特開 2024-73061 検出装置および検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073061

(43)【公開日】2024-05-29

(54)【発明の名称】検出装置および検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/50 20060101AFI20240522BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20240522BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20240522BHJP

   G01S 13/34 20060101ALN20240522BHJP

【ＦＩ】

G01S13/50

A61B5/11 110

A61B5/0245

G01S13/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184055

(22)【出願日】2022-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】501398606

【氏名又は名称】ＦＣＬコンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】江端 員好

【テーマコード（参考）】

4C017

4C038

5J070

【Ｆターム（参考）】

4C017AA02

4C017AA14

4C017AC20

4C017AC40

4C017BB12

4C017BC01

4C017BC11

4C017BC16

4C038VA04

4C038VB32

4C038VC20

5J070AB17

5J070AB24

5J070AC06

5J070AC20

5J070AD05

5J070AE09

5J070AF03

5J070AH31

5J070AH35

5J070AH40

5J070AK22

5J070BA01

5J070BD01

(57)【要約】

【課題】検出精度を向上させることが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置１００は、第１電磁波を第１範囲５１ａに送信し、前記第１範囲において反射した第１電磁波を受信する第１センサと、第２電磁波を前記第１範囲と異なる第２範囲５１ｂに送信し、前記第２範囲において反射した第２電磁波を受信する第２センサと、前記第１センサが出力する第１信号と前記第２センサが出力する第２信号とに基づき、前記第１電磁波および前記第２電磁波を反射した対象物に関する情報を算出する処理部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電磁波を第１範囲に送信し、前記第１範囲において反射した第１電磁波を受信する第１センサと、
第２電磁波を前記第１範囲と異なる第２範囲に送信し、前記第２範囲において反射した第２電磁波を受信する第２センサと、
前記第１センサが出力する第１信号と前記第２センサが出力する第２信号とに基づき、前記第１電磁波および前記第２電磁波を反射した対象物に関する情報を算出する処理部と、
を備える検出装置。

【請求項2】

前記処理部は、前記第１信号をフーリエ変換した第３信号と、前記第２信号をフーリエ変換した第４信号と、に基づき、前記情報を算出する請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記第３信号の周波数スペクトルと前記第４信号の周波数スペクトルとを比較し、比較結果に基づき、前記情報を算出する請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記処理部は、前記第１信号と前記第２信号との差に基づき、前記情報を算出する請求項１に記載の検出装置。

【請求項5】

前記第１電磁波を送信する第１送信アンテナと、前記反射された第１電磁波を受信する第１受信アンテナと、前記第２電磁波を送信する第２送信アンテナと、前記反射された第２電磁波を受信する第２受信アンテナと、を搭載する基体と、
前記基体の振動を検出する第３センサと、
を備え、
前記処理部は、前記第３センサが出力する第５信号に基づき前記情報を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置を備え、空間内の生体に対して前記第１電磁波および前記第２電磁波を送信する検出システムであって、
前記第１範囲が前記第２範囲より前記生体の心臓の近くになるように、前記検出装置を取り付ける取り付け部材と、
を備える検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置および検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭乗する搭乗者等の生体に関する情報を検出する装置が知られている。生体に関する情報を検出するセンサとして、レーダーセンサを用いる場合に、レーダーセンサの出力信号と振動センサの出力信号とを用い生体に関する情報を検出することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０７５４６７号

【特許文献2】特表２０２０－５３１０６３号公報

【特許文献3】特開２０２２－２５７３２号公報

【特許文献4】特開２０２０－７４８０５号公報

【特許文献5】特開２０１７－１３１４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、レーダーセンサを用いて車両等の乗り物に搭乗する搭乗者等に関する情報を検出する場合、レーダーセンサの出力信号と車両等に設けられた振動センサの出力信号とを併用することにより、車両等の振動に起因するノイズを一定程度除去することができる。しかしながら、この方法では、車両等の振動を検出することはできても、車両等の振動の影響を受ける搭乗者等の振動を正確に検出することはできない。このため、ノイズを十分に除去することができず、搭乗者等に関する情報の検出精度が低下してしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検出精度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１電磁波を第１範囲に送信し、前記第１範囲において反射した第１電磁波を受信する第１センサと、第２電磁波を前記第１範囲と異なる第２範囲に送信し、前記第２範囲において反射した第２電磁波を受信する第２センサと、前記第１センサが出力する第１信号と前記第２センサが出力する第２信号とに基づき、前記第１電磁波および前記第２電磁波を反射した対象物に関する情報を算出する処理部と、を備える検出装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る検出装置のブロック図である。

【図2】実施例１に係る検出装置の平面図である。

【図3】実施例１に係る検出装置を使用するときの図である。

【図4】信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂの例を示す時間に対する電圧を示す図である。

【図5】信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂの例を示す時間に対する電圧を示す図である。

【図6】信号Ｓ１ａのスペクトルおよびフィルタの通過特性を示す図である。

【図7】実施例１における処理部が行う処理の機能ブロック図である。

【図8】信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂおよびＳ３ｃのスペクトルを示す図である。

【図9】実施例１における処理部が行う処理の機能ブロック図の別の例である。

【図10】検出装置を車両に取り付ける例を示す図である。

【図11】検出装置を車両に取り付ける例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ミリ波レーダーなどを用い、生体情報を検出するレーダーセンサは、生体に接触せずに生体情報を検出できるため、身体にケーブルまたはセンサ等を装着しなくてもよく、身体への負担が小さい。しかし、例えば、自動車、列車および飛行機などの乗り物内のような振動が多い環境において、レーダーセンサを用いて生体情報を検出するような場合、生体振動以外の例えば乗り物に起因する振動による影響が大きい。このため、レーダーセンサを用いて搭乗者の生体振動を検出しようとしても、搭乗者が乗り物の振動により振動する。これにより、搭乗者の生体とレーダーセンサとの距離が乗り物の振動により変化してしまう。このため、生体振動の検出が難しい。特許文献１、２のように、振動センサなどで生体振動以外の振動を検出する場合、振動センサが検出する振動と、レーダーセンサが検出する振動とは異なっており、レーダーセンサの出力信号から生体振動以外の信号を精度よく取り除くことは難しい。

【0010】

以下の実施例では、レーダーセンサを複数設け、複数のレーダーセンサが生体の異なる範囲の振動を検出し、複数のレーダーセンサから出力される信号に基づき、生体情報を算出する。これにより、生体振動以外の振動を精度よく取り除くことができる。

【0011】

以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。

【実施例0012】

図１は、実施例１に係る検出装置のブロック図である。検出装置１００は、レーダーセンサ部１１ａ、１１ｂ、振動センサ部１１ｃおよび処理部３０を備えている。レーダーセンサ部１１ａ（および１１ｂ）は、送信用のアンテナ１２ａ（および１２ｂ）、受信用のアンテナ１３ａ（および１３ｂ）、高周波回路１６ａ（および１６ｂ）、増幅器１８ａ（および１８ｂ）、フィルタ２０ａ（および２０ｂ）並びにＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換器２２ａ（および２２ｂ）を備えている。振動センサ部１１ｃは、センサ２１およびＡ／Ｄ変換器２２ｃを備えている。

【0013】

レーダーセンサ部１１ａ（および１１ｂ）において、高周波回路１６ａ（および１６ｂ）は、発振器１４ａ（および１４ｂ）並びにミキサ１５ａ（および１５ｂ）を備えている。なお、高周波回路１６ａ（および１６ｂ）は、他に増幅器などを備えるが説明を省略する。アンテナ１２ａ（および１２ｂ）は、発振器１４ａが生成した信号５６ａ（および５６ｂ）を送信する。信号５６ａおよび５６ｂは、電磁波であり、例えばマイクロ波またはミリ波である。信号５６ａおよび５６ｂの周波数は、例えば１０ＧＨｚ～１２０ＧＨｚであり、一例として２４ＧＨｚ付近である。アンテナ１３ａ（および１３ｂ）は、信号５６ａ（および５６ｂ）が生体に照射され、反射された信号５８ａ（および５８ｂ）を受信する。ミキサ１５ａ(および１５ｂ）は、信号５６ａと５８ａ（および５６ｂと５８ｂ）とをミキシングし、変換された信号を出力する。ミキサ１５ａ（および１５ｂ）が出力する信号Ｓ０ａ（およびＳ０ｂ）の周波数は、信号５６ａ（および５６ｂ）の周波数と５８ａ（および５８ｂ）の周波数との差に相当する。これにより、信号Ｓ０ａ（およびＳ０ｂ）は、信号５６ａ（および５６ｂ）が照射された範囲の動きに相当するアナログ信号となる。

【0014】

増幅器１８ａ（および１８ｂ）は、信号Ｓ０ａ（およびＳ０ｂ）を増幅する。フィルタ２０ａ（および２０ｂ）は、ローパスフィルタであり、増幅された信号Ｓ０ａ（およびＳ０ｂ）内のうち、例えば、生体振動の信号より周波数の高い信号を濾過する。フィルタ２０ａおよび２０ｂは、アナログフィルタであり、抑圧すべき周波数の信号を完全に取り除くことはできない。しかし、フィルタ２０ａおよび２０ｂを設けることで、Ａ／Ｄ変換器２２ａおよび２２ｂにおける繰り返しノイズを抑制できる。また、信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂにおいて、周波数帯域を制限しておくことで、処理部３０の処理の負荷が低減される。フィルタ２０ａおよび２０ｂは、デジタルフィルタでもよい。Ａ／Ｄ変換器２２ａ（および２２ｂ）は、フィルタリングされた信号Ｓ０ａ（およびＳ０ｂ）をデジタル信号である信号Ｓ１ａ（およびＳ１ｂ）に変換する。

【0015】

レーダーセンサ部１１ａと１１ｂとの構成はほぼ同じであることが好ましい。すなわち、信号５６ａと５６ｂとの出力電力は実質的に同じであり、アンテナ１２ａからフィルタ２０ａまでの信号のゲインと、アンテナ１２ｂからフィルタ２０ｂまでの信号のゲインと、は実質的に同じであることが好ましい。レーダーセンサ部１１ａと１１ｂとでゲインが異なる場合には、予めゲインの違いをキャリブレーションしておくことが好ましい。

【0016】

センサ２１は、振動センサであり、例えば基板の振動を検出し、信号Ｓ０ｃを出力する。Ａ／Ｄ変換器２２ｃは、信号Ｓ０ｃをデジタル信号である信号Ｓ１ｃに変換する。センサ２１とＡ／Ｄ変換器２２ｃとの間には、増幅器およびフィルタの少なくとも一方が設けられていてもよい。

【0017】

処理部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはマイクロコンピュータ等のプロセッサであり、ソフトウエアと協働し、検出の処理を実行する。メモリ２４は、不揮発性メモリまたは揮発性メモリであり、検出を行うための設定条件、情報を算出する途中のデータおよびプログラム等を記憶する。出力装置２６は、処理部３０の処理の結果を外部装置に出力する。外部装置は、例えば画像を表示する表示装置、音を出力する音声装置、処理部３０とは別のプロセッサである。外部装置は、処理部３０と同じプロセッサ内の上位のアプリケーションでもよい。

【0018】

図２は、実施例１に係る検出装置の平面図である。基板１０の表面の法線方向をＺ方向、基板１０の辺方向をＸ方向およびＹ方向とする。図２に示すように、検出装置１００では、基板１０にアンテナ１２ａ、１３ａ、１２ｂ、１３ｂおよびセンサ２１が設けられている。アンテナ１２ａ、１３ａ、１２ｂおよび１３ｂは、例えば各々Ｙ方向に配列する４個のアンテナを有している。アンテナ１２ａ、１３ａ、１２ｂおよび１３ｂは、各々１個でもよいし、各々アレイ状に配置されたアンテナでもよい。アンテナを複数配置することで、アンテナの指向性を高めることができる。アンテナとしては、例えばパッチアンテナを用いることができる。

【0019】

センサ２１は、例えば加速度計であり、基板１０の振動を検出する。高周波回路１６ａおよび１６ｂ、増幅器１８ａおよび１８ｂ、フィルタ２０ａおよび２０ｂ、Ａ／Ｄ変換器２２ａ、２２ｂおよび２２ｃ、処理部３０、メモリ２４および出力装置２６は、基板１０の表（＋Ｚ）側または裏（－Ｚ）側に設けられていてもよい。

【0020】

図３は、実施例１に係る検出装置を使用するときの図である。図３では、人体等の生体５０と心臓５２を頭の方から見た断面を図示している。アンテナ１２ａおよび１３ａは、基板１０の＋Ｚ面より－Ｘ側に傾斜している。これにより、アンテナ１２ａが送信する信号５６ａの中心線５４ａは、Ｚ方向より－Ｘ側に傾く。よって、信号５６ａは、生体５０のうち心臓５２のある－Ｘ側の範囲５１ａ（左胸）に照射される。アンテナ１３ａは、範囲５１ａにおいて反射された信号５８ａを受信する。アンテナ１２ｂおよび１３ｂは、基板１０の＋Ｚ面より＋Ｘ側に傾斜している。これにより、アンテナ１２ｂが送信する信号５６ｂの中心線５４ｂは、Ｚ方向より＋Ｘ側に傾く。よって、信号５６ｂは、生体５０のうち心臓５２のある＋Ｘ側の範囲５１ｂ（右胸）に照射される。アンテナ１３ｂは、範囲５１ｂにおいて反射された信号５８ｂを受信する。なお、アンテナ１２ａ、１３ａ、１２ｂおよび１３ｂを傾斜させなくても、アンテナ１２ａ、１３ａ、１２ｂおよび１３ｂを基板１０の主平面に実装し、各々のアンテナとして複数のアンテナパターンを適宜配置することより、所望の指向性を得ることができる。

【0021】

図１のように、信号５６ａと５８ａとをミキシングすることで、高周波回路１６ａから出力される信号Ｓ０ａは、生体５０の範囲５１ａの動きに関する情報となる。範囲５１ａは心臓５２に近いため、信号Ｓ０ａは、心拍の振動を含む信号となる。信号５６ｂと５８ｂとをミキシングすることで、高周波回路１６ｂから出力される信号Ｓ０ｂは、生体５０の範囲５１ｂの動きに関する情報となる。範囲５１ｂは心臓５２から遠いため、信号Ｓ０ｂは心拍の振動を含まない、または心拍の振動の小さい信号となる。

【0022】

信号５６ａと５６ｂとの周波数は同じでもよいが、信号５８ａがアンテナ１３ｂにより受信され、信号５８ｂがアンテナ１３ａにより受信されるなどして混信が生じる可能性がある場合は、信号５６ａと５６ｂとの周波数を、振動の周波数以上異ならせることが好ましい。具体的には、信号５６ａと５６ｂとの周波数は、数十ＭＨｚ以上離れていることが好ましい。

【0023】

図４（ａ）および図４（ｂ）は、信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂの例を示す時間に対する電圧を示す図である。図４（ａ）と図４（ｂ）とは、同じ期間Ｔ１の信号を示している。信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂでは、フィルタ２０ａおよび２０ｂにより、生体振動より周波数の高い信号が抑圧されている。図４（ａ）に示すように、信号Ｓ１ａには、信号４０と４１とが含まれる。信号４０は、主に心拍の振動に関する信号である。信号４１は、主に心拍以外の生体５０（例えば呼吸など）の振動および生体以外（例えば車両など）の振動である。図４（ｂ）に示すように、信号Ｓ１ｂには、信号４０はほとんど含まれず、ほとんどが信号４１である。

【0024】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、信号Ｓ１ａおよびＳ１ｂの例を示す時間に対する電圧を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図４（ａ）および図４（ｂ）に比べ、アンテナの指向性が低い場合の例である。図５（ａ）に示すように、図４（ａ）と同様に、信号Ｓ１ａには、心拍の振動に関する信号４０と心拍以外の振動に関する信号４１が含まれる。図５（ｂ）に示すように、信号Ｓ１ｂには、信号４１以外に、心拍の振動と心拍以外の振動に関する信号４０ａが含まれる。このように、アンテナの指向性が低い場合には、信号Ｓ１ｂに心拍の振動に関する信号が含まれる場合もある。

【0025】

図６は、信号Ｓ１ａのスペクトルおよびフィルタ２０ａの通過特性を示す図である。信号Ｓ１ａのスペクトルは信号Ｓ１ａをフーリエ変換した後の信号に相当する。縦方向に伸びる直線の横軸の位置はスペクトルの周波数を示し、縦方向の高さは周波数スペクトルの強度を示す。信号４２ａは太実線、信号４３ａは太点線、信号４４ａは細実線を用い示している。フィルタ２０ａの通過特性４５は、横軸は周波数であり、縦軸はフィルタ２０ａによる減衰量に対応する。すなわち、通過特性４５が小さい周波数の信号では、フィルタ２０ａにより信号の減衰量が大きいことを示している。フィルタ２０ａとしてアナログフィルタを用いる例である。アナログフィルタでは、遮断周波数における急峻性が低いため、１０Ｈｚ以上の周波数の信号も通過し、周波数が高くなると減衰量が大きくなる。

【0026】

信号４２ａは心拍の振動に関する信号である。信号４３ａは呼吸の振動に関する信号である。信号４４ａは、生体以外の振動に関する信号であり、例えば乗り物の振動に関する信号である。信号４４ａの例としては、乗り物が自動車または列車の場合にはサスペンションなどのバネの固有振動、航空機の場合には空気がバネのように動作する振動、および／または、クッション内のスプリング等の固有振動である。

【0027】

信号４２ａおよび４３ａには、各々基本波と高調波が含まれる。このため、信号４２ａおよび４３ａの周波数スペクトルにおけるピークは各々複数存在する。心拍の振動の周波数は、例えば１Ｈｚ～４Ｈｚである。高調波も含めると、信号４２ａの周波数は、例えば１Ｈｚ～１５Ｈｚである。呼吸の振動の周波数は、例えば０．３Ｈｚ～３Ｈｚである。高調波も含めると、信号４３ａの周波数は０．３Ｈｚ～１０Ｈｚである。フィルタ２０ａにより、１０Ｈｚより高い、すなわち生体信号に関係のない周波数の信号４４ａが抑圧される。このため、周波数が高くなるほど、信号４４ａの周波数スペクトルが小さくなる。

【0028】

図７は、実施例１における処理部３０が行う処理の機能ブロック図である。帯域制限部３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは、それぞれ信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂおよびＳ１ｃのうち生体振動の周波数帯域以外の周波数帯域を制限する。信号４２ａおよび４３ａの周波数帯域は例えば０．３Ｈｚ～１５Ｈｚである。そこで、帯域制限部３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは、信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂおよびＳ１ｃから例えば０．２Ｈｚ～２０Ｈｚの周波数帯域以外の周波数帯域の信号を取り除く。これにより、帯域制限部３１ａ、３１ｂおよび３１ｃから出力される信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂおよびＳ２ｃは、ほとんど生体振動の周波数帯域の信号となる。このように、以降の処理に用いない周波数帯域を制限することで、以降の処理の負荷を軽減することができる。帯域制限部３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは、設けなくてもよい。

【0029】

フーリエ変換部３２ａ、３２ｂおよび３２ｃは、信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂおよびＳ２ｃをそれぞれフーリエ変換する。フーリエ変換した信号をそれぞれ信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂおよびＳ３ｃとして出力する。フーリエ変換の演算は例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）法を用いる。

【0030】

図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、それぞれ信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂおよびＳ３ｃのスペクトルを示す図である。縦方向に伸びる直線の横軸の位置はスペクトルの周波数を示し、縦方向の高さは周波数スペクトルの強度を示す。信号４２ａおよび４２ｂは太実線、信号４３ａおよび４３ｂは太点線、信号４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは細実線を用い示している。

【0031】

図８（ａ）に示すように、帯域制限部３１ａは、図３において心臓５２に近い範囲５１ａからの信号Ｓ１ａから帯域４６以外の信号を取り除く。このため、図６の信号Ｓ１ａに対し信号Ｓ３ａはほとんど帯域４６内の周波数を有する信号となる。

【0032】

図８（ｂ）に示すように、帯域制限部３１ｂは、図３において心臓５２から遠い範囲５１ｂからの信号Ｓ１ｂから帯域４６以外の信号を取り除く。このため、信号Ｓ３ｂはほとんど帯域４６内の周波数を有する信号となる。信号Ｓ３ｂでは、信号Ｓ３ａに比べ心拍の振動に関する信号４２ｂが低い。これは、図４（ｂ）および図５（ｂ）のように、信号Ｓ１ｂには心拍の振動に関する信号４０がほとんど含まれていないためである。信号Ｓ３ｂには、呼吸の振動に関する信号４３ｂおよび生体以外の振動に関する信号４４ｂは、信号Ｓ３ａと同程度含まれている。

【0033】

図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、呼吸に関する信号４３ａと４３ｂとは、ほぼ同じ周波数および強度を有する。これは、図３のように、範囲５１ａおよび５１ｂがそれぞれ生体５０の左胸および右胸に相当するため、範囲５１ａと５１ｂとでは呼吸の振動がほとんど同じであるためである。生体以外の振動に関する信号４４ａと４４ｂとは、ほぼ同じ周波数および強度を有する。これは、生体５０に伝わる乗り物の振動はほぼ同じであり、範囲５１ａおよび５１ｂの振動をほぼ同じ構成のレーダーセンサ部１１ａおよび１１ｂを用い検出しているためである。

【0034】

図８（ｃ）に示すように、帯域制限部３１ｃは、信号Ｓ１ｃから帯域４６以外の信号を取り除く。このため、信号Ｓ３ｃは帯域４６以外の信号をほとんど含まない信号となる。信号Ｓ３ｃは、ほとんど生体以外の振動に関する信号４４ｃであり、生体５０の振動に関する信号はほとんど含まない。

【0035】

図８（ｃ）の信号４４ｃの周波数および強度は、図８（ａ）および図８（ｂ）の信号４４ａおよび４４ｂの強度と異なる。これは、生体５０に伝わる振動の強度と基板１０に伝わる振動の強度とが同じでないためである。

【0036】

差分抽出部３４ａは、信号Ｓ３ａと信号Ｓ３ｂとの差分を抽出し、信号Ｓ３ａとＳ３ｂの両方に存在する信号を除去する。例えば、図８（ａ）の中で強度の大きい信号を順に信号Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４およびＡ５とする。図８（ｂ）の中で強度の大きい信号を順に信号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３およびＢ４とする。差分抽出部３４ａは、強度の最も大きい信号Ａ１とＢ１の周波数が同じであれば、信号Ｓ３ａから信号Ａ１を除去する。次に、差分抽出部３４ａは、信号Ａ２とＢ２の周波数が同じであれば、信号Ｓ３ａから信号Ａ２を除去する。差分抽出部３４ａは、同様に、信号Ｓ３ａから信号Ａ３を除去する。信号Ａ４とＢ４の周波数は一致しない。このため、差分抽出部３４ａは、信号Ｓ３ａから信号Ａ４は除去しない。次に、差分抽出部３４ａは、信号Ａ５とＢ４の周波数が同じであれば、信号Ｓ３ａから信号Ａ５を除去する。このように処理することで、信号Ｓ３ａから信号４３ａおよび４４ａが取り除かれる。差分抽出部３４ａは、処理された信号を信号Ｓ４ａとして出力する。差分抽出部３４ａは、信号Ｓ３ｂの周波数スペクトルのうち強度が所定値以上の周波数と一致する周波数を有する周波数スペクトルを信号Ｓ３ａから除去してもよい。また、差分抽出部３４ａは、強度が所定値以下の周波数スペクトルを差分抽出前に信号Ｓ３ａおよび信号Ｓ３ｂの少なくとも一方から除去してもよい。

【0037】

差分抽出部３４ａは、信号Ｓ３ａに加え信号Ｓ３ｃを用い、信号４４ａを取り除いてもよい。これにより、信号４４ａの除去をより適切に行うことができる。

【0038】

心拍抽出部３５は、信号Ｓ４ａから時間軸の波形を合成して、期間Ｔ１の心拍の振動の波形を生成する。心拍抽出部３５は、生成された波形を信号Ｓ６ａとして出力する。

【0039】

心拍検出表示部３３は、出力装置２６に心拍抽出部３５において、心拍の振動の波形を合成できたかを出力させる。例えば、出力装置２６がディスプレイの場合、心拍検出表示部３３は出力装置２６に心拍数などを表示させる。出力装置２６がライトまたはスピーカの場合、心拍検出表示部３３は、心拍に同期したライトの点滅または音の出力を行う。心拍抽出部３５が心拍の振動の波形を合成できない場合、範囲５１ａが心臓５２の位置から外れている可能性がある。出力装置２６が心拍を検出できなかったことを示した場合、ユーザは基板１０の取り付け位置を変えるなどして、心拍が検出できるように、基板１０の取り付け位置を調整できる。

【0040】

差分抽出部３４ｂは、信号Ｓ３ｂと信号Ｓ３ｃとの差分を抽出し、信号Ｓ３ｂとＳ３ｃの両方に存在する信号を除去する。これにより、図８（ｂ）の中で信号４４ｂを除去できる。信号Ｓ３ｂに信号４２ｂが含まれる場合には、心拍抽出部３５から信号Ｓ４ａを受信し、信号Ｓ４ａを用いて信号Ｓ３ｂから信号４２ｂを取り除いてもよい。差分抽出部３４ｂは、処理された信号を信号Ｓ４ｂとして出力する。

【0041】

帯域制限部３７は、信号Ｓ４ｂに信号４２ｂが含まれる場合、信号４２ｂが取り除かれるように帯域制限する。例えば、図８（ｂ）において、周波数が１Ｈｚ以上の信号を取り除くことで、信号４２ｂを除去できる。帯域制限部３７は、処理された信号を信号Ｓ５ｂとして出力する。帯域制限部３７は設けられていなくてもよい。

【0042】

呼吸抽出部３８は、信号Ｓ５ｂから時間軸の波形を合成して、期間Ｔ１の呼吸の振動の波形を生成する。呼吸抽出部３８は、生成された波形を信号Ｓ６ｂとして出力する。生体信号解析部３６は、信号Ｓ６ａおよびＳ６ｂを解析する。出力部３９は、解析結果を出力する。

【0043】

生体信号解析部３６は、フーリエ変換部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、差分抽出部３４ａ、３４ｂ、心拍抽出部３５、帯域制限部３７、呼吸抽出部３８および出力部３９が動作する期間を同期させる信号Ｓ７を出力する。フーリエ変換部３２ａ、３２ｂおよび３２ｃは、同期信号に基づきフーリエ変換する。このため、信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂおよびＳ１ｃをフーリエ変換する期間は実質的に同じとなる。フーリエ変換の期間は、例えば図４（ａ）から図５（ｂ）の期間Ｔ１である。

【0044】

図９は、実施例１における処理部３０が行う処理の機能ブロック図の別の例である。図９に示すように、この例では、センサ２１が設けられておらず、信号Ｓ１ｃは処理部３０に入力されない。差分抽出部３４ｃは、帯域制限部３１ａの出力する信号Ｓ２ａと帯域制限部３１ｂの出力する信号Ｓ２ｂとの差分処理を行う。差分抽出部３４ｃは、例えば信号Ｓ２ａからＳ２ｂを差し引く、これにより、例えば図４（ａ）の波形から図４（ｂ）の波形が差し引かれる。よって、差分抽出部３４ｃが出力する信号Ｓ２ｄは、主に心拍の振動に関する信号となる。フーリエ変換部３２は、信号Ｓ２ｄをフーリエ変換し信号Ｓ３ｄを出力する。心拍抽出部３５、生体信号解析部３６および出力部３９の処理は図７と同じであり、説明を省略する。

【0045】

図９のように、差分抽出部３４ｃは、フーリエ変換の前に、信号Ｓ２ａと信号Ｓ２ｂとの差分を抽出し、フーリエ変換部３２は、差分抽出された信号Ｓ２ｄをフーリエ変換してもよい。これにより、信号４３ａおよび４４ａの除去を適切に行うことができる。

【0046】

図１０（ａ）から図１１（ｂ）は、検出装置１００を車両に取り付ける例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、車両内にシート６０およびハンドル６２が設けられている。検出システムは、検出装置１００と取り付け部材６４とを備えている。検出装置１００は、取り付け部材６４によりシート６０に取り付けられている。検出装置１００は、空間内の生体５０に対し信号５６ａおよび５６ｂを照射する。信号５６ａは生体５０のうち背中の心臓５２の近くに照射され、信号５６ｂは生体５０のうち心臓５２から離れた背中に照射される。

【0047】

図１０（ｂ）に示すように、検出装置１００は、取り付け部材６４によりシートベルト６５に取り付けられている。検出装置１００は、人間が首から下げたカードホルダに取り付けられていてもよい。信号５６ａは生体５０のうち心臓５２の近くの胸に照射され、信号５６ｂは生体５０のうち心臓５２から離れた胸に照射される。

【0048】

図１１（ａ）に示すように、検出装置１００は、取り付け部材６４によりハンドル６２近くのダッシュボードまたはコンソールに取り付けられている。信号５６ａは生体５０のうち心臓５２の近くの胸に照射され、信号５６ｂは生体５０のうち心臓５２から離れた胸に照射される。

【0049】

図１１（ｂ）に示すように、検出装置１００は、取り付け部材６４により天井６６またはサンバイザーに取り付けられている。信号５６ａは生体５０のうち心臓５２の近くの胸に照射され、信号５６ｂは生体５０のうち心臓５２から離れた胸に照射される。

【0050】

図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、検出装置１００を生体５０の近くに装着できるため、金属等による信号５６ａおよび５６ｂの反射を抑制できる。また、搭乗者はシートのほぼ同じ位置に着座するため、信号５６ａおよび５６ｂの照射方向の調整を行わなくてもよい。

【0051】

実施例１によれば、図１および図３のように、レーダーセンサ部１１ａ（第１センサ）は、信号５６ａ（第１電磁波）を生体５０の範囲５１ａ（第１範囲）に送信し、範囲５１ａにおいて反射した信号５８ａを受信する。レーダーセンサ部１１ｂ（第２センサ）は、信号５６ｂ（第２電磁波）を生体５０の範囲５１ｂ（第１範囲と異なる第２範囲）に送信し、範囲５１ｂにおいて反射した信号５８ｂを受信する。処理部３０（算出部）は、レーダーセンサ部１１ａが出力する信号Ｓ１ａ（第１信号）とレーダーセンサ部１１ｂが出力する信号Ｓ１ｂ（第２信号）とに基づき、生体５０に関する情報（例えば心拍に関する情報）を算出する。このように、レーダーセンサ部１１ａと１１ｂの信号を用いることで、乗り物等の振動に起因するノイズを取り除き、生体５０に関する情報を算出することができる。

【0052】

範囲５１ａを範囲５１ｂより心臓５２に近くすることで、図４（ａ）から図５（ｂ）のように、信号Ｓ１ｂに含まれる心拍の振動に関する信号４０は、信号Ｓ１ａより小さくなる。よって、信号Ｓ１ａとＳ１ｂとを用いることで、処理部３０は、生体５０の心拍に関する情報を算出できる。範囲５１ａを左胸、範囲５１ｂを右胸とすることで、心拍の振動以外の振動は、範囲５１ａと５１ｂとでほぼ同じとなる。よって、処理部３０は、生体５０の心拍に関する情報を精度よく算出できる。範囲５１ｂは、首または腹部などでもよい。また、範囲５１ａを動脈のある部分とし、範囲５１ｂを動脈のない部分とすることで、処理部３０は、生体の脈拍に関する情報を算出することができる。範囲５１ａと５１ｂにおける心拍または脈拍以外の振動をほぼ同じとする観点から範囲５１ａと５１ｂとは近い位置であることが好ましい。生体５０の異なる範囲における心拍、脈拍および呼吸等の振動は異なると考えられる。よって、範囲５１ａと５１ｂが生体５０の異なる範囲であれば、処理部３０は、生体５０に関する例えば心拍、脈拍または呼吸に関する情報を算出できる。なお、実施例１では、人の生体５０を例に説明したが、ペット等の生体でもよい。

【0053】

図７のように、処理部３０は、信号Ｓ１ａをフーリエ変換した信号Ｓ３ａ（第３信号）と、信号Ｓ１ｂをフーリエ変換した信号Ｓ３ｂ（第４信号）と、に基づき、生体５０に関する情報を算出する。図８（ａ）および図８（ｂ）のように、処理部３０は、例えば信号Ｓ３ａの周波数スペクトルの周波数と信号Ｓ３ｂの周波数スペクトルの周波数を比較し、比較結果に基づき、生体５０に関する情報を算出する。より具体的には、信号Ｓ３ｂの周波数スペクトルの周波数と信号Ｓ３ａの周波数スペクトルの周波数とが略一致する場合には、信号Ｓ３ａから周波数が略一致した周波数スペクトルを取り除く。これにより、信号Ｓ３ａと信号Ｓ３ｂにおいて共通の周波数を有する信号を取り除くことができる。

【0054】

図９のように、処理部３０は、フーリエ変換する前の信号Ｓ２ａとＳ２ｂに基づき、生体５０に関する情報を算出してもよい。処理部３０は、例えば信号Ｓ２ａと信号Ｓ２ｂとの差に基づき、生体５０に関する信号を算出してもよい。

【0055】

フーリエ変換部３２ａが信号Ｓ２ａをフーリエ変換する第１期間と、フーリエ変換部３２ｂが信号Ｓ２ｂをフーリエ変換する第２期間と、は実質的に同じ期間である。すなわち、図４（ａ）の期間Ｔ１と図４（ｂ）の期間Ｔ１の開始時刻は実時間において実質的に同じ時刻であり、終了時刻は実時間において実質的に同じ時刻である。これにより、生体５０に関する情報の算出精度を向上させることができる。なお、第１期間と第２期間とが実質的に同じとは、処理部３０の処理において、誤差が生じない程度に同じことを意味する。

【0056】

アンテナ１２ａ（第１送信アンテナ）、１３ａ（第１受信アンテナ）、１２ｂ（第２送信アンテナ）および１３ｂ（第２受信アンテナ）は、基板１０（基体）に搭載されている。センサ２１（第３センサ）は、基板１０の振動を検出する。処理部３０は、センサ２１が出力する信号Ｓ１ｃ（第５信号）に基づき生体５０に関する情報を算出する。これにより、生体５０に関する情報の算出精度を向上できる。センサ２１を用いた処理は、補助的な処理であり、センサ２１を用いた処理は行わなくてもよい。すなわち、図１および図７において、振動センサ部１１ｃ、帯域制限部３１ｃおよびフーリエ変換部３２ｃは設けなくてもよい。

【0057】

図７において、処理部３０は、呼吸の振動に関する情報を算出しているが、呼吸の振動に関する情報を算出しなくてもよい。すなわち、差分抽出部３４ｂ、帯域制限部３７および呼吸抽出部３８を設けなくてもよい。

【0058】

心拍検出表示部３３は、生体に関する情報を算出できたか否かを出力する。これにより、ユーザは、範囲５１ａおよび５１ｂが適切か否かを知ることができる。範囲５１ａおよび５１ｂが適切でない場合、範囲５１ａおよび５１ｂを調整できる。心拍検出表示部３３は設けなくてもよい。

【0059】

実施例１では、ドプラー方式により生体５０に関する情報を検出している。ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式など他の方式を用い生体５０に関する情報を検出してもよい。また、信号５６ａおよび５６ｂが照射される対象物は、生体以外でもよく、処理部３０は、信号５６ａおよび５６ｂを反射した対象物に関する情報を算出すればよい。

【0060】

図１０（ａ）から図１１（ｂ）のように、取り付け部材６４は、範囲５１ａが範囲５１ｂより心臓５２の近くになるように，検出装置１００を取り付ける。これにより、処理部３０は、心拍に関する情報を精度よく算出できる。取り付け部材６４は、検出装置を乗り物に取り付ける。これにより、乗り物の振動があっても生体５０に関する情報を精度よく算出できる。図１０（ａ）から図１１（ｂ）は、乗り物として自動車等の車両を例に説明したが、乗り物は、電車または飛行機でもよい。乗り物の搭乗者は運転者でもよいし乗客でもよい。乗り物の安全運航の観点から、運転者の生体情報を管理することがある。例えば、運転者の健康状態のうち、例えば精神状態、眠気、不整脈または心停止などを管理し、運転者が深刻な状態の場合には、警告、通知または運航の自動停止を行うことで、深刻な事故を未然に防ぐことができる。このような場合、運転者の生体に関する情報を算出することが好ましい。

【0061】

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0062】

１０ 基板、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ アンテナ、１６ａ、１６ｂ 高周波回路、２０ａ、２０ｂ フィルタ、３０ 処理部、５０ 生体、５１ａ、５１ｂ 範囲、５２ 心臓、４０、４１、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、５６ａ、５６ｂ、５８ａ、５８ｂ 信号、取り付け部材６４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】