超音波人体センサ及びそれを有するトイレ装置、並びに人体検出方法
【課題】 トイレ空間のように狭く、多くの反射部材が存在する空間で複雑な反射を発生する状況での人体の検知を行うこと。
【解決手段】監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信し、この間欠送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データにする。次に、この受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶し、順次出力される受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、監視空間内に人体が存在すると判定する。
【解決手段】監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信し、この間欠送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データにする。次に、この受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶し、順次出力される受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、監視空間内に人体が存在すると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波人体センサに関わり、特にトイレ空間のように狭く、多くの反射部材が存在する空間で複雑な反射を発生する状況であっても人体の検知を行える超音波人体センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、所定のエリア内の物体を検出するセンサとして超音波センサが用いられており、例えば車の前方、後方の障害物を検知する障害物センサ、エレベーター内の人間の存在確認用の超音波人体センサ等として多く使われている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この超音波センサは、圧電素子を利用したセンサであり、この圧電素子による超音波の送受信に基づいて人体を検出するものである。以下、超音波センサの動作原理について、図面を参照して具体的に説明する。図13は、超音波センサを距離センサとして使用する時の動作原理図である。
【0004】
超音波センサは、圧電素子を有しており、この圧電素子に超音波領域のパルス電圧が印加されると、圧電素子が歪み振動し、送波形Aのように超音波が送信される。この送信波は人体に当たり、反射された超音波が受波形Bのように圧電素子で受信される。
【0005】
このように超音波が送波形Aのように送信され、T時間後に受波形Bのように受信された場合、超音波の空気中伝搬速度Vとすると、対象物までの距離はV×T/2で知ることが出来る。従って、受信した反射波を電圧信号に変換して、処理回路によってV×T/2を算出することによって、人体の距離或いは存在を検出することが可能となる。
【0006】
例えば、超音波センサで監視する空間の人体や障害物の存在を検出しようとするとき、広い空間で、途中に超音波を遮るものや反射するものがない理想的な状況であれば、前述のような理論計算で求められる時間に受信でき、人体や障害物の存在を捉えることが出来る。
【0007】
また、比較的広い空間を持つエレベーター内に人が存在するか否かを検出しようとするとき、予め人がいない時の反射波の波形を基準波形として予め固定的な物体を記憶し、その基準波形との差がある反射波を受信したときに人がいると判定するものがある(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
【特許文献1】特開平4−38363号公報
【特許文献2】特開昭56−160673号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記従来技術で構成されている超音波センサを、トイレのような狭い空間で入出場する人体の検出に使用しようとすると、人体に向けた超音波の反射波が壁や置物にも当たり、乱反射し、1回の送信で至る所で多数反射波が発生する。また、図13の反射波Cのように対象物に2回反射するものもある。超音波は空気中を伝搬する波であることから、このように多数反射が発生すると、反射波同士が重なり合って、強まったり、弱まったり、時にはなくなったりする。
【0010】
また、人体に当たると反射波に減衰が生じるが、その減衰の比率は、人が着ている服などの素材で大きく異なり、しかも、その反射の方向も多種多様である。
【0011】
このように、反射波の振幅の大きさや方向は一様ではないことから、従来のように人がいる時と居ない時の波形の差によって人体による反射波を取り出して、単にその反射波の位置から人体の検出を行うのは困難である。
【0012】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、トイレ空間のように狭く、多くの反射部材が存在する空間で複雑な反射を発生する状況での人体の検知を容易に行える超音波人体センサ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】
【0013】
かかる課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとする受信波形変換手段と、前記受信波形変換手段から出力される受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶する基準波形記憶手段と、前記受信波形変換手段から順次出力される受信波形データを前記基準波形データと比較して前記監視空間内の人体の有無を判定し、その結果を出力する判定手段と、を備えた超音波人体センサにおいて、前記判定手段は、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、前記監視空間内に人体が存在すると判定することを特徴とする。
【0014】
また、請求項2に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在すると判定すると共に、その位置情報を記憶手段に記憶することを特徴する。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置が、前記記憶手段にすでに記憶されている位置情報よりも所定距離以上遠い位置であると判定すると、前記記憶手段に記憶された位置情報の更新の記憶を行なわないことを特徴とする。
【0016】
また、請求項4に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないことを特徴とする。
【0017】
また、請求項5に記載の発明は、前記判定手段は前記監視空間の範囲を変更可能としたことを特徴とする。
【0018】
また、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波人体センサを有することを特徴とするトイレ装置であることを特徴とする。
【0019】
また、請求項7に記載の発明は、監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段を用いて人体の有無の判定を行なう人体検出方法であって、この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとするステップと、前記受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶するステップと、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとときに、前記監視空間内に人体が存在すると判定するステップと、を有する人体検出方法である事を特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
請求項1に記載の発明によれば、受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、人体があると見込まれる第1の閾値を超えると人体有りと判定することで、従来なら利用されなかった閾値以下の信号も有効に利用し、センサの近辺での細かく複雑な変化を積み重ねることとなり、対ノイズ性向上と人体の検出率向上が可能となる。
【0021】
また、請求項2に記載の発明によれば、人体の存在する位置を判定できると共に加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリングタイミングに対応する位置を記憶する記憶手段を持つことで、所定距離以上の人体の検出位置の変化があったかを比較しやすくできる。
【0022】
また、請求項3に記載の発明によれば、先頭のサンプリングタイミングから順次加算した結果得られた新たな監視空間内の位置が、記憶している位置情報と比較して所定値より急に遠くなった場合には、反射波の干渉による波形の消滅や、複数回の反射による受信信号で人体の動きに関わらない受信波形データの変動と判断して、無視し、人体の検出確率を上げることが可能となる。
【0023】
また、請求項4に記載の発明によれば、ノイズを意味するサンプリング値の差分の積み重ねによって閾値を超えた場合と判断し、人体の検出確率を上げることが可能となる。
【0024】
また、請求項5に記載の発明によれば、人体の存在の有無を判定する最遠点を設定でき、様々な監視空間に対応することができる。
【0025】
また、請求項6に記載の発明によれば、超音波人体センサをトイレ装置に応用することにより、トイレ装置において人体の検出の確率が高くすることができる。
【0026】
また、請求項7に記載の発明によれば、A/D変換後の人体がない時とある時の受信波形データの差を、従来のように直ぐにある閾値と比べ、それ以下は無視して、情報を減らしてしまうのではなく、前記受信波形データの差を順次加算し、その値と閾値の組み合わせで比較する方法をとることで、簡便に検出精度を上げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
発明の実施の形態に係る超音波人体センサについて、以下図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の実施形態の超音波人体センサの全体構成を示すブロック図である。
【0028】
図1に示すように、本発明の実施の形態における超音波人体センサ10は、発振手段1と、昇圧回路2と、超音波送受信手段3と、受信・検波回路4と、受信波形変換手段5と、基準波形記憶手段6と、判定手段7とを備えている。
【0029】
発振手段1は、判定手段7によって制御され、超音波周波数帯域のパルス信号(以下、「超音波領域パルス」とする。)を生成するものであり、このように生成された超音波領域パルスは、昇圧回路2へ出力される。なお、判定手段7は、所定時間連続する超音波領域パルスを所定間隔で間欠的に出力するように発振手段1を制御する。この所定時間は、超音波送受信手段3の内部の圧電素子が振動して超音波を発するのに必要な時間であり、通常は数100μs程度である。また、所定間隔は、人体を検出する時間的な感度によって異なり、本発明の実施形態においては、100msであるとする。
【0030】
発振手段1からの超音波領域パルス出力は昇圧回路2で昇圧され、昇圧された高電圧の超音波領域パルス信号で超音波送受信手段3より、所定時間連続する超音波を間欠的に監視する空間(以下、「監視空間」とする。)に向けて送信する。この間欠的に送信された送信波ごとの反射波に対応して、出力された受信信号は、受信・検波回路4を介して検波され、受信波形変換手段5に取り込まれる。
【0031】
間欠的に送信するごとにその反射波に対応して出力される受信信号は、受信マスク終了後、所定周期で順次サンプリングして受信波形変換手段5のA/D変換等の手段を介してA/D変換され、複数のデジタルサンプリング値から構成される受信波形データに変換される。
【0032】
なお、上述の受信マスクは、超音波送受信手段3が送受信部一体の圧電素子であり、同一の圧電素子で送信と受信も行うために必要なものである。超音波送受信手段3の送信直後は、送信時の振動が残っており、これを一般に「残響」と言うが、残響が減衰して受信信号が安定するまでの時間、受信波形変換手段5の始動を遅らせる処理が受信マスクである。
【0033】
本発明の実施の形態においては、受信マスクを1ms、その後、受信信号を50μS周期で100回サンプリングすることにより、100個のサンプリング値から構成される受信波形データに変換されるものとする。
【0034】
サンプリングされる受信波形データの範囲は、送信後の1〜6msの時間範囲であり、音速を340m/sとすると、17cm〜102cmの距離範囲で、この間を100等分してサンプリングすることになる。つまり、n番目のサンプリングデータに対応する距離D[cm]は、(D=17+0.85×n)で計算される。
【0035】
受信波形変換手段5から出力される受信波形データは、人体がいない時のタイミングで、基準波形データとして基準波形記憶手段6に記憶される。基準波形データ取得後は、受信波形変換手段5のデジタル値は受信波形データとして基準波形記憶手段6を介さず、直接判定手段7に受信波形データが送られ、この基準波形データと受信波形変換手段5から順次出力される受信波形データとが比較演算される。そして、この比較演算の結果、監視空間内の人体の有無を判定手段7で判定され検知信号が出力される。
【0036】
判定手段7による比較演算は、受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、監視空間内に人体が存在すると判定する。発振手段1,受信波形変換手段5,基準波形記憶手段6,判定手段7はコンピュータ8であって、1つのパッケージに収まっている。
【0037】
図1の構成の結果得られる具体的な例として、図2〜図4を説明する。図2〜図4は本発明の実施の形態の超音波人体センサ10の判定手段の動作説明図であり、基準波形データ、受信波形データ、両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データをサンプリングし先頭のサンプリング値から順次加算したデータの2次元表示図を示す。なお、横軸がサンプリングタイミングの順番を示すサンプリングタイミング番号(以下、「タイミング番号」とする。)、縦軸はサンプリング値を示す。
【0038】
まず、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に通常の服を着た人体が存在する状態での超音波人体センサ10の動作について、図2を参照して具体的に説明する。
【0039】
図2(A)は、人体が監視空間にない時の受信波形データ、すなわち基準波形データを示す図である。なお、本実施の形態においては、受信信号を100回のサンプリングで受信波形データとしているため、タイミング番号はサンプリング順に1から100までである。
【0040】
図2(B)は、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に通常の服を着た人体が存在する状態における受信波形データを示す図であり、図2(A)に比べ、タイミング番号10、30、85付近のサンプリング値が高くなっている。
【0041】
図2(C)は図2(A)に示す基準波形データと図2(B)に示す受信波形データとの比較を同一サンプリングタイミングのサンプリング値ごとに行って、差分演算をした結果である。すなわち、受信波形データのタイミング番号nのサンプリング値から基準波形データのタイミング番号nのサンプリング値を減算した差分値の演算を、タイミング番号の先頭1から順次タイミング番号100まで行なったものである。
【0042】
図2(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0043】
判定手段7は、このように先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していき、加算値が第1の閾値を超えたときに、監視空間内に人体が存在すると判定するように構成されている。なお、本実施の形態では、第1の閾値が200に設定されており、加算値が200を超えたときのタイミング番号が24である。また、本実施の形態では、n番目のサンプリング値の距離D[cm]が(D=17+0.85×n)で計算できるため、判定手段7は、超音波送受信手段から37cmの位置又は37cmよりも近い範囲内に人体が存在すると判定する。
【0044】
次に、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に毛羽立った服を着た人体が存在する状態での超音波人体センサ10の動作について、図3を参照して具体的に説明する。なお、図3(A)は、基準波形データを示す図であり、図2(A)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0045】
図3(B)は、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に毛羽立った服を着た人体が存在する状態における受信波形データを示す図であり、同じ距離に人体がいるものの、毛羽立った服により超音波が乱反射しているため、図2(B)に比べ、全体的にサンプリング値が低くなっている。
【0046】
図3(C)は、判定手段7によって、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を演算した結果であり、図3(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0047】
ここで、判定手段7は、加算値が200を超えたときのタイミング番号が24であるため、超音波送受信手段から37cmの位置又は37cmよりも近い範囲内に人体が存在すると判定する。
【0048】
監視空間に入ってきた人体が毛羽立った服を着ていることにより、差分値の大きさが小さくなってしまい、ノイズなどとの区別が付けにくいが、このように差分値を加算することによって、人体が存在する距離を検出することが可能となる。
【0049】
次に、人体が存在しない状態での超音波人体センサ10の動作について、図4を参照して具体的に説明する。なお、図4(A)は、基準波形データを示す図であり、図2(A)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0050】
図4(B)は、人体が監視空間におらず、トイレマットや、風による揺らぎ等の反射波やノイズを受信している状態での基準波形データを示す図である。
【0051】
図4(C)は、判定手段7によって、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を演算した結果であり、図4(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号(n=1)のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0052】
ここで、判定手段7は、加算値が200を超えたときのタイミング番号が85(距離にすると89cm)であるものの、本実施の形態においては、その監視空間が超音波人体センサ17から80cmの距離内に設定されているため、監視空間に人体が存在していないと判定する。なお、この監視空間は、第4の閾値によって、判定手段7内に設定される。
【0053】
また、監視空間が監視可能な最大空間、すなわち超音波人体センサ10から102cmの距離内に設定されている場合に、加算値が200を超えたときを超えた場合であっても、加算値が200を超えたときのサンプリングタイミングのサンプリング値の前後のサンプリングタイミングのサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、超音波送受信手段から85cmの位置又は85cmまでの範囲内に人体が存在するとは判定しない。なお、本実施の形態においては、第2の閾値が25に設定されている。
【0054】
このように、加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないため、ノイズによる誤検出をすることがない。
【0055】
また、第4の閾値を変更することにより監視可能な空間内で監視空間を変更することができるので、監視空間の設定及び変更が容易となる。
【0056】
図5は図2〜4で説明した受信波形データ、基準波形データ、両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データをサンプリングし先頭のサンプリング値から順次加算したデータを周期的に複数回連続して得た結果を、3次元グラフ表示したものである。
【0057】
図5(A)は、利用者がトイレに入ってくるという動作を行った場合であり、遠方から超音波人体センサ10方向へ移動してくる複数の受信波形データがあらわれている図である。X軸(図5中横方向)がサンプリングタイミングを示し、Y軸(図5中縦方向)が受信信号波形の強さを示し、Z軸(図5中奥行方向)が経過時間を表す。Z軸でS1からS12までは人体を検出していないので図5(B)の基準波形データと同じデータである。
【0058】
X軸の1〜27で、大小様々に受信信号を得ており、Z軸S21近傍のX軸27近傍の交点で強い受信信号を得ているものの、人体がどこにあるのかこの波形だけで判断するのは難しい。
図5(B)は人体が存在しない状態での、複数回分の基準波形データである。基準波形記憶手段に記憶された基準値であるため、これを記憶し直さない限り、時間経過を表すZ軸方向には変化はない。X軸方向で0〜10近辺まで、Y軸方向に大きくふれている強い信号は残響を示す。
【0059】
図5(C)は受信波形データから基準波形データをデジタル的に演算して差し引いた差分波形データを示す。図5(A)の受信波形データのA/D変換サンプリングタイミングの先頭の残響部が差分を計算する演算で取り除かれ、人体が移動することで受信された信号だけが残ったことを示している。前述したZ軸S21近傍のX軸27近傍の交点の強い受信信号以外に多数の反射波が存在するのが明確になった。
【0060】
図5(D)は図5(C)の差分波形データを、先頭のサンプリング値から順次加算した結果を示す。Z軸S19上ではX軸10のところで第1の閾値を超えたことが判断できる。同様に、Z軸S15上では第1の閾値は超えていない。第1の閾値を超えると、前述の第2の閾値、第4の閾値と比較した判断を行って、検知信号を出力する。
【0061】
次に、以上のように構成された超音波人体センサ10について、具体的に以下図面を参照して説明する。図6は、本実施の形態における超音波人体センサ10の動作を示すメインルーチンのフローチャート、図7は本実施の形態における超音波人体センサ10の動作を示す送受信処理サブルーチンのフローチャート、図8は基準値記憶サブルーチンのフローチャート、図9は差分演算処理サブルーチンのフローチャート、図10は検知判定処理サブルーチンのフローチャートである。
【0062】
図6に示すように、人体検出のメインルーチンでは、電源が入ると、判定手段7が、発振手段1を駆動して間欠的に超音波領域パルスを発生させることによって、超音波送受信手段3から超音波を間欠的に送信して、送信ごとにその反射波に対応して出力される受信信号を、受信波形変換手段5により所定の周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値からなる受信波形データを構成する送受信処理を行う(ステップS001)。ステップS001によって得られた受信波形データは、基準波形データとして、基準波形記憶手段6に記憶され、後述の受信波形データとの演算のためのデータとする(ステップS002)。
【0063】
なお、本実施例では、メインルーチンの起動直後、一般の電気機器であれば電源スイッチを入れた直後に対応するタイミングで無条件に基準波形の記憶(ステップS002)を行ったが、連続する複数の受信波形データにおいて変動が無いことで人が存在しないことを判定し、その条件で随時、基準波形の記憶を更新することも可能である。
【0064】
次に、判定手段7は、発振手段1を駆動して超音波領域パルスを発生させることによって、超音波送受信手段3からステップS001と同様に超音波を送信して、送受信処理を行い、人体からの反射や、トイレマット等の設置部材からの反射を含む受信波形データを取得する(ステップS003)。判定手段7は、取得した受信波形データと基準波形データとを比較し、A/D変換のサンプリングタイミング順に差分演算処理を行い、差分演算処理データを作成する(ステップS004)。
【0065】
さらに、判定手段7は、受信波形データと基準波形データ、差分演算処理データなどに基づいて人体が存在するか否かの検知判定処理を行う(ステップS005)。また、所定周期で受信波形データを取得するために、検知判定処理終了後に100msのタイマーをおき(ステップS006)、超音波人体センサ10は、人体の有無を検出するために、監視空間に向けて、超音波の送受信を行うという動作を間欠的に繰り返す。
【0066】
図7は、送受信処理のフローチャートであり、メインルーチンの送受信処理(ステップS001、ステップS003)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。
【0067】
超音波人体センサ10は、超音波の送信パルスを超音波送受信手段3から出力し(ステップS101)、送信後の、圧電素子が安定するまでの時間、本実施例では1msの時間をとって(ステップS102)、受信信号を複数のサンプリングデータとするために、タイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS103)。
【0068】
受信波形変換手段5は、受信・検波回路4で取り込んだ受信信号をA/D変換し(ステップS104)、その結果をdata(1)として出力する(ステップS105)。そして、タイミング番号nをアップカウントして(ステップS106)、タイミング番号nが100回になるまで(ステップS107:No)受信信号のA/D変換を繰り返すことによりdata(n)の出力を繰り返し、100回より大きくなると(ステップS107:Yes)、メインルーチンへ戻る(ステップS108)。こうして、data(1)〜data(100)の100個のサンプリング値からなる受信波形データが生成される。なお、本実施例の場合には、A/D変換の繰り返しのループ時間が50μsになるようにプログラムを調整する。
【0069】
図8は、基準値記憶処理のフローチャートであり、メインルーチンの基準値記憶処理(ステップS002)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。この基準値記憶処理をするために、基準波形記憶手段6では、人体を検出していない状態で、受信波形変換手段5から出力されるサンプリング値data(n)をdata(1)から順に受信するために、サンプリング値のタイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS201)。次に、受信波形変換手段5から出力されるdata(1)を基準波形データref(1)として1個記憶する(ステップS202)。
【0070】
そして、基準波形記憶手段6は、サンプリング値のタイミング番号nをアップカウントして(ステップS203)、タイミング番号nが100回になるまで(ステップS204:No)、data(n)を基準波形データref(n)として記憶する動作を繰り返し、nが100回より大きくなると(ステップS204:Yes)、受信波形データを基準波形データとして記憶する動作は終了する。
【0071】
その後、超音波人体センサ10は、監視空間内の位置情報を記憶する記憶手段x(以下、位置情報記憶手段xと略す。xはタイミング番号nに相当する数値となる)に、100を初期値として代入し(ステップS205)、メインルーチンへ戻る(ステップS206)。
【0072】
図9は、差分演算処理のフローチャートであり、メインルーチンの差分演算処理(ステップS004)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。判定手段7は、タイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS401)。次に、受信波形データと記憶されている基準波形データとの差分をとって、差分波形データdif(n)を作成する(ステップS402)。
【0073】
判定手段7は、差分をとったdif(1)が負の場合(ステップS403:Yes)、dif(1)を0に置き換え(ステップS404)、一方、dif(n)が0以上であれば(ステップS403:No)、dif(1)を置き換えない。その後、判定手段7は、タイミング番号nをアップカウントして(ステップS405)、ステップS402からS404の演算を繰り返す。すなわち、タイミング番号2〜100までのサンプリング値をタイミング番号順に、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値の差分をとり、差分がマイナスにならないように補正して、差分波形データdif(n)を生成する。その後、タイミング番号nが100回より大きくなると(ステップS406:Yes)、メインルーチンへ戻る(ステップS407)。
【0074】
図10は、検知判定処理のフローチャートであり、メインルーチンの検知判定処理(ステップS005)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。判定手段7は、受信信号を複数のデジタルサンプリングデータとして演算処理するため、サンプリング値のタイミング番号nに1を代入してカウントの初期化し、先頭タイミング番号1のサンプリング値から順次加算してゆくための加算値の初期値であるsum(0)を0に初期化する(ステップS501)。
【0075】
次に判定手段7は、タイミング番号1のサンプリング値を加算する前値である受信波形差分加算データsum(0)に、基準波形データと受信波形データの差分の値である差分演算処理データdif(0)を加算して、受信波形差分加算データsum(1)を作成する(ステップS502)。
【0076】
さらに、判定手段は、ステップS502で演算されたsum(1)が、人体の存在を判断する第1の閾値であるTH1以上(本実施の形態では200以上)であれば(ステップS503:Yes)、人体はあるということで、次のステップに進む。
【0077】
第1の閾値を超えた場合であっても、sum(n)の前後の傾きが小さいときにはタイミング番号nの位置内に人体が存在しないと判定するために、判定手段7は、sum(n)が第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後の受信波形差分加算データの変化量であるdif(n+1)+dif(n)の演算をする。dif(n+1)+dif(n)の結果が第2の閾値TH2以上であれば(ステップS504:Yes)、細かなノイズの積み上げによってsum(n)が第1の閾値TH1を超えたのではなく、人体を検出しているという判断が行われる。
【0078】
次に、sum(n)が第1の閾値TH1を超え、dif(n+1)+dif(n)の結果が第2の閾値TH2以上であって人体が存在したと判定手段7が判定した場合でも、トイレのような狭い空間で複数回反射が起きたり、あるいは超音波同士が干渉しあって、人体があたかも遠方に移動してしまったような受信波形に偶然なってしまう場合がある。そのため、通常考えられる以上の急激な距離の変動を認めないという処理と、近距離で超音波の反射が起きた場合は、近距離に人体があると判定手段7は判定し、如何に急激な距離変化であっても、近距離側への変化は無条件に認めるという処理を同時に行う。判定手段7は、上記のために第1の閾値を超えた時のサンプリング値のタイミング番号nに対応する監視空間内の位置が、位置情報記憶手段xに記憶されている位置情報(それまで、人体がその位置にいるとして記憶していた値)より、所定距離TH3以上遠いかを判断する(ステップS508)。
【0079】
判定手段7は、現在のタイミング番号nが位置情報記憶手段xよりも、第3の閾値である所定距離TH3以上遠い側へ移動していないと判定すると(ステップS510:No)、判定手段7は人体が存在すると判定し、監視空間内の位置にあたる第1の閾値を超えた時のタイミング番号に対応するnの値を、判定手段7の記憶領域にある位置情報記憶手段xに代入し、位置情報の更新を行う(ステップS511)。
【0080】
受信波形データと基準波形データのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から加算した加算値であるsum(n)が第1の閾値TH1未満であれば(ステップS503:No)、タイミング番号nをアップカウント(ステップS505)し、タイミング番号nが100回以下なら(ステップS506:No)、ステップS502へもどり、加算が繰り返される。
【0081】
また、ステップS503でsum(n)が第1の閾値TH1を超えたと判定すると、判定手段7は、第1の閾値を超えた加算値のタイミング番号nの1つ前後の差分の値の差dif(n+1)+dif(n)が第2の閾値であるTH2未満であれば(ステップS504:No)、ステップS503と同様にタイミング番号nをアップカウント(ステップS505)し、タイミング番号nが100回以下なら(ステップS506:No)、ステップS502へもどり、加算が繰り返される。
【0082】
第1の閾値を超えた加算値のタイミング番号nと位置情報記憶手段xに記憶された位置情報との差が第3の閾値である所定距離TH3以上であれば(ステップS510:Yes)、複数回反射や超音波同士の干渉により、人体があたかも遠方に移動したような受信波形に偶然なってしまっただけで、タイミング番号nの値は信頼性に欠けると判断し、位置情報記憶手段xに記憶された位置情報に1を加えて更新する(ステップS507)。1を加えるのは、永久にxの更新ができなくなることを回避するためである。
【0083】
位置情報記憶手段xが100を越えた場合は(ステップS508:Yes)、位置情報記憶手段xに100を代入し(ステップS509)、位置情報記憶手段xが100を越えてない場合は(ステップS508:No)、位置情報記憶手段xはそのままの値となる。
【0084】
次に、判定手段7は、位置情報記憶手段xが、可変設定が出来る人体が検知されねばならない監視空間の最遠点以内にいるかを判断する第4の閾値TH4より大きければ(ステップS512:No)人体を非検知(ステップS513)とし、以下であれば(ステップS512:Yes)、人体を検知(ステップS514)として検知信号を出力し、メインルーチンに戻る(ステップS515)。
【0085】
タイミング番号nが100よりおおきくなった場合(ステップS506:Yes)は、判定手段7によりノイズしかなかったと判定され、以下ステップS507から同一フローでメインルーチンに戻る(ステップS515)。
【0086】
以上説明したように、本発明によれば、超音波人体センサを利用して、狭くて反射物体が多数存在する監視空間内で、人体が存在するか否かの判定を確実に行うために、人体が存在する場合と存在しない場合との差分を順次加算して第1の閾値を超えたところに人体が存在すると判定し、その第1の閾値を超えた位置に対し、その前後の差分の変化が小さい場合や検出位置の急激な遠方への変動が起こった場合には、人体が存在するとの判定を行わないことにより誤判定を防止することができる。
【0087】
また、本実施の形態における超音波人体センサ10をトイレ装置にすることによって、人体の検出の確率が高くなる。以下その構成について図11、12を用いて説明する。図11、12に、発明の実施形態における超音波人体センサ10を適用したトイレ装置を示す。
【0088】
図11に示すように、トイレルーム30にトイレ装置20が配置されており、トイレ装置20は、その前方下部に超音波人体センサ10が取り付けられている。
【0089】
トイレ装置は、超音波人体センサ10からの検出信号に基づいて、人体の存在を検出すると、便蓋を開く制御を行い、その後、人体がいなくなったことを検出すると、便蓋を閉じる制御を行う。
【0090】
図12に示すように、超音波人体センサ10は、監視空間Sの距離D1(以下、「監視空間距離」とする。)の範囲内でかつ所定の角度範囲で人体の存在の有無を検出するように設定されており、監視空間距離D1は、超音波人体センサ10の第4の閾値を変更することによって、最大でD2の距離まで監視空間にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】本発明の実施形態の超音波人体センサの全体構成を示すブロック図。
【図2】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図3】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図4】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図5】本発明の実施形態の受信波形データ、基準波形データ、前記両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データを所定間隔であらわした3次元グラフ。
【図6】本発明の実施形態の超音波人体センサのメインルーチンを説明した制御フローチャート。
【図7】本発明の実施形態の送受信処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図8】本発明の実施形態の基準値記憶処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図9】本発明の実施形態の差分演算処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図10】本発明の実施形態の検知判定処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図11】本発明の実施形態のトイレ装置の設置状況を示す図。
【図12】本発明の実施形態のトイレ装置の設置状況を示す図。
【図13】超音波の動作原理を説明した図。
【符号の説明】
【0092】
1 発振手段
2 昇圧回路
3 超音波送送受信手段
4 受信・検波回路
5 受信波形処理手段
6 記憶手段
7 判定手段
8 マイクロコンピュータ
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波人体センサに関わり、特にトイレ空間のように狭く、多くの反射部材が存在する空間で複雑な反射を発生する状況であっても人体の検知を行える超音波人体センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、所定のエリア内の物体を検出するセンサとして超音波センサが用いられており、例えば車の前方、後方の障害物を検知する障害物センサ、エレベーター内の人間の存在確認用の超音波人体センサ等として多く使われている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この超音波センサは、圧電素子を利用したセンサであり、この圧電素子による超音波の送受信に基づいて人体を検出するものである。以下、超音波センサの動作原理について、図面を参照して具体的に説明する。図13は、超音波センサを距離センサとして使用する時の動作原理図である。
【0004】
超音波センサは、圧電素子を有しており、この圧電素子に超音波領域のパルス電圧が印加されると、圧電素子が歪み振動し、送波形Aのように超音波が送信される。この送信波は人体に当たり、反射された超音波が受波形Bのように圧電素子で受信される。
【0005】
このように超音波が送波形Aのように送信され、T時間後に受波形Bのように受信された場合、超音波の空気中伝搬速度Vとすると、対象物までの距離はV×T/2で知ることが出来る。従って、受信した反射波を電圧信号に変換して、処理回路によってV×T/2を算出することによって、人体の距離或いは存在を検出することが可能となる。
【0006】
例えば、超音波センサで監視する空間の人体や障害物の存在を検出しようとするとき、広い空間で、途中に超音波を遮るものや反射するものがない理想的な状況であれば、前述のような理論計算で求められる時間に受信でき、人体や障害物の存在を捉えることが出来る。
【0007】
また、比較的広い空間を持つエレベーター内に人が存在するか否かを検出しようとするとき、予め人がいない時の反射波の波形を基準波形として予め固定的な物体を記憶し、その基準波形との差がある反射波を受信したときに人がいると判定するものがある(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
【特許文献1】特開平4−38363号公報
【特許文献2】特開昭56−160673号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記従来技術で構成されている超音波センサを、トイレのような狭い空間で入出場する人体の検出に使用しようとすると、人体に向けた超音波の反射波が壁や置物にも当たり、乱反射し、1回の送信で至る所で多数反射波が発生する。また、図13の反射波Cのように対象物に2回反射するものもある。超音波は空気中を伝搬する波であることから、このように多数反射が発生すると、反射波同士が重なり合って、強まったり、弱まったり、時にはなくなったりする。
【0010】
また、人体に当たると反射波に減衰が生じるが、その減衰の比率は、人が着ている服などの素材で大きく異なり、しかも、その反射の方向も多種多様である。
【0011】
このように、反射波の振幅の大きさや方向は一様ではないことから、従来のように人がいる時と居ない時の波形の差によって人体による反射波を取り出して、単にその反射波の位置から人体の検出を行うのは困難である。
【0012】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、トイレ空間のように狭く、多くの反射部材が存在する空間で複雑な反射を発生する状況での人体の検知を容易に行える超音波人体センサ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】
【0013】
かかる課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとする受信波形変換手段と、前記受信波形変換手段から出力される受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶する基準波形記憶手段と、前記受信波形変換手段から順次出力される受信波形データを前記基準波形データと比較して前記監視空間内の人体の有無を判定し、その結果を出力する判定手段と、を備えた超音波人体センサにおいて、前記判定手段は、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、前記監視空間内に人体が存在すると判定することを特徴とする。
【0014】
また、請求項2に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在すると判定すると共に、その位置情報を記憶手段に記憶することを特徴する。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置が、前記記憶手段にすでに記憶されている位置情報よりも所定距離以上遠い位置であると判定すると、前記記憶手段に記憶された位置情報の更新の記憶を行なわないことを特徴とする。
【0016】
また、請求項4に記載の発明は、前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないことを特徴とする。
【0017】
また、請求項5に記載の発明は、前記判定手段は前記監視空間の範囲を変更可能としたことを特徴とする。
【0018】
また、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波人体センサを有することを特徴とするトイレ装置であることを特徴とする。
【0019】
また、請求項7に記載の発明は、監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段を用いて人体の有無の判定を行なう人体検出方法であって、この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとするステップと、前記受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶するステップと、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとときに、前記監視空間内に人体が存在すると判定するステップと、を有する人体検出方法である事を特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
請求項1に記載の発明によれば、受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、人体があると見込まれる第1の閾値を超えると人体有りと判定することで、従来なら利用されなかった閾値以下の信号も有効に利用し、センサの近辺での細かく複雑な変化を積み重ねることとなり、対ノイズ性向上と人体の検出率向上が可能となる。
【0021】
また、請求項2に記載の発明によれば、人体の存在する位置を判定できると共に加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリングタイミングに対応する位置を記憶する記憶手段を持つことで、所定距離以上の人体の検出位置の変化があったかを比較しやすくできる。
【0022】
また、請求項3に記載の発明によれば、先頭のサンプリングタイミングから順次加算した結果得られた新たな監視空間内の位置が、記憶している位置情報と比較して所定値より急に遠くなった場合には、反射波の干渉による波形の消滅や、複数回の反射による受信信号で人体の動きに関わらない受信波形データの変動と判断して、無視し、人体の検出確率を上げることが可能となる。
【0023】
また、請求項4に記載の発明によれば、ノイズを意味するサンプリング値の差分の積み重ねによって閾値を超えた場合と判断し、人体の検出確率を上げることが可能となる。
【0024】
また、請求項5に記載の発明によれば、人体の存在の有無を判定する最遠点を設定でき、様々な監視空間に対応することができる。
【0025】
また、請求項6に記載の発明によれば、超音波人体センサをトイレ装置に応用することにより、トイレ装置において人体の検出の確率が高くすることができる。
【0026】
また、請求項7に記載の発明によれば、A/D変換後の人体がない時とある時の受信波形データの差を、従来のように直ぐにある閾値と比べ、それ以下は無視して、情報を減らしてしまうのではなく、前記受信波形データの差を順次加算し、その値と閾値の組み合わせで比較する方法をとることで、簡便に検出精度を上げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
発明の実施の形態に係る超音波人体センサについて、以下図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の実施形態の超音波人体センサの全体構成を示すブロック図である。
【0028】
図1に示すように、本発明の実施の形態における超音波人体センサ10は、発振手段1と、昇圧回路2と、超音波送受信手段3と、受信・検波回路4と、受信波形変換手段5と、基準波形記憶手段6と、判定手段7とを備えている。
【0029】
発振手段1は、判定手段7によって制御され、超音波周波数帯域のパルス信号(以下、「超音波領域パルス」とする。)を生成するものであり、このように生成された超音波領域パルスは、昇圧回路2へ出力される。なお、判定手段7は、所定時間連続する超音波領域パルスを所定間隔で間欠的に出力するように発振手段1を制御する。この所定時間は、超音波送受信手段3の内部の圧電素子が振動して超音波を発するのに必要な時間であり、通常は数100μs程度である。また、所定間隔は、人体を検出する時間的な感度によって異なり、本発明の実施形態においては、100msであるとする。
【0030】
発振手段1からの超音波領域パルス出力は昇圧回路2で昇圧され、昇圧された高電圧の超音波領域パルス信号で超音波送受信手段3より、所定時間連続する超音波を間欠的に監視する空間(以下、「監視空間」とする。)に向けて送信する。この間欠的に送信された送信波ごとの反射波に対応して、出力された受信信号は、受信・検波回路4を介して検波され、受信波形変換手段5に取り込まれる。
【0031】
間欠的に送信するごとにその反射波に対応して出力される受信信号は、受信マスク終了後、所定周期で順次サンプリングして受信波形変換手段5のA/D変換等の手段を介してA/D変換され、複数のデジタルサンプリング値から構成される受信波形データに変換される。
【0032】
なお、上述の受信マスクは、超音波送受信手段3が送受信部一体の圧電素子であり、同一の圧電素子で送信と受信も行うために必要なものである。超音波送受信手段3の送信直後は、送信時の振動が残っており、これを一般に「残響」と言うが、残響が減衰して受信信号が安定するまでの時間、受信波形変換手段5の始動を遅らせる処理が受信マスクである。
【0033】
本発明の実施の形態においては、受信マスクを1ms、その後、受信信号を50μS周期で100回サンプリングすることにより、100個のサンプリング値から構成される受信波形データに変換されるものとする。
【0034】
サンプリングされる受信波形データの範囲は、送信後の1〜6msの時間範囲であり、音速を340m/sとすると、17cm〜102cmの距離範囲で、この間を100等分してサンプリングすることになる。つまり、n番目のサンプリングデータに対応する距離D[cm]は、(D=17+0.85×n)で計算される。
【0035】
受信波形変換手段5から出力される受信波形データは、人体がいない時のタイミングで、基準波形データとして基準波形記憶手段6に記憶される。基準波形データ取得後は、受信波形変換手段5のデジタル値は受信波形データとして基準波形記憶手段6を介さず、直接判定手段7に受信波形データが送られ、この基準波形データと受信波形変換手段5から順次出力される受信波形データとが比較演算される。そして、この比較演算の結果、監視空間内の人体の有無を判定手段7で判定され検知信号が出力される。
【0036】
判定手段7による比較演算は、受信波形データと基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、監視空間内に人体が存在すると判定する。発振手段1,受信波形変換手段5,基準波形記憶手段6,判定手段7はコンピュータ8であって、1つのパッケージに収まっている。
【0037】
図1の構成の結果得られる具体的な例として、図2〜図4を説明する。図2〜図4は本発明の実施の形態の超音波人体センサ10の判定手段の動作説明図であり、基準波形データ、受信波形データ、両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データをサンプリングし先頭のサンプリング値から順次加算したデータの2次元表示図を示す。なお、横軸がサンプリングタイミングの順番を示すサンプリングタイミング番号(以下、「タイミング番号」とする。)、縦軸はサンプリング値を示す。
【0038】
まず、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に通常の服を着た人体が存在する状態での超音波人体センサ10の動作について、図2を参照して具体的に説明する。
【0039】
図2(A)は、人体が監視空間にない時の受信波形データ、すなわち基準波形データを示す図である。なお、本実施の形態においては、受信信号を100回のサンプリングで受信波形データとしているため、タイミング番号はサンプリング順に1から100までである。
【0040】
図2(B)は、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に通常の服を着た人体が存在する状態における受信波形データを示す図であり、図2(A)に比べ、タイミング番号10、30、85付近のサンプリング値が高くなっている。
【0041】
図2(C)は図2(A)に示す基準波形データと図2(B)に示す受信波形データとの比較を同一サンプリングタイミングのサンプリング値ごとに行って、差分演算をした結果である。すなわち、受信波形データのタイミング番号nのサンプリング値から基準波形データのタイミング番号nのサンプリング値を減算した差分値の演算を、タイミング番号の先頭1から順次タイミング番号100まで行なったものである。
【0042】
図2(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0043】
判定手段7は、このように先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していき、加算値が第1の閾値を超えたときに、監視空間内に人体が存在すると判定するように構成されている。なお、本実施の形態では、第1の閾値が200に設定されており、加算値が200を超えたときのタイミング番号が24である。また、本実施の形態では、n番目のサンプリング値の距離D[cm]が(D=17+0.85×n)で計算できるため、判定手段7は、超音波送受信手段から37cmの位置又は37cmよりも近い範囲内に人体が存在すると判定する。
【0044】
次に、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に毛羽立った服を着た人体が存在する状態での超音波人体センサ10の動作について、図3を参照して具体的に説明する。なお、図3(A)は、基準波形データを示す図であり、図2(A)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0045】
図3(B)は、超音波送受信手段3から約40cm近辺の距離に毛羽立った服を着た人体が存在する状態における受信波形データを示す図であり、同じ距離に人体がいるものの、毛羽立った服により超音波が乱反射しているため、図2(B)に比べ、全体的にサンプリング値が低くなっている。
【0046】
図3(C)は、判定手段7によって、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を演算した結果であり、図3(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号1のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0047】
ここで、判定手段7は、加算値が200を超えたときのタイミング番号が24であるため、超音波送受信手段から37cmの位置又は37cmよりも近い範囲内に人体が存在すると判定する。
【0048】
監視空間に入ってきた人体が毛羽立った服を着ていることにより、差分値の大きさが小さくなってしまい、ノイズなどとの区別が付けにくいが、このように差分値を加算することによって、人体が存在する距離を検出することが可能となる。
【0049】
次に、人体が存在しない状態での超音波人体センサ10の動作について、図4を参照して具体的に説明する。なお、図4(A)は、基準波形データを示す図であり、図2(A)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【0050】
図4(B)は、人体が監視空間におらず、トイレマットや、風による揺らぎ等の反射波やノイズを受信している状態での基準波形データを示す図である。
【0051】
図4(C)は、判定手段7によって、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を演算した結果であり、図4(D)は、判定手段7によって、図2(C)に示される、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値ごとの差分値を、先頭のタイミング番号(n=1)のサンプリング値から順次加算していった結果を示す。
【0052】
ここで、判定手段7は、加算値が200を超えたときのタイミング番号が85(距離にすると89cm)であるものの、本実施の形態においては、その監視空間が超音波人体センサ17から80cmの距離内に設定されているため、監視空間に人体が存在していないと判定する。なお、この監視空間は、第4の閾値によって、判定手段7内に設定される。
【0053】
また、監視空間が監視可能な最大空間、すなわち超音波人体センサ10から102cmの距離内に設定されている場合に、加算値が200を超えたときを超えた場合であっても、加算値が200を超えたときのサンプリングタイミングのサンプリング値の前後のサンプリングタイミングのサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、超音波送受信手段から85cmの位置又は85cmまでの範囲内に人体が存在するとは判定しない。なお、本実施の形態においては、第2の閾値が25に設定されている。
【0054】
このように、加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないため、ノイズによる誤検出をすることがない。
【0055】
また、第4の閾値を変更することにより監視可能な空間内で監視空間を変更することができるので、監視空間の設定及び変更が容易となる。
【0056】
図5は図2〜4で説明した受信波形データ、基準波形データ、両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データをサンプリングし先頭のサンプリング値から順次加算したデータを周期的に複数回連続して得た結果を、3次元グラフ表示したものである。
【0057】
図5(A)は、利用者がトイレに入ってくるという動作を行った場合であり、遠方から超音波人体センサ10方向へ移動してくる複数の受信波形データがあらわれている図である。X軸(図5中横方向)がサンプリングタイミングを示し、Y軸(図5中縦方向)が受信信号波形の強さを示し、Z軸(図5中奥行方向)が経過時間を表す。Z軸でS1からS12までは人体を検出していないので図5(B)の基準波形データと同じデータである。
【0058】
X軸の1〜27で、大小様々に受信信号を得ており、Z軸S21近傍のX軸27近傍の交点で強い受信信号を得ているものの、人体がどこにあるのかこの波形だけで判断するのは難しい。
図5(B)は人体が存在しない状態での、複数回分の基準波形データである。基準波形記憶手段に記憶された基準値であるため、これを記憶し直さない限り、時間経過を表すZ軸方向には変化はない。X軸方向で0〜10近辺まで、Y軸方向に大きくふれている強い信号は残響を示す。
【0059】
図5(C)は受信波形データから基準波形データをデジタル的に演算して差し引いた差分波形データを示す。図5(A)の受信波形データのA/D変換サンプリングタイミングの先頭の残響部が差分を計算する演算で取り除かれ、人体が移動することで受信された信号だけが残ったことを示している。前述したZ軸S21近傍のX軸27近傍の交点の強い受信信号以外に多数の反射波が存在するのが明確になった。
【0060】
図5(D)は図5(C)の差分波形データを、先頭のサンプリング値から順次加算した結果を示す。Z軸S19上ではX軸10のところで第1の閾値を超えたことが判断できる。同様に、Z軸S15上では第1の閾値は超えていない。第1の閾値を超えると、前述の第2の閾値、第4の閾値と比較した判断を行って、検知信号を出力する。
【0061】
次に、以上のように構成された超音波人体センサ10について、具体的に以下図面を参照して説明する。図6は、本実施の形態における超音波人体センサ10の動作を示すメインルーチンのフローチャート、図7は本実施の形態における超音波人体センサ10の動作を示す送受信処理サブルーチンのフローチャート、図8は基準値記憶サブルーチンのフローチャート、図9は差分演算処理サブルーチンのフローチャート、図10は検知判定処理サブルーチンのフローチャートである。
【0062】
図6に示すように、人体検出のメインルーチンでは、電源が入ると、判定手段7が、発振手段1を駆動して間欠的に超音波領域パルスを発生させることによって、超音波送受信手段3から超音波を間欠的に送信して、送信ごとにその反射波に対応して出力される受信信号を、受信波形変換手段5により所定の周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値からなる受信波形データを構成する送受信処理を行う(ステップS001)。ステップS001によって得られた受信波形データは、基準波形データとして、基準波形記憶手段6に記憶され、後述の受信波形データとの演算のためのデータとする(ステップS002)。
【0063】
なお、本実施例では、メインルーチンの起動直後、一般の電気機器であれば電源スイッチを入れた直後に対応するタイミングで無条件に基準波形の記憶(ステップS002)を行ったが、連続する複数の受信波形データにおいて変動が無いことで人が存在しないことを判定し、その条件で随時、基準波形の記憶を更新することも可能である。
【0064】
次に、判定手段7は、発振手段1を駆動して超音波領域パルスを発生させることによって、超音波送受信手段3からステップS001と同様に超音波を送信して、送受信処理を行い、人体からの反射や、トイレマット等の設置部材からの反射を含む受信波形データを取得する(ステップS003)。判定手段7は、取得した受信波形データと基準波形データとを比較し、A/D変換のサンプリングタイミング順に差分演算処理を行い、差分演算処理データを作成する(ステップS004)。
【0065】
さらに、判定手段7は、受信波形データと基準波形データ、差分演算処理データなどに基づいて人体が存在するか否かの検知判定処理を行う(ステップS005)。また、所定周期で受信波形データを取得するために、検知判定処理終了後に100msのタイマーをおき(ステップS006)、超音波人体センサ10は、人体の有無を検出するために、監視空間に向けて、超音波の送受信を行うという動作を間欠的に繰り返す。
【0066】
図7は、送受信処理のフローチャートであり、メインルーチンの送受信処理(ステップS001、ステップS003)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。
【0067】
超音波人体センサ10は、超音波の送信パルスを超音波送受信手段3から出力し(ステップS101)、送信後の、圧電素子が安定するまでの時間、本実施例では1msの時間をとって(ステップS102)、受信信号を複数のサンプリングデータとするために、タイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS103)。
【0068】
受信波形変換手段5は、受信・検波回路4で取り込んだ受信信号をA/D変換し(ステップS104)、その結果をdata(1)として出力する(ステップS105)。そして、タイミング番号nをアップカウントして(ステップS106)、タイミング番号nが100回になるまで(ステップS107:No)受信信号のA/D変換を繰り返すことによりdata(n)の出力を繰り返し、100回より大きくなると(ステップS107:Yes)、メインルーチンへ戻る(ステップS108)。こうして、data(1)〜data(100)の100個のサンプリング値からなる受信波形データが生成される。なお、本実施例の場合には、A/D変換の繰り返しのループ時間が50μsになるようにプログラムを調整する。
【0069】
図8は、基準値記憶処理のフローチャートであり、メインルーチンの基準値記憶処理(ステップS002)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。この基準値記憶処理をするために、基準波形記憶手段6では、人体を検出していない状態で、受信波形変換手段5から出力されるサンプリング値data(n)をdata(1)から順に受信するために、サンプリング値のタイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS201)。次に、受信波形変換手段5から出力されるdata(1)を基準波形データref(1)として1個記憶する(ステップS202)。
【0070】
そして、基準波形記憶手段6は、サンプリング値のタイミング番号nをアップカウントして(ステップS203)、タイミング番号nが100回になるまで(ステップS204:No)、data(n)を基準波形データref(n)として記憶する動作を繰り返し、nが100回より大きくなると(ステップS204:Yes)、受信波形データを基準波形データとして記憶する動作は終了する。
【0071】
その後、超音波人体センサ10は、監視空間内の位置情報を記憶する記憶手段x(以下、位置情報記憶手段xと略す。xはタイミング番号nに相当する数値となる)に、100を初期値として代入し(ステップS205)、メインルーチンへ戻る(ステップS206)。
【0072】
図9は、差分演算処理のフローチャートであり、メインルーチンの差分演算処理(ステップS004)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。判定手段7は、タイミング番号nに1を代入してカウントの初期化をする(ステップS401)。次に、受信波形データと記憶されている基準波形データとの差分をとって、差分波形データdif(n)を作成する(ステップS402)。
【0073】
判定手段7は、差分をとったdif(1)が負の場合(ステップS403:Yes)、dif(1)を0に置き換え(ステップS404)、一方、dif(n)が0以上であれば(ステップS403:No)、dif(1)を置き換えない。その後、判定手段7は、タイミング番号nをアップカウントして(ステップS405)、ステップS402からS404の演算を繰り返す。すなわち、タイミング番号2〜100までのサンプリング値をタイミング番号順に、受信波形データと基準波形データとのサンプリング値の差分をとり、差分がマイナスにならないように補正して、差分波形データdif(n)を生成する。その後、タイミング番号nが100回より大きくなると(ステップS406:Yes)、メインルーチンへ戻る(ステップS407)。
【0074】
図10は、検知判定処理のフローチャートであり、メインルーチンの検知判定処理(ステップS005)の詳細な内容である。このフローチャートはサブルーチンとして処理される。判定手段7は、受信信号を複数のデジタルサンプリングデータとして演算処理するため、サンプリング値のタイミング番号nに1を代入してカウントの初期化し、先頭タイミング番号1のサンプリング値から順次加算してゆくための加算値の初期値であるsum(0)を0に初期化する(ステップS501)。
【0075】
次に判定手段7は、タイミング番号1のサンプリング値を加算する前値である受信波形差分加算データsum(0)に、基準波形データと受信波形データの差分の値である差分演算処理データdif(0)を加算して、受信波形差分加算データsum(1)を作成する(ステップS502)。
【0076】
さらに、判定手段は、ステップS502で演算されたsum(1)が、人体の存在を判断する第1の閾値であるTH1以上(本実施の形態では200以上)であれば(ステップS503:Yes)、人体はあるということで、次のステップに進む。
【0077】
第1の閾値を超えた場合であっても、sum(n)の前後の傾きが小さいときにはタイミング番号nの位置内に人体が存在しないと判定するために、判定手段7は、sum(n)が第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後の受信波形差分加算データの変化量であるdif(n+1)+dif(n)の演算をする。dif(n+1)+dif(n)の結果が第2の閾値TH2以上であれば(ステップS504:Yes)、細かなノイズの積み上げによってsum(n)が第1の閾値TH1を超えたのではなく、人体を検出しているという判断が行われる。
【0078】
次に、sum(n)が第1の閾値TH1を超え、dif(n+1)+dif(n)の結果が第2の閾値TH2以上であって人体が存在したと判定手段7が判定した場合でも、トイレのような狭い空間で複数回反射が起きたり、あるいは超音波同士が干渉しあって、人体があたかも遠方に移動してしまったような受信波形に偶然なってしまう場合がある。そのため、通常考えられる以上の急激な距離の変動を認めないという処理と、近距離で超音波の反射が起きた場合は、近距離に人体があると判定手段7は判定し、如何に急激な距離変化であっても、近距離側への変化は無条件に認めるという処理を同時に行う。判定手段7は、上記のために第1の閾値を超えた時のサンプリング値のタイミング番号nに対応する監視空間内の位置が、位置情報記憶手段xに記憶されている位置情報(それまで、人体がその位置にいるとして記憶していた値)より、所定距離TH3以上遠いかを判断する(ステップS508)。
【0079】
判定手段7は、現在のタイミング番号nが位置情報記憶手段xよりも、第3の閾値である所定距離TH3以上遠い側へ移動していないと判定すると(ステップS510:No)、判定手段7は人体が存在すると判定し、監視空間内の位置にあたる第1の閾値を超えた時のタイミング番号に対応するnの値を、判定手段7の記憶領域にある位置情報記憶手段xに代入し、位置情報の更新を行う(ステップS511)。
【0080】
受信波形データと基準波形データのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から加算した加算値であるsum(n)が第1の閾値TH1未満であれば(ステップS503:No)、タイミング番号nをアップカウント(ステップS505)し、タイミング番号nが100回以下なら(ステップS506:No)、ステップS502へもどり、加算が繰り返される。
【0081】
また、ステップS503でsum(n)が第1の閾値TH1を超えたと判定すると、判定手段7は、第1の閾値を超えた加算値のタイミング番号nの1つ前後の差分の値の差dif(n+1)+dif(n)が第2の閾値であるTH2未満であれば(ステップS504:No)、ステップS503と同様にタイミング番号nをアップカウント(ステップS505)し、タイミング番号nが100回以下なら(ステップS506:No)、ステップS502へもどり、加算が繰り返される。
【0082】
第1の閾値を超えた加算値のタイミング番号nと位置情報記憶手段xに記憶された位置情報との差が第3の閾値である所定距離TH3以上であれば(ステップS510:Yes)、複数回反射や超音波同士の干渉により、人体があたかも遠方に移動したような受信波形に偶然なってしまっただけで、タイミング番号nの値は信頼性に欠けると判断し、位置情報記憶手段xに記憶された位置情報に1を加えて更新する(ステップS507)。1を加えるのは、永久にxの更新ができなくなることを回避するためである。
【0083】
位置情報記憶手段xが100を越えた場合は(ステップS508:Yes)、位置情報記憶手段xに100を代入し(ステップS509)、位置情報記憶手段xが100を越えてない場合は(ステップS508:No)、位置情報記憶手段xはそのままの値となる。
【0084】
次に、判定手段7は、位置情報記憶手段xが、可変設定が出来る人体が検知されねばならない監視空間の最遠点以内にいるかを判断する第4の閾値TH4より大きければ(ステップS512:No)人体を非検知(ステップS513)とし、以下であれば(ステップS512:Yes)、人体を検知(ステップS514)として検知信号を出力し、メインルーチンに戻る(ステップS515)。
【0085】
タイミング番号nが100よりおおきくなった場合(ステップS506:Yes)は、判定手段7によりノイズしかなかったと判定され、以下ステップS507から同一フローでメインルーチンに戻る(ステップS515)。
【0086】
以上説明したように、本発明によれば、超音波人体センサを利用して、狭くて反射物体が多数存在する監視空間内で、人体が存在するか否かの判定を確実に行うために、人体が存在する場合と存在しない場合との差分を順次加算して第1の閾値を超えたところに人体が存在すると判定し、その第1の閾値を超えた位置に対し、その前後の差分の変化が小さい場合や検出位置の急激な遠方への変動が起こった場合には、人体が存在するとの判定を行わないことにより誤判定を防止することができる。
【0087】
また、本実施の形態における超音波人体センサ10をトイレ装置にすることによって、人体の検出の確率が高くなる。以下その構成について図11、12を用いて説明する。図11、12に、発明の実施形態における超音波人体センサ10を適用したトイレ装置を示す。
【0088】
図11に示すように、トイレルーム30にトイレ装置20が配置されており、トイレ装置20は、その前方下部に超音波人体センサ10が取り付けられている。
【0089】
トイレ装置は、超音波人体センサ10からの検出信号に基づいて、人体の存在を検出すると、便蓋を開く制御を行い、その後、人体がいなくなったことを検出すると、便蓋を閉じる制御を行う。
【0090】
図12に示すように、超音波人体センサ10は、監視空間Sの距離D1(以下、「監視空間距離」とする。)の範囲内でかつ所定の角度範囲で人体の存在の有無を検出するように設定されており、監視空間距離D1は、超音波人体センサ10の第4の閾値を変更することによって、最大でD2の距離まで監視空間にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】本発明の実施形態の超音波人体センサの全体構成を示すブロック図。
【図2】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図3】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図4】本発明の実施形態の超音波人体センサの判定手段の動作説明図。
【図5】本発明の実施形態の受信波形データ、基準波形データ、前記両信号波形データの差をとった差分波形データ、差分波形データを所定間隔であらわした3次元グラフ。
【図6】本発明の実施形態の超音波人体センサのメインルーチンを説明した制御フローチャート。
【図7】本発明の実施形態の送受信処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図8】本発明の実施形態の基準値記憶処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図9】本発明の実施形態の差分演算処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図10】本発明の実施形態の検知判定処理サブルーチンを説明した制御フローチャート。
【図11】本発明の実施形態のトイレ装置の設置状況を示す図。
【図12】本発明の実施形態のトイレ装置の設置状況を示す図。
【図13】超音波の動作原理を説明した図。
【符号の説明】
【0092】
1 発振手段
2 昇圧回路
3 超音波送送受信手段
4 受信・検波回路
5 受信波形処理手段
6 記憶手段
7 判定手段
8 マイクロコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとする受信波形変換手段と、
前記受信波形変換手段から出力される受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶する基準波形記憶手段と、
前記受信波形変換手段から順次出力される受信波形データを前記基準波形データと比較して前記監視空間内の人体の有無を判定し、その結果を出力する判定手段と、を備えた超音波人体センサにおいて、
前記判定手段は、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、前記監視空間内に人体が存在すると判定することを特徴とする超音波人体センサ。
【請求項2】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在すると判定すると共に、その位置情報を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1に記載の超音波人体センサ。
【請求項3】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置が、前記記憶手段にすでに記憶されている位置情報よりも所定距離以上遠い位置であると判定すると、前記記憶手段に記憶された位置情報の更新の記憶を行なわないことを特徴とする請求項2に記載の超音波人体センサ。
【請求項4】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の超音波人体センサ。
【請求項5】
前記判定手段は前記監視空間の範囲を変更可能としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の超音波人体センサ。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波人体センサを有することを特徴とするトイレ装置。
【請求項7】
監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段を用いて人体の有無の判定を行なう人体検出方法であって、
この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとするステップと、
前記受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶するステップと、
前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとときに、前記監視空間内に人体が存在すると判定するステップと、
を有する人体検出方法。
【請求項1】
監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとする受信波形変換手段と、
前記受信波形変換手段から出力される受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶する基準波形記憶手段と、
前記受信波形変換手段から順次出力される受信波形データを前記基準波形データと比較して前記監視空間内の人体の有無を判定し、その結果を出力する判定手段と、を備えた超音波人体センサにおいて、
前記判定手段は、前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとき、前記監視空間内に人体が存在すると判定することを特徴とする超音波人体センサ。
【請求項2】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在すると判定すると共に、その位置情報を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1に記載の超音波人体センサ。
【請求項3】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置が、前記記憶手段にすでに記憶されている位置情報よりも所定距離以上遠い位置であると判定すると、前記記憶手段に記憶された位置情報の更新の記憶を行なわないことを特徴とする請求項2に記載の超音波人体センサ。
【請求項4】
前記判定手段は、前記加算値が第1の閾値を超えた場合であっても、第1の閾値を超えたときのサンプリング値の前後のサンプリング値の差分が第2の閾値未満のときは、第1の閾値を超えたときのサンプリング値のサンプリングタイミングに対応する前記監視空間内の位置又はその位置よりも近くに人体が存在するとの判定をしないことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の超音波人体センサ。
【請求項5】
前記判定手段は前記監視空間の範囲を変更可能としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の超音波人体センサ。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波人体センサを有することを特徴とするトイレ装置。
【請求項7】
監視空間に向け、超音波を間欠的に送信すると共に、この送信に対する反射波を受信する超音波送受信手段を用いて人体の有無の判定を行なう人体検出方法であって、
この超音波送受信手段によって前記超音波を間欠的に送信するごとに、その反射波に対応して出力される受信信号を、所定周期で順次サンプリングしてA/D変換し、複数のサンプリング値から構成される受信波形データとするステップと、
前記受信波形データのうち、人体が存在していないタイミングで得られる受信波形データを基準波形データとして記憶するステップと、
前記受信波形データと前記基準波形データとの比較をサンプリング値ごとに行って、そのサンプリング値の差分を先頭のサンプリング値から順次加算し、その加算値が第1の閾値を超えたとときに、前記監視空間内に人体が存在すると判定するステップと、
を有する人体検出方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2006−317356(P2006−317356A)
【公開日】平成18年11月24日(2006.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−141976(P2005−141976)
【出願日】平成17年5月13日(2005.5.13)
【出願人】(000010087)東陶機器株式会社 (3,889)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年11月24日(2006.11.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年5月13日(2005.5.13)
【出願人】(000010087)東陶機器株式会社 (3,889)
【Fターム(参考)】
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