人体検知装置
【課題】省電力化を図りつつも簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知することが可能な人体検知装置を提供すること。
【解決手段】この人体検知装置１は、ドップラー信号生成部４が、第一周期毎に、第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、行動判定部６は、第一周期毎に複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行する。
【解決手段】この人体検知装置１は、ドップラー信号生成部４が、第一周期毎に、第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、行動判定部６は、第一周期毎に複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波ドップラーセンサーなどのドップラーセンサーを用いて人体を検知することが行われている。マイクロ波ドップラーセンサーは、マイクロ波を伝播波として送信し、対象物によって反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の動きを検出するものである。
【０００３】
マイクロ波ドップラーセンサーは、センサーから送信するマイクロ波の周波数と、センサーから送信したマイクロ波が人体などの対象物によって反射してセンサーにより受信される信号の周波数との差分信号からドップラー信号を生成するものである。このドップラー信号は、対象物の動き（例えば、対象物の接近や対象物の離反）を表す信号である。従って、このドップラー信号から対象物の動きを検出することができる。
【０００４】
マイクロ波ドップラーセンサーにおいては、対象物の動きを検出するため、ドップラー信号の周波数成分及びその大きさを抽出するための処理を行わなければならない。しかしながら、人体などの対象物が接近したり離反したりする時刻は一定でないことから、ドップラーセンサーを常時動作させておく必要がある。すなわち、対象物の動きの検出を適切に行うためには、ドップラーセンサーを常に動作状態にしていた。そのため、ドップラーセンサーを動作するための電力及びドップラー信号の処理のための電力を常に消費することになっていた。
【０００５】
このようなマイクロ波ドップラーセンサーの省電力化を目的として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。下記特許文献１に記載の人体検知装置では、センサー出力に含まれる定在波信号に基づいて対象物の存在を検出する第１検出手段と、センサー出力に含まれるドップラー信号に基づいて対象物の動きを検出する第２検出手段と、を有し、第１検出手段の出力に応じて、第２検出手段を動作させるものとしている。
【０００６】
具体的には、マイクロ波ドップラーセンサーは、小便器の上部背面側から正面側のボール部に向けて電波を送信するために１０．５２５ＧＨｚの電気信号である送信信号を生成する発振回路と、発振回路から出力される送信信号を１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波として送信する送信手段と、送信手段から送信されたマイクロ波が検出対象物によって反射され、その反射波を受信して電気信号に変換した受信信号を出力する受信手段と、送信信号と受信信号とを混合（ミキシング）して出力するミキシング手段とから構成されている。
【０００７】
更に、制御部は、ミキシング手段からのセンサー出力を利用して給水バルブを制御し、小便器のボール部内に洗浄水を供給するために、ローパスフィルター部、アンプ部、人体帯域フィルター部、尿流帯域フィルター部、定在波検出部、対象物検出部、給水バルブ制御部、記憶部、センサー制御部、供給頻度検出部等を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
上述した従来の技術では、第１検出手段において、センサー出力に含まれる特許文献１にて定義の定在波信号（以下同じ）に基づいて対象物の存在を検出するものであるから、ローパスフィルター部や人体帯域フィルター部のような抽出手段が必要となる。具体的には、ローパスフィルター部は、センサー出力から送信信号や受信信号の周波数帯域成分を除去する。アンプ部は、ローパスフィルター部によって高周波帯域が除去された信号を増幅して出力する。人体帯域フィルター部は、アンプ部によって増幅された信号の周波数成分のうち、人体検出に不要な周波数帯域（５０Ｈｚを超える周波数帯域）を除去するフィルターであり、この人体帯域フィルター部により人体検出用ドップラー信号を抽出する。
【００１０】
このように従来の技術では、抽出手段によって回路構成が複雑なものとなる傾向にある。更に、ドップラーセンサーにおいては、そのベース出力（振幅強度）がセンサー素子の温度特性によって変動するものである。定在波は検知対象が遠くにいればいるほど小さくなるため、遠くにいる検知対象を正確に検知しようとすれば、定在波信号を用いた場合に出力変動を無視することができない。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、省電力化を図りつつも簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知することが可能な人体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る人体検知装置は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置であって、使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する伝播波送信部と、使用者によって反射された伝播波を受信する伝播波受信部と、前記伝播波送信部によって送信された伝播波と、前記伝播波受信部によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、前記ドップラー信号生成部が生成したドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する判定部と、を備える。前記ドップラー信号生成部は、第一周期毎に、前記第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行する。前記判定部は、前記第一周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行する。
【００１３】
本発明によれば、第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、その複数のドップラー信号それぞれの振幅強度を用いて使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行することができる。ドップラー信号はその特性上、使用者の移動速度が異なる場合、伝播送信部及び伝播波受信部と測定対象である使用者との距離が同じ場合であっても、生成されるドップラー信号は異なるものとなる。これは、ドップラー信号が使用者の移動速度に応じて変動し、異なる位置で波形の節や腹を形成することに起因するものである。
【００１４】
そこで本発明では上述したように、第一周期毎に複数のドップラー信号を生成し、その第一周期毎に複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定するので、複数のドップラー信号を連続して生成することなく、間欠的に生成して使用者の存在有無を把握することができる。更に、第一周期毎に、その第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で複数のドップラー信号を生成し、その十分に短い第二周期間隔で生成されたドップラー信号を利用するので、いずれか一方が波形の節となるようなドップラー信号であっても、他方が波形の腹または腹近傍の大きな振幅領域となるようなドップラー信号とできる。これは本発明の人体検知装置の検知対象である人の移動速度が、ある領域内の値となるために、ドップラー信号も限られた周波数領域内になり、その周波数特性を考慮し、第二周期間隔を最適に設定することで可能となる。従って、波形の腹となるドップラー信号を確実に用いて、その振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを確実に判断することができる。
【００１５】
このように本発明によれば、複数のドップラー信号を第一周期毎に生成することで省電力化を図りつつも、その第一周期毎に第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で複数のドップラー信号を生成するという簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知することができる。
【００１６】
また本発明に係る人体検知装置では、前記ドップラー信号生成部は、前記複数のドップラー信号それぞれを、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号によって生成し、前記判定部は、複数の前記差分ドップラー信号それぞれの振幅強度と、前記第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することも好ましい。
【００１７】
この好ましい態様のように、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取ると、伝播波送信部及び伝播波受信部を構成するセンサー素子の温度特性によるベース出力の変動の影響を相殺することができ、使用者の移動に起因するドップラー信号の変動のみを検出することができる。そこで、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定するので、センサー素子に起因するノイズをキャンセルして、より遠方からの使用者の接近有無も検知することが可能となる。
【００１８】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が前記第一判定モードにおいて、前記第一周期毎に前記第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれか一つが、前記第一閾値よりも小さい第二閾値を越えたと判定した場合に、前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第三周期毎に、前記第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第二生成モードを実行し、前記判定部は、前記第三周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と前記第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第二判定モードを実行することも好ましい。
【００１９】
この好ましい態様では、第一判定モードにおいて、第一周期毎に第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれもが第一閾値を超えない場合であっても、その第一閾値よりも小さい第二閾値を超えたと判定した場合に、第二判定モードに移行するので、より迅速に使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することができる。第二判定モードでは、第一周期よりも短い第三周期毎に、第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、複数のドップラー信号を生成するので、第一判定モードよりも短い時間で判定を完了させることができる。
【００２０】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することも好ましい。
【００２１】
上述したように第二判定モードは、第一判定モードにおいて使用者が検知領域に存在しているか否かを検知できなかった場合であっても、迅速に検知を完了させるためのモードである。従って、実際に使用者が検知領域に存在しない場合であっても、第二判定モードに移行する場合がある。そこでこの好ましい態様では、第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、ドップラー信号生成部は第一生成モードの実行に移行すると共に、判定部は第一判定モードの実行に移行することで、通常の検知モードに戻ることができ、省電力状態に移行することができる。
【００２２】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第一判定モードの実行によって使用者が検知領域に存在していると判定すると、前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第五周期毎に、ドップラー信号を生成する第三生成モードを実行し、前記判定部は、前記第五周期毎に使用者の行動態様を判定する第三判定モードを実行することも好ましい。
【００２３】
この好ましい態様では、第一判定モードの実行によって、使用者が検知領域に存在している判定すると、第三生成モード及び第三判定モードの実行に移行し、使用者の行動態様を判定する。第三生成モードでは、第一周期よりも短い第五周期毎にドップラー信号の生成を実行し、第三判定モードでは、その第五周期毎に使用者の行動態様を判定するので、短い周期で確実に使用者の行動態様を判定することができる。
【００２４】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第三判定モードの実行によって使用者が検知領域から離隔することを判定すると、前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することも好ましい。
【００２５】
この好ましい態様では、第三判定モードの実行によって、使用者が検知領域から離隔したと判定すると、ドップラー信号生成部は第一生成モードの実行に移行すると共に、判定部は第一判定モードの実行に移行することで、通常の検知モードに戻ることができ、省電力状態に移行することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、省電力化を図りつつも簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知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】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る人体検知装置の機能的な構成を示すブロック構成図である。
【図２】検知領域における使用者の存在有無を判定するためのフローチャートである。
【図３】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図４】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図５】使用者が近接静止するまでの判定を行うフローチャートである。
【図６】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図７】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図８】手洗器に用いた場合の、使用状況の判定を行うフローチャートである。
【図９】大便器に用いた場合の、使用状況の判定を行うフローチャートである。
【図１０】使用者が退去するまでの判定を行うフローチャートである。
【図１１】大便器に使用者が近づく際の差分ドップラー信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る人体検知装置について図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る人体検知装置１の機能的な構成を示すブロック構成図である。図１に示すように、人体検知装置１は、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４と、ドップラー信号算出部５（ドップラー信号生成部）と、行動判定部６（判定部）と、を備えている。
【００３０】
人体検知装置１は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在及び行動態様を検知する装置である。人体検知装置１は、使用者の存在及び行動態様を検知しようとする検知領域に伝播波を送信して人体検知を行うものである。例えば、人体検知装置１が、手洗器に設置される場合には、使用者が手洗器を使用する際の立ち位置を含む領域に、伝播波としてのマイクロ波を送信する。例えば、人体検知装置１が、大便器に設置される場合には、使用者が大便器を立位使用する際の立ち位置及び着座使用する際の着座位置を含む領域に、伝播波としてのマイクロ波を送信する。
【００３１】
続いて、各機能部分について説明する。伝播波送信部２は、使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する部分である。伝播波送信部２は、送信した伝播波の情報をドップラー信号生成部４に出力する。
【００３２】
伝播波受信部３は、使用者によって反射された伝播波を受信する部分である。伝播波受信部３は、受信した伝播波の情報をドップラー信号生成部４に出力する。
【００３３】
ドップラー信号生成部４は、伝播波送信部２によって送信された伝播波と、伝播波受信部３によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成する部分である。ドップラー信号生成部４は、生成したドップラー信号をドップラー信号算出部５に出力する。
【００３４】
ドップラー信号算出部５は、ドップラー信号生成部４が生成したドップラー信号に基づいて、差分ドップラー信号を生成する。ドップラー信号算出部５は、差分ドップラー信号を生成しない場合は、ドップラー信号生成部４が生成して出力したドップラー信号を、そのまま行動判定部６に出力する。ドップラー信号算出部５は、差分ドップラー信号を生成する際には、時系列に沿った少なくとも一対のドップラー信号の差を取り、差分ドップラー信号を生成する。
【００３５】
行動判定部６は、ドップラー信号生成部４が生成したドップラー信号又はドップラー信号算出部５が算出した差分ドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する部分である。行動判定部６は、ドップラー信号又は差分ドップラー信号に基づいて、使用者の存在及び行動態様を判定する部分である。
【００３６】
続いて、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知するフローについて、図２を参照しながら説明する。図２は、検知領域における使用者の存在有無を判定するためのフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ０１では、センサー駆動周期を１ｓ（第一周期）と設定する。ステップＳ０２では、センサー駆動時期か否かを判断する。センサー駆動時期であれば、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４とを駆動する。センサー駆動時期でなければ、ステップＳ０２の処理を繰り返す。
【００３８】
センサー駆動時期において具体的には、図３に示すように、１０００ｍｓｅｃ（１ｓ）間隔で、伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、１０００ｍｓｅｃ（１ｓ）間隔で、１５ｍｓｅｃの間伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。
【００３９】
ステップＳ０３では、ドップラー信号算出部５が、１２ｍｓｅｃ（第二周期）間隔でドップラー信号を一対形成して検出値Ａ，Ｂとし、行動判定部６に出力する。なお、具体的な、検出値Ａ，Ｂとしては、時系列に沿った一対のドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号とすることが好ましい。一例として、図７（Ａ）にその手法を示す。図７（Ａ）に示す例では、電波送信を３５ｍｓｅｃ行っている。その電波送信を行っている間に、２０ｍｓｅｃの間隔で取得されたＡ１とＡ２のドップラー信号に基づいて、Ａ２−Ａ１の差分ドップラー信号を検出値Ａとし、同じく２０ｍｓｅｃの間隔で取得されたＢ１とＢ２のドップラー信号に基づいて、Ｂ２−Ｂ１の差分ドップラー信号を検出値Ｂとすることで、検出値Ａ，Ｂを差分ドップラー信号とすることができる。
【００４０】
ステップＳ０４では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第一閾値以上となっているか否かを判断する。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第一閾値以上となっていればステップＳ０５の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第一閾値以上となっていなければステップＳ０６の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ０５では、行動判定部６が、検知領域に使用者が存在するものと判断し、行動態様を判定するためのフロー（後述する）に移行する。
【００４２】
ステップＳ０６では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第二閾値以上となっているか否かを判断する。第二閾値は、第一閾値よりも小さい値となるように設定されている。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第二閾値以上となっていればステップＳ０７の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第二閾値以上となっていなければステップＳ０２の処理に戻る。
【００４３】
ステップＳ０７では、センサー駆動周期を１００ｍｓｅｃ（第三周期）と設定し、カウンターＮを０に設定する。ステップＳ０８では、センサー駆動時期か否かを判断する。センサー駆動時期であれば、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４とを駆動する。センサー駆動時期でなければ、ステップＳ０８の処理を繰り返す。
【００４４】
具体的には、図４に示すように、センサー駆動時期によらず連続的に伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、連続して伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。ドップラー信号生成部４は、１００ｍｓｅｃ周期且つ１２ｍｓｅｃ（第四周期）間隔でドップラー信号を一対形成する。
【００４５】
ステップＳ０９では、ドップラー信号生成部４が、１２ｍｓｅｃ間隔でドップラー信号を一対形成して検出値Ａ，Ｂとし、行動判定部６に出力する。
【００４６】
ステップＳ１０では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第一閾値以上となっているか否かを判断する。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第一閾値以上となっていればステップＳ１１の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第一閾値以上となっていなければステップＳ１２の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１１では、行動判定部６が、検知領域に使用者が存在するものと判断し、行動態様を判定するためのフロー（後述する）に移行する。
【００４８】
ステップＳ１２では、カウンターＮをカウントアップする。ステップＳ１３では、カウンターＮが３となっているか否かを判断する。カウンターＮが３となっていなければステップＳ０８の処理に戻り、カウンターＮが３となっていればステップＳ０１の処理に戻る。
【００４９】
続いて、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の行動態様を検知するフローについて、図５を参照しながら説明する。図５は、検知領域における使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が近接静止するまでの判定を行うフローチャートである。図５に示すフローは、図２を参照しながら説明したフローによって、使用者が検知領域内に入ったことを検知した後のフローである（図２のステップＳ０５、ステップＳ１１）。
【００５０】
ステップＳ２１では、センサー駆動周期を４ｍｓｅｃ（第五周期）と設定する。具体的には、図６に示すように、センサー駆動時期によらず連続的に伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、連続して伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。ドップラー信号生成部４は、４ｍｓｅｃ（第五周期）間隔でドップラー信号を生成する。ドップラー信号生成部４は、生成したドップラー信号をドップラー信号算出部５に出力する。
【００５１】
ドップラー信号算出部５は、時系列に沿った一対のドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号を生成する。一例としては、図７（Ｂ）に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれのドップラー信号に基づいて、Ｃ−Ａの差分ドップラー信号、Ｄ−Ｂの差分ドップラー信号を生成する。このように算出することで、４ｍｓｅｃ間隔の差分ドップラー信号が生成される。尚、差分ドップラー信号の生成にあたっては、データを間引いて例えば１２ｍｓｅｃ間隔の差分ドップラー信号を生成することも好ましいものである。
【００５２】
ステップＳ２２では、生成した差分ドップラー信号が、判断開始閾値を超えたか判断する。差分ドップラー信号が判断開始閾値を超えていればステップＳ２３の処理に進み、差分ドップラー信号が判断開始閾値を超えていなければステップＳ２２の処理を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ２３では、行動判定部６が差分ドップラー信号の振幅強度を算出する。ステップＳ２４では、行動判定部６が差分ドップラー信号の周波数を算出する。
【００５４】
ステップＳ２５では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えていれば、ステップＳ２６の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えていなければ、ステップＳ２３の処理に戻る。
【００５５】
ステップＳ２６では、検知領域内の所定位置に対する使用者の移動であると判定し、使用者が接近中であると判定する。
【００５６】
ステップＳ２７では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えていれば、ステップＳ２８の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値以下であれば、退去判断に進む（図１０のステップＳ６３）。
【００５７】
ステップＳ２８では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いたか判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いた場合には、ステップＳ２９の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いていない場合には、ステップＳ２８の処理を継続する。
【００５８】
ステップＳ２９では、検知領域内の所定位置に使用者が静止したと判定する。尚、使用者の静止を判定するにあたっては、使用者の移動距離を累積算出し、この移動距離に基づいて判定することも好ましい。行動判定部６は、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超えている期間において、差分ドップラー信号の周波数に基づいて使用者の移動距離を算出し、その算出した移動距離が所定距離を上回った場合に、検知領域内の所定位置に使用者が静止したと判定する。
【００５９】
続いて、所定位置に使用者が静止した後の行動態様を検知するフローについて、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、静止した使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が手洗器を利用する際の判定を行うフローチャートである。図９は、静止した使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が大便器を利用する際の判定を行うフローチャートである。図８及び図９に示すフローは、図５を参照しながら説明したフローによって、使用者が検知領域内で静止したことを検知した後のフローである（図５のステップＳ２９）。
【００６０】
まず図８を参照しながら、使用者が手洗器を利用する際の判定について説明する。
【００６１】
ステップＳ４１では、差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えているか判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えていれば、ステップＳ４２の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えていなければ、退去判断に進む（図１０のステップＳ６１）。ステップＳ４２では、使用者が吐水装置に向けて手を差し出したと判定する。
【００６２】
ステップＳ４３では、差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続したか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続していれば、ステップＳ４４の処理に進み、差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続していなければ、ステップＳ４３の処理を継続する。ステップＳ４４では、使用者が吐水装置から手を引き離したと判定する。
【００６３】
続いて図９を参照しながら、使用者が大便器を利用する際の判定について説明する。
【００６４】
ステップＳ５１では、ステップＳ２９において使用者が静止したと判断する前に、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも小さな第四行動閾値を下回った後、第一所定時間よりも短い第二所定時間内（換言すれば、ステップＳ２９において使用者が静止したと判断する前）にその振幅強度が第四行動閾値を上回り、更に、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超え、その後、前記差分ドップラー信号の振幅強度が前記第四行動閾値を所定期間下回ったか否かを判断する。この条件を満たせば、ステップＳ５２の処理に進み、この条件を満たさなければ、ステップＳ５３の処理に進む。
【００６５】
ステップＳ５１の処理は、図１１に示すように、使用者が大便器に近づくと、差分ドップラー信号の振幅強度が増大し、そこで脱衣行動していると差分ドップラー信号の振幅強度が大きいものの、使用者が大便器に着座する場合には、着座体勢に移行する着座準備のための短い時間において使用者の動きが一時的に止まり、着座するための動きにより差分ドップラー信号の振幅強度が大きくなった後、着座が完了すると再度差分ドップラー信号の振幅強度が小さくなることを利用するものである。
【００６６】
ステップＳ５２では、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定する。尚、行動判定部６は、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定した後に、差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超えないか、又は差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも低い場合に、使用者が大便器に着座しながらその一部を動かしたものと判定することも好ましい。
【００６７】
ステップＳ５３では、行動判定部６が、検知領域内の所定位置に対する使用者の移動であると判定した後において、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定しない場合であるので、使用者が大便器に着座しないで排便を行うと判定する。
【００６８】
ステップＳ５４では、差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高いか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高い場合にはステップＳ５５の処理に進み、そうでない場合はステップＳ５４の処理を継続する。ステップＳ５５では、使用者が大便器から離座したものと判定する。
【００６９】
続いて図１０を参照しながら、使用者が退去する際の判定について説明する。図１０は、使用者が退去する際の判断フローを示したフローチャートである。
【００７０】
ステップＳ６１では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を上回り、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高い期間が第四所定時間を超えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を上回り、且つ前記差分ドップラー信号の周波数が前記第一周波数閾値よりも高い期間が第四所定時間を超えていれば、ステップＳ６２の処理に進み、その条件を満たさなければ、図８のステップＳ４１又は図９のステップＳ５１の処理に戻る。ステップＳ６２では、検知領域内の所定位置からの使用者の移動であると判定する。
【００７１】
ステップＳ６３では、差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続いたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続いていなければ、ステップＳ６３の処理に戻る。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続けば、ステップＳ６４の処理に進む。ステップＳ６４では、振幅強度が最後に第二行動閾値を越えた時点から使用者が第一距離閾置以上進んでいるかを判定し、その条件を満たしていればステップＳ６５に進み、人がいなくなったと判定する。このＳ６４の処理によって、使用者が接近している状態で移動開始したことを、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えたことで判断し、その後使用者が少し遠ざかって振幅強度が第二行動閾値を下回ると、その時点からの移動距離によって使用者がどの程遠ざかったのかを正確に算出して、使用者の接近状態から十分に遠ざかった位置に移動したことを正確に判断することができる。なお、移動距離の算出は、差分ドップラー信号の周波数から求められる使用者の移動速度と時間との関係から算出することが可能である。Ｓ６４の条件を満たしていなければ、図５のステップ２９に進む。
【００７２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１：人体検知装置
２：伝播波送信部
３：伝播波受信部
４：ドップラー信号生成部
５：ドップラー信号算出部
６：行動判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波ドップラーセンサーなどのドップラーセンサーを用いて人体を検知することが行われている。マイクロ波ドップラーセンサーは、マイクロ波を伝播波として送信し、対象物によって反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の動きを検出するものである。
【０００３】
マイクロ波ドップラーセンサーは、センサーから送信するマイクロ波の周波数と、センサーから送信したマイクロ波が人体などの対象物によって反射してセンサーにより受信される信号の周波数との差分信号からドップラー信号を生成するものである。このドップラー信号は、対象物の動き（例えば、対象物の接近や対象物の離反）を表す信号である。従って、このドップラー信号から対象物の動きを検出することができる。
【０００４】
マイクロ波ドップラーセンサーにおいては、対象物の動きを検出するため、ドップラー信号の周波数成分及びその大きさを抽出するための処理を行わなければならない。しかしながら、人体などの対象物が接近したり離反したりする時刻は一定でないことから、ドップラーセンサーを常時動作させておく必要がある。すなわち、対象物の動きの検出を適切に行うためには、ドップラーセンサーを常に動作状態にしていた。そのため、ドップラーセンサーを動作するための電力及びドップラー信号の処理のための電力を常に消費することになっていた。
【０００５】
このようなマイクロ波ドップラーセンサーの省電力化を目的として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。下記特許文献１に記載の人体検知装置では、センサー出力に含まれる定在波信号に基づいて対象物の存在を検出する第１検出手段と、センサー出力に含まれるドップラー信号に基づいて対象物の動きを検出する第２検出手段と、を有し、第１検出手段の出力に応じて、第２検出手段を動作させるものとしている。
【０００６】
具体的には、マイクロ波ドップラーセンサーは、小便器の上部背面側から正面側のボール部に向けて電波を送信するために１０．５２５ＧＨｚの電気信号である送信信号を生成する発振回路と、発振回路から出力される送信信号を１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波として送信する送信手段と、送信手段から送信されたマイクロ波が検出対象物によって反射され、その反射波を受信して電気信号に変換した受信信号を出力する受信手段と、送信信号と受信信号とを混合（ミキシング）して出力するミキシング手段とから構成されている。
【０００７】
更に、制御部は、ミキシング手段からのセンサー出力を利用して給水バルブを制御し、小便器のボール部内に洗浄水を供給するために、ローパスフィルター部、アンプ部、人体帯域フィルター部、尿流帯域フィルター部、定在波検出部、対象物検出部、給水バルブ制御部、記憶部、センサー制御部、供給頻度検出部等を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
上述した従来の技術では、第１検出手段において、センサー出力に含まれる特許文献１にて定義の定在波信号（以下同じ）に基づいて対象物の存在を検出するものであるから、ローパスフィルター部や人体帯域フィルター部のような抽出手段が必要となる。具体的には、ローパスフィルター部は、センサー出力から送信信号や受信信号の周波数帯域成分を除去する。アンプ部は、ローパスフィルター部によって高周波帯域が除去された信号を増幅して出力する。人体帯域フィルター部は、アンプ部によって増幅された信号の周波数成分のうち、人体検出に不要な周波数帯域（５０Ｈｚを超える周波数帯域）を除去するフィルターであり、この人体帯域フィルター部により人体検出用ドップラー信号を抽出する。
【００１０】
このように従来の技術では、抽出手段によって回路構成が複雑なものとなる傾向にある。更に、ドップラーセンサーにおいては、そのベース出力（振幅強度）がセンサー素子の温度特性によって変動するものである。定在波は検知対象が遠くにいればいるほど小さくなるため、遠くにいる検知対象を正確に検知しようとすれば、定在波信号を用いた場合に出力変動を無視することができない。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、省電力化を図りつつも簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知することが可能な人体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る人体検知装置は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置であって、使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する伝播波送信部と、使用者によって反射された伝播波を受信する伝播波受信部と、前記伝播波送信部によって送信された伝播波と、前記伝播波受信部によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、前記ドップラー信号生成部が生成したドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する判定部と、を備える。前記ドップラー信号生成部は、第一周期毎に、前記第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行する。前記判定部は、前記第一周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行する。
【００１３】
本発明によれば、第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、その複数のドップラー信号それぞれの振幅強度を用いて使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行することができる。ドップラー信号はその特性上、使用者の移動速度が異なる場合、伝播送信部及び伝播波受信部と測定対象である使用者との距離が同じ場合であっても、生成されるドップラー信号は異なるものとなる。これは、ドップラー信号が使用者の移動速度に応じて変動し、異なる位置で波形の節や腹を形成することに起因するものである。
【００１４】
そこで本発明では上述したように、第一周期毎に複数のドップラー信号を生成し、その第一周期毎に複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定するので、複数のドップラー信号を連続して生成することなく、間欠的に生成して使用者の存在有無を把握することができる。更に、第一周期毎に、その第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で複数のドップラー信号を生成し、その十分に短い第二周期間隔で生成されたドップラー信号を利用するので、いずれか一方が波形の節となるようなドップラー信号であっても、他方が波形の腹または腹近傍の大きな振幅領域となるようなドップラー信号とできる。これは本発明の人体検知装置の検知対象である人の移動速度が、ある領域内の値となるために、ドップラー信号も限られた周波数領域内になり、その周波数特性を考慮し、第二周期間隔を最適に設定することで可能となる。従って、波形の腹となるドップラー信号を確実に用いて、その振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを確実に判断することができる。
【００１５】
このように本発明によれば、複数のドップラー信号を第一周期毎に生成することで省電力化を図りつつも、その第一周期毎に第一周期よりも十分に短い第二周期間隔で複数のドップラー信号を生成するという簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知することができる。
【００１６】
また本発明に係る人体検知装置では、前記ドップラー信号生成部は、前記複数のドップラー信号それぞれを、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号によって生成し、前記判定部は、複数の前記差分ドップラー信号それぞれの振幅強度と、前記第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することも好ましい。
【００１７】
この好ましい態様のように、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取ると、伝播波送信部及び伝播波受信部を構成するセンサー素子の温度特性によるベース出力の変動の影響を相殺することができ、使用者の移動に起因するドップラー信号の変動のみを検出することができる。そこで、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定するので、センサー素子に起因するノイズをキャンセルして、より遠方からの使用者の接近有無も検知することが可能となる。
【００１８】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が前記第一判定モードにおいて、前記第一周期毎に前記第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれか一つが、前記第一閾値よりも小さい第二閾値を越えたと判定した場合に、前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第三周期毎に、前記第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第二生成モードを実行し、前記判定部は、前記第三周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と前記第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第二判定モードを実行することも好ましい。
【００１９】
この好ましい態様では、第一判定モードにおいて、第一周期毎に第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれもが第一閾値を超えない場合であっても、その第一閾値よりも小さい第二閾値を超えたと判定した場合に、第二判定モードに移行するので、より迅速に使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することができる。第二判定モードでは、第一周期よりも短い第三周期毎に、第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、複数のドップラー信号を生成するので、第一判定モードよりも短い時間で判定を完了させることができる。
【００２０】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することも好ましい。
【００２１】
上述したように第二判定モードは、第一判定モードにおいて使用者が検知領域に存在しているか否かを検知できなかった場合であっても、迅速に検知を完了させるためのモードである。従って、実際に使用者が検知領域に存在しない場合であっても、第二判定モードに移行する場合がある。そこでこの好ましい態様では、第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、ドップラー信号生成部は第一生成モードの実行に移行すると共に、判定部は第一判定モードの実行に移行することで、通常の検知モードに戻ることができ、省電力状態に移行することができる。
【００２２】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第一判定モードの実行によって使用者が検知領域に存在していると判定すると、前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第五周期毎に、ドップラー信号を生成する第三生成モードを実行し、前記判定部は、前記第五周期毎に使用者の行動態様を判定する第三判定モードを実行することも好ましい。
【００２３】
この好ましい態様では、第一判定モードの実行によって、使用者が検知領域に存在している判定すると、第三生成モード及び第三判定モードの実行に移行し、使用者の行動態様を判定する。第三生成モードでは、第一周期よりも短い第五周期毎にドップラー信号の生成を実行し、第三判定モードでは、その第五周期毎に使用者の行動態様を判定するので、短い周期で確実に使用者の行動態様を判定することができる。
【００２４】
また本発明に係る人体検知装置では、前記判定部が、前記第三判定モードの実行によって使用者が検知領域から離隔することを判定すると、前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することも好ましい。
【００２５】
この好ましい態様では、第三判定モードの実行によって、使用者が検知領域から離隔したと判定すると、ドップラー信号生成部は第一生成モードの実行に移行すると共に、判定部は第一判定モードの実行に移行することで、通常の検知モードに戻ることができ、省電力状態に移行することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、省電力化を図りつつも簡便な装置構成で、検知領域における使用者の存在有無を正確に検知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】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る人体検知装置の機能的な構成を示すブロック構成図である。
【図２】検知領域における使用者の存在有無を判定するためのフローチャートである。
【図３】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図４】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図５】使用者が近接静止するまでの判定を行うフローチャートである。
【図６】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図７】伝播波の送信態様とデータ取得態様の一例を示す図である。
【図８】手洗器に用いた場合の、使用状況の判定を行うフローチャートである。
【図９】大便器に用いた場合の、使用状況の判定を行うフローチャートである。
【図１０】使用者が退去するまでの判定を行うフローチャートである。
【図１１】大便器に使用者が近づく際の差分ドップラー信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る人体検知装置について図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る人体検知装置１の機能的な構成を示すブロック構成図である。図１に示すように、人体検知装置１は、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４と、ドップラー信号算出部５（ドップラー信号生成部）と、行動判定部６（判定部）と、を備えている。
【００３０】
人体検知装置１は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在及び行動態様を検知する装置である。人体検知装置１は、使用者の存在及び行動態様を検知しようとする検知領域に伝播波を送信して人体検知を行うものである。例えば、人体検知装置１が、手洗器に設置される場合には、使用者が手洗器を使用する際の立ち位置を含む領域に、伝播波としてのマイクロ波を送信する。例えば、人体検知装置１が、大便器に設置される場合には、使用者が大便器を立位使用する際の立ち位置及び着座使用する際の着座位置を含む領域に、伝播波としてのマイクロ波を送信する。
【００３１】
続いて、各機能部分について説明する。伝播波送信部２は、使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する部分である。伝播波送信部２は、送信した伝播波の情報をドップラー信号生成部４に出力する。
【００３２】
伝播波受信部３は、使用者によって反射された伝播波を受信する部分である。伝播波受信部３は、受信した伝播波の情報をドップラー信号生成部４に出力する。
【００３３】
ドップラー信号生成部４は、伝播波送信部２によって送信された伝播波と、伝播波受信部３によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成する部分である。ドップラー信号生成部４は、生成したドップラー信号をドップラー信号算出部５に出力する。
【００３４】
ドップラー信号算出部５は、ドップラー信号生成部４が生成したドップラー信号に基づいて、差分ドップラー信号を生成する。ドップラー信号算出部５は、差分ドップラー信号を生成しない場合は、ドップラー信号生成部４が生成して出力したドップラー信号を、そのまま行動判定部６に出力する。ドップラー信号算出部５は、差分ドップラー信号を生成する際には、時系列に沿った少なくとも一対のドップラー信号の差を取り、差分ドップラー信号を生成する。
【００３５】
行動判定部６は、ドップラー信号生成部４が生成したドップラー信号又はドップラー信号算出部５が算出した差分ドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する部分である。行動判定部６は、ドップラー信号又は差分ドップラー信号に基づいて、使用者の存在及び行動態様を判定する部分である。
【００３６】
続いて、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知するフローについて、図２を参照しながら説明する。図２は、検知領域における使用者の存在有無を判定するためのフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ０１では、センサー駆動周期を１ｓ（第一周期）と設定する。ステップＳ０２では、センサー駆動時期か否かを判断する。センサー駆動時期であれば、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４とを駆動する。センサー駆動時期でなければ、ステップＳ０２の処理を繰り返す。
【００３８】
センサー駆動時期において具体的には、図３に示すように、１０００ｍｓｅｃ（１ｓ）間隔で、伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、１０００ｍｓｅｃ（１ｓ）間隔で、１５ｍｓｅｃの間伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。
【００３９】
ステップＳ０３では、ドップラー信号算出部５が、１２ｍｓｅｃ（第二周期）間隔でドップラー信号を一対形成して検出値Ａ，Ｂとし、行動判定部６に出力する。なお、具体的な、検出値Ａ，Ｂとしては、時系列に沿った一対のドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号とすることが好ましい。一例として、図７（Ａ）にその手法を示す。図７（Ａ）に示す例では、電波送信を３５ｍｓｅｃ行っている。その電波送信を行っている間に、２０ｍｓｅｃの間隔で取得されたＡ１とＡ２のドップラー信号に基づいて、Ａ２−Ａ１の差分ドップラー信号を検出値Ａとし、同じく２０ｍｓｅｃの間隔で取得されたＢ１とＢ２のドップラー信号に基づいて、Ｂ２−Ｂ１の差分ドップラー信号を検出値Ｂとすることで、検出値Ａ，Ｂを差分ドップラー信号とすることができる。
【００４０】
ステップＳ０４では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第一閾値以上となっているか否かを判断する。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第一閾値以上となっていればステップＳ０５の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第一閾値以上となっていなければステップＳ０６の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ０５では、行動判定部６が、検知領域に使用者が存在するものと判断し、行動態様を判定するためのフロー（後述する）に移行する。
【００４２】
ステップＳ０６では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第二閾値以上となっているか否かを判断する。第二閾値は、第一閾値よりも小さい値となるように設定されている。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第二閾値以上となっていればステップＳ０７の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第二閾値以上となっていなければステップＳ０２の処理に戻る。
【００４３】
ステップＳ０７では、センサー駆動周期を１００ｍｓｅｃ（第三周期）と設定し、カウンターＮを０に設定する。ステップＳ０８では、センサー駆動時期か否かを判断する。センサー駆動時期であれば、伝播波送信部２と、伝播波受信部３と、ドップラー信号生成部４とを駆動する。センサー駆動時期でなければ、ステップＳ０８の処理を繰り返す。
【００４４】
具体的には、図４に示すように、センサー駆動時期によらず連続的に伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、連続して伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。ドップラー信号生成部４は、１００ｍｓｅｃ周期且つ１２ｍｓｅｃ（第四周期）間隔でドップラー信号を一対形成する。
【００４５】
ステップＳ０９では、ドップラー信号生成部４が、１２ｍｓｅｃ間隔でドップラー信号を一対形成して検出値Ａ，Ｂとし、行動判定部６に出力する。
【００４６】
ステップＳ１０では、行動判定部６が、検出値Ａ，Ｂいずれかが第一閾値以上となっているか否かを判断する。検出値Ａ，Ｂのいずれかが第一閾値以上となっていればステップＳ１１の処理に進み、検出値Ａ，Ｂのいずれもが第一閾値以上となっていなければステップＳ１２の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１１では、行動判定部６が、検知領域に使用者が存在するものと判断し、行動態様を判定するためのフロー（後述する）に移行する。
【００４８】
ステップＳ１２では、カウンターＮをカウントアップする。ステップＳ１３では、カウンターＮが３となっているか否かを判断する。カウンターＮが３となっていなければステップＳ０８の処理に戻り、カウンターＮが３となっていればステップＳ０１の処理に戻る。
【００４９】
続いて、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の行動態様を検知するフローについて、図５を参照しながら説明する。図５は、検知領域における使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が近接静止するまでの判定を行うフローチャートである。図５に示すフローは、図２を参照しながら説明したフローによって、使用者が検知領域内に入ったことを検知した後のフローである（図２のステップＳ０５、ステップＳ１１）。
【００５０】
ステップＳ２１では、センサー駆動周期を４ｍｓｅｃ（第五周期）と設定する。具体的には、図６に示すように、センサー駆動時期によらず連続的に伝播波送信部２が駆動される。伝播波送信部２は、連続して伝播波を送信する。伝播波受信部３は、伝播波送信部２が送信して反射された伝播波を受信し、ドップラー信号生成部４に出力する。ドップラー信号生成部４は、４ｍｓｅｃ（第五周期）間隔でドップラー信号を生成する。ドップラー信号生成部４は、生成したドップラー信号をドップラー信号算出部５に出力する。
【００５１】
ドップラー信号算出部５は、時系列に沿った一対のドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号を生成する。一例としては、図７（Ｂ）に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれのドップラー信号に基づいて、Ｃ−Ａの差分ドップラー信号、Ｄ−Ｂの差分ドップラー信号を生成する。このように算出することで、４ｍｓｅｃ間隔の差分ドップラー信号が生成される。尚、差分ドップラー信号の生成にあたっては、データを間引いて例えば１２ｍｓｅｃ間隔の差分ドップラー信号を生成することも好ましいものである。
【００５２】
ステップＳ２２では、生成した差分ドップラー信号が、判断開始閾値を超えたか判断する。差分ドップラー信号が判断開始閾値を超えていればステップＳ２３の処理に進み、差分ドップラー信号が判断開始閾値を超えていなければステップＳ２２の処理を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ２３では、行動判定部６が差分ドップラー信号の振幅強度を算出する。ステップＳ２４では、行動判定部６が差分ドップラー信号の周波数を算出する。
【００５４】
ステップＳ２５では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えていれば、ステップＳ２６の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超え、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超えていなければ、ステップＳ２３の処理に戻る。
【００５５】
ステップＳ２６では、検知領域内の所定位置に対する使用者の移動であると判定し、使用者が接近中であると判定する。
【００５６】
ステップＳ２７では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えていれば、ステップＳ２８の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値以下であれば、退去判断に進む（図１０のステップＳ６３）。
【００５７】
ステップＳ２８では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いたか判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いた場合には、ステップＳ２９の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を下回った状態が、所定期間続いていない場合には、ステップＳ２８の処理を継続する。
【００５８】
ステップＳ２９では、検知領域内の所定位置に使用者が静止したと判定する。尚、使用者の静止を判定するにあたっては、使用者の移動距離を累積算出し、この移動距離に基づいて判定することも好ましい。行動判定部６は、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を超えている期間において、差分ドップラー信号の周波数に基づいて使用者の移動距離を算出し、その算出した移動距離が所定距離を上回った場合に、検知領域内の所定位置に使用者が静止したと判定する。
【００５９】
続いて、所定位置に使用者が静止した後の行動態様を検知するフローについて、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、静止した使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が手洗器を利用する際の判定を行うフローチャートである。図９は、静止した使用者の行動態様を判定するためのフローチャートであって、使用者が大便器を利用する際の判定を行うフローチャートである。図８及び図９に示すフローは、図５を参照しながら説明したフローによって、使用者が検知領域内で静止したことを検知した後のフローである（図５のステップＳ２９）。
【００６０】
まず図８を参照しながら、使用者が手洗器を利用する際の判定について説明する。
【００６１】
ステップＳ４１では、差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えているか判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えていれば、ステップＳ４２の処理に進む。差分ドップラー信号の振幅強度が第二行動閾値よりも小さな第三行動閾値を越え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値を超えていなければ、退去判断に進む（図１０のステップＳ６１）。ステップＳ４２では、使用者が吐水装置に向けて手を差し出したと判定する。
【００６２】
ステップＳ４３では、差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続したか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続していれば、ステップＳ４４の処理に進み、差分ドップラー信号の振幅強度が第三行動閾値を下回った期間が、所定期間連続していなければ、ステップＳ４３の処理を継続する。ステップＳ４４では、使用者が吐水装置から手を引き離したと判定する。
【００６３】
続いて図９を参照しながら、使用者が大便器を利用する際の判定について説明する。
【００６４】
ステップＳ５１では、ステップＳ２９において使用者が静止したと判断する前に、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも小さな第四行動閾値を下回った後、第一所定時間よりも短い第二所定時間内（換言すれば、ステップＳ２９において使用者が静止したと判断する前）にその振幅強度が第四行動閾値を上回り、更に、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値より高い期間が第一所定時間を超え、その後、前記差分ドップラー信号の振幅強度が前記第四行動閾値を所定期間下回ったか否かを判断する。この条件を満たせば、ステップＳ５２の処理に進み、この条件を満たさなければ、ステップＳ５３の処理に進む。
【００６５】
ステップＳ５１の処理は、図１１に示すように、使用者が大便器に近づくと、差分ドップラー信号の振幅強度が増大し、そこで脱衣行動していると差分ドップラー信号の振幅強度が大きいものの、使用者が大便器に着座する場合には、着座体勢に移行する着座準備のための短い時間において使用者の動きが一時的に止まり、着座するための動きにより差分ドップラー信号の振幅強度が大きくなった後、着座が完了すると再度差分ドップラー信号の振幅強度が小さくなることを利用するものである。
【００６６】
ステップＳ５２では、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定する。尚、行動判定部６は、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定した後に、差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超えないか、又は差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも低い場合に、使用者が大便器に着座しながらその一部を動かしたものと判定することも好ましい。
【００６７】
ステップＳ５３では、行動判定部６が、検知領域内の所定位置に対する使用者の移動であると判定した後において、使用者が大便器に着座して排便を行うと判定しない場合であるので、使用者が大便器に着座しないで排便を行うと判定する。
【００６８】
ステップＳ５４では、差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高いか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が第四行動閾値を上回った期間が第三所定時間を超え、差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高い場合にはステップＳ５５の処理に進み、そうでない場合はステップＳ５４の処理を継続する。ステップＳ５５では、使用者が大便器から離座したものと判定する。
【００６９】
続いて図１０を参照しながら、使用者が退去する際の判定について説明する。図１０は、使用者が退去する際の判断フローを示したフローチャートである。
【００７０】
ステップＳ６１では、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値を上回り、且つ差分ドップラー信号の周波数が第一周波数閾値よりも高い期間が第四所定時間を超えたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を上回り、且つ前記差分ドップラー信号の周波数が前記第一周波数閾値よりも高い期間が第四所定時間を超えていれば、ステップＳ６２の処理に進み、その条件を満たさなければ、図８のステップＳ４１又は図９のステップＳ５１の処理に戻る。ステップＳ６２では、検知領域内の所定位置からの使用者の移動であると判定する。
【００７１】
ステップＳ６３では、差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続いたか否かを判断する。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続いていなければ、ステップＳ６３の処理に戻る。差分ドップラー信号の振幅強度が前記第一行動閾値を下回る期間が所定期間続けば、ステップＳ６４の処理に進む。ステップＳ６４では、振幅強度が最後に第二行動閾値を越えた時点から使用者が第一距離閾置以上進んでいるかを判定し、その条件を満たしていればステップＳ６５に進み、人がいなくなったと判定する。このＳ６４の処理によって、使用者が接近している状態で移動開始したことを、差分ドップラー信号の振幅強度が第一行動閾値よりも大きな第二行動閾値を越えたことで判断し、その後使用者が少し遠ざかって振幅強度が第二行動閾値を下回ると、その時点からの移動距離によって使用者がどの程遠ざかったのかを正確に算出して、使用者の接近状態から十分に遠ざかった位置に移動したことを正確に判断することができる。なお、移動距離の算出は、差分ドップラー信号の周波数から求められる使用者の移動速度と時間との関係から算出することが可能である。Ｓ６４の条件を満たしていなければ、図５のステップ２９に進む。
【００７２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１：人体検知装置
２：伝播波送信部
３：伝播波受信部
４：ドップラー信号生成部
５：ドップラー信号算出部
６：行動判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置であって、
使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する伝播波送信部と、
使用者によって反射された伝播波を受信する伝播波受信部と、
前記伝播波送信部によって送信された伝播波と、前記伝播波受信部によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、
前記ドップラー信号生成部が生成したドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する判定部と、を備え、
前記ドップラー信号生成部は、第一周期毎に、前記第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第一周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行することを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記ドップラー信号生成部は、前記複数のドップラー信号それぞれを、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号によって生成し、
前記判定部は、複数の前記差分ドップラー信号それぞれの振幅強度と、前記第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することを特徴とする人体検知装置。
【請求項３】
前記判定部が前記第一判定モードにおいて、前記第一周期毎に前記第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれか一つが、前記第一閾値よりも小さい第二閾値を越えたと判定した場合に、
前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第三周期毎に、前記第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第二生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第三周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と前記第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第二判定モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記判定部が、前記第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、
前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することを特徴とする請求項３に記載の人体検知装置。
【請求項５】
前記判定部が、前記第一判定モードの実行によって使用者が検知領域に存在していると判定すると、
前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第五周期毎に、ドップラー信号を生成する第三生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第五周期毎に使用者の行動態様を判定する第三判定モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項６】
前記判定部が、前記第三判定モードの実行によって使用者が検知領域から離隔することを判定すると、
前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することを特徴とする請求項５に記載の人体検知装置。
【請求項１】
所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知する人体検知装置であって、
使用者の存在を検知しようとする検知領域に伝播波を送信する伝播波送信部と、
使用者によって反射された伝播波を受信する伝播波受信部と、
前記伝播波送信部によって送信された伝播波と、前記伝播波受信部によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、
前記ドップラー信号生成部が生成したドップラー信号に基づいて、使用者の状況を判定する判定部と、を備え、
前記ドップラー信号生成部は、第一周期毎に、前記第一周期に比較して十分に短い第二周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第一生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第一周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第一判定モードを実行することを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記ドップラー信号生成部は、前記複数のドップラー信号それぞれを、所定間隔に生成されるドップラー信号の差を取った差分ドップラー信号によって生成し、
前記判定部は、複数の前記差分ドップラー信号それぞれの振幅強度と、前記第一閾値とを比較して、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定することを特徴とする人体検知装置。
【請求項３】
前記判定部が前記第一判定モードにおいて、前記第一周期毎に前記第二周期間隔で生成される複数のドップラー信号のいずれか一つが、前記第一閾値よりも小さい第二閾値を越えたと判定した場合に、
前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第三周期毎に、前記第三周期に比較して十分に短い第四周期間隔で、少なくとも２以上である複数のドップラー信号を生成する第二生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第三周期毎に前記複数のドップラー信号それぞれの振幅強度と前記第一閾値とを比較し、使用者が検知領域に存在しているか否かを判定する第二判定モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記判定部が、前記第二判定モードの実行中において、所定周期連続して使用者が検知領域に存在しないと判定した場合に、
前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することを特徴とする請求項３に記載の人体検知装置。
【請求項５】
前記判定部が、前記第一判定モードの実行によって使用者が検知領域に存在していると判定すると、
前記ドップラー信号生成部は、前記第一周期よりも短い第五周期毎に、ドップラー信号を生成する第三生成モードを実行し、
前記判定部は、前記第五周期毎に使用者の行動態様を判定する第三判定モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項６】
前記判定部が、前記第三判定モードの実行によって使用者が検知領域から離隔することを判定すると、
前記ドップラー信号生成部は前記第一生成モードの実行に移行すると共に、前記判定部は前記第一判定モードの実行に移行することを特徴とする請求項５に記載の人体検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１１８７８（Ｐ２０１２−２１１８７８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５９５（Ｐ２０１１−７８５９５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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