人体検知装置および自動水栓装置
【課題】消費電力を実質的に低減する水栓装置を提供する。
【解決手段】所定検知領域に送信したマイクロ波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信したマイクロ波と受信した反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する水栓装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が基準値からピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記ピーク値以降のサンプリングを停止する。
【解決手段】所定検知領域に送信したマイクロ波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信したマイクロ波と受信した反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する水栓装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が基準値からピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記ピーク値以降のサンプリングを停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体検知装置および自動水栓装置に関し、特に、伝播波（例えば、マイクロ波等の電波）の反射波を利用して人体や物体の接近や離脱を検知する人体検知装置および自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗面器や便器等に吐水を行う水栓装置には、対象物の存在を自動検出して自動的に吐水を行う自動水栓装置がある。この自動水栓装置は、対象物の検知に赤外線センサを用いることが一般的であったが、近年、電波センサも用いられるようになってきている。電波センサは、陶器を透過可能であり、陶器の裏面や内面にセンサを隠蔽できることから、センサ配置の自由度が向上するという利点がある。なお、電波センサとしては、例えば、マイクロ波等の電波を用いたドップラセンサが挙げられる。
【０００３】
ドップラセンサは、マイクロ波を発信し、このマイクロ波の反射波を受信することにより、マイクロ波を反射した対象物等の位置や距離、対象物等の動き、等を検出することができる。対象物等によって反射されたマイクロ波は、対象物が静止している場合は定在波信号により構成され、対象物が動いている場合は定在波信号とドップラ信号とを含む。すなわち、マイクロ波の反射波を解析すれば、定在波信号に基づいて対象物との距離を検出可能であり、ドップラ信号に基づいて対象物の動きを検出可能である。
【０００４】
一方、近年では、設置性の向上等の観点から外部からの電力供給を不要化するため、電池駆動の水栓装置も開発されている。電池駆動の水栓装置は、省電力化のため、水栓装置内を流れる水力を利用した発電機を内蔵したものもある。ここで、ドップラセンサは、赤外線センサに比べて一般に消費電力が高い。よって、ドップラセンサを水栓装置に用いる場合は、大容量電池が必要となるし、電池容量が小さい水栓装置においてドップラセンサを用いる場合は、ドップラセンサの省電力化が必要となる。
【０００５】
ここで、ドップラセンサを省電力化する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載された便器洗浄装置は、ドップラセンサを用いて人体等の対象物を検出して自動的な吐水を行っており、センサに対して対象物が所定の範囲内に入るまでは、定在波信号に基づいて対象物の検出を行い、対象物が所定の範囲内に入ると、ドップラ信号に基づいて対象物の検出を行っている。ドップラ信号を用いた対象物の検出の方が定在波信号を用いた対象物の検出に比べて検出精度が高く、その逆に、定在波信号を用いた対象物の検出の方がドップラ信号を用いた対象物の検出に比べて演算量が少なく、電力消費が少ないためである。
【０００６】
具体的には、受信したマイクロ波からドップラ信号を検出する際に、ドップラ信号の周波数成分やその大きさを抽出するためにデジタルフィルタ演算等、複数のデータを用いて膨大な演算処理をする必要があり、その演算処理にともなう消費電力は大きい。このため、特許文献１のように、対象物が所定の範囲内に入るまでは定在波信号に基づく対象物の検出を行い、所定の範囲内に入った後はドップラ信号に基づく対象物の検出を行うことで、消費電力の低減が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１の技術においては、マイクロ波ドップラセンサにおける消費電力を低減するため、マイクロ波ドップラセンサが所定周期で間欠動作するように制御している。しかしながら、マイクロ波ドップラセンサは、停止状態から起動するまでに一定時間を必要とする。その一方で、ドップラ成分に基づいて対象物の動きを検出するためにはドップラ成分の周波数を特定する必要がある。
【０００９】
ＤＦＴ（離散フーリエ変換）の原理上、サンプリング周波数の１／２までの周波数帯域のスペクトル情報を得ることができる。すなわち、ドップラ成分の周波数を特定するためには、少なくとも、検出したい信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数が必要ということになる。
【００１０】
ここで、人体検出のためのドップラ信号として５０Ｈｚ以下を想定すると、マイクロ波ドップラセンサを間欠的にオフできる時間は、原理上は２０ｍｓｅｃ×（１／２）＝１０ｍｓｅｃだが、実質的には、このオフ時間の経過よりもマイクロ波ドップラセンサの起動時間分だけ前に、マイクロ波ドップラセンサを起動する必要がある。従って、マイクロ波ドップラセンサを間欠動作させたとしても、マイクロ波ドップラセンサのオフ時間は起動時間によって侵食され、マイクロ波ドップラセンサに係る消費電力の低減効果が薄まる結果となる。
【００１１】
むろん、マイクロ波ドップラセンサに限らず、他の電波センサを用いた場合も、上述したマイクロ波ドップラセンサと同様に、受信した電波の周波数を特定する際にはサンプリング周波数の問題が存在し、消費電力の実質的な低減を妨げる要因となっていた。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、人体検知装置が備える電波センサの駆動に係る消費電力を実質的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様の１つは、所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する人体検知装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１４】
前記構成においては、ピーク値の近傍において実行されるサンプリングは実行しており、実際にサンプリングされたデータに基づいてピーク位置を特定することができる。従って、ピーク位置に基づいてドップラ信号の周波数を特定可能であり、前記所定検知領域に人体が侵入したときに人体の動きを検知する精度を低下させない。
その一方で、ピーク位置の特定に必ずしも必要でないサンプリング点については、可能な限りサンプリングを省略しており、省略されたサンプリング点に対応するタイミングで伝播波の送信、反射波の受信、ドップラ信号の生成、等の処理を停止することが可能となる。
よって、動き検知の精度を維持しつつ、人体検知装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００１５】
本発明の選択的な態様の１つは、前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１６】
前記構成においては、前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでの約１／４周期におけるサンプリング数に基づいて、その後の約１／４周期においてサンプリングを停止するサンプリング点を決定している。すなわち、半波毎の短周期の中で、サンプリング停止するサンプリング点が決定されており、サンプリング停止される範囲は、１／４周期の置きにしか発生しない。従って、基準値との交差点と、ピーク値と、が必ず判明しているため、ドップラ信号が大きく変動してもサンプリング精度が低下しにくく、サンプリング精度の低下が更に防止される。
【００１７】
本発明の選択的な態様の１つは、前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１８】
前記構成においては、前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまで約１／２周期におけるサンプリング数に基づいて、その後の約１／２周期においてサンプリングを停止するサンプリング点を決定している。すなわち、半波毎の短周期の中で、サンプリング停止するサンプリング点が決定されており、サンプリング停止される範囲は１／２周期の置きに発生する。従って、上述したサンプリング停止される範囲が１／４周期置きに発生する場合に比べると精度は低下しやすいが、処理が簡単になるため演算量を低下することができる。
【００１９】
本発明の選択的な態様の１つは、前記サンプリングの停止により欠落したサンプリングデータを、前記第１のピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する構成としてある。
【００２０】
前記構成においては、サンプリングを停止してデータの欠落したサンプリング点のデータを補間するため、デジタルフィルタ等を用いてドップラ信号の周波数をサンプリング周期毎に解析することが可能であり、精度良くドップラ信号の周波数を特定することができる。
【００２１】
本発明の他の態様は、所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における物体の存在を検知する自動水栓装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００２２】
前記構成においては、ピーク値の近傍において実行されるサンプリングは実行しており、実際にサンプリングされたデータに基づいてピーク位置を特定することができる。従って、ピーク位置に基づいてドップラ信号の周波数を特定可能であり、前記所定検知領域に物体が侵入したときに物体の動きを検知する精度を低下させない。
その一方で、ピーク位置の特定に必ずしも必要でないサンプリング点については、可能な限りサンプリングを省略しており、省略されたサンプリング点に対応するタイミングで伝播波の送信、反射波の受信、ドップラ信号の生成、等の処理を停止することが可能となる。
よって、動き検知の精度を維持しつつ、自動水栓装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００２３】
上述した人体検出装置や自動水栓装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本技術は上記人体検出装置や自動水栓装置を備える人体検出システム、上述した装置の構成に対応した工程を有する人体検出装置や自動水栓装置の制御方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させる人体検出プログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、動き検知の精度を維持しつつ、人体検知装置の消費電力を実質的に低減することが可能な人体検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る水栓装置の概略を断面的に示した図である。
【図２】本実施形態に係る水栓装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る人体検出処理を適用しない場合の人体検出処理の概要を説明する図である。
【図４】人体検出処理の第１実施例の概要を説明する図である。
【図５】人体検出処理の第１実施例に係るフローチャートである。
【図６】人体検出処理の第２実施例の概要を説明する図である。
【図７】人体検出処理の第２実施例に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）本実施形態の構成：
（２）人体検出処理の第１実施例：
（３）人体検出処理の第２実施例：
（４）まとめ：
【００２７】
（１）本実施形態の構成：
＜概略構成＞
図１は、本実施形態に係る水栓装置１の概略を断面的に示した図であり、図２は、本実施形態に係る水栓装置１の構成を示すブロック図である。水栓装置１は、対象物（人体や物体等）を検出して自動的な吐水を行うものであり、洗面台に備え付けられる洗面器２に対して吐水を行う。本実施形態では、水栓装置１が、人体検知装置や自動水栓装置を構成する。
【００２８】
洗面器２は、洗面カウンタ３の上面に設けられる。洗面カウンタ３上には、洗面器２のボール面２ａに対して水を吐出するためのスパウトを構成する水栓４が設けられる。水栓４は、水を吐出する吐水口４ａを有し、この吐水口４ａから吐出される水が洗面器２のボール面２ａ内に吐出されるように設けられる。
【００２９】
水栓４が吐水口４ａから吐出する水は、給水路５により供給される。給水路５は、水道管等の給水源から供給される水を吐水口４ａへと導く。洗面器２には、排水路６が接続されている。排水路６は、吐水口４ａから洗面器２のボール面２ａ内に吐水された水を排出する。
【００３０】
水栓装置１は、電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備える。電磁弁１１は、給水路５に設けられ、給水路５の開閉を行う。電磁弁１１が開くと、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出される吐水状態となり、電磁弁１１が閉じると、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出されない止水状態となる。
【００３１】
電磁弁１１は、制御部１３に接続されており、電磁弁１１の開閉動作は、制御部１３によって制御される。電磁弁１１は、制御部１３からの制御信号に従って電気的に制御され、給水路５の開閉を行う。このように、電磁弁１１は、吐水口４ａから吐水される水の給水路５を開閉する給水バルブとして機能する。
【００３２】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに接近する対象物を検出する。この吐水口４ａの吐水先が、マイクロ波ドップラセンサ１２の検知領域となる。マイクロ波ドップラセンサ１２は、マイクロ波を送信し、送信したマイクロ波を受けた人体等の対象物から反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の位置や動き等を検出する。
【００３３】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、水栓４の吐水口４ａ近くの内部に設けられ、洗面台の使用者側（図１において左側）に向けてマイクロ波を送信するように配置される。マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに人体が近づいてきたことや、吐水口４ａに近づいた人体から吐水口４ａに向けて手が差し出されたこと等を検出するために用いられる。
【００３４】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、制御部１３に接続される。制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号を入力され、この信号に基づいて対象物の位置や動き等を検知する。なお、本実施形態では、ドップラセンサとしてマイクロ波を用いるマイクロ波ドップラセンサ１２が採用されているが、例えば超音波やミリ波を用いるドップラセンサ等であってもよい。さらに、ドップラセンサはマイクロ波のみならず、他の周波数の電波を伝播波に用いてもよいし、光等を伝播波に用いてもよい。
【００３５】
制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御する。このため、制御部１３には、上記のとおりマイクロ波ドップラセンサ１２からの出力信号が入力される。また、制御部１３からは、電磁弁１１に対する制御信号が出力される。
【００３６】
以上のように、本実施形態の水栓装置１は、電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備え、制御部１３により、マイクロ波ドップラセンサ１２による検出信号に基づいて、電磁弁１１の開閉動作を制御することで、吐水口４ａに接近する対象物の検出、つまり人体検出を行うことで、洗面台の使用者の動き等に応じた吐水を行う。以下、本実施形態の水栓装置１の各部の詳細について説明する。
【００３７】
＜マイクロ波ドップラセンサ＞
図２に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２は、発振回路部２１と、送信部２２と、受信部２３と、ミキシング部２４とを有する。発振回路部２１は、マイクロ波ドップラセンサ１２が送信する電波（マイクロ波）を得るための電気信号を生成する。発振回路部２１は、電気信号として、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号を生成し、送信信号Ｓ１として出力する。
【００３８】
送信部２２は、発振回路部２１が出力する送信信号Ｓ１を受け、この送信信号Ｓ１を送信する。例えば、発振回路部２１により生成される信号が１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号である場合、送信部２２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する。受信部２３は、送信部２２から送信されたマイクロ波が検出対象となる対象物１０によって反射された反射波を受信する。受信部２３は、受信した反射波（マイクロ波を含む電波）を電気信号に変換し、受信信号Ｓ２として出力する。なお、送信部２２および受信部２３は、信号の送受信を行うためのアンテナを有する。
【００３９】
ミキシング部２４は、発振回路部２１から出力される送信信号Ｓ１と、受信部２３から出力される受信信号Ｓ２とを混合（ミキシング）して、センサ出力Ｓ３として出力する。ミキシング部２４が出力するセンサ出力Ｓ３は、制御部１３に入力される。
【００４０】
センサ出力Ｓ３には、定在波信号とドップラ信号とが含まれる。定在波信号は、対象物１０との距離、つまり対象物１０の位置の検出に用いられ、ドップラ信号は、対象物１０の動きの検出に用いられる。
【００４１】
＜制御部＞
次に、制御部１３について説明する。図２に示すように、制御部１３は、ローパスフィルタ部３１と、アンプ部３２と、ドップラ信号検出部３３と、定在波信号検出部３４と、対象物検出部３５と、電磁弁制御部３６と、センサ制御部３７と、記憶部３８とを有する。また、対象物検出部３５は、人体動作検出部３９と、人体位置検出部４０とを含む。また、制御部１３は、時間を計測するためのタイマ４１を有する。
【００４２】
制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリや入出力インターフェイス等の各種機能部分を備え、これら各種機能部分は、データ通信用のバス等により互いに通信可能に接続される。制御部１３が有するＣＰＵは、メモリの１つであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶される制御プログラム等に従って所定の演算を行う演算部として機能する。制御部１３は、入出力インターフェイスとして、少なくとも、マイクロ波ドップラセンサ１２からの入力信号を受けるための入力インターフェイス、および電磁弁１１に対する制御信号を出力するための出力インターフェイスを有する。
【００４３】
＜ドップラ信号Ｓ６の生成＞
ローパスフィルタ部３１は、入力された信号から、送信信号Ｓ１や受信信号Ｓ２の周波数帯域であるマイクロ波周波数帯域の成分を除去するローパスフィルタ部３１を有する。ローパスフィルタ部３１は、マイクロ波ドップラセンサ１２から入力されるセンサ出力Ｓ３から、マイクロ波周波数帯域の成分を除去した信号Ｓ４を生成し、この信号Ｓ４をアンプ部３２に出力する。
【００４４】
アンプ部３２は、ローパスフィルタ部３１から出力された信号Ｓ４の入力を受け、入力された信号を増幅した増幅信号Ｓ５を生成し、この増幅信号Ｓ５をドップラ信号検出部３３に出力する。
【００４５】
ドップラ信号検出部３３は、アンプ部３２が出力した増幅信号Ｓ５の入力を受ける。ドップラ信号検出部３３は、入力された増幅信号Ｓ５の周波数成分のうち、人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去するフィルタを有し、このフィルタにより、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去する。人体検出に不要な周波数帯域は、例えば、５０Ｈｚを上回る周波数帯域である。ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去した信号を、人体検出用のドップラ信号Ｓ６として出力する。
【００４６】
すなわち、アンプ部３２が出力する増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含んでおり、この増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去することにより、ドップラ信号が抽出される。より具体的には、ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号とした後、マイクロコンピュータ等によるソフト処理としてデジタルフィルタ演算等を行うことにより、ドップラ信号Ｓ６を抽出する。
【００４７】
ここで、ドップラ信号Ｓ６に基づいて行う対象物（人体等）の動き検出について説明する。次式（１）は、ドップラ周波数シフトに係る基本式である。マイクロ波ドップラセンサ１２は、次式（１）に基づく演算処理を行うことにより、対象物の動きを検出する。
【００４８】
基本式：ΔＦ＝ＦＳ−Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ ・・・（１）
ΔＦ：ドップラ周波数（センサ出力Ｓ３に含まれるドップラ信号の周波数）
ＦＳ：送信周波数（送信信号Ｓ１の周波数）
Ｆｂ：反射周波数（受信信号Ｓ２の周波数）
ν：検出対象物の移動速度
ｃ：光速（３００×１０６ｍ／ｓ）
【００４９】
上記式（１）に示すように、送信部２２から送信された送信周波数ＦＳのマイクロ波は、速度νで移動している対象物１０によって反射される。この対象物１０からの反射波を、マイクロ波ドップラセンサ１２の受信部２３が受信する。受信部２３により受信される反射波の周波数は、相対運動によるドップラ周波数シフトを受け、送信周波数ＦＳとは異なる反射周波数Ｆｂとなっている。
【００５０】
以上説明したように、ミキシング部２４において送信信号Ｓ１と受信信号Ｓ２とがミキシングされた信号から、ローパスフィルタ部３１が高周波成分を除去することによって、センサ出力Ｓ３からドップラ周波数以外の周波数成分が除去された信号が抽出される。そして、ドップラ信号検出部３３によって人体検出のための周波数帯域（例えば５０Ｈｚ以下）の成分が抽出され、人体検出用のドップラ信号Ｓ６が得られる。
【００５１】
そして、ドップラ信号検出部３３から出力されたドップラ信号Ｓ６は、対象物検出部３５が有する人体動作検出部３９に入力される。人体動作検出部３９は、入力されたドップラ信号Ｓ６に基づき、対象物１０の動きから、対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したこと等を検出する。
【００５２】
＜定在波信号Ｓ７の生成＞
一方、定在波信号検出部３４も、アンプ部３２から出力された増幅信号Ｓ５の入力を受ける。定在波信号検出部３４は、入力された増幅信号Ｓ５から定在波信号を検出する。上記のとおりアンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含む。この増幅信号Ｓ５から、ドップラ信号の成分が除去されることにより、定在波信号が抽出される。
【００５３】
具体的には、定在波信号検出部３４は、交流成分除去回路として機能するローパスフィルタ回路を有する。定在波信号検出部３４は、ローパスフィルタ回路により、増幅信号Ｓ５からドップラ信号成分を除去することで、定在波信号を抽出する。つまり、定在波信号検出部３４は、アンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５から交流成分を除去することで、定在波信号Ｓ７を抽出して出力する。
【００５４】
なお、定在波信号検出部３４においては、対象物１０に対する距離の検出精度を向上するための信号処理が適宜採用される。具体的には、例えば次のような処理が行われる。
【００５５】
定在波信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離が長いほど信号レベル（電圧レベル）が小さくなるように周期的に変化する信号である。このように周期的に信号レベルが変化する定在波信号においては、１／２周期ごとに振幅が大きな腹部と振幅が小さな節部とが交互に存在するため、対象物１０に対する距離について十分な検出精度が得られない場合がある。ここで、定在波信号の信号レベルは、周期的に変化する波形の振幅値に相当する。
【００５６】
そこで、定在波信号検出部３４において、まず、上記のとおりローパスフィルタ回路によって得られる定在波信号から、位相をシフトさせた信号を生成する。次に、ローパスフィルタ回路から出力された定在波信号、および位相をシフトさせた信号の各信号を、全波整流する。そして、全波整流した各信号を、加算し、合成信号とする。このようにして得られた合成信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離に応じた信号レベルの信号となる。
【００５７】
このような信号処理を行うことにより、合成信号として、マイクロ波ドップラセンサ１２が配置される水栓４の吐水口４ａと対象物１０としての人体との距離が近いほどレベルが大きくなる信号が得られる。これにより、対象物１０に対する距離について検出精度の向上を図ることができる。なお、この信号処理においては、加算されて合成される、互いに位相が異なる定在波信号の数が多いほど、算出される合成信号は滑らかな曲線となり、より高い検出精度を得ることができる。
【００５８】
このような対象物１０に対する距離の検出精度向上のための信号処理を行う場合、定在波信号検出部３４においては、例えば、定在波信号の位相をシフトさせるための位相シフト回路や、信号の全波整流を行うための全波整流回路や、全波整流した信号を加算して合成するための加算回路等が備えられる。
【００５９】
定在波信号検出部３４から出力された定在波信号Ｓ７は、対象物検出部３５が有する人体位置検出部４０に入力される。人体位置検出部４０は、入力された定在波信号Ｓ７に基づき、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内に入ったことや、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内から出たこと等を検出する。
【００６０】
＜その他制御＞
電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５から出力される検出信号に基づいて、電磁弁１１の開閉動作を制御する。具体的には、電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５の人体動作検出部３９においてドップラ信号検出部３３から入力されたドップラ信号Ｓ６に基づいて対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したことが検出されると、電磁弁１１を開動作させる。
【００６１】
センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を制御する。センサ制御部３７によるマイクロ波ドップラセンサ１２の動作の制御には、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周期の制御が含まれる。
【００６２】
ここで、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周期（以下単に「サンプリング周期」という。）とは、マイクロ波ドップラセンサ１２を所定の周期で間欠的に動作させる際の動作周期である。例えば、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を２ｍｓｅｃ間隔で周期的に行う場合、サンプリング周期は２ｍｓｅｃとなる。この場合、マイクロ波ドップラセンサ１２においては、２ｍｓｅｃごとに、受信部２３によって対象物１０から反射波が受信され、センサ出力Ｓ３が出力される。
【００６３】
サンプリング数が多いほど、高い精度でデータの検出を行うことができるが、消費電力が多くなる。逆に、サンプリング数が少ないほど、データの検出精度は低くなるが、消費電力が少なくなる。
【００６４】
本実施形態の水栓装置１は、２ｍｓｅｃと比較的短い周期でサンプリングを行い、ドップラ信号の周波数特定に不可欠なサンプリング点のサンプリングは実行しつつ、ドップラ信号の周波数特定に必須でないサンプリング点のサンプリングは停止するようにしてある。このように、高周期でサンプリングを行うことにより、周波数の特定精度を向上しつつ、省略可能なサンプリングを実行しないことにより、消費電力の低減を図っている。
【００６５】
記憶部３８は、水栓装置１の制御プログラムや後述するような水栓装置１における吐水制御に用いられる各種データ等を記憶する。記憶部３８は、例えばＣＰＵに接続されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。
【００６６】
（２）人体検出処理の第１実施例：
図３は、本実施形態に係る人体検出処理を適用しない場合の人体検出処理の概要を説明する図であり、図４は、本実施形態に係る人体検出処理の第１実施例の概要を説明する図である。これらの図には、マイクロ波ドップラセンサ１２にサンプリングを行わせるタイミング、すなわちサンプリング点を黒丸にて示してある。
【００６７】
＜従来の人体検出処理＞
なお、マイクロ波ドップラセンサ１２が実行するサンプリングは、上述したように、制御部１３の備えるセンサ制御部３７によって制御されている。また、人体の動作を検知している場合は、サンプリングを実行すると、ローパスフィルタ部３１、アンプ部３２、ドップラ信号検出部３３、人体動作検出部３９、にてそれぞれ演算処理が実行され、人体の位置を検出している場合は、サンプリングを実行すると、ローパスフィルタ部３１、アンプ部３２、定在波信号検出部３４、人体位置検出部４０、にてそれぞれ演算処理が実行されることになる。
【００６８】
図３に示す従来の人体検出処理では、センサ制御部３７は、常にマイクロ波ドップラセンサ１２にセンサ出力Ｓ３を出力させている。そして、制御部１３は、例えば、一定の時間間隔Δｔのサンプリング周期で、デジタルフィルタ演算に係る各部を動作させ、サンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８に対応するデータを順次に取得している。時間間隔Δｔは、実用的には２ｍｓｅｃ程度であれば十分な精度でドップラ信号のピーク位置を特定可能であり、時間間隔Δｔを１ｍｓｅｃ程度とするとさらに精度が向上する。
【００６９】
なお、ピーク位置の特定は、得られたサンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８を解析により行われ、例えば、サンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８の中で極値を取るサンプリング点をピーク位置とすることができる。ピーク位置が特定されると、ピークの発生周期、すなわち、ドップラ信号の周波数が特定される。このドップラ信号の周波数には、水栓装置１の使用者の動きを反映されているため、ドップラ信号の周波数に基づいて水栓装置１の使用者の動きを特定することができる。
【００７０】
＜第１実施例の人体検出処理＞
本実施形態に係る人体検出処理では、少なくとも、ドップラ信号のピーク近傍にあるサンプリング点においては、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングし、その他のサンプリング点においては、適宜に補間演算を用いている。すなわち、その他のサンプリング点は、実際にサンプリングするサンプリング点と補間演算によりデータを生成されるサンプリング点とを含む。これにより、サンプリング回数を減少させ、サンプリングに係る演算処理の実行回数を減少させ、消費電力の増大を抑制している。
【００７１】
以下、図４を参照しつつ具体的に説明する。図４では、例えば、サンプリング点Ｓ６とＳ７の間にピークがあり、このピークを挟んで、一方の側にサンプリング点Ｓ３〜Ｓ６があり、他方の側にサンプリング点Ｓ７〜Ｓ１０がある。
【００７２】
ここで、ピーク値近傍のサンプリング点Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８は、ドップラ信号の周波数を特定するために必須であり、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得する必要がある。ただし、ピークの一方の側にあるサンプリング点Ｓ３，Ｓ４は、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得されるものの、同じピークの他方の側にあるサンプリング点Ｓ９，Ｓ１０は、サンプリングが為されず、データが欠落している。
【００７３】
このデータが欠落しているサンプリング点のデータは、ピーク位置に基づいて周波数や振幅を検知するだけであれば無くても構わないが、デジタルフィルタ等を行う際に連続的なデータが必要な場合は、何らかの方法で補間する必要がある。
【００７４】
補間方法としては、例えば、ピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する方法、一次関数で近似する方法、三角関数で近似する方法、等がある。むろん、二次以上の関数を用いて近似することも可能である。以下、各補間方法について説明する。
【００７５】
＜ピーク値検出前のデータで補間＞
ピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する場合、様々な手法が採用可能であるため、以下では、図４に示す場合を例に取り、数例の具体的手法を記載する。
【００７６】
１つ目は、まず、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７の次のサンプリング点Ｓ８において得られたサンプリングデータを基準とし、このサンプリングデータと、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７より前にサンプリングされる数点のサンプリング点Ｓ６，Ｓ５，Ｓ４，Ｓ３において得られたサンプリングデータと、を順次に比較し、サンプリング点Ｓ８と一番近いサンプリングデータを有するサンプリング点を探索する。
【００７７】
具体的には、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ６、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ５、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ４、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ３、のサンプリングデータを順次に比較する。このとき、サンプリング点Ｓ５とサンプリング点Ｓ８が最も近似する。
【００７８】
なお、サンプリングデータは、サンプリング点の並び順に漸増することが分かっているため、サンプリング点Ｓ６に比べてサンプリング点Ｓ５の方がサンプリング点Ｓ８のサンプリングデータに近似し、サンプリング点Ｓ４に比べてサンプリング点Ｓ５の方がサンプリングデータに近似することが判明した時点で、最も近似するのはサンプリング点Ｓ５であると判断して、比較を終了してもよい。
【００７９】
このようにして最も近似するサンプリング点が判明すると、サンプリング点Ｓ８及びサンプリング点Ｓ５を基点として、図４に矢印にて示すように、ピークから離れる順に、取得済みのサンプリング点Ｓ４，Ｓ３のサンプリングデータにて、欠落しているサンプリング点Ｓ９，Ｓ１０のデータを順次に補間する。
【００８０】
２つ目は、真のピーク位置を基準として、補間対象となるサンプリング点の対称位置に最も近い位置にあるサンプリング点のサンプリングデータで補間する手法である。ここで利用する真のピーク位置は、例えば、デジタルフィルタ演算によって求めたり、ピーク値として検出されたサンプリング点の左右の直近における基準値との交差点を探索し、これら交差点の中点をピーク値としたりすることができる。
【００８１】
具体的には、サンプリング点Ｓ６とサンプリング点Ｓ７の間に真のピーク値がある。そこで、図４に矢印にて示すように、このピーク値を中心として対称位置に最も近いサンプリング点Ｓ４にてサンプリング点Ｓ９を補間し、同様に、ピーク値を中心として対称位置に最も近いサンプリング点Ｓ３にてサンプリング点Ｓ１０を補間する。
【００８２】
３つ目は、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７を中心として対称位置にあるサンプリング点のサンプリングデータで補間する手法である。本手法では、ピーク値として検出されたサンプリング点と真のピーク位置とのずれが大きいほど、不正確になる可能性があるが、補間処理は高速に行うことができる。
【００８３】
具体的には、サンプリング点Ｓ９のサンプリングデータを補間する場合は、サンプリング点Ｓ９はサンプリング点Ｓ７から右に２つ離れているため、サンプリング点Ｓ７から左に２つ離れたサンプリング点Ｓ５のデータで補間する。同様に、サンプリング点Ｓ１０のサンプリングデータを補間する場合は、サンプリング点Ｓ１０はサンプリング点Ｓ７から右に３つ離れているため、サンプリング点Ｓ７から左に３つ離れたサンプリング点Ｓ４のデータで補間する。
【００８４】
＜一次関数による補間＞
一次関数を用いて補間する場合、補間範囲の前後数点のサンプリングデータに基づいて、実測されていない範囲のドップラ信号を近似計算し、この近似計算により算出された近似直線上の値であってサンプリング点に対応する値を、サンプリングの停止によりデータが欠落したサンプリング点のデータに補間する。
【００８５】
＜三角関数による補間＞
三角関数を用いて補間する場合も、一次関数の場合と同様に、補間範囲の前後数点のサンプリングデータに基づいて、実測されていない範囲のドップラ信号を近似計算し、この近似計算により算出された近似曲線上の値であってサンプリング点に対応する値を、サンプリングの停止によりデータが欠落したサンプリング点のデータに補間する。
【００８６】
なお、ドップラ信号の周波数変動状況に応じて、適切な三角関数を選択するようにしてもよい。ドップラ信号は、使用者が接近中は、近づくほど歩く速度が遅くなるため周波数は徐々に小さくなっていく傾向がある。そこで、ドップラ信号の周波数を記憶部３８等に記憶しておき、周波数の変動傾向に応じた三角関数を適宜に選択して近似計算に用いる。ドップラ信号の周波数は、後述する各実施例において説明するように、ピーク位置に基づいて求めても良いし、デジタルフィルタ演算等により求めてもよい。
【００８７】
具体的には、近時のドップラ信号の周波数が、例えば、２０Ｈｚ→１５Ｈｚ→１０Ｈｚと変動している場合は、次の周期では、５Ｈｚになると予測できる。そこで、近似計算に用いる三角関数として、Ｆ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（２π・５ｔ）を用いることにより、より精度の高い近似結果を得ることができる。
【００８８】
＜フローチャートの説明＞
図５は、人体検出処理の第１実施例に係るフローチャートである。なお、同図に示す処理は、水栓装置１の電源が投入されている間、制御部１３により、既定のサンプリング周期で周期的に繰り返し実行されているものとする。より具体的には、例えば、１ｍｓｅｃもしくは２ｍｓｅｃ置きに、図５に示す処理を周期的に繰り返し実行する。
【００８９】
処理が開始されると、制御部１３は、サンプリング回数をカウントするための、カウンタのカウント値Ｃを１増加させる（Ｓ１００）。具体的には、後述するサンプリング（Ｓ１２０）が実行される度に１増加するようになっている。このカウンタは、サンプリングを休止する数（以下、サンプリング休止数と記載する。）の算出、及び、サンプリングを休止した回数がサンプリング休止数に達したか否かの判定、に用いられる。
【００９０】
このカウンタは、ドップラ信号が基準値と交差したときに（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）クリアされる（Ｓ２８０）。そして、後述するトップ検出中は、ドップラ信号の次のピークを越えた後の最初のサンプリング点までのサンプリング数が、カウンタによりカウントされ、後述するボトム検出中は、ドップラ信号のボトムを超えた後の最初のサンプリング点までのサンプリング数が、カウンタによりカウントされる。
【００９１】
このようにしてカウントされたカウント値は、基準点からトップまでのサンプリング点数、もしくは、基準点からボトムまでのサンプリング点数に、１を加えた値に相当する。ただし、ピーク検出タイミングの誤差を考慮して、これらサンプリング点数に、２を加えた値に相当すると考えることもできる。
【００９２】
また、カウンタは、後述する休止カウント算出処理が終了すると（Ｓ１８０、Ｓ２３０）クリアされる（Ｓ２００、Ｓ２５０）。従って、その後にカウントアップされるカウント値Ｃは、サンプリング休止中のサンプリング数に相当する値となる。また、このカウント値Ｃは、休止カウント算出処理が終了してから、次の基準値を検出するまでのサンプリング数にほぼ一致する値である。
【００９３】
制御部１３は、カウンタの値を１増加させると（Ｓ１００）、次に、サンプリング休止中であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。本実施形態においては、記憶部３８に、後述するサンプリング休止フラグがセットされているか否かにより、この判断が行われる。サンプリング休止フラグがセットされていない場合は（Ｓ１１０：Ｎｏ）、サンプリング休止中でないと判断して、サンプリングを実行する（Ｓ１２０）。
【００９４】
ここで、サンプリング実行時における、水栓装置１の動作を説明する。
本実施形態においては、上述したように、マイクロ波ドップラセンサ１２は常時起動しているが、マイクロ波の送信や電波の受信はサンプリングが実行されるときを除いて停止しており、制御部１３も、デジタルフィルタ演算に係る各部の動作を停止している。
【００９５】
そして、サンプリング休止中で無いと判断されると、センサ制御部３７がマイクロ波ドップラセンサ１２を制御して、サンプリング期間に相当する時間だけマイクロ波の送信と電波の受信を行わせ、センサ出力Ｓ３を出力させる。さらに、このセンサ出力Ｓ３に基づいて、人体動作の検出や人体位置の検出を実行する。よって、実際にサンプリングを実行するときを除き、デジタルフィルタ演算に係る電力消費を抑制できる。
【００９６】
サンプリング処理が完了すると（Ｓ１２０）、次に、データ補間処理（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）が実行される。データ補間処理においては、まず、データ補間の要否が判断される（Ｓ１３０）。具体的には、サンプリング休止後、最初にステップＳ１２０においてサンプリングを行った場合は、データ補間が必要と判断され（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、その他の場合は、データ補間が不要と判断される（Ｓ１３０：Ｎｏ）。
【００９７】
本実施形態においては、記憶部３８にセットされる補間フラグに基づいて、データ補間の要否を判断しており、補間フラグがセットされている場合は、データ補間が必要と判断され（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、補間フラグがセットされていない場合は、データ補間が不要と判断される（Ｓ１３０：Ｎｏ）。
【００９８】
この補間フラグは、サンプリング休止数に相当する回数のサンプリングを休止し終えたときに（Ｓ２９０）セットされ（Ｓ３１０）、データ補間が完了したときに（Ｓ１４０）クリアされる（Ｓ１５０）。データ補間は、上述した各種の補間方法により実行可能である。
【００９９】
データ補間処理が完了もしくはスキップされると（Ｓ１５０、Ｓ１３０：Ｎｏ）、次に来るドップラ信号のピークが、トップかボトムかを判断する（Ｓ１６０）。この判断においては、直前に検出されたピークがトップであった場合は、次に来るピークはボトムと判断され（Ｓ１６０：ボトム検出）、直前に検出されたピークがボトムであった場合は、次に来るピークはトップと判断される（Ｓ１６０：トップ検出）。
【０１００】
本実施形態では、直前にピークを検出したときに、検出されたピークの種類と反対のピークを示す設定値を記憶部３８に記憶するようになっており、ステップＳ１６０の判断は、記憶部３８に記憶されている設定値に基づいて行われる。
【０１０１】
ここで、トップ検出が設定されている場合は（Ｓ１６０：トップ検出）、ステップＳ１２０においてサンプリングされた値が、前回にサンプリングされた値に比べて、減少しているか判断する（Ｓ１７０）。ここで、次に来るトップを経過する前のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より増加するため（Ｓ１７０：Ｎｏ）、ステップＳ２７０に進む。
【０１０２】
一方、トップを経過して最初のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より減少するため（Ｓ１７０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１８０に進む。すなわち、トップを経過して最初のサンプリング点であるか否かを、簡単な比較演算により判断できる。
【０１０３】
なお、本実施例１においては、基準値からピークまでのサンプリング数を検出するため、ピークから次のピークまでにカウントされるサンプリング点には、最初のピークから基準値までのサンプリング点も含まれてしまう。
【０１０４】
そこで、データが漸増中に（Ｓ１７０：Ｎｏ）基準値との交差を検出すると（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）、カウント値Ｃをいったんクリアする（Ｓ２８０）。この処理により、基準値からピークまでのサンプリング数を正確に検出できるようになる。
【０１０５】
ステップＳ１８０においては、カウント値Ｃに基づいて、休止カウント数Ｄを算出する。具体的には、まず、カウント値Ｃを記憶部３８に記憶する。以下では、このとき記憶部３８に記憶されるカウント値を、「休止カウントベース値」と呼ぶことにする。
【０１０６】
次に、休止カウントベース値から、ピークを越えてサンプリングされたサンプリング回数に相当する値として、１を減算する。次に、休止カウントベース値から、ピークを挟んで対称配置されているサンプリング点の数との誤差を考慮して、所定数を減算する。本実施形態では、この誤差を１または２としてある。
【０１０７】
このようにして、休止カウントベース値から１と誤差相当数とを減算した値を、以下では、休止カウント数Ｄと呼ぶことにする。このようにして、休止カウント数Ｄが算出されると、休止フラグを記憶部３８にセットし（Ｓ１９０）、カウンタをクリアし（Ｓ２００）、記憶部３８に記憶される設定値をボトム検出に変更して（Ｓ２１０）、処理を終了する。
【０１０８】
なお、本実施形態では、休止カウント数Ｄの算出時に、誤差のみを考慮して数値を変動させているが、ドップラ信号の振幅変動状況に応じて休止カウント数Ｄを調整してもよい。例えば、使用者が接近中は、ドップラ信号の振幅が徐々に増大する。そこで、ドップラ信号の振幅を記憶部３８等に記憶しておき、振幅の変動傾向に応じた係数を休止カウント数Ｄに乗ずることにより、振幅が増大傾向にあれば、休止カウント数Ｄを増加させ、振幅が減少傾向にあれば、休止カウント数Ｄを減少させる補正を加える。このような補正を行うことにより、実際にサンプリングを休止可能なサンプリング点数に最適化された休止カウント数Ｄが得られ、消費電力の低減と、人体の検出精度の維持とを、より的確に実現することができる。
【０１０９】
一方、ボトム検出が設定されている場合は（Ｓ１６０：ボトム検出）、ステップＳ１２０においてサンプリングされた値が、前回にサンプリングされた値に比べて、増加しているか判断する（Ｓ２２０）。ここで、次に来るボトムを経過する前のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より減少するため（Ｓ２２０：Ｎｏ）、ステップＳ２７０に進む。
【０１１０】
一方、ボトムを経過して最初のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より増加するため（Ｓ２２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３０に進む。すなわち、ボトムを通過して最初のサンプリング点であるか否かを、簡単な比較演算により判断できる。
【０１１１】
なお、データが漸減中に（Ｓ２２０：Ｎｏ）基準値との交差を検出したときの（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）処理は、上述したトップ検出の場合と同様であり、カウンタをいったんクリアする（Ｓ２８０）。この処理により、基準値からピークまでのサンプリング数を正確に検出できるようになる。
【０１１２】
ステップＳ２３０においては、カウント値Ｃに基づいて、サンプリング休止数を算出する。この休止カウント数Ｄの算出も、上述したトップ検出の場合と同様であり、休止カウントベース値を記憶部３８に記憶し、休止カウントベース値から、ピークを越えてサンプリングされたサンプリング回数に相当する値として１を減算し、休止カウントベース値からピークを挟んで対称配置されているサンプリング点の数との誤差を考慮して所定数を減算することにより行われる。
【０１１３】
このようにして、休止カウント数Ｄが算出されると、休止フラグを記憶部３８にセットし（Ｓ２４０）、カウンタをクリアし（Ｓ２５０）、記憶部３８に記憶される設定値をトップ検出に変更して（Ｓ２６０）、処理を終了する。
【０１１４】
次にサンプリング休止中の処理について説明する。
この処理は、ステップＳ１１０においてサンプリング休止中と判断されたときに実行されるものであり、本実施形態においては、記憶部３８にサンプリング休止フラグが記憶されているときに実行される。
【０１１５】
まず、ステップＳ２９０において、カウント値Ｃと休止カウント数Ｄとを比較する。カウント値Ｃと休止カウント数Ｄが等しければ、サンプリングの休止回数が休止カウント数Ｄに達したと判断し（Ｓ２９０：Ｙｅｓ）、休止フラグをクリアするとともに（Ｓ３００）、補間フラグをセットし（Ｓ３１０）、処理を終了する。従って、適切な回数だけサンプリングを休止することができる。
【０１１６】
一方、カウント値Ｃと休止カウント数Ｄが異なる場合は、サンプリングの休止回数が休止カウント数Ｄに達していないと判断し（Ｓ２９０：Ｎｏ）、処理を終了する。
【０１１７】
（３）人体検出処理の第２実施例：
図６は、本実施形態に係る人体検出処理の第２実施例の概要を説明する図である。同図には、マイクロ波ドップラセンサ１２にサンプリングを行わせるタイミング、すなわちサンプリング点を黒丸にて示してある。本第２実施例では、図６に示すように、ピーク値から次のピーク値までのサンプリング数に基づいて、当該次のピーク値からさらに次のピーク値までのサンプリングの少なくとも一部を停止する。
【０１１８】
図６では、例えば、サンプリング点Ｓ６とＳ７の間にピークがあり、このピークを挟んで、一方の側にサンプリング点Ｓ１〜Ｓ６があり、他方の側にサンプリング点Ｓ７〜Ｓ１２がある。
【０１１９】
ここで、ピーク位置近傍のサンプリング点Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８は、ドップラ信号の周波数を特定するために必須であり、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得する必要がある。ただし、１つのピークの一方の側にあるサンプリング点Ｓ１〜Ｓ５は、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得されるものの、同じピークの他方の側にあるサンプリング点Ｓ９〜Ｓ１２は、サンプリングが為されず、データが欠落している。
【０１２０】
このデータが欠落しているサンプリング点のデータは、上述した第１実施例と同様に、ピーク位置に基づいて周波数や振幅を検知するだけであれば無くても構わないが、デジタルフィルタ等を行う際に連続的なデータが必要な場合は、何らかの方法で補間する必要がある。なお、補間方法としては、上述した第１実施例と同様の手法にて、補間することができる。
【０１２１】
＜フローチャートの説明＞
図７は、人体検出処理の第２実施例に係るフローチャートである。なお、同図に示す処理は、水栓装置１の電源が投入されている間、制御部１３により、既定のサンプリング周期で周期的に繰り返し実行されているものとする。より具体的には、例えば、１ｍｓｅｃもしくは２ｍｓｅｃ置きに、図７に示す処理を周期的に繰り返し実行する。
【０１２２】
なお、図７に示す処理は、図５に示す処理と大部分が共通し、具体的には、図５に示すステップＳ１００〜Ｓ１６０，Ｓ２９０〜Ｓ３１０と、図７に示すステップＳ４００〜Ｓ４６０，Ｓ５５０〜Ｓ５７０とは、それぞれ共通するため、以下では、処理が相違する部分のみ説明する。
【０１２３】
まず、本第２実施例では、第１実施例のステップＳ２７０〜Ｓ２８０に相当する処理を行わないため、基準値と交差してもカウンタのカウント値Ｃをクリアしない。従って、トップ検出中にカウントアップされるカウント値Ｃは、その直前に検出されたボトムを経過した直後のサンプリング点の次のサンプリング点から、その次に検出されるトップを経過した直後のサンプリング点の次のサンプリング点までの、サンプリング点数に相当する。ただし、ピーク検出タイミングの誤差がある場合は、１または２程度の誤差が生じる場合がある。
【０１２４】
このように、基準値との交差時にカウンタ値Ｃのクリアを行わないため、ステップＳ４７０の判断分岐において、サンプリング値が、その直前のサンプリング値より増加している場合（Ｓ４７０：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。同様に、ステップＳ５２０の判断分岐において、サンプリング値が、その直前のサンプリング値より減少している場合も（Ｓ５２０：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。
【０１２５】
次に、ステップＳ４８０において実行される休止カウント数算出処理では、第１実施例に示すステップＳ１８０と同様に、休止カウントベース値から１ならびに誤差を減算して休止カウント数Ｄを算出するが、基準値との交差時にクリアされていないカウント値Ｃに基づいて算出されているため、第１実施例において算出される休止カウント数Ｄに比べて大き目の値となる。
【０１２６】
次に、本第２実施例では、トップ検出中のサンプリング点数に基づいてボトム検出中のサンプリングを休止するように構成されているため、ボトム検出中にデータ値の増加を検出しても（Ｓ５２０：Ｙｅｓ）、休止カウント数算出処理や休止フラグのセットは行わず、カウント値Ｃのクリア（Ｓ５３０）と、設定をトップ検出に変更する処理（Ｓ５４０）のみを実行して処理を終了する。
【０１２７】
以上説明した第２実施例に係る人体検出処理によれば、ピーク位置は確実に実測されるため、ドップラ信号の周波数の検出精度は一定以上に維持されるが、上述した第１実施例に係る人体検出処理に比べると、周波数の検出精度に比べると、やや精度が落ちる可能性がある。ただし、サンプリングを停止するサンプリング点数は、第１実施例に比べて増加するため、演算処理の負荷が低下し、消費電力は、第１実施例に係る人体検出処理に比べて低下する可能性がある。
【０１２８】
（４）まとめ：
以上説明した実施形態によれば、所定検知領域に送信したマイクロ波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信したマイクロ波と受信した反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する水栓装置１であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が基準値からピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記ピーク値以降のサンプリングを停止する水栓装置１を提供可能となる。この水栓装置１においては、ドップラ信号の周波数の検出精度を従来の水栓装置１に比べて低下させることなく、消費電力を実質的に低減することができる。
【０１２９】
なお、上述した第１実施例では、基準値と交差した後のトップ検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、基準値と交差する前のボトム検出中に、サンプリングの停止を行っていたが、これに限るものではない。例えば、基準値と交差した後のボトム検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、基準値と交差する前のトップ検出中に、サンプリングの停止を行っても構わない。
【０１３０】
また、上述した第２実施例では、トップ検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、ボトム検出中に、サンプリングの停止を行っていたが、これに限る者ではない。例えば、ボトム検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、トップ検出中に、サンプリングの停止を行っても構わない。
【０１３１】
なお、本技術は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【０１３２】
１…水栓装置、２…洗面器、２ａ…ボール面、３…洗面カウンタ、４…水栓、４ａ…吐水口、５…給水路、６…排水路、１０…対象物、１１…電磁弁、１２…マイクロ波ドップラセンサ、１３…制御部、２１…発振回路部、２２…送信部、２３…受信部、２４…ミキシング部、３１…ローパスフィルタ部、３２…アンプ部、３３…ドップラ信号検出部、３４…定在波信号検出部、３５…対象物検出部、３６…電磁弁制御部、３７…センサ制御部、３８…記憶部、３９…人体動作検出部、４０…人体位置検出部、４１…タイマ、Ｄ…休止カウント数
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体検知装置および自動水栓装置に関し、特に、伝播波（例えば、マイクロ波等の電波）の反射波を利用して人体や物体の接近や離脱を検知する人体検知装置および自動水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗面器や便器等に吐水を行う水栓装置には、対象物の存在を自動検出して自動的に吐水を行う自動水栓装置がある。この自動水栓装置は、対象物の検知に赤外線センサを用いることが一般的であったが、近年、電波センサも用いられるようになってきている。電波センサは、陶器を透過可能であり、陶器の裏面や内面にセンサを隠蔽できることから、センサ配置の自由度が向上するという利点がある。なお、電波センサとしては、例えば、マイクロ波等の電波を用いたドップラセンサが挙げられる。
【０００３】
ドップラセンサは、マイクロ波を発信し、このマイクロ波の反射波を受信することにより、マイクロ波を反射した対象物等の位置や距離、対象物等の動き、等を検出することができる。対象物等によって反射されたマイクロ波は、対象物が静止している場合は定在波信号により構成され、対象物が動いている場合は定在波信号とドップラ信号とを含む。すなわち、マイクロ波の反射波を解析すれば、定在波信号に基づいて対象物との距離を検出可能であり、ドップラ信号に基づいて対象物の動きを検出可能である。
【０００４】
一方、近年では、設置性の向上等の観点から外部からの電力供給を不要化するため、電池駆動の水栓装置も開発されている。電池駆動の水栓装置は、省電力化のため、水栓装置内を流れる水力を利用した発電機を内蔵したものもある。ここで、ドップラセンサは、赤外線センサに比べて一般に消費電力が高い。よって、ドップラセンサを水栓装置に用いる場合は、大容量電池が必要となるし、電池容量が小さい水栓装置においてドップラセンサを用いる場合は、ドップラセンサの省電力化が必要となる。
【０００５】
ここで、ドップラセンサを省電力化する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載された便器洗浄装置は、ドップラセンサを用いて人体等の対象物を検出して自動的な吐水を行っており、センサに対して対象物が所定の範囲内に入るまでは、定在波信号に基づいて対象物の検出を行い、対象物が所定の範囲内に入ると、ドップラ信号に基づいて対象物の検出を行っている。ドップラ信号を用いた対象物の検出の方が定在波信号を用いた対象物の検出に比べて検出精度が高く、その逆に、定在波信号を用いた対象物の検出の方がドップラ信号を用いた対象物の検出に比べて演算量が少なく、電力消費が少ないためである。
【０００６】
具体的には、受信したマイクロ波からドップラ信号を検出する際に、ドップラ信号の周波数成分やその大きさを抽出するためにデジタルフィルタ演算等、複数のデータを用いて膨大な演算処理をする必要があり、その演算処理にともなう消費電力は大きい。このため、特許文献１のように、対象物が所定の範囲内に入るまでは定在波信号に基づく対象物の検出を行い、所定の範囲内に入った後はドップラ信号に基づく対象物の検出を行うことで、消費電力の低減が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１の技術においては、マイクロ波ドップラセンサにおける消費電力を低減するため、マイクロ波ドップラセンサが所定周期で間欠動作するように制御している。しかしながら、マイクロ波ドップラセンサは、停止状態から起動するまでに一定時間を必要とする。その一方で、ドップラ成分に基づいて対象物の動きを検出するためにはドップラ成分の周波数を特定する必要がある。
【０００９】
ＤＦＴ（離散フーリエ変換）の原理上、サンプリング周波数の１／２までの周波数帯域のスペクトル情報を得ることができる。すなわち、ドップラ成分の周波数を特定するためには、少なくとも、検出したい信号の周波数の２倍以上のサンプリング周波数が必要ということになる。
【００１０】
ここで、人体検出のためのドップラ信号として５０Ｈｚ以下を想定すると、マイクロ波ドップラセンサを間欠的にオフできる時間は、原理上は２０ｍｓｅｃ×（１／２）＝１０ｍｓｅｃだが、実質的には、このオフ時間の経過よりもマイクロ波ドップラセンサの起動時間分だけ前に、マイクロ波ドップラセンサを起動する必要がある。従って、マイクロ波ドップラセンサを間欠動作させたとしても、マイクロ波ドップラセンサのオフ時間は起動時間によって侵食され、マイクロ波ドップラセンサに係る消費電力の低減効果が薄まる結果となる。
【００１１】
むろん、マイクロ波ドップラセンサに限らず、他の電波センサを用いた場合も、上述したマイクロ波ドップラセンサと同様に、受信した電波の周波数を特定する際にはサンプリング周波数の問題が存在し、消費電力の実質的な低減を妨げる要因となっていた。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、人体検知装置が備える電波センサの駆動に係る消費電力を実質的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様の１つは、所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する人体検知装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１４】
前記構成においては、ピーク値の近傍において実行されるサンプリングは実行しており、実際にサンプリングされたデータに基づいてピーク位置を特定することができる。従って、ピーク位置に基づいてドップラ信号の周波数を特定可能であり、前記所定検知領域に人体が侵入したときに人体の動きを検知する精度を低下させない。
その一方で、ピーク位置の特定に必ずしも必要でないサンプリング点については、可能な限りサンプリングを省略しており、省略されたサンプリング点に対応するタイミングで伝播波の送信、反射波の受信、ドップラ信号の生成、等の処理を停止することが可能となる。
よって、動き検知の精度を維持しつつ、人体検知装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００１５】
本発明の選択的な態様の１つは、前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１６】
前記構成においては、前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでの約１／４周期におけるサンプリング数に基づいて、その後の約１／４周期においてサンプリングを停止するサンプリング点を決定している。すなわち、半波毎の短周期の中で、サンプリング停止するサンプリング点が決定されており、サンプリング停止される範囲は、１／４周期の置きにしか発生しない。従って、基準値との交差点と、ピーク値と、が必ず判明しているため、ドップラ信号が大きく変動してもサンプリング精度が低下しにくく、サンプリング精度の低下が更に防止される。
【００１７】
本発明の選択的な態様の１つは、前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００１８】
前記構成においては、前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまで約１／２周期におけるサンプリング数に基づいて、その後の約１／２周期においてサンプリングを停止するサンプリング点を決定している。すなわち、半波毎の短周期の中で、サンプリング停止するサンプリング点が決定されており、サンプリング停止される範囲は１／２周期の置きに発生する。従って、上述したサンプリング停止される範囲が１／４周期置きに発生する場合に比べると精度は低下しやすいが、処理が簡単になるため演算量を低下することができる。
【００１９】
本発明の選択的な態様の１つは、前記サンプリングの停止により欠落したサンプリングデータを、前記第１のピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する構成としてある。
【００２０】
前記構成においては、サンプリングを停止してデータの欠落したサンプリング点のデータを補間するため、デジタルフィルタ等を用いてドップラ信号の周波数をサンプリング周期毎に解析することが可能であり、精度良くドップラ信号の周波数を特定することができる。
【００２１】
本発明の他の態様は、所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における物体の存在を検知する自動水栓装置であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する構成としてある。
【００２２】
前記構成においては、ピーク値の近傍において実行されるサンプリングは実行しており、実際にサンプリングされたデータに基づいてピーク位置を特定することができる。従って、ピーク位置に基づいてドップラ信号の周波数を特定可能であり、前記所定検知領域に物体が侵入したときに物体の動きを検知する精度を低下させない。
その一方で、ピーク位置の特定に必ずしも必要でないサンプリング点については、可能な限りサンプリングを省略しており、省略されたサンプリング点に対応するタイミングで伝播波の送信、反射波の受信、ドップラ信号の生成、等の処理を停止することが可能となる。
よって、動き検知の精度を維持しつつ、自動水栓装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００２３】
上述した人体検出装置や自動水栓装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本技術は上記人体検出装置や自動水栓装置を備える人体検出システム、上述した装置の構成に対応した工程を有する人体検出装置や自動水栓装置の制御方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させる人体検出プログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、動き検知の精度を維持しつつ、人体検知装置の消費電力を実質的に低減することが可能な人体検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る水栓装置の概略を断面的に示した図である。
【図２】本実施形態に係る水栓装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る人体検出処理を適用しない場合の人体検出処理の概要を説明する図である。
【図４】人体検出処理の第１実施例の概要を説明する図である。
【図５】人体検出処理の第１実施例に係るフローチャートである。
【図６】人体検出処理の第２実施例の概要を説明する図である。
【図７】人体検出処理の第２実施例に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）本実施形態の構成：
（２）人体検出処理の第１実施例：
（３）人体検出処理の第２実施例：
（４）まとめ：
【００２７】
（１）本実施形態の構成：
＜概略構成＞
図１は、本実施形態に係る水栓装置１の概略を断面的に示した図であり、図２は、本実施形態に係る水栓装置１の構成を示すブロック図である。水栓装置１は、対象物（人体や物体等）を検出して自動的な吐水を行うものであり、洗面台に備え付けられる洗面器２に対して吐水を行う。本実施形態では、水栓装置１が、人体検知装置や自動水栓装置を構成する。
【００２８】
洗面器２は、洗面カウンタ３の上面に設けられる。洗面カウンタ３上には、洗面器２のボール面２ａに対して水を吐出するためのスパウトを構成する水栓４が設けられる。水栓４は、水を吐出する吐水口４ａを有し、この吐水口４ａから吐出される水が洗面器２のボール面２ａ内に吐出されるように設けられる。
【００２９】
水栓４が吐水口４ａから吐出する水は、給水路５により供給される。給水路５は、水道管等の給水源から供給される水を吐水口４ａへと導く。洗面器２には、排水路６が接続されている。排水路６は、吐水口４ａから洗面器２のボール面２ａ内に吐水された水を排出する。
【００３０】
水栓装置１は、電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備える。電磁弁１１は、給水路５に設けられ、給水路５の開閉を行う。電磁弁１１が開くと、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出される吐水状態となり、電磁弁１１が閉じると、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出されない止水状態となる。
【００３１】
電磁弁１１は、制御部１３に接続されており、電磁弁１１の開閉動作は、制御部１３によって制御される。電磁弁１１は、制御部１３からの制御信号に従って電気的に制御され、給水路５の開閉を行う。このように、電磁弁１１は、吐水口４ａから吐水される水の給水路５を開閉する給水バルブとして機能する。
【００３２】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに接近する対象物を検出する。この吐水口４ａの吐水先が、マイクロ波ドップラセンサ１２の検知領域となる。マイクロ波ドップラセンサ１２は、マイクロ波を送信し、送信したマイクロ波を受けた人体等の対象物から反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の位置や動き等を検出する。
【００３３】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、水栓４の吐水口４ａ近くの内部に設けられ、洗面台の使用者側（図１において左側）に向けてマイクロ波を送信するように配置される。マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに人体が近づいてきたことや、吐水口４ａに近づいた人体から吐水口４ａに向けて手が差し出されたこと等を検出するために用いられる。
【００３４】
マイクロ波ドップラセンサ１２は、制御部１３に接続される。制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号を入力され、この信号に基づいて対象物の位置や動き等を検知する。なお、本実施形態では、ドップラセンサとしてマイクロ波を用いるマイクロ波ドップラセンサ１２が採用されているが、例えば超音波やミリ波を用いるドップラセンサ等であってもよい。さらに、ドップラセンサはマイクロ波のみならず、他の周波数の電波を伝播波に用いてもよいし、光等を伝播波に用いてもよい。
【００３５】
制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御する。このため、制御部１３には、上記のとおりマイクロ波ドップラセンサ１２からの出力信号が入力される。また、制御部１３からは、電磁弁１１に対する制御信号が出力される。
【００３６】
以上のように、本実施形態の水栓装置１は、電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備え、制御部１３により、マイクロ波ドップラセンサ１２による検出信号に基づいて、電磁弁１１の開閉動作を制御することで、吐水口４ａに接近する対象物の検出、つまり人体検出を行うことで、洗面台の使用者の動き等に応じた吐水を行う。以下、本実施形態の水栓装置１の各部の詳細について説明する。
【００３７】
＜マイクロ波ドップラセンサ＞
図２に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２は、発振回路部２１と、送信部２２と、受信部２３と、ミキシング部２４とを有する。発振回路部２１は、マイクロ波ドップラセンサ１２が送信する電波（マイクロ波）を得るための電気信号を生成する。発振回路部２１は、電気信号として、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号を生成し、送信信号Ｓ１として出力する。
【００３８】
送信部２２は、発振回路部２１が出力する送信信号Ｓ１を受け、この送信信号Ｓ１を送信する。例えば、発振回路部２１により生成される信号が１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号である場合、送信部２２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する。受信部２３は、送信部２２から送信されたマイクロ波が検出対象となる対象物１０によって反射された反射波を受信する。受信部２３は、受信した反射波（マイクロ波を含む電波）を電気信号に変換し、受信信号Ｓ２として出力する。なお、送信部２２および受信部２３は、信号の送受信を行うためのアンテナを有する。
【００３９】
ミキシング部２４は、発振回路部２１から出力される送信信号Ｓ１と、受信部２３から出力される受信信号Ｓ２とを混合（ミキシング）して、センサ出力Ｓ３として出力する。ミキシング部２４が出力するセンサ出力Ｓ３は、制御部１３に入力される。
【００４０】
センサ出力Ｓ３には、定在波信号とドップラ信号とが含まれる。定在波信号は、対象物１０との距離、つまり対象物１０の位置の検出に用いられ、ドップラ信号は、対象物１０の動きの検出に用いられる。
【００４１】
＜制御部＞
次に、制御部１３について説明する。図２に示すように、制御部１３は、ローパスフィルタ部３１と、アンプ部３２と、ドップラ信号検出部３３と、定在波信号検出部３４と、対象物検出部３５と、電磁弁制御部３６と、センサ制御部３７と、記憶部３８とを有する。また、対象物検出部３５は、人体動作検出部３９と、人体位置検出部４０とを含む。また、制御部１３は、時間を計測するためのタイマ４１を有する。
【００４２】
制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリや入出力インターフェイス等の各種機能部分を備え、これら各種機能部分は、データ通信用のバス等により互いに通信可能に接続される。制御部１３が有するＣＰＵは、メモリの１つであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶される制御プログラム等に従って所定の演算を行う演算部として機能する。制御部１３は、入出力インターフェイスとして、少なくとも、マイクロ波ドップラセンサ１２からの入力信号を受けるための入力インターフェイス、および電磁弁１１に対する制御信号を出力するための出力インターフェイスを有する。
【００４３】
＜ドップラ信号Ｓ６の生成＞
ローパスフィルタ部３１は、入力された信号から、送信信号Ｓ１や受信信号Ｓ２の周波数帯域であるマイクロ波周波数帯域の成分を除去するローパスフィルタ部３１を有する。ローパスフィルタ部３１は、マイクロ波ドップラセンサ１２から入力されるセンサ出力Ｓ３から、マイクロ波周波数帯域の成分を除去した信号Ｓ４を生成し、この信号Ｓ４をアンプ部３２に出力する。
【００４４】
アンプ部３２は、ローパスフィルタ部３１から出力された信号Ｓ４の入力を受け、入力された信号を増幅した増幅信号Ｓ５を生成し、この増幅信号Ｓ５をドップラ信号検出部３３に出力する。
【００４５】
ドップラ信号検出部３３は、アンプ部３２が出力した増幅信号Ｓ５の入力を受ける。ドップラ信号検出部３３は、入力された増幅信号Ｓ５の周波数成分のうち、人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去するフィルタを有し、このフィルタにより、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去する。人体検出に不要な周波数帯域は、例えば、５０Ｈｚを上回る周波数帯域である。ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去した信号を、人体検出用のドップラ信号Ｓ６として出力する。
【００４６】
すなわち、アンプ部３２が出力する増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含んでおり、この増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去することにより、ドップラ信号が抽出される。より具体的には、ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号とした後、マイクロコンピュータ等によるソフト処理としてデジタルフィルタ演算等を行うことにより、ドップラ信号Ｓ６を抽出する。
【００４７】
ここで、ドップラ信号Ｓ６に基づいて行う対象物（人体等）の動き検出について説明する。次式（１）は、ドップラ周波数シフトに係る基本式である。マイクロ波ドップラセンサ１２は、次式（１）に基づく演算処理を行うことにより、対象物の動きを検出する。
【００４８】
基本式：ΔＦ＝ＦＳ−Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ ・・・（１）
ΔＦ：ドップラ周波数（センサ出力Ｓ３に含まれるドップラ信号の周波数）
ＦＳ：送信周波数（送信信号Ｓ１の周波数）
Ｆｂ：反射周波数（受信信号Ｓ２の周波数）
ν：検出対象物の移動速度
ｃ：光速（３００×１０６ｍ／ｓ）
【００４９】
上記式（１）に示すように、送信部２２から送信された送信周波数ＦＳのマイクロ波は、速度νで移動している対象物１０によって反射される。この対象物１０からの反射波を、マイクロ波ドップラセンサ１２の受信部２３が受信する。受信部２３により受信される反射波の周波数は、相対運動によるドップラ周波数シフトを受け、送信周波数ＦＳとは異なる反射周波数Ｆｂとなっている。
【００５０】
以上説明したように、ミキシング部２４において送信信号Ｓ１と受信信号Ｓ２とがミキシングされた信号から、ローパスフィルタ部３１が高周波成分を除去することによって、センサ出力Ｓ３からドップラ周波数以外の周波数成分が除去された信号が抽出される。そして、ドップラ信号検出部３３によって人体検出のための周波数帯域（例えば５０Ｈｚ以下）の成分が抽出され、人体検出用のドップラ信号Ｓ６が得られる。
【００５１】
そして、ドップラ信号検出部３３から出力されたドップラ信号Ｓ６は、対象物検出部３５が有する人体動作検出部３９に入力される。人体動作検出部３９は、入力されたドップラ信号Ｓ６に基づき、対象物１０の動きから、対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したこと等を検出する。
【００５２】
＜定在波信号Ｓ７の生成＞
一方、定在波信号検出部３４も、アンプ部３２から出力された増幅信号Ｓ５の入力を受ける。定在波信号検出部３４は、入力された増幅信号Ｓ５から定在波信号を検出する。上記のとおりアンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含む。この増幅信号Ｓ５から、ドップラ信号の成分が除去されることにより、定在波信号が抽出される。
【００５３】
具体的には、定在波信号検出部３４は、交流成分除去回路として機能するローパスフィルタ回路を有する。定在波信号検出部３４は、ローパスフィルタ回路により、増幅信号Ｓ５からドップラ信号成分を除去することで、定在波信号を抽出する。つまり、定在波信号検出部３４は、アンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５から交流成分を除去することで、定在波信号Ｓ７を抽出して出力する。
【００５４】
なお、定在波信号検出部３４においては、対象物１０に対する距離の検出精度を向上するための信号処理が適宜採用される。具体的には、例えば次のような処理が行われる。
【００５５】
定在波信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離が長いほど信号レベル（電圧レベル）が小さくなるように周期的に変化する信号である。このように周期的に信号レベルが変化する定在波信号においては、１／２周期ごとに振幅が大きな腹部と振幅が小さな節部とが交互に存在するため、対象物１０に対する距離について十分な検出精度が得られない場合がある。ここで、定在波信号の信号レベルは、周期的に変化する波形の振幅値に相当する。
【００５６】
そこで、定在波信号検出部３４において、まず、上記のとおりローパスフィルタ回路によって得られる定在波信号から、位相をシフトさせた信号を生成する。次に、ローパスフィルタ回路から出力された定在波信号、および位相をシフトさせた信号の各信号を、全波整流する。そして、全波整流した各信号を、加算し、合成信号とする。このようにして得られた合成信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離に応じた信号レベルの信号となる。
【００５７】
このような信号処理を行うことにより、合成信号として、マイクロ波ドップラセンサ１２が配置される水栓４の吐水口４ａと対象物１０としての人体との距離が近いほどレベルが大きくなる信号が得られる。これにより、対象物１０に対する距離について検出精度の向上を図ることができる。なお、この信号処理においては、加算されて合成される、互いに位相が異なる定在波信号の数が多いほど、算出される合成信号は滑らかな曲線となり、より高い検出精度を得ることができる。
【００５８】
このような対象物１０に対する距離の検出精度向上のための信号処理を行う場合、定在波信号検出部３４においては、例えば、定在波信号の位相をシフトさせるための位相シフト回路や、信号の全波整流を行うための全波整流回路や、全波整流した信号を加算して合成するための加算回路等が備えられる。
【００５９】
定在波信号検出部３４から出力された定在波信号Ｓ７は、対象物検出部３５が有する人体位置検出部４０に入力される。人体位置検出部４０は、入力された定在波信号Ｓ７に基づき、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内に入ったことや、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内から出たこと等を検出する。
【００６０】
＜その他制御＞
電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５から出力される検出信号に基づいて、電磁弁１１の開閉動作を制御する。具体的には、電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５の人体動作検出部３９においてドップラ信号検出部３３から入力されたドップラ信号Ｓ６に基づいて対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したことが検出されると、電磁弁１１を開動作させる。
【００６１】
センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を制御する。センサ制御部３７によるマイクロ波ドップラセンサ１２の動作の制御には、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周期の制御が含まれる。
【００６２】
ここで、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周期（以下単に「サンプリング周期」という。）とは、マイクロ波ドップラセンサ１２を所定の周期で間欠的に動作させる際の動作周期である。例えば、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を２ｍｓｅｃ間隔で周期的に行う場合、サンプリング周期は２ｍｓｅｃとなる。この場合、マイクロ波ドップラセンサ１２においては、２ｍｓｅｃごとに、受信部２３によって対象物１０から反射波が受信され、センサ出力Ｓ３が出力される。
【００６３】
サンプリング数が多いほど、高い精度でデータの検出を行うことができるが、消費電力が多くなる。逆に、サンプリング数が少ないほど、データの検出精度は低くなるが、消費電力が少なくなる。
【００６４】
本実施形態の水栓装置１は、２ｍｓｅｃと比較的短い周期でサンプリングを行い、ドップラ信号の周波数特定に不可欠なサンプリング点のサンプリングは実行しつつ、ドップラ信号の周波数特定に必須でないサンプリング点のサンプリングは停止するようにしてある。このように、高周期でサンプリングを行うことにより、周波数の特定精度を向上しつつ、省略可能なサンプリングを実行しないことにより、消費電力の低減を図っている。
【００６５】
記憶部３８は、水栓装置１の制御プログラムや後述するような水栓装置１における吐水制御に用いられる各種データ等を記憶する。記憶部３８は、例えばＣＰＵに接続されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。
【００６６】
（２）人体検出処理の第１実施例：
図３は、本実施形態に係る人体検出処理を適用しない場合の人体検出処理の概要を説明する図であり、図４は、本実施形態に係る人体検出処理の第１実施例の概要を説明する図である。これらの図には、マイクロ波ドップラセンサ１２にサンプリングを行わせるタイミング、すなわちサンプリング点を黒丸にて示してある。
【００６７】
＜従来の人体検出処理＞
なお、マイクロ波ドップラセンサ１２が実行するサンプリングは、上述したように、制御部１３の備えるセンサ制御部３７によって制御されている。また、人体の動作を検知している場合は、サンプリングを実行すると、ローパスフィルタ部３１、アンプ部３２、ドップラ信号検出部３３、人体動作検出部３９、にてそれぞれ演算処理が実行され、人体の位置を検出している場合は、サンプリングを実行すると、ローパスフィルタ部３１、アンプ部３２、定在波信号検出部３４、人体位置検出部４０、にてそれぞれ演算処理が実行されることになる。
【００６８】
図３に示す従来の人体検出処理では、センサ制御部３７は、常にマイクロ波ドップラセンサ１２にセンサ出力Ｓ３を出力させている。そして、制御部１３は、例えば、一定の時間間隔Δｔのサンプリング周期で、デジタルフィルタ演算に係る各部を動作させ、サンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８に対応するデータを順次に取得している。時間間隔Δｔは、実用的には２ｍｓｅｃ程度であれば十分な精度でドップラ信号のピーク位置を特定可能であり、時間間隔Δｔを１ｍｓｅｃ程度とするとさらに精度が向上する。
【００６９】
なお、ピーク位置の特定は、得られたサンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８を解析により行われ、例えば、サンプリング点Ｓ０〜Ｓ１８の中で極値を取るサンプリング点をピーク位置とすることができる。ピーク位置が特定されると、ピークの発生周期、すなわち、ドップラ信号の周波数が特定される。このドップラ信号の周波数には、水栓装置１の使用者の動きを反映されているため、ドップラ信号の周波数に基づいて水栓装置１の使用者の動きを特定することができる。
【００７０】
＜第１実施例の人体検出処理＞
本実施形態に係る人体検出処理では、少なくとも、ドップラ信号のピーク近傍にあるサンプリング点においては、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングし、その他のサンプリング点においては、適宜に補間演算を用いている。すなわち、その他のサンプリング点は、実際にサンプリングするサンプリング点と補間演算によりデータを生成されるサンプリング点とを含む。これにより、サンプリング回数を減少させ、サンプリングに係る演算処理の実行回数を減少させ、消費電力の増大を抑制している。
【００７１】
以下、図４を参照しつつ具体的に説明する。図４では、例えば、サンプリング点Ｓ６とＳ７の間にピークがあり、このピークを挟んで、一方の側にサンプリング点Ｓ３〜Ｓ６があり、他方の側にサンプリング点Ｓ７〜Ｓ１０がある。
【００７２】
ここで、ピーク値近傍のサンプリング点Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８は、ドップラ信号の周波数を特定するために必須であり、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得する必要がある。ただし、ピークの一方の側にあるサンプリング点Ｓ３，Ｓ４は、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得されるものの、同じピークの他方の側にあるサンプリング点Ｓ９，Ｓ１０は、サンプリングが為されず、データが欠落している。
【００７３】
このデータが欠落しているサンプリング点のデータは、ピーク位置に基づいて周波数や振幅を検知するだけであれば無くても構わないが、デジタルフィルタ等を行う際に連続的なデータが必要な場合は、何らかの方法で補間する必要がある。
【００７４】
補間方法としては、例えば、ピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する方法、一次関数で近似する方法、三角関数で近似する方法、等がある。むろん、二次以上の関数を用いて近似することも可能である。以下、各補間方法について説明する。
【００７５】
＜ピーク値検出前のデータで補間＞
ピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する場合、様々な手法が採用可能であるため、以下では、図４に示す場合を例に取り、数例の具体的手法を記載する。
【００７６】
１つ目は、まず、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７の次のサンプリング点Ｓ８において得られたサンプリングデータを基準とし、このサンプリングデータと、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７より前にサンプリングされる数点のサンプリング点Ｓ６，Ｓ５，Ｓ４，Ｓ３において得られたサンプリングデータと、を順次に比較し、サンプリング点Ｓ８と一番近いサンプリングデータを有するサンプリング点を探索する。
【００７７】
具体的には、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ６、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ５、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ４、サンプリング点Ｓ８とサンプリング点Ｓ３、のサンプリングデータを順次に比較する。このとき、サンプリング点Ｓ５とサンプリング点Ｓ８が最も近似する。
【００７８】
なお、サンプリングデータは、サンプリング点の並び順に漸増することが分かっているため、サンプリング点Ｓ６に比べてサンプリング点Ｓ５の方がサンプリング点Ｓ８のサンプリングデータに近似し、サンプリング点Ｓ４に比べてサンプリング点Ｓ５の方がサンプリングデータに近似することが判明した時点で、最も近似するのはサンプリング点Ｓ５であると判断して、比較を終了してもよい。
【００７９】
このようにして最も近似するサンプリング点が判明すると、サンプリング点Ｓ８及びサンプリング点Ｓ５を基点として、図４に矢印にて示すように、ピークから離れる順に、取得済みのサンプリング点Ｓ４，Ｓ３のサンプリングデータにて、欠落しているサンプリング点Ｓ９，Ｓ１０のデータを順次に補間する。
【００８０】
２つ目は、真のピーク位置を基準として、補間対象となるサンプリング点の対称位置に最も近い位置にあるサンプリング点のサンプリングデータで補間する手法である。ここで利用する真のピーク位置は、例えば、デジタルフィルタ演算によって求めたり、ピーク値として検出されたサンプリング点の左右の直近における基準値との交差点を探索し、これら交差点の中点をピーク値としたりすることができる。
【００８１】
具体的には、サンプリング点Ｓ６とサンプリング点Ｓ７の間に真のピーク値がある。そこで、図４に矢印にて示すように、このピーク値を中心として対称位置に最も近いサンプリング点Ｓ４にてサンプリング点Ｓ９を補間し、同様に、ピーク値を中心として対称位置に最も近いサンプリング点Ｓ３にてサンプリング点Ｓ１０を補間する。
【００８２】
３つ目は、ピーク値として検出されたサンプリング点Ｓ７を中心として対称位置にあるサンプリング点のサンプリングデータで補間する手法である。本手法では、ピーク値として検出されたサンプリング点と真のピーク位置とのずれが大きいほど、不正確になる可能性があるが、補間処理は高速に行うことができる。
【００８３】
具体的には、サンプリング点Ｓ９のサンプリングデータを補間する場合は、サンプリング点Ｓ９はサンプリング点Ｓ７から右に２つ離れているため、サンプリング点Ｓ７から左に２つ離れたサンプリング点Ｓ５のデータで補間する。同様に、サンプリング点Ｓ１０のサンプリングデータを補間する場合は、サンプリング点Ｓ１０はサンプリング点Ｓ７から右に３つ離れているため、サンプリング点Ｓ７から左に３つ離れたサンプリング点Ｓ４のデータで補間する。
【００８４】
＜一次関数による補間＞
一次関数を用いて補間する場合、補間範囲の前後数点のサンプリングデータに基づいて、実測されていない範囲のドップラ信号を近似計算し、この近似計算により算出された近似直線上の値であってサンプリング点に対応する値を、サンプリングの停止によりデータが欠落したサンプリング点のデータに補間する。
【００８５】
＜三角関数による補間＞
三角関数を用いて補間する場合も、一次関数の場合と同様に、補間範囲の前後数点のサンプリングデータに基づいて、実測されていない範囲のドップラ信号を近似計算し、この近似計算により算出された近似曲線上の値であってサンプリング点に対応する値を、サンプリングの停止によりデータが欠落したサンプリング点のデータに補間する。
【００８６】
なお、ドップラ信号の周波数変動状況に応じて、適切な三角関数を選択するようにしてもよい。ドップラ信号は、使用者が接近中は、近づくほど歩く速度が遅くなるため周波数は徐々に小さくなっていく傾向がある。そこで、ドップラ信号の周波数を記憶部３８等に記憶しておき、周波数の変動傾向に応じた三角関数を適宜に選択して近似計算に用いる。ドップラ信号の周波数は、後述する各実施例において説明するように、ピーク位置に基づいて求めても良いし、デジタルフィルタ演算等により求めてもよい。
【００８７】
具体的には、近時のドップラ信号の周波数が、例えば、２０Ｈｚ→１５Ｈｚ→１０Ｈｚと変動している場合は、次の周期では、５Ｈｚになると予測できる。そこで、近似計算に用いる三角関数として、Ｆ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（２π・５ｔ）を用いることにより、より精度の高い近似結果を得ることができる。
【００８８】
＜フローチャートの説明＞
図５は、人体検出処理の第１実施例に係るフローチャートである。なお、同図に示す処理は、水栓装置１の電源が投入されている間、制御部１３により、既定のサンプリング周期で周期的に繰り返し実行されているものとする。より具体的には、例えば、１ｍｓｅｃもしくは２ｍｓｅｃ置きに、図５に示す処理を周期的に繰り返し実行する。
【００８９】
処理が開始されると、制御部１３は、サンプリング回数をカウントするための、カウンタのカウント値Ｃを１増加させる（Ｓ１００）。具体的には、後述するサンプリング（Ｓ１２０）が実行される度に１増加するようになっている。このカウンタは、サンプリングを休止する数（以下、サンプリング休止数と記載する。）の算出、及び、サンプリングを休止した回数がサンプリング休止数に達したか否かの判定、に用いられる。
【００９０】
このカウンタは、ドップラ信号が基準値と交差したときに（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）クリアされる（Ｓ２８０）。そして、後述するトップ検出中は、ドップラ信号の次のピークを越えた後の最初のサンプリング点までのサンプリング数が、カウンタによりカウントされ、後述するボトム検出中は、ドップラ信号のボトムを超えた後の最初のサンプリング点までのサンプリング数が、カウンタによりカウントされる。
【００９１】
このようにしてカウントされたカウント値は、基準点からトップまでのサンプリング点数、もしくは、基準点からボトムまでのサンプリング点数に、１を加えた値に相当する。ただし、ピーク検出タイミングの誤差を考慮して、これらサンプリング点数に、２を加えた値に相当すると考えることもできる。
【００９２】
また、カウンタは、後述する休止カウント算出処理が終了すると（Ｓ１８０、Ｓ２３０）クリアされる（Ｓ２００、Ｓ２５０）。従って、その後にカウントアップされるカウント値Ｃは、サンプリング休止中のサンプリング数に相当する値となる。また、このカウント値Ｃは、休止カウント算出処理が終了してから、次の基準値を検出するまでのサンプリング数にほぼ一致する値である。
【００９３】
制御部１３は、カウンタの値を１増加させると（Ｓ１００）、次に、サンプリング休止中であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。本実施形態においては、記憶部３８に、後述するサンプリング休止フラグがセットされているか否かにより、この判断が行われる。サンプリング休止フラグがセットされていない場合は（Ｓ１１０：Ｎｏ）、サンプリング休止中でないと判断して、サンプリングを実行する（Ｓ１２０）。
【００９４】
ここで、サンプリング実行時における、水栓装置１の動作を説明する。
本実施形態においては、上述したように、マイクロ波ドップラセンサ１２は常時起動しているが、マイクロ波の送信や電波の受信はサンプリングが実行されるときを除いて停止しており、制御部１３も、デジタルフィルタ演算に係る各部の動作を停止している。
【００９５】
そして、サンプリング休止中で無いと判断されると、センサ制御部３７がマイクロ波ドップラセンサ１２を制御して、サンプリング期間に相当する時間だけマイクロ波の送信と電波の受信を行わせ、センサ出力Ｓ３を出力させる。さらに、このセンサ出力Ｓ３に基づいて、人体動作の検出や人体位置の検出を実行する。よって、実際にサンプリングを実行するときを除き、デジタルフィルタ演算に係る電力消費を抑制できる。
【００９６】
サンプリング処理が完了すると（Ｓ１２０）、次に、データ補間処理（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）が実行される。データ補間処理においては、まず、データ補間の要否が判断される（Ｓ１３０）。具体的には、サンプリング休止後、最初にステップＳ１２０においてサンプリングを行った場合は、データ補間が必要と判断され（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、その他の場合は、データ補間が不要と判断される（Ｓ１３０：Ｎｏ）。
【００９７】
本実施形態においては、記憶部３８にセットされる補間フラグに基づいて、データ補間の要否を判断しており、補間フラグがセットされている場合は、データ補間が必要と判断され（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、補間フラグがセットされていない場合は、データ補間が不要と判断される（Ｓ１３０：Ｎｏ）。
【００９８】
この補間フラグは、サンプリング休止数に相当する回数のサンプリングを休止し終えたときに（Ｓ２９０）セットされ（Ｓ３１０）、データ補間が完了したときに（Ｓ１４０）クリアされる（Ｓ１５０）。データ補間は、上述した各種の補間方法により実行可能である。
【００９９】
データ補間処理が完了もしくはスキップされると（Ｓ１５０、Ｓ１３０：Ｎｏ）、次に来るドップラ信号のピークが、トップかボトムかを判断する（Ｓ１６０）。この判断においては、直前に検出されたピークがトップであった場合は、次に来るピークはボトムと判断され（Ｓ１６０：ボトム検出）、直前に検出されたピークがボトムであった場合は、次に来るピークはトップと判断される（Ｓ１６０：トップ検出）。
【０１００】
本実施形態では、直前にピークを検出したときに、検出されたピークの種類と反対のピークを示す設定値を記憶部３８に記憶するようになっており、ステップＳ１６０の判断は、記憶部３８に記憶されている設定値に基づいて行われる。
【０１０１】
ここで、トップ検出が設定されている場合は（Ｓ１６０：トップ検出）、ステップＳ１２０においてサンプリングされた値が、前回にサンプリングされた値に比べて、減少しているか判断する（Ｓ１７０）。ここで、次に来るトップを経過する前のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より増加するため（Ｓ１７０：Ｎｏ）、ステップＳ２７０に進む。
【０１０２】
一方、トップを経過して最初のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より減少するため（Ｓ１７０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１８０に進む。すなわち、トップを経過して最初のサンプリング点であるか否かを、簡単な比較演算により判断できる。
【０１０３】
なお、本実施例１においては、基準値からピークまでのサンプリング数を検出するため、ピークから次のピークまでにカウントされるサンプリング点には、最初のピークから基準値までのサンプリング点も含まれてしまう。
【０１０４】
そこで、データが漸増中に（Ｓ１７０：Ｎｏ）基準値との交差を検出すると（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）、カウント値Ｃをいったんクリアする（Ｓ２８０）。この処理により、基準値からピークまでのサンプリング数を正確に検出できるようになる。
【０１０５】
ステップＳ１８０においては、カウント値Ｃに基づいて、休止カウント数Ｄを算出する。具体的には、まず、カウント値Ｃを記憶部３８に記憶する。以下では、このとき記憶部３８に記憶されるカウント値を、「休止カウントベース値」と呼ぶことにする。
【０１０６】
次に、休止カウントベース値から、ピークを越えてサンプリングされたサンプリング回数に相当する値として、１を減算する。次に、休止カウントベース値から、ピークを挟んで対称配置されているサンプリング点の数との誤差を考慮して、所定数を減算する。本実施形態では、この誤差を１または２としてある。
【０１０７】
このようにして、休止カウントベース値から１と誤差相当数とを減算した値を、以下では、休止カウント数Ｄと呼ぶことにする。このようにして、休止カウント数Ｄが算出されると、休止フラグを記憶部３８にセットし（Ｓ１９０）、カウンタをクリアし（Ｓ２００）、記憶部３８に記憶される設定値をボトム検出に変更して（Ｓ２１０）、処理を終了する。
【０１０８】
なお、本実施形態では、休止カウント数Ｄの算出時に、誤差のみを考慮して数値を変動させているが、ドップラ信号の振幅変動状況に応じて休止カウント数Ｄを調整してもよい。例えば、使用者が接近中は、ドップラ信号の振幅が徐々に増大する。そこで、ドップラ信号の振幅を記憶部３８等に記憶しておき、振幅の変動傾向に応じた係数を休止カウント数Ｄに乗ずることにより、振幅が増大傾向にあれば、休止カウント数Ｄを増加させ、振幅が減少傾向にあれば、休止カウント数Ｄを減少させる補正を加える。このような補正を行うことにより、実際にサンプリングを休止可能なサンプリング点数に最適化された休止カウント数Ｄが得られ、消費電力の低減と、人体の検出精度の維持とを、より的確に実現することができる。
【０１０９】
一方、ボトム検出が設定されている場合は（Ｓ１６０：ボトム検出）、ステップＳ１２０においてサンプリングされた値が、前回にサンプリングされた値に比べて、増加しているか判断する（Ｓ２２０）。ここで、次に来るボトムを経過する前のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より減少するため（Ｓ２２０：Ｎｏ）、ステップＳ２７０に進む。
【０１１０】
一方、ボトムを経過して最初のサンプリング値は、その直前のサンプリング値より増加するため（Ｓ２２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３０に進む。すなわち、ボトムを通過して最初のサンプリング点であるか否かを、簡単な比較演算により判断できる。
【０１１１】
なお、データが漸減中に（Ｓ２２０：Ｎｏ）基準値との交差を検出したときの（Ｓ２７０：Ｙｅｓ）処理は、上述したトップ検出の場合と同様であり、カウンタをいったんクリアする（Ｓ２８０）。この処理により、基準値からピークまでのサンプリング数を正確に検出できるようになる。
【０１１２】
ステップＳ２３０においては、カウント値Ｃに基づいて、サンプリング休止数を算出する。この休止カウント数Ｄの算出も、上述したトップ検出の場合と同様であり、休止カウントベース値を記憶部３８に記憶し、休止カウントベース値から、ピークを越えてサンプリングされたサンプリング回数に相当する値として１を減算し、休止カウントベース値からピークを挟んで対称配置されているサンプリング点の数との誤差を考慮して所定数を減算することにより行われる。
【０１１３】
このようにして、休止カウント数Ｄが算出されると、休止フラグを記憶部３８にセットし（Ｓ２４０）、カウンタをクリアし（Ｓ２５０）、記憶部３８に記憶される設定値をトップ検出に変更して（Ｓ２６０）、処理を終了する。
【０１１４】
次にサンプリング休止中の処理について説明する。
この処理は、ステップＳ１１０においてサンプリング休止中と判断されたときに実行されるものであり、本実施形態においては、記憶部３８にサンプリング休止フラグが記憶されているときに実行される。
【０１１５】
まず、ステップＳ２９０において、カウント値Ｃと休止カウント数Ｄとを比較する。カウント値Ｃと休止カウント数Ｄが等しければ、サンプリングの休止回数が休止カウント数Ｄに達したと判断し（Ｓ２９０：Ｙｅｓ）、休止フラグをクリアするとともに（Ｓ３００）、補間フラグをセットし（Ｓ３１０）、処理を終了する。従って、適切な回数だけサンプリングを休止することができる。
【０１１６】
一方、カウント値Ｃと休止カウント数Ｄが異なる場合は、サンプリングの休止回数が休止カウント数Ｄに達していないと判断し（Ｓ２９０：Ｎｏ）、処理を終了する。
【０１１７】
（３）人体検出処理の第２実施例：
図６は、本実施形態に係る人体検出処理の第２実施例の概要を説明する図である。同図には、マイクロ波ドップラセンサ１２にサンプリングを行わせるタイミング、すなわちサンプリング点を黒丸にて示してある。本第２実施例では、図６に示すように、ピーク値から次のピーク値までのサンプリング数に基づいて、当該次のピーク値からさらに次のピーク値までのサンプリングの少なくとも一部を停止する。
【０１１８】
図６では、例えば、サンプリング点Ｓ６とＳ７の間にピークがあり、このピークを挟んで、一方の側にサンプリング点Ｓ１〜Ｓ６があり、他方の側にサンプリング点Ｓ７〜Ｓ１２がある。
【０１１９】
ここで、ピーク位置近傍のサンプリング点Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８は、ドップラ信号の周波数を特定するために必須であり、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得する必要がある。ただし、１つのピークの一方の側にあるサンプリング点Ｓ１〜Ｓ５は、実際に送受信した電波に基づいて生成されたドップラ信号から実際にサンプリングしてデータを取得されるものの、同じピークの他方の側にあるサンプリング点Ｓ９〜Ｓ１２は、サンプリングが為されず、データが欠落している。
【０１２０】
このデータが欠落しているサンプリング点のデータは、上述した第１実施例と同様に、ピーク位置に基づいて周波数や振幅を検知するだけであれば無くても構わないが、デジタルフィルタ等を行う際に連続的なデータが必要な場合は、何らかの方法で補間する必要がある。なお、補間方法としては、上述した第１実施例と同様の手法にて、補間することができる。
【０１２１】
＜フローチャートの説明＞
図７は、人体検出処理の第２実施例に係るフローチャートである。なお、同図に示す処理は、水栓装置１の電源が投入されている間、制御部１３により、既定のサンプリング周期で周期的に繰り返し実行されているものとする。より具体的には、例えば、１ｍｓｅｃもしくは２ｍｓｅｃ置きに、図７に示す処理を周期的に繰り返し実行する。
【０１２２】
なお、図７に示す処理は、図５に示す処理と大部分が共通し、具体的には、図５に示すステップＳ１００〜Ｓ１６０，Ｓ２９０〜Ｓ３１０と、図７に示すステップＳ４００〜Ｓ４６０，Ｓ５５０〜Ｓ５７０とは、それぞれ共通するため、以下では、処理が相違する部分のみ説明する。
【０１２３】
まず、本第２実施例では、第１実施例のステップＳ２７０〜Ｓ２８０に相当する処理を行わないため、基準値と交差してもカウンタのカウント値Ｃをクリアしない。従って、トップ検出中にカウントアップされるカウント値Ｃは、その直前に検出されたボトムを経過した直後のサンプリング点の次のサンプリング点から、その次に検出されるトップを経過した直後のサンプリング点の次のサンプリング点までの、サンプリング点数に相当する。ただし、ピーク検出タイミングの誤差がある場合は、１または２程度の誤差が生じる場合がある。
【０１２４】
このように、基準値との交差時にカウンタ値Ｃのクリアを行わないため、ステップＳ４７０の判断分岐において、サンプリング値が、その直前のサンプリング値より増加している場合（Ｓ４７０：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。同様に、ステップＳ５２０の判断分岐において、サンプリング値が、その直前のサンプリング値より減少している場合も（Ｓ５２０：Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。
【０１２５】
次に、ステップＳ４８０において実行される休止カウント数算出処理では、第１実施例に示すステップＳ１８０と同様に、休止カウントベース値から１ならびに誤差を減算して休止カウント数Ｄを算出するが、基準値との交差時にクリアされていないカウント値Ｃに基づいて算出されているため、第１実施例において算出される休止カウント数Ｄに比べて大き目の値となる。
【０１２６】
次に、本第２実施例では、トップ検出中のサンプリング点数に基づいてボトム検出中のサンプリングを休止するように構成されているため、ボトム検出中にデータ値の増加を検出しても（Ｓ５２０：Ｙｅｓ）、休止カウント数算出処理や休止フラグのセットは行わず、カウント値Ｃのクリア（Ｓ５３０）と、設定をトップ検出に変更する処理（Ｓ５４０）のみを実行して処理を終了する。
【０１２７】
以上説明した第２実施例に係る人体検出処理によれば、ピーク位置は確実に実測されるため、ドップラ信号の周波数の検出精度は一定以上に維持されるが、上述した第１実施例に係る人体検出処理に比べると、周波数の検出精度に比べると、やや精度が落ちる可能性がある。ただし、サンプリングを停止するサンプリング点数は、第１実施例に比べて増加するため、演算処理の負荷が低下し、消費電力は、第１実施例に係る人体検出処理に比べて低下する可能性がある。
【０１２８】
（４）まとめ：
以上説明した実施形態によれば、所定検知領域に送信したマイクロ波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信したマイクロ波と受信した反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する水栓装置１であって、前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、前記ドップラ信号が基準値からピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記ピーク値以降のサンプリングを停止する水栓装置１を提供可能となる。この水栓装置１においては、ドップラ信号の周波数の検出精度を従来の水栓装置１に比べて低下させることなく、消費電力を実質的に低減することができる。
【０１２９】
なお、上述した第１実施例では、基準値と交差した後のトップ検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、基準値と交差する前のボトム検出中に、サンプリングの停止を行っていたが、これに限るものではない。例えば、基準値と交差した後のボトム検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、基準値と交差する前のトップ検出中に、サンプリングの停止を行っても構わない。
【０１３０】
また、上述した第２実施例では、トップ検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、ボトム検出中に、サンプリングの停止を行っていたが、これに限る者ではない。例えば、ボトム検出中に、実際にサンプリングを実行してデータを取得し、トップ検出中に、サンプリングの停止を行っても構わない。
【０１３１】
なお、本技術は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【０１３２】
１…水栓装置、２…洗面器、２ａ…ボール面、３…洗面カウンタ、４…水栓、４ａ…吐水口、５…給水路、６…排水路、１０…対象物、１１…電磁弁、１２…マイクロ波ドップラセンサ、１３…制御部、２１…発振回路部、２２…送信部、２３…受信部、２４…ミキシング部、３１…ローパスフィルタ部、３２…アンプ部、３３…ドップラ信号検出部、３４…定在波信号検出部、３５…対象物検出部、３６…電磁弁制御部、３７…センサ制御部、３８…記憶部、３９…人体動作検出部、４０…人体位置検出部、４１…タイマ、Ｄ…休止カウント数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する人体検知装置であって、
前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、
前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止することを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項３】
前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記サンプリングの停止により欠落したサンプリングデータを、前記第１のピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の人体検知装置。
【請求項５】
所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における物体の存在を検知する自動水栓装置であって、
前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、
前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止することを特徴とする自動水栓装置。
【請求項１】
所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における人体の存在を検知する人体検知装置であって、
前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、
前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止することを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記ドップラ信号が所定の基準値と交差した点から前記第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項３】
前記ドップラ信号が、前記第１のピーク値の直前に現れる第２のピーク値から、前記第１のピーク値になるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止する請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記サンプリングの停止により欠落したサンプリングデータを、前記第１のピーク値を検出する前のサンプリングデータを利用して補間する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の人体検知装置。
【請求項５】
所定検知領域に送信した伝播波の反射波を受信し、前記所定検知領域に送信した伝播波と受信した前記反射波とに基づいてドップラ信号を生成し、前記ドップラ信号に基づいて前記所定検知領域における物体の存在を検知する自動水栓装置であって、
前記反射波の受信と、前記反射波に基づくドップラ信号の生成と、を所定のサンプリング周期毎に実行しており、
前記ドップラ信号が所定値から第１のピーク値となるまでのサンプリング数を計数し、当該サンプリング数に応じた回数だけ、前記第１のピーク値以降のサンプリングを停止することを特徴とする自動水栓装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７６５８１（Ｐ２０１３−７６５８１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５４６２（Ｐ２０１１−２１５４６２）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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