人体検出装置及びこれを有する水栓制御装置
【課題】 特定周波数の周期的なノイズや任意のパターンのランダム・ノイズが存在する場合でも、いずれについてもノイズ除去を行い、高感度で安定した検出が可能なアクティブ型の光電センサ方式の人体検出装置を提供する。
【解決手段】 光をパルス投光し、その反射光で受光して人体を検出する人体検出装置において、受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、第１または第２の信号を積分する積分手段と、投光手段及び積分手段を制御し、積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、ノイズ除去積分動作同士の間隔に所定の遅延時間を設ける。
【解決手段】 光をパルス投光し、その反射光で受光して人体を検出する人体検出装置において、受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、第１または第２の信号を積分する積分手段と、投光手段及び積分手段を制御し、積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、ノイズ除去積分動作同士の間隔に所定の遅延時間を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトイレにおいて、水栓や便器の使用者を検出して自動的に吐水や洗浄等の制御を行うために用いられる人体検出装置のひとつである、アクティブ型光電センサのノイズ除去の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水栓に手を差し出すと自動的に吐水する自動水栓や、便器の使用後に自動的に洗浄水を流す便器自動洗浄装置など、人体を検出して吐水や洗浄を自動的に行う水栓装置は、その利便性や衛生性から広く普及している。
【０００３】
これらの水栓装置の使用者である人体を検出する手段として、焦電センサや超音波センサなども使用可能であるが、人体の有無を確実に捉える性能に優れ、小型で防水構造にも適しているという理由により、赤外線を用いたアクティブ型の光電センサが多く使用されている。
【０００４】
この種の光電センサは、赤外線を検出領域に対してパルス投光を行い、その反射光を検出して、検出対象物の有無を判定するものである。ここでパルス投光を行うのは、検出領域に存在する環境光である蛍光灯などの照明や太陽光に含まれる赤外線の成分、すなわち、光電センサにとってのノイズを除去するためである。
【０００５】
パルス投光によりノイズを除去する方法として、同期積分という方法がある（例えば特許文献１参照）。
同期積分は、パルス投光のタイミングに同期して受光信号を積分するものである。また、投光に同期して受光信号を積分する動作に加えて、投光しないタイミングで、受光信号の極性（プラス・マイナス）を逆転させて積分（すなわち反転積分）すると、更にノイズ除去効果が高まる。この方法は、受光信号の極性を反転させる等の手段が必要なため、回路は複雑になるが、反転積分を行わない方法に比較すると、ノイズ除去性能は格段に向上する。
【０００６】
このパルス投光とその積分動作を複数回、繰り返し行うことにより、反射光の積分値である信号量は増え、ノイズの積分値は逆に減っていく。つまり、パルス投光とそれに同期した積分を複数回行えば、その繰り返し回数が増えるに従ってＳ／Ｎが向上する。
【０００７】
また、特定の周波数のノイズ（周期的なノイズ）を除去する方法として、不規則な送信パターン、すなわちコード情報に基づいて変調した投光パターンを用いる方法がある（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
コード情報で設定された不規則な投光パターンに対して、受信した反射光のパターンが一致した場合に、これをノイズではない有効な信号であると判断する。投光パターンを複雑にすれば、それだけノイズと投光パターンが偶然一致する可能性が減るため、誤検出を減らすことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１５６６８５ 給水制御装置
【特許文献２】特開平５−１５６６８３ 給水制御装置
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の同期積分は、不規則なノイズを除去する手段として有効な方法であるが、同期積分の繰り返し周波数に対して、同じ周波数成分を持つ周期的なノイズは逆に増幅してしまうという問題がある。
【００１１】
つまり、信号であるパルス投光の周波数（積分のタイミングはパルス投光に同期するので、これは同期積分の周波数に等しい）に対して、同一周波数、もしくはその奇数倍の周波数のノイズがあると、ノイズ波形と同期積分のタイミングが合ってしまい、ノイズ波形を同期積分してしまうため、ノイズ除去を目的とする同期積分によって、かえって悪い結果となってしまう。
【００１２】
これを避けるには、パルス投光の周波数を、ノイズとして予想される周波数に一致しないようにすればよい。周期的なノイズとして主なものは、インバータ蛍光灯やテレビなどで使用される赤外リモコンであるため、ノイズの周波数帯をある程度予想することはできる。
【００１３】
よって、パルス投光の周波数を適切に選択すれば、多くの場合は前述のようなノイズ波形を同期積分してしまう問題を回避できる。しかし、使用環境のノイズ帯域を完全に限定することは出来ないため、パルス投光の周波数とノイズの周波数が一致する場合もあり、光電センサが誤動作するという事態を完全に避けることはできない。
【００１４】
また、パルス投光をコード変調する方法では、信号であるコード変調したパルス投光と、ノイズのパターンが一致しない限り誤検出（実際は「検出対象が無い」のに、誤って「有る」と判断すること）とはならない。そして、コード変調を複雑にすれば、それだけ誤検出の可能性が減る。
【００１５】
しかし、これはノイズによって誤検出してしまうことを回避するだけであって、ノイズの多い環境で光電センサが正確な検出をすることにはならない。ノイズが多ければ、受信した信号にノイズがたくさん入り、受信した信号はコード変調した投光パターンとなかなか一致しない。
【００１６】
よって誤検出はしないものの、検出という判断もできない。つまり、ノイズが多ければ、物体が有るという判断ができない（全て、「無い」側の判断となる）ことになり、誤検出は無いとしても、センサとして役に立たない。
【００１７】
ここに、本発明は上記問題を解決するためになされたもので、特定周波数の周期的なノイズや任意のパターンのランダム・ノイズが存在する場合でも、いずれについてもノイズ除去を行い、高感度で安定した検出が可能なアクティブ型の光電センサ方式の人体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、投光手段から光をパルス投光し、その反射光を受光手段で受光して人体を検出する人体検出装置において、前記受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、前記第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、前記第１または第２の信号を積分する積分手段と、前記投光手段及び前記積分手段を制御し、前記積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、該制御手段は、前記パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を前記所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、前記ノイズ除去積分動作同士の間隔は所定の遅延時間を設け、前記複数回のノイズ除去積分動作後の前記積分手段の出力が予め設定した閾値レベルに達したときに人体を感知したと判定する人体判定動作を行なうので、１回のノイズ除去積分動作で除去できない特定の周波数のノイズを、遅延時間を含む複数回のノイズ除去積分動作で低減できるため、従来のような、積分動作を周期的に繰り返すことで周期的なノイズを増幅するという問題が無くなり、周期的なノイズにもランダムなノイズにも、ノイズ低減効果を発揮する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の人体検出装置において、前記人体判定動作で、前記ノイズ除去積分動作を３回以上行なう場合、前記遅延時間は、少なくても２種以上の時間長を有するので、
積分動作に関する周期性がなくなり、特定の周波数に対してノイズを増幅することがなく、また、偶然にノイズパターンと投光パターンが一致する状況があったとしても、これを避けるように人体検出装置の動作を変更することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の人体検出装置において、前記人体判定動作を繰り返し行なうごとに、前記時間長を変更するので、偶然にノイズパターンと投光及び積分のパターンが一致する状況があっても、これが継続する可能性が極めて低く、安定した人体検出動作が可能となる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１つに記載の人体検出装置を有する水栓制御装置であるため、さまざまなノイズ環境の現場に設置することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１回の同期積分によるノイズ除去効果と、それを遅延時間を挟みながら繰り返すことにより、周期的なノイズでもランダムなノイズでも、その影響を低減することができる。従来のように固定周波数で投光及び同期積分を繰り返す方法の場合、たまたま使用する環境に投光と同一周波数のノイズがあると、動作不能となって対処のしようがないが、本発明ではそのような事が起きない。
【００２３】
また、遅延時間を任意に変更し、その変更を絶えず繰り返すことにより、投光パターンとノイズパターンが偶然一致する状況があったとしても、それが継続することはない。特に、水栓装置の人体検出のような場合、一瞬の人体検出は無視することができる。つまり、ある周期で人体検出動作を繰り返し行い、人体（使用者）の検出が所定回数継続した場合に限り吐水や洗浄を行う仕様とすれば、ノイズによる誤動作は皆無となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形である、アクティブ型の光電センサの方式の人体検出装置を有する水栓制御装置の回路図であり、図２及び図３はその動作タイミングチャートである。
また、図４は従来例である光電センサの動作を示すタイミングチャートである。
【００２５】
図１において、１は光電センサの出力信号である赤外光を投光する投光素子、２は対象物から反射した赤外光を受光する受光素子である。
２２は図１の光電センサを含む水栓制御装置の回路を制御する制御手段であり、光電センサの検出結果（検出対象である使用者の有無）に応じて電磁弁駆動手段２３を駆動して、水栓の自動吐水や便器の自動洗浄を行う。
【００２６】
トランジスタ３と抵抗４とＯＰアンプ５は、投光素子３に所定の電流を流す定電流回路である。６はアナログスイッチであり、制御手段２２から出力される電圧（定電流回路の基準電圧となる電圧で、例えば、制御手段からＤ／Ａ変換により出力される）を、同じく制御手段２２から出力されるタイミング信号Ｓ２により、ＯＰアンプ５へ伝達する。これにより、前記定電流回路が動作し、信号Ｓ２に同期して投光素子１がパルス投光する投光手段が形成されている。
【００２７】
抵抗７とＯＰアンプ８は受光手段を構成し、受光素子２が、その受光量に比例して発生する光電流を電圧に変換する。この電圧のＡＣ成分はコンデンサ９を介して抵抗１０、１１及びＯＰアンプ１２からなる増幅手段に入力され、増幅される。増幅手段の出力は、抵抗１３、１４及びＯＰアンプ１５からなる反転手段に入力される。反転手段では、信号振幅は等しく、その極性が反転する。
【００２８】
更に、増幅手段の出力はアナログスイッチ１６を介して、また、反転手段の出力はアナログスイッチ１７を介して積分手段に入力される。なお、アナログスイッチ１６及び１７はそれぞれ、制御手段２２から出力されるタイミング信号Ｓ２及びＳ３により、オン／オフされる。
積分手段は、抵抗１８とコンデンサ１９、ＯＰアンプ２０により構成される。また２１は、制御手段２２が出力するタイミング信号Ｓ１によりオン／オフするアナログスイッチであり、コンデンサ１９の放電（積分手段のリセット）を行う。
【００２９】
制御手段２２により信号Ｓ１乃至Ｓ３を制御し、投光のタイミングと積分のタイミングを同期させることにより効果的な信号の積分とノイズ除去を行うことができる。従来から知られているこの動作を図４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３０】
まずパルス投光を行う前に、図４のＴ０のタイミングから所定時間、信号Ｓ１によってアナログスイッチ２１をオンし、コンデンサ１９を放電、すなわち積分手段をリセットする。この状態の積分手段の出力電圧（ＯＰアンプ２０の出力）が基準（反射信号のゼロ位置）となる。
【００３１】
Ｔ１のタイミングで信号Ｓ２がオン出力されアナログスイッチ６がオンして、投光素子１が投光する。これと同時にアナログスイッチ１６がオンし、投光素子１の投光に同期して、反射光に比例した信号である増幅手段出力を積分手段で積分する。
【００３２】
Ｔ２のタイミングで信号Ｓ２がオフし、信号Ｓ３がオンしてアナログスイッチ１７がオンする。ここでは、投光素子１が投光していない状態の受信信号を、反転手段によって極性を反転させて積分手段で積分する。Ｔ３のタイミングでは、信号Ｓ３がオフ、信号Ｓ２がオンして、Ｔ１〜Ｔ３のタイミングの動作を繰り返す。なお、Ｔ１〜Ｔ２とＴ２〜Ｔ３の時間間隔は、同じ時間である。このＴ１〜Ｔ３の積分動作だけでノイズ除去効果を持っている。つまりノイズの周波数が、Ｔ１〜Ｔ３の時間を１周期とする周波数（または、その奇数倍）に一致しない限り、ノイズは低減される。よって、Ｔ１〜Ｔ３の動作だけで、ひとつのノイズ除去積分動作と言うことができる。そして、図４のＴ９のタイミングまで、同一のノイズ除去積分動作を４回繰り返す。
【００３３】
投光素子１の投光に同期して増幅手段出力を積分することにより、積分手段出力は、投光回数に比例した信号量を出力する。また、増幅手段出力と反転手段出力を同時間、同回数積分することにより、投光に同期しない成分、つまり光電センサの動作環境にあるノイズを打ち消すことができる。こうして、投光と積分動作を繰り返すことで、反射信号量（積分手段出力）は大きくなり、ノイズ成分は小さくなって光電センサのＳ／Ｎ比が向上する。
【００３４】
以上は良く知られた同期積分の動作であるが、動作環境のノイズの周波数が投光周波数と同一の場合、または奇数倍の場合、同期積分によってノイズを増幅してしまい、図４の積分動作は逆効果となる。つまり、ノイズの周期またはノイズの奇数回の周期がＴ１〜Ｔ３の時間に一致する場合、ノイズは図４の検出対象で反射した受光信号と同様に、積分される。言い換えれば、ノイズの周波数が、Ｔ１〜Ｔ３の時間を周期とする周波数に一致、または奇数倍の周波数に一致する場合、ノイズを除去するはずの積分によって、逆に増幅される。そこで、本発明による光電センサの動作を図２を用いて説明する。なお、回路図は従来と同様で図１である。
【００３５】
図２において、Ｔ０のタイミングで積分手段をリセットする。次にＴ１のタイミングで投光素子１が投光し、同時に増幅手段出力を積分し、Ｔ２〜Ｔ３のタイミングで反転手段の出力を積分する。ここまで、つまり１回目の投光とその積分動作は、従来の図４と同じである。
【００３６】
次に、Ｔ３〜Ｔ４のタイミングでは、信号Ｓ２もＳ３もオンしていない。よって、積分手段の出力が増減することはない。Ｔ３〜Ｔ４は、Ｔ１〜Ｔ３の１回目のノイズ除去積分動作と、Ｔ４以降の動作とのタイミングをずらすための遅延時間であり、受光信号の積分も、受光信号を反転させた信号の積分も、いずれの積分も行わない休止期間である。
【００３７】
次に図２のＴ４のタイミングで信号Ｓ２がオンし、Ｔ５のタイミングでＳ２がオフしＳ３がオン、Ｔ６のタイミングでＳ３がオフしＳ２がオンする。この図２のＴ４〜Ｔ６の動作は２回目の投光とその積分動作であり、従来動作の図４のＴ３〜Ｔ５と同じ動作である。
【００３８】
このように、Ｔ３〜Ｔ４の遅延時間により、１回目と２回目のノイズ除去積分動作の時間間隔が変化している。同様に、図２のＴ８〜Ｔ９の時間により、３回目と４回目のノイズ除去積分動作の時間間隔が変化している。積分の時間及び回数は図２と図４で同じであるため、図２の動作においても従来の図４の動作と同様の反射信号量およびノイズ除去効果が得られ、光電センサのＳ／Ｎ比も同様に向上する。
【００３９】
しかし、図２の４回の投光タイミング（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ９）は、図４の投光タイミング（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）のように一定周波数でなく、周期的ではない。よって、図２では投光に同期した４回の積分タイミングも周期的ではない。このため、図４の従来動作では、周期的なノイズ、特に投光タイミングと同一か奇数倍の周波数のノイズを同期積分で増幅してしまう問題があったが、図２ではそのような事が無い。
【００４０】
この様子を、周期的なノイズが常時存在する場合について、図３を用いて説明する。図３の投光及び積分タイミングは図２と同じである。なお図３は、検出対象が存在しない（例えば、水栓や便器の使用者がいない）状態で、投光パルスに対する反射光の受光信号はゼロの場合としている。
【００４１】
受光手段出力には、ある周期的なノイズが出力されている。例えば、強力なインバータ蛍光灯が光電センサのそばにあった場合などが想定される。この信号も、通常の反射光と同様に増幅手段で増幅し、反転手段で極性を反転させ積分手段で積分する。
図３のように、周期的でない不規則なタイミングで積分と反転積分、すなわちノイズ除去積分動作を行うため、周期的なノイズに対する積分出力は小さい値となる。更に積分回数を増やすことで、最終的にゼロに近づいていく。
【００４２】
このように、図２及び図３の動作では、ノイズ除去積分動作の繰り返しが周期的でなく不規則なパターンとなり、周期的なノイズを除去できる。だが、仮にノイズがこの不規則なパターンのタイミングに完全に一致すれば、やはり積分によってノイズを増幅してしまうことになる。
【００４３】
しかし、図２の動作に対して「投光回数を増やす」「Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ８〜Ｔ９の遅延時間を変化させる」「投光に対してＴ３〜Ｔ４などの遅延時間を挿入するタイミング（何回目のノイズ除去積分動作の後に入れるか）を変化させる」などの処理を行えば、ノイズのタイミングと投光及び積分のタイミングが偶然に一致する場合を減らすことができる。
【００４４】
このように、ノイズ除去積分動作間の遅延時間及び挿入するタイミングを変えてノイズ除去積分動作の繰り返しパターンを変化させる場合でも、Ｓ２とＳ３のオン時間は同一、すなわち投光タイミングで増幅手段出力を積分する時間と、投光していないタイミングで反転手段出力を積分する時間が同一であることが必要である。この時間を同じにすれば、積分のたびにノイズ成分がプラス（増幅手段出力）とマイナス（反転手段出力）で合算されゼロに近づいて行く。
【００４５】
更に詳しく説明すれば、Ｓ２とＳ３が１回ずつオンする時間、例えば図２のＴ１〜Ｔ３の１回のノイズ除去成分動作の時間により、この部分で除去できるノイズの周波数が決定する。つまり、この１回のノイズ除去積分動作の時間（Ｔ１〜Ｔ３）を周期とするノイズ、及びその奇数倍の周波数のノイズ以外は、１回のノイズ除去積分動作によって低減される。逆に、１回のノイズ除去積分動作の時間（Ｔ１〜Ｔ３）を周期とするノイズ、及びその奇数倍の周波数のノイズは、１回のノイズ除去積分動作では低減できない。
【００４６】
そして、１回のノイズ除去積分動作で出来なかった周波数のノイズは、ノイズ除去積分動作を不規則に繰り返すことで除去できるようになる。従来のように、１回のノイズ除去積分動作の時間と、その繰り返し周期が一致する場合、何回、ノイズ除去積分動作を繰り返しても除去できない周波数成分が存在し、ノイズ除去積分動作を繰り返す事で逆にノイズを増大させてしまう。
【００４７】
しかし、ノイズ除去積分動作を繰り返す際に遅延時間を挟むことで、この不規則な繰り返しによって、従来（周期的な繰り返し）は除去できなかった周波数のノイズを除去できるようになる。よって、図２の実施例ではノイズ除去積分動作を４回行っているが、例えば２回だけでも、その間に遅延時間を挿入することで、本発明の効果が得られる。勿論、回数が多い程、ノイズ除去効果は大きい。
【００４８】
また、ノイズ除去積分動作の時間間隔を不規則にするための遅延時間（図２ではＴ３〜Ｔ４、Ｔ８〜Ｔ９の時間）は、何ら制約はなく、長くても短くても、どこに挿入しても良い。図２では、２回目のノイズ除去積分動作のＴ４〜Ｔ６と、３回目のノイズ除去積分動作のＴ６〜Ｔ８の間に遅延時間が入っていないが、図２の計４回のノイズ積分動作の時間間隔を不規則にするため、この部分の遅延時間をゼロとしているという事である。ここをゼロとせず、なんらかの遅延時間を入れても良い。また、例えばＴ３〜Ｔ４、またはＴ８〜Ｔ９をゼロとしても良いし、Ｔ３〜Ｔ４とＴ８〜Ｔ９が同じでも、違う時間でも良い。
【００４９】
この遅延時間は、例えばマイコンのプログラムによって乱数を発生させるなどして、絶えず変化するようにしても良い。ノイズ除去積分動作の繰り返しタイミングを遅延時間を挿入することで不規則にしたつもりでも、それが固定であれば、たまたま周囲環境のノイズに一致する可能性もある。しかし、遅延時間を挿入するタイミングや遅延時間を変化させていれば、仮にノイズとタイミングが一致しても、それが継続することはない。
【００５０】
よって、１回の人体判定動作（図２ではＴ１〜Ｔ１１）毎に、これらの条件を変える（投光回数や遅延時間などのタイミングを変える）操作を行い、ノイズ除去積分動作のタイミングを絶えず不規則に変化させることで、ノイズのタイミングと積分タイミングが一致する可能性を限りなくゼロに近づけることができる。
【００５１】
特に、水栓装置の人体検知のように、瞬間的に検出に反応する必要性が低い用途であれば、「ある時間、連続して人体を感知した場合に水を出す」という条件（水栓装置では、一般的に、そのような制御が多い）を付けることで、更にノイズによる不具合をなくすことができる。
【００５２】
図５は、人体検知装置を有する水栓制御装置のトイレにおける使用例である。図５のように、男性の小便器の洗浄水の給水管と洗浄管の間に便器自動洗浄装置が取り付けられている。この中に水栓制御装置が含まれる。
便器自動洗浄装置は、使用者に向かって赤外光を投光し、その反射光を受光して使用者の有無を判断し、自動的に小便器を洗浄する。
【００５３】
図６は便器自動洗浄装置の内部構造例である。カバー内に、水栓制御装置、電磁弁、電源となる電池などが入っている。便器自動洗浄装置のタイプによっては、電磁弁が水栓制御装置と別に設置される事もあり、電源はＡＣ電源で動作するものもある。また、これらが小便器に内蔵されて、便器と一体構造となる場合もある。なお、水栓制御装置は人体検知装置や電磁弁の制御機能を有するが、図６のように、人体検知装置の投光及び受光素子とともに、電気回路として一体に構成される場合が多い。
【００５４】
水栓制御装置は、例えば、使用者が小便器の前に来た時に前洗浄（事前に便器を濡らし、汚れの付着や小便の飛びはねを防止する）を行ったり、使用者が立ち去った後に本洗浄（便器の洗浄および小便の排出）を行うが、いずれの場合も、人体検知装置にとって一刻を争う程の反応は必要無い。
【００５５】
よって、人体判定動作ごとに遅延時間を変えたり遅延時間を挿入するタイミングを変えるなどして、ノイズ除去積分動作のタイミングを変えながら繰り返し人体判定動作を行い「その結果がある時間以上安定して継続した場合にのみ便器の洗浄を行う」といった判断をする時間的余裕がある。そのため、偶然にノイズのタイミングとノイズ除去積分動作のタイミングが一度だけ一致して、それが水栓制御装置の誤動作に直結するような事はない。
【００５６】
このように、投光および積分のタイミングを一定周期とせず、不規則に変化させながら投光タイミングに同期して積分を行うことにより、周期的なノイズに対しても周期的でないノイズに対してもノイズ抑制効果を持ち、あらゆるノイズ環境で良好なＳ／Ｎ比を持って検出動作を行うことができる光電センサが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形である人体検知装置を有する水栓制御装置の回路図である。
【図２】本発明の実施形である人体検知装置の検出動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形である人体検知装置のノイズに対する動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の人体検知装置の検出動作を示すタイミングチャートである。
【図５】男性用小便器に水栓制御装置を使用した例である。
【図６】便器自動洗浄装置の内部構造例である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 投光素子
２ 受光素子
５ 投光手段のＯＰアンプ
６ 投光をオン・オフするアナログスイッチ
８ 受光手段のＯＰアンプ
１２ 増幅手段のＯＰアンプ
１５ 反転手段のＯＰアンプ
１６ 増幅手段出力を積分する際にオンするアナログスイッチ
１７ 反転手段出力を積分する際にオンするアナログスイッチ
１８ 積分手段の抵抗
１９ 積分手段のコンデンサ
２０ 積分手段のＯＰアンプ
２１ 積分手段をリセットするアナログスイッチ
２２ 制御手段
２３ 電磁弁駆動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトイレにおいて、水栓や便器の使用者を検出して自動的に吐水や洗浄等の制御を行うために用いられる人体検出装置のひとつである、アクティブ型光電センサのノイズ除去の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水栓に手を差し出すと自動的に吐水する自動水栓や、便器の使用後に自動的に洗浄水を流す便器自動洗浄装置など、人体を検出して吐水や洗浄を自動的に行う水栓装置は、その利便性や衛生性から広く普及している。
【０００３】
これらの水栓装置の使用者である人体を検出する手段として、焦電センサや超音波センサなども使用可能であるが、人体の有無を確実に捉える性能に優れ、小型で防水構造にも適しているという理由により、赤外線を用いたアクティブ型の光電センサが多く使用されている。
【０００４】
この種の光電センサは、赤外線を検出領域に対してパルス投光を行い、その反射光を検出して、検出対象物の有無を判定するものである。ここでパルス投光を行うのは、検出領域に存在する環境光である蛍光灯などの照明や太陽光に含まれる赤外線の成分、すなわち、光電センサにとってのノイズを除去するためである。
【０００５】
パルス投光によりノイズを除去する方法として、同期積分という方法がある（例えば特許文献１参照）。
同期積分は、パルス投光のタイミングに同期して受光信号を積分するものである。また、投光に同期して受光信号を積分する動作に加えて、投光しないタイミングで、受光信号の極性（プラス・マイナス）を逆転させて積分（すなわち反転積分）すると、更にノイズ除去効果が高まる。この方法は、受光信号の極性を反転させる等の手段が必要なため、回路は複雑になるが、反転積分を行わない方法に比較すると、ノイズ除去性能は格段に向上する。
【０００６】
このパルス投光とその積分動作を複数回、繰り返し行うことにより、反射光の積分値である信号量は増え、ノイズの積分値は逆に減っていく。つまり、パルス投光とそれに同期した積分を複数回行えば、その繰り返し回数が増えるに従ってＳ／Ｎが向上する。
【０００７】
また、特定の周波数のノイズ（周期的なノイズ）を除去する方法として、不規則な送信パターン、すなわちコード情報に基づいて変調した投光パターンを用いる方法がある（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
コード情報で設定された不規則な投光パターンに対して、受信した反射光のパターンが一致した場合に、これをノイズではない有効な信号であると判断する。投光パターンを複雑にすれば、それだけノイズと投光パターンが偶然一致する可能性が減るため、誤検出を減らすことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１５６６８５ 給水制御装置
【特許文献２】特開平５−１５６６８３ 給水制御装置
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の同期積分は、不規則なノイズを除去する手段として有効な方法であるが、同期積分の繰り返し周波数に対して、同じ周波数成分を持つ周期的なノイズは逆に増幅してしまうという問題がある。
【００１１】
つまり、信号であるパルス投光の周波数（積分のタイミングはパルス投光に同期するので、これは同期積分の周波数に等しい）に対して、同一周波数、もしくはその奇数倍の周波数のノイズがあると、ノイズ波形と同期積分のタイミングが合ってしまい、ノイズ波形を同期積分してしまうため、ノイズ除去を目的とする同期積分によって、かえって悪い結果となってしまう。
【００１２】
これを避けるには、パルス投光の周波数を、ノイズとして予想される周波数に一致しないようにすればよい。周期的なノイズとして主なものは、インバータ蛍光灯やテレビなどで使用される赤外リモコンであるため、ノイズの周波数帯をある程度予想することはできる。
【００１３】
よって、パルス投光の周波数を適切に選択すれば、多くの場合は前述のようなノイズ波形を同期積分してしまう問題を回避できる。しかし、使用環境のノイズ帯域を完全に限定することは出来ないため、パルス投光の周波数とノイズの周波数が一致する場合もあり、光電センサが誤動作するという事態を完全に避けることはできない。
【００１４】
また、パルス投光をコード変調する方法では、信号であるコード変調したパルス投光と、ノイズのパターンが一致しない限り誤検出（実際は「検出対象が無い」のに、誤って「有る」と判断すること）とはならない。そして、コード変調を複雑にすれば、それだけ誤検出の可能性が減る。
【００１５】
しかし、これはノイズによって誤検出してしまうことを回避するだけであって、ノイズの多い環境で光電センサが正確な検出をすることにはならない。ノイズが多ければ、受信した信号にノイズがたくさん入り、受信した信号はコード変調した投光パターンとなかなか一致しない。
【００１６】
よって誤検出はしないものの、検出という判断もできない。つまり、ノイズが多ければ、物体が有るという判断ができない（全て、「無い」側の判断となる）ことになり、誤検出は無いとしても、センサとして役に立たない。
【００１７】
ここに、本発明は上記問題を解決するためになされたもので、特定周波数の周期的なノイズや任意のパターンのランダム・ノイズが存在する場合でも、いずれについてもノイズ除去を行い、高感度で安定した検出が可能なアクティブ型の光電センサ方式の人体検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、投光手段から光をパルス投光し、その反射光を受光手段で受光して人体を検出する人体検出装置において、前記受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、前記第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、前記第１または第２の信号を積分する積分手段と、前記投光手段及び前記積分手段を制御し、前記積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、該制御手段は、前記パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を前記所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、前記ノイズ除去積分動作同士の間隔は所定の遅延時間を設け、前記複数回のノイズ除去積分動作後の前記積分手段の出力が予め設定した閾値レベルに達したときに人体を感知したと判定する人体判定動作を行なうので、１回のノイズ除去積分動作で除去できない特定の周波数のノイズを、遅延時間を含む複数回のノイズ除去積分動作で低減できるため、従来のような、積分動作を周期的に繰り返すことで周期的なノイズを増幅するという問題が無くなり、周期的なノイズにもランダムなノイズにも、ノイズ低減効果を発揮する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の人体検出装置において、前記人体判定動作で、前記ノイズ除去積分動作を３回以上行なう場合、前記遅延時間は、少なくても２種以上の時間長を有するので、
積分動作に関する周期性がなくなり、特定の周波数に対してノイズを増幅することがなく、また、偶然にノイズパターンと投光パターンが一致する状況があったとしても、これを避けるように人体検出装置の動作を変更することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の人体検出装置において、前記人体判定動作を繰り返し行なうごとに、前記時間長を変更するので、偶然にノイズパターンと投光及び積分のパターンが一致する状況があっても、これが継続する可能性が極めて低く、安定した人体検出動作が可能となる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１つに記載の人体検出装置を有する水栓制御装置であるため、さまざまなノイズ環境の現場に設置することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１回の同期積分によるノイズ除去効果と、それを遅延時間を挟みながら繰り返すことにより、周期的なノイズでもランダムなノイズでも、その影響を低減することができる。従来のように固定周波数で投光及び同期積分を繰り返す方法の場合、たまたま使用する環境に投光と同一周波数のノイズがあると、動作不能となって対処のしようがないが、本発明ではそのような事が起きない。
【００２３】
また、遅延時間を任意に変更し、その変更を絶えず繰り返すことにより、投光パターンとノイズパターンが偶然一致する状況があったとしても、それが継続することはない。特に、水栓装置の人体検出のような場合、一瞬の人体検出は無視することができる。つまり、ある周期で人体検出動作を繰り返し行い、人体（使用者）の検出が所定回数継続した場合に限り吐水や洗浄を行う仕様とすれば、ノイズによる誤動作は皆無となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形である、アクティブ型の光電センサの方式の人体検出装置を有する水栓制御装置の回路図であり、図２及び図３はその動作タイミングチャートである。
また、図４は従来例である光電センサの動作を示すタイミングチャートである。
【００２５】
図１において、１は光電センサの出力信号である赤外光を投光する投光素子、２は対象物から反射した赤外光を受光する受光素子である。
２２は図１の光電センサを含む水栓制御装置の回路を制御する制御手段であり、光電センサの検出結果（検出対象である使用者の有無）に応じて電磁弁駆動手段２３を駆動して、水栓の自動吐水や便器の自動洗浄を行う。
【００２６】
トランジスタ３と抵抗４とＯＰアンプ５は、投光素子３に所定の電流を流す定電流回路である。６はアナログスイッチであり、制御手段２２から出力される電圧（定電流回路の基準電圧となる電圧で、例えば、制御手段からＤ／Ａ変換により出力される）を、同じく制御手段２２から出力されるタイミング信号Ｓ２により、ＯＰアンプ５へ伝達する。これにより、前記定電流回路が動作し、信号Ｓ２に同期して投光素子１がパルス投光する投光手段が形成されている。
【００２７】
抵抗７とＯＰアンプ８は受光手段を構成し、受光素子２が、その受光量に比例して発生する光電流を電圧に変換する。この電圧のＡＣ成分はコンデンサ９を介して抵抗１０、１１及びＯＰアンプ１２からなる増幅手段に入力され、増幅される。増幅手段の出力は、抵抗１３、１４及びＯＰアンプ１５からなる反転手段に入力される。反転手段では、信号振幅は等しく、その極性が反転する。
【００２８】
更に、増幅手段の出力はアナログスイッチ１６を介して、また、反転手段の出力はアナログスイッチ１７を介して積分手段に入力される。なお、アナログスイッチ１６及び１７はそれぞれ、制御手段２２から出力されるタイミング信号Ｓ２及びＳ３により、オン／オフされる。
積分手段は、抵抗１８とコンデンサ１９、ＯＰアンプ２０により構成される。また２１は、制御手段２２が出力するタイミング信号Ｓ１によりオン／オフするアナログスイッチであり、コンデンサ１９の放電（積分手段のリセット）を行う。
【００２９】
制御手段２２により信号Ｓ１乃至Ｓ３を制御し、投光のタイミングと積分のタイミングを同期させることにより効果的な信号の積分とノイズ除去を行うことができる。従来から知られているこの動作を図４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３０】
まずパルス投光を行う前に、図４のＴ０のタイミングから所定時間、信号Ｓ１によってアナログスイッチ２１をオンし、コンデンサ１９を放電、すなわち積分手段をリセットする。この状態の積分手段の出力電圧（ＯＰアンプ２０の出力）が基準（反射信号のゼロ位置）となる。
【００３１】
Ｔ１のタイミングで信号Ｓ２がオン出力されアナログスイッチ６がオンして、投光素子１が投光する。これと同時にアナログスイッチ１６がオンし、投光素子１の投光に同期して、反射光に比例した信号である増幅手段出力を積分手段で積分する。
【００３２】
Ｔ２のタイミングで信号Ｓ２がオフし、信号Ｓ３がオンしてアナログスイッチ１７がオンする。ここでは、投光素子１が投光していない状態の受信信号を、反転手段によって極性を反転させて積分手段で積分する。Ｔ３のタイミングでは、信号Ｓ３がオフ、信号Ｓ２がオンして、Ｔ１〜Ｔ３のタイミングの動作を繰り返す。なお、Ｔ１〜Ｔ２とＴ２〜Ｔ３の時間間隔は、同じ時間である。このＴ１〜Ｔ３の積分動作だけでノイズ除去効果を持っている。つまりノイズの周波数が、Ｔ１〜Ｔ３の時間を１周期とする周波数（または、その奇数倍）に一致しない限り、ノイズは低減される。よって、Ｔ１〜Ｔ３の動作だけで、ひとつのノイズ除去積分動作と言うことができる。そして、図４のＴ９のタイミングまで、同一のノイズ除去積分動作を４回繰り返す。
【００３３】
投光素子１の投光に同期して増幅手段出力を積分することにより、積分手段出力は、投光回数に比例した信号量を出力する。また、増幅手段出力と反転手段出力を同時間、同回数積分することにより、投光に同期しない成分、つまり光電センサの動作環境にあるノイズを打ち消すことができる。こうして、投光と積分動作を繰り返すことで、反射信号量（積分手段出力）は大きくなり、ノイズ成分は小さくなって光電センサのＳ／Ｎ比が向上する。
【００３４】
以上は良く知られた同期積分の動作であるが、動作環境のノイズの周波数が投光周波数と同一の場合、または奇数倍の場合、同期積分によってノイズを増幅してしまい、図４の積分動作は逆効果となる。つまり、ノイズの周期またはノイズの奇数回の周期がＴ１〜Ｔ３の時間に一致する場合、ノイズは図４の検出対象で反射した受光信号と同様に、積分される。言い換えれば、ノイズの周波数が、Ｔ１〜Ｔ３の時間を周期とする周波数に一致、または奇数倍の周波数に一致する場合、ノイズを除去するはずの積分によって、逆に増幅される。そこで、本発明による光電センサの動作を図２を用いて説明する。なお、回路図は従来と同様で図１である。
【００３５】
図２において、Ｔ０のタイミングで積分手段をリセットする。次にＴ１のタイミングで投光素子１が投光し、同時に増幅手段出力を積分し、Ｔ２〜Ｔ３のタイミングで反転手段の出力を積分する。ここまで、つまり１回目の投光とその積分動作は、従来の図４と同じである。
【００３６】
次に、Ｔ３〜Ｔ４のタイミングでは、信号Ｓ２もＳ３もオンしていない。よって、積分手段の出力が増減することはない。Ｔ３〜Ｔ４は、Ｔ１〜Ｔ３の１回目のノイズ除去積分動作と、Ｔ４以降の動作とのタイミングをずらすための遅延時間であり、受光信号の積分も、受光信号を反転させた信号の積分も、いずれの積分も行わない休止期間である。
【００３７】
次に図２のＴ４のタイミングで信号Ｓ２がオンし、Ｔ５のタイミングでＳ２がオフしＳ３がオン、Ｔ６のタイミングでＳ３がオフしＳ２がオンする。この図２のＴ４〜Ｔ６の動作は２回目の投光とその積分動作であり、従来動作の図４のＴ３〜Ｔ５と同じ動作である。
【００３８】
このように、Ｔ３〜Ｔ４の遅延時間により、１回目と２回目のノイズ除去積分動作の時間間隔が変化している。同様に、図２のＴ８〜Ｔ９の時間により、３回目と４回目のノイズ除去積分動作の時間間隔が変化している。積分の時間及び回数は図２と図４で同じであるため、図２の動作においても従来の図４の動作と同様の反射信号量およびノイズ除去効果が得られ、光電センサのＳ／Ｎ比も同様に向上する。
【００３９】
しかし、図２の４回の投光タイミング（Ｔ１、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ９）は、図４の投光タイミング（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７）のように一定周波数でなく、周期的ではない。よって、図２では投光に同期した４回の積分タイミングも周期的ではない。このため、図４の従来動作では、周期的なノイズ、特に投光タイミングと同一か奇数倍の周波数のノイズを同期積分で増幅してしまう問題があったが、図２ではそのような事が無い。
【００４０】
この様子を、周期的なノイズが常時存在する場合について、図３を用いて説明する。図３の投光及び積分タイミングは図２と同じである。なお図３は、検出対象が存在しない（例えば、水栓や便器の使用者がいない）状態で、投光パルスに対する反射光の受光信号はゼロの場合としている。
【００４１】
受光手段出力には、ある周期的なノイズが出力されている。例えば、強力なインバータ蛍光灯が光電センサのそばにあった場合などが想定される。この信号も、通常の反射光と同様に増幅手段で増幅し、反転手段で極性を反転させ積分手段で積分する。
図３のように、周期的でない不規則なタイミングで積分と反転積分、すなわちノイズ除去積分動作を行うため、周期的なノイズに対する積分出力は小さい値となる。更に積分回数を増やすことで、最終的にゼロに近づいていく。
【００４２】
このように、図２及び図３の動作では、ノイズ除去積分動作の繰り返しが周期的でなく不規則なパターンとなり、周期的なノイズを除去できる。だが、仮にノイズがこの不規則なパターンのタイミングに完全に一致すれば、やはり積分によってノイズを増幅してしまうことになる。
【００４３】
しかし、図２の動作に対して「投光回数を増やす」「Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ８〜Ｔ９の遅延時間を変化させる」「投光に対してＴ３〜Ｔ４などの遅延時間を挿入するタイミング（何回目のノイズ除去積分動作の後に入れるか）を変化させる」などの処理を行えば、ノイズのタイミングと投光及び積分のタイミングが偶然に一致する場合を減らすことができる。
【００４４】
このように、ノイズ除去積分動作間の遅延時間及び挿入するタイミングを変えてノイズ除去積分動作の繰り返しパターンを変化させる場合でも、Ｓ２とＳ３のオン時間は同一、すなわち投光タイミングで増幅手段出力を積分する時間と、投光していないタイミングで反転手段出力を積分する時間が同一であることが必要である。この時間を同じにすれば、積分のたびにノイズ成分がプラス（増幅手段出力）とマイナス（反転手段出力）で合算されゼロに近づいて行く。
【００４５】
更に詳しく説明すれば、Ｓ２とＳ３が１回ずつオンする時間、例えば図２のＴ１〜Ｔ３の１回のノイズ除去成分動作の時間により、この部分で除去できるノイズの周波数が決定する。つまり、この１回のノイズ除去積分動作の時間（Ｔ１〜Ｔ３）を周期とするノイズ、及びその奇数倍の周波数のノイズ以外は、１回のノイズ除去積分動作によって低減される。逆に、１回のノイズ除去積分動作の時間（Ｔ１〜Ｔ３）を周期とするノイズ、及びその奇数倍の周波数のノイズは、１回のノイズ除去積分動作では低減できない。
【００４６】
そして、１回のノイズ除去積分動作で出来なかった周波数のノイズは、ノイズ除去積分動作を不規則に繰り返すことで除去できるようになる。従来のように、１回のノイズ除去積分動作の時間と、その繰り返し周期が一致する場合、何回、ノイズ除去積分動作を繰り返しても除去できない周波数成分が存在し、ノイズ除去積分動作を繰り返す事で逆にノイズを増大させてしまう。
【００４７】
しかし、ノイズ除去積分動作を繰り返す際に遅延時間を挟むことで、この不規則な繰り返しによって、従来（周期的な繰り返し）は除去できなかった周波数のノイズを除去できるようになる。よって、図２の実施例ではノイズ除去積分動作を４回行っているが、例えば２回だけでも、その間に遅延時間を挿入することで、本発明の効果が得られる。勿論、回数が多い程、ノイズ除去効果は大きい。
【００４８】
また、ノイズ除去積分動作の時間間隔を不規則にするための遅延時間（図２ではＴ３〜Ｔ４、Ｔ８〜Ｔ９の時間）は、何ら制約はなく、長くても短くても、どこに挿入しても良い。図２では、２回目のノイズ除去積分動作のＴ４〜Ｔ６と、３回目のノイズ除去積分動作のＴ６〜Ｔ８の間に遅延時間が入っていないが、図２の計４回のノイズ積分動作の時間間隔を不規則にするため、この部分の遅延時間をゼロとしているという事である。ここをゼロとせず、なんらかの遅延時間を入れても良い。また、例えばＴ３〜Ｔ４、またはＴ８〜Ｔ９をゼロとしても良いし、Ｔ３〜Ｔ４とＴ８〜Ｔ９が同じでも、違う時間でも良い。
【００４９】
この遅延時間は、例えばマイコンのプログラムによって乱数を発生させるなどして、絶えず変化するようにしても良い。ノイズ除去積分動作の繰り返しタイミングを遅延時間を挿入することで不規則にしたつもりでも、それが固定であれば、たまたま周囲環境のノイズに一致する可能性もある。しかし、遅延時間を挿入するタイミングや遅延時間を変化させていれば、仮にノイズとタイミングが一致しても、それが継続することはない。
【００５０】
よって、１回の人体判定動作（図２ではＴ１〜Ｔ１１）毎に、これらの条件を変える（投光回数や遅延時間などのタイミングを変える）操作を行い、ノイズ除去積分動作のタイミングを絶えず不規則に変化させることで、ノイズのタイミングと積分タイミングが一致する可能性を限りなくゼロに近づけることができる。
【００５１】
特に、水栓装置の人体検知のように、瞬間的に検出に反応する必要性が低い用途であれば、「ある時間、連続して人体を感知した場合に水を出す」という条件（水栓装置では、一般的に、そのような制御が多い）を付けることで、更にノイズによる不具合をなくすことができる。
【００５２】
図５は、人体検知装置を有する水栓制御装置のトイレにおける使用例である。図５のように、男性の小便器の洗浄水の給水管と洗浄管の間に便器自動洗浄装置が取り付けられている。この中に水栓制御装置が含まれる。
便器自動洗浄装置は、使用者に向かって赤外光を投光し、その反射光を受光して使用者の有無を判断し、自動的に小便器を洗浄する。
【００５３】
図６は便器自動洗浄装置の内部構造例である。カバー内に、水栓制御装置、電磁弁、電源となる電池などが入っている。便器自動洗浄装置のタイプによっては、電磁弁が水栓制御装置と別に設置される事もあり、電源はＡＣ電源で動作するものもある。また、これらが小便器に内蔵されて、便器と一体構造となる場合もある。なお、水栓制御装置は人体検知装置や電磁弁の制御機能を有するが、図６のように、人体検知装置の投光及び受光素子とともに、電気回路として一体に構成される場合が多い。
【００５４】
水栓制御装置は、例えば、使用者が小便器の前に来た時に前洗浄（事前に便器を濡らし、汚れの付着や小便の飛びはねを防止する）を行ったり、使用者が立ち去った後に本洗浄（便器の洗浄および小便の排出）を行うが、いずれの場合も、人体検知装置にとって一刻を争う程の反応は必要無い。
【００５５】
よって、人体判定動作ごとに遅延時間を変えたり遅延時間を挿入するタイミングを変えるなどして、ノイズ除去積分動作のタイミングを変えながら繰り返し人体判定動作を行い「その結果がある時間以上安定して継続した場合にのみ便器の洗浄を行う」といった判断をする時間的余裕がある。そのため、偶然にノイズのタイミングとノイズ除去積分動作のタイミングが一度だけ一致して、それが水栓制御装置の誤動作に直結するような事はない。
【００５６】
このように、投光および積分のタイミングを一定周期とせず、不規則に変化させながら投光タイミングに同期して積分を行うことにより、周期的なノイズに対しても周期的でないノイズに対してもノイズ抑制効果を持ち、あらゆるノイズ環境で良好なＳ／Ｎ比を持って検出動作を行うことができる光電センサが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形である人体検知装置を有する水栓制御装置の回路図である。
【図２】本発明の実施形である人体検知装置の検出動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形である人体検知装置のノイズに対する動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の人体検知装置の検出動作を示すタイミングチャートである。
【図５】男性用小便器に水栓制御装置を使用した例である。
【図６】便器自動洗浄装置の内部構造例である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 投光素子
２ 受光素子
５ 投光手段のＯＰアンプ
６ 投光をオン・オフするアナログスイッチ
８ 受光手段のＯＰアンプ
１２ 増幅手段のＯＰアンプ
１５ 反転手段のＯＰアンプ
１６ 増幅手段出力を積分する際にオンするアナログスイッチ
１７ 反転手段出力を積分する際にオンするアナログスイッチ
１８ 積分手段の抵抗
１９ 積分手段のコンデンサ
２０ 積分手段のＯＰアンプ
２１ 積分手段をリセットするアナログスイッチ
２２ 制御手段
２３ 電磁弁駆動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段から光をパルス投光し、その反射光を受光手段で受光して人体を検出する人体検出装置において、前記受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、前記第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、前記第１または第２の信号を積分する積分手段と、前記投光手段及び前記積分手段を制御し、前記積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、
該制御手段は、前記パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を前記所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、前記ノイズ除去積分動作同士の間隔は所定の遅延時間を設け、前記複数回のノイズ除去積分動作後の前記積分手段の出力が予め設定した閾値レベルに達したときに人体を感知したと判定する人体判定動作を行なうことを特徴とする人体検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の人体検出装置において、
前記人体判定動作で、前記ノイズ除去積分動作を３回以上行なう場合、
前記遅延時間は、少なくても２種以上の時間長を有することを特徴とする人体検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の人体検出装置において、
前記人体判定動作を繰り返し行なうごとに、
前記時間長を変更することを特徴とする人体検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の人体検出装置を有することを特徴とする水栓制御装置。
【請求項１】
投光手段から光をパルス投光し、その反射光を受光手段で受光して人体を検出する人体検出装置において、前記受光手段の出力を増幅した第１の信号を出力する増幅手段と、前記第１の信号を受けてその極性を反転させた第２の信号を出力する反転手段と、前記第１または第２の信号を積分する積分手段と、前記投光手段及び前記積分手段を制御し、前記積分手段出力に応じて人体の有無を判定する制御手段を備え、
該制御手段は、前記パルス投光の投光開始に同期して第１の信号を所定時間積分し、その投光終了に同期して第２の信号を前記所定時間と同一時間積分するノイズ除去積分動作を複数回行なうとともに、前記ノイズ除去積分動作同士の間隔は所定の遅延時間を設け、前記複数回のノイズ除去積分動作後の前記積分手段の出力が予め設定した閾値レベルに達したときに人体を感知したと判定する人体判定動作を行なうことを特徴とする人体検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の人体検出装置において、
前記人体判定動作で、前記ノイズ除去積分動作を３回以上行なう場合、
前記遅延時間は、少なくても２種以上の時間長を有することを特徴とする人体検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の人体検出装置において、
前記人体判定動作を繰り返し行なうごとに、
前記時間長を変更することを特徴とする人体検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の人体検出装置を有することを特徴とする水栓制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２４８３４３（Ｐ２００７−２４８３４３Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７４０９０（Ｐ２００６−７４０９０）
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１７日（２００６．３．１７）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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