区域11a~14a上存在检测对象31的情况下,从外板11~14放射的电磁波被检测对象31反射或吸收,该反射或吸收的电磁波的影响表现为输出振荡器221的输出频率的变化。即,通过外板11~14检测检测对象31的区域作为共振回路51发挥功能,根据检测对象31存在与否具有不同的无数个共振频率。如果将输出振荡器221视为其具体化的结构装置,即微波产生装置52,则具有2~3个左右的多个共振频率。
在此,一体式连接共振回路51和微波产生装置52的振荡频率是相近似的频率,因此共振回路51的振荡频率与输出振荡器221的振荡频率汇合,两者以共通的一个特定的共振频率振荡。
即,将外板11~14作为天线放射微波的共振回路51、和由输出波长相对外板11~14的大小充分短的频率的输出振荡器221构成的微波产生装置52,形成有成为共通的一个特定的共振频率的准回路50。
从输出振荡器221输出,并从外板11~14放射的微波,被检测对象31反射或吸收。在该准回路中检测对象31的存在,导致从外板11~14放射的电磁波被检测对象31反射或吸收,其结果表现为造成输出振荡器221的输出频率的变化。检测对象31的检测,可以通过检测输出振荡器221的振荡频率的偏移、频率的振幅的变化等变化,而能够获得检测对象31的存在与否、移动速度、大小等。
如上所述,在从外板11~14放射微波时,如果检测对象31靠近,则形成外板11~14和检测对象31互相作为天线发挥功能的被视为空腔共振回路的准回路50。在准回路50中,检测区域11a~14a,成为从输出振荡器221输出并从外板11~14放射的微波,被检测对象31反射或吸收,而导致输出振荡器221的振荡频率的偏移、特定频率的振幅而反应的二维区域。同样,电磁波放射空间还可以成为放射三维覆盖检测区域11a~14a的微波的三维空间。因此,说明本发明的实施方式的检测区域11a~14a的电磁波放射空间,无论哪一个都表示能够检测检测对象31的区域。
另一方面,基准振荡器22是利用pll回路等的输出频率不易变化(输出温度的频率)的回路,并且是发出由不受电磁波放射空间的状态变化的影响的特定的频率(fo)构成的稳定的微波的振荡器,通常,用混频器23将基准振荡器22的输出频率降频变频。
另外,检波器32对经过带通滤波器24的信号进行检波,并作为规定的频率的振幅。该带通滤波器24的检波器32,由于只解调特定的混频频率(f fo)即可,因此在实施本发明的情况下,可以不考虑带通滤波器24和检波器32的信号处理的顺序,只要将频率变化通过基准振荡器(fo)混频,通过带通滤波器24提取特定的频率,通过检波器32对该提取的频率进行检波,转换为振幅变化即可。
进而,识别电路27,通过经过检波器32的频率的偏移及其特定频率的振幅(电压)的变化识别辨别,所述检波器32对经过带通滤波器24的频率的信号进行检波。检测的频率的偏移及其特定频率的振幅变化通过将相当于检测对象31的距离、大小的频移、特定频率的振幅预先作为基准电压测定,并根据该频率偏移、基准电压推断距离、大小、移动速度。因而,具体来说,由f-v转换器、fft等存储器等构成,并具有存储经过混频器23的频率的偏移、该频率的振幅的变化等的存储映射图,与该存储映射图的信息进行比较而判断电磁波放射空间的变化。但是,在将带通滤波器24的频带缩小时,可以将在检测区域11a~14a不存在检测对象31时、和存在时,通过两个值(on、off)检测经过带通滤波器24的检测对象31的有无。
而且,方向性耦合器28,由于输出振荡器221的输出取决于电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化,并变化其输出频率,因此只将该变化的频率成分输入到混频器23,以使对基准振荡器22的输出不产生影响。
即,此时,人、物、它们的大小等的频率的偏移及频率的振幅信息,通过将它们的信息与在识别电路27内作为基准的频率的偏移及振幅信息进行比较参照,而推断距检测对象31的距离、检测对象31的大小、外板11~14的移动速度。该方法还可以区分车辆1的门的自动开闭操作时的变化,和人或物的接近。
这样构成的本实施方式的近程探测器,如下述地运行。
输出振荡器21的输出,使车辆1的各门的外板11~14作为天线,并从外板11~14向电磁波放射空间放射微波。此时,形成将外板11~14和检测对象31互相作为天线发挥功能的被视为空腔共振回路的准回路50。该被视为空腔共振回路的准回路50的输出,表现在作为一个频率从输出振荡器221的输出得到的频率(f)。得到的频率(f)和从基准振荡器22得到的频率(fo),在混频器23中与从基准振荡器22得到的频率混频并被降频变频,由识别电路27确认经过混频器23的频率的偏移、该频率的振幅的变化,检测检测对象31的存在与否、移动速度、大小等。
这样,相当于检测对象31和外板11~14之间的相对距离的微波被视为空腔共振回路的准回路50,微波的电场·磁场的相互影响比检测对象31的静电电容的影响大,能够视为外板11~14之间的电场强度(磁场)的共振回路51,不易受到电磁波放射空间的检测对象31的静电电容的影响。
即使输出振荡器221的频率从外板11~14作为微波被放射,在引起反射或吸收的检测对象31存在于电磁波放射空间内的情况下,输出振荡器221也不发生频率变动。
然而,如果检测对象31靠近外板11~14的附近,则微波被检测对象31反射或吸收,造成电磁波放射空间的状态变化。此时,相当于返回到外板11~14的反射波自检测对象31的距离的频率成分(波长成分),是与从外板11~14输出的输出振荡器221的频率近似的频率,形式上,成为两种频率存在的状态。但是,实际上,互相结合,作为共振现象变化为一个频率(f)。将该频率变化、基准振荡器22的输出频率(fo)导入混频器23,通过该混频器23混频的频率成为混频频率(|f fo|)和混频频率(|f-fo|)。出自混频器23的混频频率(|f fo|)和混频频率(|f-fo|)通过带通滤波器24提起变动差分的频率,即混频频率(|f fo|)或混频频率(|f-fo|),通过检波器(s曲线特性器)32检测混频频率(|f fo|)或混频频率(|f-fo|),检测混频频率(|f fo|)或混频频率(|f-fo|)的振幅。通过识别电路27确认通过混频器23的混频频率(|f fo|)或混频频率(|f-fo|)的偏移、该频率的振幅的变化,由此,检测检测对象31的存在与否、移动速度、大小等。
在本实施方式中使用的输出振荡器221,是发出使用频率为300mhz至300ghz的微波的电介质振荡器,因此能够廉价产生微波,能够廉价形成整个装置。
因此,如果与公知的智能钥匙组合,则通过车辆1的驾驶人靠近车辆1,能够打开门。此时,电子控制电路2,例如,可以检测驾驶人侧的门的相反侧是否藏有人,因此,能够向驾驶人发出警报。另外,电子控制电路2,还可以根据需要使驾驶人侧的门打不开,对异常发出警报。当然,电子控制电路2,也可以只打开驾驶人侧的门,加快驾驶人驱乘,将整个门设为闭锁状态。即,可以通过区别车辆1附近的第三者与智能钥匙的持有人,将此告知驾驶人。此外,电子控制电路2通过与智能钥匙进行区别,还可以设为人靠近时免钥匙打开门,人离开时闭锁。
(实施方式7)上述实施方式1至实施方式6的近程探测器10,对使用输出频率的频带宽度宽的uwb振荡器21、主动反馈给振荡频率,产生振荡频率变化的输出振荡器121的例子进行了说明,但也可以将作为天线发挥功能的外板11~14、设定在该外板11~14的外周的检测区域11a~14a、和欲检测的检测对象31存在与否的空间作为振荡器实施本发明。
图9是本发明的实施方式7的近程探测器的方框图。
在车辆1的各门的金属板等具有导电性的外板11~14上,从其受电点b串联连接有带通滤波器24、高频放大器25、和方向性耦合器28,并连接在供电点a上。
从外板11~14的受电点b开始经过带通滤波器24的微波的特定的频带的频率,在高频放大器25放大,被供给到供电点a,在外板11~14的受电点b接收的特定的频率在高频放大器25放大,并反馈到供电点a,成为振荡状态。
总之,在受电点b,由于来自外部环境等的噪音或高频放大器25的热噪音,存在白噪音(white noise)。因而,如果使该噪音作为基准的增益大于1,且信号的相位为360度的条件下反馈,则成为振荡状态。
在此,方向性耦合器28,可以从带通滤波器24经过高频放大器25向供电点a输出,检测在外板11~14的受电点b接收的频率。混频器23,用于将通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f),和从基准振荡器22得到的频率(fo)混频,具体来说,通过混频得到混频频率(mf nfo)。另外,s测量器33(信号测量器)检测与通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f)混频的混频频率(f fo)的输出(特定频率的振幅、频率的推移)。其结果,将通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f)的变化通过振荡器(fo)混频,通过s测量器33检测该提取的频率的变化或波的变化。
在此,本实施方式的近程探测器10,在外板11~14上设定供电点a及受电点b,放大从受电点b得到的频率,将频率反馈给供电点a,由此,构成以波长相对外板11~14的大小充分短的频率,使外板11~14作为天线发出微波的振荡回路60,通过作为天线发挥功能的外板11~14和它们的外板11~14的周围的电磁波放射空间即检测区域11a~14a构成共振器。
实施本发明的情况下的振荡器22,用于检测将外板11~14作为天线发出微波的振荡回路60的频率(f)的变化,将从外板11~14放射的振荡频率的频率(f)降频变频。
另外,s测量器(信号测量器)33,检测与通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f)混频的混频频率(f fo)的振荡频率的变化。其结果,通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f)的变化是通过振荡器(fo)混频,并通过s测量器33检测该提取的频率。
此时,通过作为天线发挥功能的外板11~14和它们周围的电磁波放射空间即检测区域11a~14a形成的共振器的频率,在检测对象31不存在时,通过监视s测量器33使之成为规定的阈值以上。但是,如果检测对象31存在,则通过电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化,外板11~14和检测区域11a~14a之间的振荡频率变化,因此,s测量器33的输出低于规定的阈值。
这样,混频器23,将通过方向性耦合器28生成的反馈状态下的频率(f)和从基准振荡器22得到的频率(fo)混频并降频变频,并通过s测量器33测定特定频率的输出。监视s测量器33得到的特定频率的输出(频率的偏移、特定频率的振幅)的变化,通过在检测对象31靠近或存在时,发生将检测对象31及外板11~14视为天线的天线相互之间的结合,作为频率变化而检测。
进而,识别电路27,将经过带通滤波器24的频率的偏移、特定频率或各频率的振幅等的输出通过经过s测量器33的信号,作为电磁波放射空间即检测区域11a~14a的状态变化识别。该被检测的频率的变化,通过预先将相当于距离、大小等的状态作为基准频率图形信息而测定,根据该基准频率图形推断距离、大小等,由此检测距离、大小等。另外,该检测内容,还可以将根据基准频率图形随时间的变化作为移动速度。此时,人、物、大小等的基准频率图形,通过将它们的特性与在识别电路27内映射频率、振幅的大小、它们的变化速度等的基准频率图形的数据进行比较而判断。该判断方法可以区分门的自动开闭操作时的变化、和静止或移动中的人或物的接近状态。
此时,构成本实施方式的基准振荡器22、混频器23、带通滤波器24、高频放大器25、方向性耦合器28、s测量器33,内置在车辆1的各门的外板11~14和内板(未图示)之间。而且,s测量器33的输出,输入在识别电路27及电子控制电路2。电子控制电路2,在该实施方式中为执行门开闭系统的障碍物检测装置的计算机。
这样,本实施方式的近程探测器10具有振荡回路60,其由带通滤波器24及放大频率后反馈给供电点a的高频放大器25构成,所述带通滤波器24将通过将供电点a及受电点b设定在外板11~14,并放大从受电点b得到的频率,将该频率放大后反馈给供电点a,以波长相对外板11~14的大小充分短的频率,使外板11~14作为天线发出微波的从受电点b得到的频率作为特定的频带;方向性耦合器28,其连接在从受电点b到供电点a之间的路径上,检测振荡回路60的振荡状态;混频器23,其通过输入降频变频用频率混频检测通过方向性耦合器28生成的反馈状态;识别电路27,通过经过混频器23的频率识别检测区域11a~14a的变化。
因此,将外板11~14作为天线的振荡回路60,从外板11~14的受电点b经由混频器23作为特定的频带的频率,在高频放大器25放大该频带的频率后,供给到外板11~14的供电点a,振荡微波。从外板11~14将电磁波放射到检测区域11a~14a,根据该检测区域11a~14a和外板11~14的关系,将从外板11~14放射的特定的频率状态,即由多个频率形成共振状态。即使从外板11~14放射振荡回路10的振荡频率,在引起反射或吸收的检测对象31不存在于检测区域11a~14a的情况下,也不发生振荡频率的频率变动。
但是,如果人等检测对象31靠近作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a,则在与外板11~14之间形成微波的共振器,从外板11~14放射的共振频率状态变化。即,如果人等检测对象31靠近外板11~14的附近,则检测区域11a~14a的电场被检测对象31反射或吸收,电磁波放射空间的位置变化。电磁波放射空间的位置的变化通过方向性耦合器28作为频率的变化检测,将此与降频变频用频率一同输入到混频器23,通过经过混频器23的频率,识别检测区域11a~14a的变化。
该振荡回路60的振荡频率,将通过方向性耦合器28生成的反馈状态,用输入有降频变频用频率的混频器23混频,通过经过混频器23的频率,由识别电路27判断检测区域11a~14a的变化。即,通过方向性耦合器28提取振荡回路60的频率,判断该振荡频率的存在(信号测量器输出)的图形。该被检测的频率图形,预先将对应检测区域11a~14a的距离、大小等的频率的变化作为基准频率图形存储,比较该已知的基准频率图形和检测的频率,根据该基准频率图形,检测检测对象31的距离、大小等。
在检测区域11a~14a的位置上不存在检测对象31时,如果设定为从外板11~14放射的特定的振荡频率的阈值以上,则可以在低于从外板11~14放射的特定的振荡频率的阈值时,检测检测对象31作为检测区域11a~14a的位置的变化。
进而,识别电路27,通常用于将电磁波放射空间即检测区域11a~14a的变化作为振荡频率的变化而识别,通过与已知的距离、大小等相对应的基准频率图形进行比较,而检测距离、大小等,并且,可以由模拟电路或数字电路构成。
特别是,在作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a上,检测对象31存在时,视作将外板11~14及检测对象31作为天线的天线相互之间的空腔共振器的结构,由此电磁波的电场、磁场的相互之间的影响大,难以受检测区域11a~14a的检测对象31的静电电容的影响,因此,提高检测精度。
另外,本实施方式的天线,是车辆1的门的外板11~14,但随着门的开闭,外板11~14的条件变化,检测区域11a~14a的状态发生变化,但即使在这种情况下,由于振荡器22放射的频率,可以在任何情况下都能设定检测区域11a~14a。
这样,上述实施方式的近程探测器10,具有振荡回路60,并将检测区域11a~14a的变化作为从振荡回路60得到的频率的变化检测,所述振荡回路60通过将供电点a及受电点b设定在外板11~14,并放大从受电点b得到的频率,将该频率反馈给受电点b,以波长相对外板11~14的大小充分短的频率,使外板11~14作为天线发出微波。
因此,将外板11~14作为天线的振荡回路60发出振荡,从外板11~14将电磁波放射到检测区域11a~14a,根据该检测区域11a~14a和外板11~14的关系,成为从外板11~14放射的特定的频率状态的共振状态。即使从外板11~14放射振荡回路60的振荡频率,在引起反射或吸收的检测对象31不存在于检测区域的情况下,也不发生振荡频率的频率变动。但是,如果人等检测对象31靠近作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a,则将检测对象31作为天线,在与外板11~14之间形成微波的空腔振荡器,从外板11~14放射的共振频率状态变化。即,如果人等检测对象31靠近外板11~14的附近,则检测区域11a~14a的电场被检测对象反射或吸收,电磁波放射空间的位置变化。通过检测这个,能够检测出检测对象31的接近。
在此,外板11~14可以是可一体式或可分离地安装在安装对象的导电体。另外,设定在外板11~14的外侧的检测区域11a~14a,通过外板11~14及微波的波长等确定,但通常设定在1m以内的任意的距离。还有,振荡回路60只要是通过将供电点a及受电点b设定在外板11~14,并放大从受电点b得到的频率,将该频率放大后反馈给供电点a,发出微波即可。进而,将上述检测区域11a~14a的变化作为从振荡回路60得到的频率的变化进行的检测,是将外板11~14的附近的人等的检测对象31的变化作为从振荡回路60得到的频率的变化检测,可以将频率的变化作为图形检测,也可以由与规定的阈值的比较进行判断。
因此,微波的振荡频率根据检测区域11a~14a及其检测对象31变化,因此电磁波的电场、磁场相互之间的影响大,难以受到电磁波放射空间的检测区域11a~14a的静电电容的影响。
特别是,本实施方式的近程探测器10,可以将微波的振荡回路60视作与作为检测区域11a~14a的检测对象31之间的空腔共振器,电磁波的电场、磁场相互之间的影响大,难以受到电磁波放射空间的检测对象31的静电电容的影响,因此提高检测精度。另外,本实施方式的近程探测器10,由于使用频率为300mhz至300ghz的微波的使用,相比现有的静电电容的检测方式类型,不受检测区域11a~14a的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,故装置廉价。而且,本实施方式的近程探测器10,与微波的使用的多普勒检测不同,即使检测区域11a~14a的检测对象31不移动,也能够检测。从而,本实施方式的近程探测器10,易于进行近程的检测,且可以进行能够廉价制造的状态的检测。
即,本实施方式的近程探测器10,通过方向性耦合器28提取微波的振荡频率,判断其振荡频率图形。该检测的振荡频率的图形作为对应检测对象的距离、大小等的基准频率图形存储,并与通过方向性耦合器28检测的数据进行比较,根据该基准频率图形,检测检测对象的距离、大小等,根据需要还检测其速度。
此时,在检测区域11a~14a上检测对象31不存在时,如果简单地将从外板11~14放射的特定的振荡频率设为特定的阈值,则通过检测的频率相对该阈值的变化,可以接通、关闭检测对象的检测来检测作为检测区域的位置的变化。
而且,如果使用的频率为300mhz至300ghz的微波,则可以不受检测区域11a~14a的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,从而装置廉价。从而,本实施方式的近程探测器10,易于进行近程的检测,且可以进行能够廉价制造的状态的检测。
上述实施方式的近程探测器,通过由伴随湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成的检测区域11a~14a,和作为导电性构件的外板11~14、或存在的检测对象31一同形成微波的回路。由该检测区域11a~14a的检测对象31,和作为导电性构件的外板11~14形成的所述微波的回路,如果检测对象31存在于检测区域11a~14a,则作为天线发挥功能的导电性构件的外板11~14的传播状态变化,因此,能够通过作为该传播状态的、各波长成分(频率成分)的电波传播的特性值的变化,检测检测对象31的存在与否。在此,检测检测区域的检测对象的微波的回路,通过放大其振动反馈给导电性构件,能够自激振荡。另外,该微波的回路,可以作为通过使用特定频率的微波激励导电性构件激励振荡的回路。而且,该微波的回路,由于需要求出作为天线发挥功能的导电性构件的电波传播的特性值的变化,因此,可以形成具有供给从外部的能量供给的白噪音的频率的uwb振荡器的回路结构。
即,本发明的实施方式可以构成为,具有外板11~14,其作为以一体式或可分离的方式安装在安装对象的导电性构件;检测区域11a~14a,其由设定在外板11~14的外侧的、伴随湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成;微波回路,其使外板11~14作为天线发挥功能,放射波长相对外板11~14的大小充分短的微波,用外板11~14将存在于检测区域11a~14a内的空间的检测对象31的存在状态作为电波传播的特性值检测,并且,可以将所述微波的回路的电波传播的特性值的变化作为所述检测区域的变化而检测。
因此,在作为电磁波放射空间的检测区域11a~14a的检测对象31和外板11~14之间,形成电磁波的电场、磁场的相互之间的影响作用大的微波的回路,传播对应该检测区域11a~14a及该检测对象31的频率。在检测对象31不存于外板11~14的外侧的情况下,根据天线的特性一并确定传播函数等电波传播的特性值。特别是,由于使用频率形成微波的回路,电磁波的电场、磁场相互之间的影响作用大,难以受到检测区域11a~14a的检测对象31的静电电容的影响,因此,相比现有的静电电容的检测方式类型,不受检测区域11a~14a的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测,从而装置廉价,提高检测精度。另外,与多普勒频率的检测不同,即使不移动检测区域11a~14a的检测对象,也能够检测。另外,在作为天线发挥功能的外板11~14上,存在有能够放射的多个共振频率,并检测其传播状态的变化,因此,特别是,不需要仔细调查外板11~14的特性,就能够实施。
从而,本发明的实施方式,可以作为具有以下所述的优点的近程探测器,即不存在随着检测对象的周围的雨或温度的变化等环境变化或长时劣化引起误操作,可以小型化,廉价且高精度,例如,即使在检测对象静止也能够检测,而且,能够高速化检测速度,还可以使用在车辆等由金属构成的物体上。
本发明可以不受检测区域11a~14a的湿度、温度、水蒸气、压力等气氛的影响地检测检测对象31的近程的检测,因此,不仅可以作为门开闭系统的障碍物检测装置、防盗系统、免钥匙系统等的传感器,而且,相比现有的静电电容检测方式类型,在自然界的空气中的湿度变化等气象条件变化的情况下,也不受其影响,因此,可以作为各种检测近程的传感器使用。
还有,这种本发明的实施方式的近程探测器10,还可以使用在车辆以外的、检测人体的移动、存在的淋浴室洗手间等,其用途不限于车辆。例如,还可以如检测人体的移动、存在的淋浴室洗手间的传感器一样通用化。此时,例如,如能使外板11~14作为天线发挥功能即可。其他的结构与上述实施方式不同。另外,以一体式或可分离的方式安装在安装对象上而形成的外板11~14不限于平面板,可以加工为带状、线状构件的形状。
此时,本发明的实施方式的近程探测器10,以一体式或可分离地安装在安装对象上的方式将外板11~14等导电性构件配设在安装对象上即可。
还有,在通用化的近程探测器10中,可以做成与上述实施方式相同的结构,且起到相同的作用,因此,省略其详细的说明。
另外,即使安装在车辆1的情况下,在行驶中由所述缓冲器弹开检测对象31的情况下,将其用本实施方式的近程探测器10检测,检测对象31落在发动机罩上的可能性大,因此,可以使发动机罩浮上,而软着陆于发动机罩。或者,在发动机罩上使气囊动作。
而且,通过将本实施方式的近程探测器10安装于后方缓冲器,可以作为倒车声纳使用。
进而,本实施方式的近程探测器10,通过在车辆的座位配置,而能够检测就座与否、就座的姿势,还可以使用于安全枕的升降、座椅斜度的控制等。
权利要求
1.一种近程探测器,其特征在于,具有导电性构件,其以一体式或可分离的方式安装于安装对象而形成;检测区域,其由设定在所述导电性构件的外侧的随湿度、温度、气压变化的电磁波放射空间构成;和微波回路,其使所述导电性构件作为天线发挥功能,放射相对于所述导电性构件的大小波长充分短的微波,将所述检测区域内的空间的检测对象的存在作为电波传播的特性值的变化而检测,将所述微波回路检测到的所述特性值的变化,作为所述检测区域的变化而进行检测。
2.根据权利要求1所述近程探测器,其特征在于,在所述微波回路上,具有供给从所述导电性构件放射的微波的宽频带的频率的uwb振荡器,在所述导电性构件和所述检测区域之间形成共振回路,根据从所述uwb振荡器的供电点供给的频率的传播状态的差异,而检测所述检测区域的变化。
3.根据权利要求2所述的近程探测器,其特征在于,所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,在所述混频器,输入降频变频用频率,对经过连接在uwb振荡器的供电点的方向性耦合器、和带通滤波器后,由放大机构放大的所述导电性构件的频率进行混频,所述识别电路,通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化。
4.根据权利要求2所述的近程探测器,其特征在于,所述电波传播的特性值的变化的检测,通过使用混频器、和识别电路进行,在所述混频器,输入降频变频用频率,从一个或两个以上的独立配置的所述受电点导入所述导电性构件的频率,进行混频,所述识别电路,通过经过所述混频器的频率,检测所述检测区域的变化。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的近程探测器,其特征在于,所述电波传播的特性值的变化的检测,在所述导电性构件和所述检测区域之间形成共振回路,根据从所述uwb振荡器的供电点供给的频率的传播状态的变化,作为所述检测对象的变化及移动速度,而进行检测。
6.根据权利要求5所述的近程探测器,其特征在于,所述检测对象的变化及移动速度的识别,通过使用混频器、和识别电路进行,在所述混频器,导入所述导电性构件的频率,且输入降频变频用频率及所述uwb振荡器的频率进行混频,所述识别电路,通过经过所述混频器的频率,检测所述检测对象的变化及移动速度。
7.根据权利要求1所述的近程探测器,其特征在于,所述微波回路,具有微波振荡部,其包含所述检测区域而形成微波的共振回路。
8.根据权利要求7所述的近程探测器,其特征在于,所述微波振荡部具有输出振荡器,其供给生成从所述导电性构件放射的微波的频率;混频器,其将从所述导电性构件得到的微波的频率,和从基准振荡器得到的频率进行混频,并检测规定的频率;带通滤波器,其从由所述混频器混频的频率只选择特定的频率;反馈系统,其通过经过所述带通滤波器的频率反馈给所述输出振荡器。
9.根据权利要求7或8所述的近程探测器,其特征在于,所述微波振荡部,具有识别电路,其通过经过所述带通滤波器的频率的驻波,识别所述检测区域的变化。
10.根据权利要求1所述的近程探测器,其特征在于,所述微波回路,具有向所述导电性构件输出微波的输出振荡器,在设定于所述导电性构件的外侧的检测区域内存在有检测对象时,在所述导电性构件和所述检测区域的检测对象之间形成有被视为空腔共振回路的准回路,从所述输出振荡器得到该准回路的频率,将所述检测区域的检测对象,作为所述输出振荡器的振荡频率的变化,而进行检测。
11.根据权利要求10所述的近程探测器,其特征在于,在所述输出振荡器的输出侧具有混频器,其将从所述输出振荡器输出的频率,和从基准振荡器得到的频率进行混频;识别电路,其通过选择由所述混频器混频的频率,并且检波的频率的信号,而识别设定在所述导电性构件的外侧的检测区域内的检测对象。
12.根据权利要求10或11所述的近程探测器,其特征在于,所述输出振荡器是电介质振荡器或lc振荡器。
13.根据权利要求1所述的近程探测器,其特征在于,通过在所述微波回路的所述导电性构件上,设定供电点及受电点,并放大从所述受电点得到的频率,将该频率反馈到所述供电点,由此形成产生微波的振荡回路,将所述检测区域的变化作为从所述振荡回路得到的频率的变化而进行检测。
14.根据权利要求13所述的近程探测器,其特征在于,具有振荡回路,其由带通滤波器及高频放大器构成,所述带通滤波器将从所述导电性构件的所述受电点得到的频率作为特定的频带,所述高频放大器将该频带的频率放大后反馈给所述供电点;方向性耦合器,其连接于从所述受电点到供电点之间的路径,检测所述振荡回路的振荡状态;混频器,其输入降频变频用频率,混频检测由所述方向性耦合器生成的反馈状态;识别电路,其通过经过所述混频器的频率,识别所述检测区域的变化。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的近程探测器,其特征在于,所述导电性构件,是对于车辆开闭自如地安装而形成的开闭体。
全文摘要
一种近程探测器,具有输出振荡器功能的微波振荡部(30),可以检测设定在一体式或可分离地安装在车辆(1)的外板(11~14)的外侧的检测区域(11a~14a)的检测对象(27),即人、物。其中,所述输出振荡器功能可以自动调节以波长相对由外板(11~14)构成的导电性构件的大小充分短的特定频率,使由外板(11~14)构成的导电性构件作为天线放射的微波的频率。
文档编号g01s7/28gk1867837sq200480030580
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月15日 优先权日2003年10月17日
发明者峠宗志, 杉浦岳彦 申请人:爱信精机株式会社