JP4239144B2 - 物体検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波の電波を利用して物体を検知する物体検知装置に係わり、特に、極近距離内（数ｃｍ〜数ｍ以内）の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知に好適な物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波の電波を利用した静止状態も含めた物体検知装置は、物体の検出が無い状態で学習する更新可能な基準信号と、ドップラー信号のレベル（定在波により生じる検波信号のと同じもの）との差分信号のレベルと所定の閾値との比較により検知するものが提案されている。（例えば特許文献１参照）
また同一文献中には、ドップラ信号の交流成分を併用して、物体の有無を判別するものも提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６２５２６号公報（第１−７頁、図１−図１３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の物体検知装置において、複数ある検知領域中で、静止を含めて検知したい検知領域の物体検知装置との最短距離が数ｃｍ程度で、逆に前記の検知領域よりも遠い検知領域の最長距離が数ｍ程度といったレベルの場合には、信号の大きさが距離の２乗の反比例で変化してしまうため、同一レベルの信号を利用すると、マイコンが利用する信号を得るためのＡ／Ｄ変換部に十分な分解能がないと、遠い側の検知領域に対して、適正な閾値の設定ができず、判定精度が大きく下がってしまうことがある。（例えば１０ｃｍと１ｍでは１／１００の信号の大きさになり、分解能が１０ビットであれば、１０段階分しか得られない。）これは、前記差分信号のレベルを利用した場合にも、さらにドップラー信号の交流成分を併用する場合においても、同一レベルの信号を利用している場合には、同様な不具合が発生する。
【０００５】
また、非検知中に基準信号を更新可能としているため、遠い検知領域で物体を検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）下では、基準信号が不適切なものとなり、差分信号のレベルそのものがずれたものとなり、誤検知しやすいという問題も発生する。
また上記不具合の対策として、前記交流成分を併用した場合でも、移動方向や完全な静止状態ではなく微少範囲での動きであるふらつき具合で、明確な周波数の移動を観測できない場合があり、十分に不具合を補いきれないことがある。
さらに差分信号のレベル自身も、距離に依存した１／２波長毎の節となる差分信号レベルの低い部分が存在し、この節の位置近辺の距離で静止された場合には、設定された閾値を下回っている状態が継続する可能性が高く、非検知となりやすくなる。
本発明は、上記課題を少なくとも１つ解決するためになされたもので、本発明の目的は、極近距離内（数ｃｍ〜数ｍ以内）の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知を、安定して精度良く検知可能な物体検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記目的を達成するために、高周波の送信波と物体によって跳ね返された受信波とが干渉した定在波を検波し、この検波信号を増幅して第１増幅信号を出力する第１増幅部と、前記第１増幅信号から所定周波数以上の信号を取り出す高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタからの出力を増幅して第２増幅信号を出力する第２増幅部と、前記第１増幅信号および第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、第１基準信号および第２基準信号を設定する基準信号設定部と、前記第２増幅信号と第２基準信号との差分である第２レベル信号に基づいて、第２検知領域の物体の有無を判定する第２判定部と、前記第２判定部によって第２検知領域に物体が存在すると判断されると、前記第１増幅信号と前記第１基準信号との差分である第１レベル信号または前記第２レベル信号に基づいて、物体検知装置から検知領域の中心までの距離が前記第２検知領域よりも近い第１検知領域内の物体の有無を判定する第１判定部と、前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部と、を備え、前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記移動方向判定部により前記第２検知領域から前記第１検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は前記第１検知領域の物体の有無の判定を行うよう構成されていることを特徴とする物体検知装置を提供する。
【０００７】
従って、検知領域の中心距離が異なる２つの検知領域における物体の有無を、互いに適切な増幅信号を利用して判定することができ、また検知領域の中心距離が近い第１検知領域は、増幅率の高い増幅信号も利用することで、わずかな物体の動きもとらえることができるため、定在波の節近辺となる位置に物体が位置する場合においても十分に補うことができ、安定して精度良く検知することができる。また基準信号も、各々の増幅信号の平均値を利用して設定しているため、ズレも少なく抑えることができ、精度良く検知することができる。また、第１検知領域よりも遠い第２検知領域内の物体の検知がない場合には、第１検知領域の物体の有無の判定を行わないようにしているため、検知したい物体以外による基準信号からのズレが生じても誤って検知に移行することが無く、より安定して精度良く検知することができる。
【０００９】
従って、第２検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまい、前記第１レベル信号が第１検知領域の物体を検知するレベルとなってしまっても、不用意に検知することを防止することができる。
【００１０】
請求項２では、前記物体検知装置は、前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部を備え、前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記第１判定部が第１検知領域の物体の検知判定中に、前記移動方向判定部により前記第１検知領域から前記第２検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は第１レベル信号のレベルにかかわらず、前記第１検知領域の物体の非検知に移行するよう構成されていることを特徴としている。
【００１１】
従って、第１検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置に離座動作で便座が浮き上がってしまった場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまい、前記第１レベル信号が第１検知領域の物体を検知するレベルを維持してしまっても、確実に非検知に移行することができる。
【００１２】
請求項３では、前記物体検知装置において、基準信号設定部は、前記第１判定部が第１検知領域の物体の非検知状態であり、かつ、前記移動方向判定部が移動方向の判定結果を確定していない状態において、前記第１増幅信号の平均値の変化に基づいて、前記第１基準信号を更新するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
従って、第２検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまった場合には、速やかに第１基準信号を更新することができ、適切な基準信号で物体の検知の判定をすることができる。また逆に、移動方向判定部の判定結果も利用することで、不用意に更新してしまうことも防止できる。
【００１４】
請求項４では、前記物体検知装置において、前記第１判定部が第１検知領域の物体を検知中において、前記移動方向判定部による第１検知領域から第２検知領域に向けた移動の非検知状態が、所定時間経過することにより、第１検知領域内での物体の継続した検知を判定し、前記第１判定部とは独立に信号を出力する第３判定部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
従って、第１検知領域内での物体の検知の継続を判定することにより、物体検知装置を組み込んだ制御機器の使用を確定（例えば便器洗浄装置であれば、便器洗浄をする必要ありと判断する等）したり、必要以上に留まっていることを検出したりするのに有効な信号を得ることができる。また前記第１判定部とは独立に信号を出力することにより、信号出力のタイミングを自由に設定することもできる。さらに検知対象となる物体が人体である場合等で、検知中に動きも無い状態が続けば、人体に異常が発生していることを検出することもでき、様々な用途への応用が可能となる。
【００１６】
請求項５では、前記物体検知装置は、送信波と物体によって跳ね返された受信波とを各々同数に分割し、位相差生成部を介して干渉させることによって得られる互いに位相の異なる定在波を各々検波して複数の検波信号を得るものであり、前記第１増幅部は、前記複数の検波信号を各々増幅して複数の第１増幅信号を出力するものであり、また、前記第２増幅部は、前記複数の第１増幅信号を各々高域通過フィルタを通過させた後に増幅し、複数の第２増幅信号を出力するものであり、さらに前記基準信号設定部は、前記複数の第１増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第１基準信号を設定すると共に、前記複数の第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第２基準信号を設定するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
従って、位相の異なる複数の検波信号を各々増幅し、これらを利用しているので、定在波による１／２波長毎の節を互いに補うことができ、第１増幅信号を利用した判定だけでも、より安定した物体の検知をすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施例の物体知装置１の構成を示すブロック図であり、図２は、物体検知装置１の基準信号設定部１ｇの構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施例の物体検知装置１は、１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波Ｓ１として送信する送信部１ａ、前記送信波Ｓ１が前方の人体等の物体で反射して得られる反射波を受信波Ｓ２として受信する受信部１ｂ、前記送信波Ｓ１の一部と前記受信波Ｓ２を干渉させて検波信号Ｓ３を得る検波部１ｃ、前記検波信号Ｓ３を増幅して第１増幅信号Ｓ４’を得る第１増幅部１ｄ、前記第１増幅信号Ｓ４’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、交流成分信号Ｓ５とする高域通過フィルタ１ｅ、前記交流成分信号Ｓ５を増幅して第２増幅信号Ｓ６’を得る第２増幅部１ｆ、前記第１増幅信号Ｓ４’および第２増幅信号Ｓ６’を取り込んでＡ／Ｄ変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部１ｚ、前記取込信号処理部１ｚにて得られた第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６各々のレベル判定の基準となる第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を設定および供給する基準信号設定部１ｇ、物体検知装置１の検知領域間の移動方向を前記第２増幅信号Ｓ６と第２基準信号Ｓ８により判定して移動方向判定結果Ｓ１１を出力する移動方向判定部１ｊ、前記第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６と、前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８と、前記移動方向判定結果Ｓ１１とにより、物体検知装置１が備える２つの検知領域の内で検知領域の中心距離の近い第１検知領域の物体の有無を判定して第１検知信号Ｓ９を出力する第１判定部１ｈ、前記第２増幅信号と前記第２基準信号Ｓ８とにより、検知領域の中心距離が遠い第２検知領域の物体の有無を判定して第２検知信号Ｓ１０を出力する第２判定部１ｉで構成されている。
また基準信号設定部１ｇには、前記第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６各々の第１平均値Ｓ１２および第２平均値Ｓ１３を演算する平均値演算部１ｎ、前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記第１平均値Ｓ１２および第２平均値Ｓ１３をもとに設定し直す更新判定部１ｋ、前記更新判定部１ｋにて設定された前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を記憶保持する基準信号記憶部１ｍから構成されている。
【００２１】
次に各部で行う制御フローについて説明する。
図３は、前記第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ１ｚで、接近判定処理を移動方向判定部１ｊで行い、次のＳｔｅｐ１ａに進み、前記接近判定処理で判定された接近判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ１ｂに進み、クリア中ならそのままこの制御フローを抜ける。Ｓｔｅｐ１ｂでは、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オン判定閾値ＴＨ１以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ１ｄに進み、第１検知カウンタＣｎｔ１をカウントアップしてＳｔｅｐ１ｅに進み、第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１に第１検知カウンタクリア時間Ｔ１をセットし、さらにＳｔｅｐ１ｈに進む。Ｓｔｅｐ１ｈでは、前記第１検知カウンタＣｎｔ１が予め設定された第１検知カウント数Ｎ１に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１ｂで、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オン判定閾値ＴＨ１未満であればＳｔｅｐ１ｃに進み、今度は第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オン判定閾値ＴＨ２以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ１ｇに進み、第２検知カウンタＣｎｔ２をカウントアップしてＳｔｅｐ１ｉに進み、Ｓｔｅｐ１ｅと同様に第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１に第１検知カウンタクリア時間Ｔ１をセットし、さらにＳｔｅｐ１ｊに進む。Ｓｔｅｐ１ｊでは、前記第２検知カウンタＣｎｔ２が予め設定された第２検知カウント数Ｎ２に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ１ｈおよびＳｔｅｐ１ｊで肯定された場合には、いずれもＳｔｅｐ１ｋに進み、第１検知フラグをセットしてＳｔｅｐ１ｎに進み、第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットしてＳｔｅｐ１ｐに進み、第１検知カウンタＣｎｔ１をクリアしてＳｔｅｐ１ｑに進み、第２検知カウンタＣｎｔ２をクリアしてこの制御フローを抜ける。またＳｔｅｐ１ｃで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オン判定閾値ＴＨ２未満であればＳｔｅｐ１ｆに進み、第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１が０かどうかを確認し、０でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。０の場合にはＳｔｅｐ１ｐ、Ｓｔｅｐ１ｑと進み、前記第１検知カウンタＣｎｔ１および第２検知カウンタＣｎｔ２の両カウンタをクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、確実に物体が検知したい第１検知領域に近付いている状況下で、オン判定を行うことができる。また、増幅率の異なる２つの増幅信号を併用することで、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にもわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。さらにタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１および第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２は、明記していないが、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【００２２】
図４は、前記第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ２ｚで、離遠判定処理を移動方向判定部１ｊで行い、次のＳｔｅｐ２ａに進み、前記離遠判定処理で判定された離遠判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ２ｂに進み、前記オン判定にてセットした前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２をクリアしてＳｔｅｐ２ｄに進み、離遠判定フラグをクリアしてさらにＳｔｅｐ２ｈに進み、第１検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。一方離遠判定フラグがクリア中ならＳｔｅｐ２ｃに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オフ判定閾値ＴＨ３未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ２ｅに進み、前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に再び前記第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ２ｆに進み、今度は第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オフ判定閾値ＴＨ４未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ２ｅに進み、同様に前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に再び前記第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ２ｇに進み、前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２が０かどうかを確認し、０でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。０ならＳｔｅｐ２ｈに進み、第１検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、物体が検知したい第１検知領域から離れた状況下であれば、確実にオフ判定を行うことができる。またもう一方で、第１オン判定閾値ＴＨ１＞第１オフ判定閾値ＴＨ３、第２オン判定閾値ＴＨ２＞第２オフ判定閾値ＴＨ４とすることにより、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にも、容易にオフしないようにすることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【００２３】
図５は、前記第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ３ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オン判定閾値ＴＨ５以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ３ｃに進み、第３検知カウンタＣｎｔ３をカウントアップしてＳｔｅｐ３ｄに進み、第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３に第３検知カウンタクリア時間Ｔ３をセットし、さらにＳｔｅｐ３ｅに進む。Ｓｔｅｐ３ｅでは、前記第３検知カウンタＣｎｔ３が予め設定された第３検知カウント数Ｎ３に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。前記第３検知カウンタＣｎｔ３が予め設定された第３検知カウント数Ｎ３に達している場合には、Ｓｔｅｐ３ｆに進み、第２検知フラグをセットしてＳｔｅｐ３ｇに進み、第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４に第２検知オフディレイ時間Ｔ４をセットしてＳｔｅｐ３ｈに進み、第３検知カウンタＣｎｔ３をクリアしてこの制御フローを抜ける。またＳｔｅｐ３ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オン判定閾値ＴＨ５未満であればＳｔｅｐ３ｂに進み、第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３が０かどうかを確認し、０でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。０の場合にはＳｔｅｐ３ｈに進み、前記第３検知カウンタＣｎｔ３をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、増幅率の高い第２増幅信号を利用することで、第１検知領域より検知領域の中心距離が遠い第２検知領域をわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。またタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３および第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４は、他のタイマーと同様に、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【００２４】
図６は、前記第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ４ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オフ判定閾値ＴＨ６未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ４ｂに進み、前記オン判定でセットした第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４に再び前記第２検知オフディレイ時間Ｔ４をセットしてこの制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ４ｃに進み、前記第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４が０かどうかを確認し、０でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。０ならＳｔｅｐ４ｄに進み、第２検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、さらに第３オン判定閾値ＴＨ５＞第３オフ判定閾値ＴＨ６と、増幅率の高い第２増幅信号を利用することにより、第１検知領域より検知領域の中心距離が遠い第２検知領域をわずかな動きだけで、容易にオフしないようにすることができ、一方でタイマー等の時間要素を加えることで、不要なオン状態の継続を防止することができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【００２５】
図７は、移動方向判定部１ｊの第２検知領域から第１検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ５ａでは、前記第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚに対して第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならＳｔｅｐ５ｂへ進み、それ以外はＳｔｅｐ５ｃへ進む。正であれば直近の最大値ＷｂＨ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値ＷｂＬ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Ｓｔｅｐ５ｂ〜Ｓｔｅｐ５ｇでは、最大値と最小値の差分が増加傾向にあるかどうか確認し、Ｓｔｅｐ５ｂのルートであれ、Ｓｔｅｐ５ｃのルートであれ、３ステップ分通過すればＳｔｅｐ５ｈへ進み、それ以外ではＳｔｅｐ５ｉ
へ進み、Ｗｂ（０）の振幅は増加傾向にないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ５ｈでは、Ｗｂ（０）の一番古い最大値と最小値の差分が接近判定閾値ＴＨ７を超えているかどうか確認し、超えていれば接近判定フラグをセットし、超えていなければ十分に接近した距離ではないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第２検知領域から第１検知領域に向かう接近動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に接近検知してしまうことも防止できる。
【００２６】
図８は、移動方向判定部１ｊの第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ６ａでは、前記第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚに対して第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならＳｔｅｐ６ｂへ進み、それ以外はＳｔｅｐ６ｃへ進む。正であれば直近の最大値ＷｂＨ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値ＷｂＬ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Ｓｔｅｐ６ｂ〜Ｓｔｅｐ６ｇでは、最大値と最小値の差分が減少傾向にあるかどうか確認し、Ｓｔｅｐ６ｂのルートであれ、Ｓｔｅｐ６ｃのルートであれ、３ステップ分通過すればＳｔｅｐ６ｈへ進み、それ以外ではＳｔｅｐ６ｉ
へ進み、Ｗｂ（０）の振幅は減少傾向にないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ６ｈでは、Ｗｂ（０）の一番古い最大値と最小値の差分が離遠判定閾値ＴＨ８を下回っているかどうか確認し、下回っていれば離遠判定フラグをセットし、下回っていなければ十分に離遠した距離ではないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に離遠検知してしまうことも防止できる。
【００２７】
図９は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Ｓｔｅｐ７ａでは、第１検知フラグの状態、つまり第１検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればＳｔｅｐ７ｂへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ７ｂでは、移動方向判定部１ｊで判定された接近判定フラグを確認し、クリアされていればＳｔｅｐ７ｃへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ７ｃでは、移動方向判定部１ｊで判定された離遠判定フラグを確認し、クリアされていればＳｔｅｐ７ｄへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。上記のように３つのフラグを利用している理由は、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。次のＳｔｅｐ７ｄでは、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１更新判定閾値ＴＨ９以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ７ｅへ進み、越えていればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、上記で確認した３つのフラグはセットされていないが、この判定中であったり、判定直前であるような場合に検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Ｓｔｅｐ７ｆでは、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第２更新判定閾値ＴＨ１０以上かどうか確認し、以上であればＳｔｅｐ７ｆへ進んで第１基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第１基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【００２８】
図１０は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第２基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Ｓｔｅｐ８ａでは、第２検知フラグの状態、つまり第１検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればＳｔｅｐ７８へ進み、セット中であればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ８ｂでは、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３更新判定閾値ＴＨ１１以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ８ｃへ進み、越えていればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このようにフラグによる判定や閾値判定をしているのは、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Ｓｔｅｐ８ｃでは、第２増幅信号Ｓ６の現在の平均値Ｗｂａｖｇ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第４更新判定閾値ＴＨ１２以上かどうか確認し、以上であればＳｔｅｐ８ｄへ進んで第２基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第２基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【００２９】
図１１は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号設定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ９ａで、前記第１基準信号更新判定で判定される第１基準信号更新判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ９ｂに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１増幅信号Ｓ４の過去の平均値Ｗａａｖｇ（ｎ）との差分の絶対値が、第１設定判定閾値ＴＨ１３以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ９ｃに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４をカウントアップしてＳｔｅｐ９ｄに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４が予め設定された第１設定カウント数Ｎ４に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。達している場合にはＳｔｅｐ９ｅに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）を第１基準信号Ｓ７の設定値ＷａｚをセットしてＳｔｅｐ９ｆに進み、第１基準信号更新フラグをクリアしてさらにＳｔｅｐ９ｇに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４をクリアしてこの制御フローを抜ける。一方Ｓｔｅｐ９ａで、第１基準信号更新フラグがクリア中であった場合と、Ｓｔｅｐ９ｂで第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１増幅信号Ｓ４の過去の平均値Ｗａａｖｇ（ｎ）との差分の絶対値が、第１設定判定閾値ＴＨ１３を越えている場合にはＳｔｅｐ９ｇに進み、前記第１設定カウンタＣｎｔ４をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、第１増幅信号Ｓ４の平均値が一定時間安定している状態のその平均値を第１基準信号Ｗｂｚとすることができ、適切な基準信号を利用することで、より確実に物体の検知が可能となっている。
また改めて図示しないが、第２基準信号設定フローについても利用する信号は異なるが概ね同様の制御フローである。
さらに上記の制御フローを束ねる物体検知装置１のメインフローについて説明する。
【００３０】
図２０は、物体検知装置１の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
まず最初にＳｔｅｐ１３ａで、２つの増幅部から出力される各部で利用する２つの増幅信号の取込信号処理部１ｚで取込信号処理を行い、次のＳｔｅｐ１３ｂに進む。図１でも記述したように、この取込信号処理ではアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換や、現在値を含めた複数の過去値や過去を含めた複数の極大極小値を、サンプリング更新による時間経過に伴うデータシフトをしながら記憶処理する等の信号処理が行われている。Ｓｔｅｐ１３ｂでは、第２検知フラグの状態を確認し、クリア中であればＳｔｅｐ１３ｃに進み、第２オン判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。セット中であればＳｔｅｐ１３ｄへ進み、第１検知フラグを確認する。第１検知フラグがセット中であればＳｔｅｐ１３ｆに進み、第１オフ判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリア中であればＳｔｅｐ１３ｅに進み、第１オン判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｇに進む。Ｓｔｅｐ１３ｇでは、前記第１オン判定処理で第１検知フラグがセットされたかを確認し、セットされていれば次に進み、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリアのままならＳｔｅｐ１３ｈに進み、引き続き第２オフ判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。
このような制御フローにすることで、物体の有無の検知を適宜行うことができる。
なおここでは、物体検知装置１に対して物体は第２検知領域への侵入なしに第１検知領域に侵入することがない場合を前提としており、第２検知領域の物体の有無の検知を優先している。
【００３１】
次に、本発明の第２実施例として２位相の物体検知装置について説明する。
図１２は、本発明の第２実施例の物体検知装置２の構成を示すブロック図であり、また図１３は、物体検知装置２の基準信号設定部２ｇの構成を示すブロック図である。
本発明の第２実施例の物体検知装置２も、位相の異なる２位相分の信号がある点を除けば、第１実施例の物体検知装置１とほぼ同様な構成で、１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波Ｓ２１として送信する送信部２ａ、前記送信波Ｓ２１が人体等の物体で反射して得られる反射波を、受信波Ｓ２２として受信する受信部２ｂ、前記送信波Ｓ２１の一部と前記受信波Ｓ２２をそれぞれ２つに分割して、前記送信波Ｓ２１の分割した２つの送信波の位相を９０度ずらす位相差生成部２ｃ、位相差生成部２ｘで得られた位相の異なる２つの送信波Ｓ２３と分割された受信波Ｓ２４を、それぞれ干渉させて９０度位相の異なる第１位相検波信号Ｓ２５と第２位相検波信号Ｓ２９を得る検波部２ｃ、前記第１位相検波信号Ｓ２５を増幅して、第１位相第１増幅信号Ｓ２６’を得る第１位相第１増幅部２ｄ、前記第２位相検波信号Ｓ２９を増幅して、第２位相第１増幅信号Ｓ３０’を得る第２位相第１増幅部２ｋ、前記第１位相第１増幅信号Ｓ２６’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第１位相交流成分信号Ｓ２７とする第１位相高域通過フィルタ２ｅ、前記第２位相第１増幅信号Ｓ３０’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第２位相交流成分信号Ｓ３１とする第２位相高域通過フィルタ２ｍ、前記第１位相交流成分信号Ｓ２７を増幅して、第１位相第２増幅信号Ｓ２８’を得る第１位相第２増幅部２ｆ、前記第２位相交流成分信号Ｓ３１を増幅して、第２位相第２増幅信号Ｓ３２’を得る第２位相第２増幅部２ｎ、前記各々の増幅信号を各々取り込んでＡ／Ｄ変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部２ｚ、前記取込信号処理部２ｚにて得られた各々の増幅信号の各々のレベル判定の基準となる第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とを、設定および供給する基準信号設定部２ｇ、物体検知装置２の検知領域間の移動方向を、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより判定して移動方向判定結果Ｓ３７を出力する移動方向判定部２ｊ、前記全増幅信号と前記全基準信号および前記移動方向判定結果Ｓ３７とにより、物体検知装置２が備える複数の検知領域の内で最も中心距離の近い第１検知領域の物体の有無を判定して第１検知信号Ｓ３５を出力する第１判定部２ｈ、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と前記第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより、第１検知領域より中心距離が遠い第２検知領域の物体の有無を判定して第２検知信号Ｓ３６を出力する第２判定部２ｉ、さらに前記第１検知信号Ｓ３５と移動方向判定結果Ｓ３７と、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と、前記第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより、前記第１検知領域内での物体の継続した検知を判定し検知継続判定信号Ｓ４０を出力する第３判定部２ｐから構成されている。
【００３２】
また基準信号設定部２ｇには、前記第１位相第１増幅信号Ｓ２６および第２位相第１増幅信号Ｓ３０の各々の平均値Ｓ３８と、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２の各々の平均値Ｓ３９を演算する平均値演算部２Ｓ、前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記各々の平均値をもとに設定し直す更新判定部２ｒ、前記更新判定部２ｒにて設定された前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４を記憶保持する基準信号記憶部２ｑから構成されている。
上記のように、第２の実施例の物体検知装置２では、第１実施例の人体検知装置２と比較し、２つの９０度位相の異なる検波信号を利用し、定在波の波長の１／２の距離を周期とした節に対して互いの節の部分を効率的に補うことができるような構成としている。 次に、上記本発明の第２の実施例である物体検知装置２を制御機器に組み込んだ実施例として便器装置について図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１４は、本発明の第２実施例の物体検知装置２を組み込んだ便器装置３をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
便器装置３は大きく分けて、陶器で構成された土台となる便器部７、便器装置３の備える用便後の局部を温水で洗浄する局部洗浄や用便後に便器部７内に洗浄水を流す便器洗浄といった各機能を司る各機能生成手段と、前記各機能生成手段を制御する制御手段、および便器装置３の前記各機能の不用意な動作の防止や、使用者が適切に使用するための手段として組み込まれている使用者を検知する本発明の第２実施例の物検知装置２を、内部に収納する本体部４、内部に加熱手段を備えて本体部４に回転自在に枢軸された便座部５、そして便座部５の開口部を閉止状態にて塞ぐ便座部５と同様に本体部４に回転自在に枢軸された便蓋部６から構成されている。また、高周波の電波は、本体部４の外郭部材であるＡＢＳ樹脂や、便蓋部６の構成部材であるＰＰを透過することが可能であるため、フィルタ等の別部材を組み込むような切り欠き等を本体部４の外郭部材の人体検知方向には設けておらず、本体部４に被水等が起きても内部への浸水することがないようになっている。
ここで物体検知装置２は、便座部５と便蓋部６が回転自在に枢軸されている位置の後方で、左右方向において略中央に配置されており、高さ方向は、枢軸されている高さとほぼ同等の位置に配置している。また本体部４内への組込状況は、本体部４の対向する外郭部材の内壁面と略平行に配置されている。このように配置しているのは、高周波の電波は本体部４や便蓋部６等の構成部材である樹脂を透過する一方で、誘電率の異なる境界面での反射や、構成部材内を透過する際の屈折が少なからず発生してしまためで、本体部４の外郭部材や開放状態の便蓋部６を透過する際において、入射角が垂直なので、垂直方向への反射は発生するが、屈折や反射による不要な方向への分散を抑えることができる。これにより、本体部４内に物体検知装置２を配置したことによる本来物体検知装置２が備えている検知感度の低下を抑えることができる。
【００３４】
図２１は、便器装置３に組み込んだ場合の物体検知装置２が物体の有無を検知する２つの検知領域を示す側面図である。検知領域の中心距離が近い第１検知領域は、便器装置３が備える便座部５に着座した人体Ｃ１を検知するための検知領域である着座検知領域Ａである。前記着座検知領域Ａは、便座部５上方で本体部前方に位置し、検知領域の中心点Ａ１は標準的な位置に着座した人体Ｃ１の中心部近辺となっており、物体検知装置２からの距離Ａ２はおよそ１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度である。また検知領域の中心距離が遠い第２検知領域は、便器装置３の前方に立ち、脱衣や着衣といった動作を行う立ち姿勢の人体Ｃ２を検知するための検知領域である遠方検知領域Ｂである。前記遠方検知領域Ｂは、前記着座検知領域Ａと同一直線上にあり、検知領域の中心点Ｂ１は標準的な位置に立つ立ち姿勢の人体Ｃ２の中心部近辺となっており、物体検知装置２からの距離Ｂ２はおよそ６０ｃｍ〜８０ｃｍ程度である。
次に、検知したい物体である人体検知中に起こる便蓋部６の開閉姿勢変化による影響について、信号波形の一例をもとに説明する。
【００３５】
図１５は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の第１位相第１増幅信号の信号波形の１例を示す図である。（ａ）は使用状況全体を示す図であり、（ｂ）は便蓋部６の開放時近傍の拡大図であり、（ｃ）は便座部５への着座動作近傍の拡大図である。
図１５において、大きめの振幅をともなった信号波形は、図１２で示した第１位相第１増幅信号Ｓ２６の離散時間領域での信号波形Ｗ１（ｚ）であり、前記信号波形の振幅の略中心を通った振幅の少ない信号波形は、図１３で示した平均値演算部２ｓで演算された平均値Ｓ３８の１つである第１位相第１増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形Ｗ１ａｖｇ（ｚ）である。また１点鎖線で示しているのは、前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３の１つである第１位相第１第１基準信号の設定値Ｗ１Ｚである。なおこの第１位相第１基準信号の設定値Ｗ１Ｚは、平均値の信号波形Ｗ１ａｖｇ（ｚ）が安定した状態で更新されるため、図１５（ｂ）に示すように更新点Ｐ２’でステップ状に変化する。
【００３６】
（ａ）に示す信号波形をもとに便器装置３の使用状況を時間的流れで説明する。
まず左端は便蓋部６の閉止状態での待機状態である。その後トイレ内への入室点Ｐ１に達し、人体の遠方領域での動きによりＷ１（ｚ）の振幅が若干大きくなる。次に便蓋部６の開放動作開始点Ｐ２に達し、この便蓋部６の動きによりＷ１（ｚ）が振幅の中心も含めて大きく変動すると共に、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）も大きく変動する。さらに脱衣動作等を行った後、着座に向けた接近動作開始点Ｐ３に達し、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）は安定したままＷ１（ｚ）の振幅が連続的に増加傾向となる。着座点Ｐ４に達すると、Ｗ１（ｚ）の振幅はほとんどなくり、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）も含め着座に向けた接近動作中のＷ１ａｖｇ（ｚ）からはずれた状態で安定する。用便終了後の離座動作開始点Ｐ５に達すると、Ｗ１（ｚ）の振幅が連続的に減少傾向となり、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）は着座に向けた接近動作中と同レベルに安定する。その後の着衣動作等では先の脱衣動作と同様な状態が続く。また図示していないが、便蓋部６の閉止動作が入れば、先述した便蓋部６の開放動作開始点Ｐ２以前と同様な状態となる。
図１５（ｂ）と（ｃ）を比較して分かるように、単純に信号波形と基準信号との差分信号のレベルだけで着座領域での人体を検知するようにしていると、便蓋部６の開放動作を着座領域での人体検知と判断してしまう恐れがあるのに対して、Ｗ１（ｚ）の振幅の連続的な増加傾向等の接近判定を経由しない限り、着座領域での人体検知はないとしておけば、人体の着座動作と便蓋部６の開閉動作を区別することができる。つまり、遠方領域から着座領域に向けた移動を判定する必要がある。このため、図１２に示すように、移動方向判定部２ｊで判定される移動方向判定結果Ｓ３７を着座領域の判定に利用するようにしている。また、便蓋部６の開閉動作によるズレを補正するために、遠方領域において人体検知中であっても、基準信号を更新する必要があり、図９で示したＳｔｅｐ７ｅの第１更新判定閾値ＴＨ９を、人体の動きにより生ずる差分信号のレベルよりも大きい値としている。このように設定しておけば、便蓋部６により、大きく平均値が変動した場合にも、適切に基準信号の更新を行うことができる。
【００３７】
図１６は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の２つの第２増幅信号の位相の関係を示すグラフである。（ａ）は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、（ｂ）は接近時、（ｃ）は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
２つの検波信号から得られる第１位相第２増幅信号Ｗ３および９０度位相をずらした第２位相第２増幅信号Ｗ４は、互いに（ａ）に示すような関係にある。この状況において、２点差線で示す位置から左方向に動くことは接近を意味し、逆に右方向に動くことは離遠を意味している。これをそれぞれ時間軸で記載した図が（ｂ）と（ｃ）である。まず（ｂ）で接近方向について説明すると、Ｗ４（ｚ）が基準信号の設定値に向かう時に、Ｗ３（ｚ）は最大値に向かう動きをする。またＷ３（ｚ）は位相の９０度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはＷ４（ｚ）がＷ３（ｚ）に対して先行することになる。次に（ｃ）で離遠方向について説明すると、、Ｗ３（ｚ）が基準信号の設定値に向かう時に、Ｗ４（ｚ）は最大値に向かう動きをする。またＷ４（ｚ）は位相の９０度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはＷ３（ｚ）がＷ４（ｚ）に対して先行することになる。つまり、移動方向の違いで互いの時間領域での遅れと進みが逆転することになる。これを利用することで移動方向の判定は可能である。
【００３８】
以下に、上記を利用した接近判定のフローを説明する。
図１７は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの接近判定フローを示すフローチャート図である。
まずＳｔｅｐ１０ａでは、Ｗ４（ｚ）の直前値Ｗ４（１）と現在値Ｗ４（０）の差分が第２増幅信号変動判定閾値ＴＨＡ以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならＳｔｅｐ１０ｂへ進み、未満ならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にＳｔｅｐ１０ｂでは、現在値Ｗ４（０）と第２位相第２基準信号の設定値Ｗ４Ｚとの差分の絶対値が第２位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値ＴＨＢ以内かどうか確認し、以内ならＳｔｅｐ１０ｃへ進み、超えるならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Ｓｔｅｐ１０ｃでは、現在値Ｗ３（０）と第１位相第２基準信号の設定値Ｗ３Ｚとの差分の絶対値が接近判定閾値ＴＨＣ以上かどうか確認し、以上ならＳｔｅｐ１０ｄへ進み、未満ならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認と十分に大きな振幅が発生しているかの確認をしており、振幅が小さければ無視するようにしている。Ｓｔｅｐ１０ｄでは、接近検知カウンタＣＣＮＴをカウントアップし、さらにＳｔｅｐ１０ｅに進み、接近判定継続タイマーＣＴＩＭに接近判定継続時間ＴＡを設定してＳｔｅｐ１０ｆへ進み、Ｓｔｅｐ１０ｆでは、接近検知カウンタＣＣＮＴの値が接近検知カウント数ＮＡに達したかどうか確認し、達したならＳｔｅｐ１０ｊへ進み、接近判定フラグをセットし、未達ならＳｔｅｐ１０ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１０ｇでは、前記接近判定継続タイマーＣＴＩＭが０かどうかを確認し、０でないならそのままＳｔｅｐ１０ｋへ進み、また０となっているならＳｔｅｐ１０ｈに進み前記接近検知カウンタＣＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１０ｉに進み、前記接近判定継続タイマーＣＴＩＭをクリアしてＳｔｅｐ１０ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。
【００３９】
次に、逆向きの離遠判定のフローを説明する。
図１８は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
まずＳｔｅｐ１１ａでは、Ｗ３（ｚ）の直前値Ｗ３（１）と現在値Ｗ３（０）の差分が第２増幅信号変動判定閾値ＴＨＤ以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならＳｔｅｐ１１ｂへ進み、未満ならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にＳｔｅｐ１１ｂでは、現在値Ｗ３（０）と第１位相第２基準信号の設定値Ｗ３Ｚとの差分の絶対値が第１位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値ＴＨＥ以内かどうか確認し、以内ならＳｔｅｐ１１ｃへ進み、超えるならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Ｓｔｅｐ１１ｃでは、現在値Ｗ４（０）と第２位相第２基準信号の設定値Ｗ４Ｚとの差分の絶対値が離遠判定閾値ＴＨＦ以下かどうか確認し、以下ならＳｔｅｐ１１ｄへ進み、越えるならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認とある程度振幅が小さくなっているかの確認をしており、振幅が大きければ無視するようにしている。Ｓｔｅｐ１１ｄでは、離遠検知カウンタＲＣＮＴをカウントアップし、さらにＳｔｅｐ１１ｅに進み、離遠判定継続タイマーＲＴＩＭに離遠判定継続時間ＴＢを設定してＳｔｅｐ１１ｆへ進み、Ｓｔｅｐ１１ｆでは、離遠検知カウンタＲＣＮＴの値が離遠検知カウント数ＮＢに達したかどうか確認し、達したならＳｔｅｐ１１ｊへ進み、離遠判定フラグをセットし、未達ならＳｔｅｐ１１ｋへ進み、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１１ｇでは、前記離遠判定継続タイマーＲＴＩＭが０かどうかを確認し、０でないならそのままＳｔｅｐ１１ｋへ進み、また０となっているならＳｔｅｐ１１ｈに進み前記離遠検知カウンタＲＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１１ｉに進み、前記離遠判定継続タイマーＲＴＩＭをクリアしてＳｔｅｐ１１ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。上記実施例では、時間領域において先行する側が基準信号の設定値に向かうポイントを移動方向の判定に利用しているが、逆に遅れ側が基準信号の設定値に向かうポイントや、最大値や最小値近傍の上昇方向と下降方向との切り替わりポイントを利用することも可能である。
【００４０】
次に、第３判定部２ｐの制御フローについて説明する。
図１９は、第３判定部２ｐの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
Ｓｔｅｐ１２ａでは、着座検知中かどうかを確認し、検知中であればＳｔｅｐ１２ｂへ進み、移動方向判定部２ｊでの接近もしくは離遠のいずれかの判定フラグがセットされているかどうかを確認し、いずれもクリアされていればＳｔｅｐ１２ｃへ進み、２位相分のいずれか一方でも第２増幅信号に所定以上の振幅があるかどうか確認し、いずれの第２増幅信号も振幅が少ないのであれば、Ｓｔｅｐ１２ｄへ進み、検知継続カウンタＥＣＮＴをカウントアップし、Ｓｔｅｐ１２ｆに進み、前記検知継続カウンタＥＣＮＴが検知継続判定カウント数ＮＸに達したかどうか確認し、達していればＳｔｅｐ１２ｇに進み、検知継続フラグをセットしてこの制御フローを抜けるようにしている。達していない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。また一方でＳｔｅｐ１２ａで着座非検知中であった場合や、Ｓｔｅｐ１２ｂで移動方向判定部２ｊでの接近もしくは離遠のいずれか一方でも判定フラグがセットされている場合や、Ｓｔｅｐ１２ｃで２位相分のいずれか一方でも第２増幅信号に所定以上の振幅がある場合、Ｓｔｅｐ１２ｅへ進み、前記検知継続カウンタＥＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１２ｈに進み、検知継続フラグをクリアしてこの制御フローを抜けるようにしている。このような制御フローにしているのは、人体は例え着座していてもある程度の動きがあるはずだが、もし仮に動きが完全に無くなってしまった場合には、何らかその人体に異常があったと考えるため、これを物体検知装置２自身で行えるようにするためであり、逆に少しでも、動きがあれば容易に前記検知継続カウンタＥＣＮＴはクリアできるため、本当に異常な時だけ検知継続フラグをセットすることができ、便座装置３に直接判定信号を送ることができる。また、物体の存在の継続だけを判定する場合には、この制御フローからＳｔｅｐ１２ｃを省くことで容易に対応することができ、さらに、カウンタのクリア条件に時間的要素を加味することで累積的に処理して、便座装置３の利用判定を行い自動便器洗浄等の機能を確定させることもできる。
【００４１】
なお、ここでは改めて他の制御フローについては記載していないが、各部が行う制御フローは、本発明の第１の実施例にて説明してきた図３から図１１および図２０に示す制御フローが適用できる。例えば、図３の制御フローを例に上げると、Ｓｔｅｐ１ｂでは１つ第１増幅信号を利用しているが、ここを２位相分の第１増幅信号で判定し、いずれか一方でも満足すればＳｔｅｐ１ｄに進むようにできる。このようにすることでより確実にオン判定ができる。
また、本発明の実施例では、人体検知装置は１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を送信波の中心周波数とする電波で検知するもので記載したが、マイクロ波やミリ波と称される高周波の電波であれば、特に使用する周波数を限定するものではない。
また、本発明の人体検知装置を組み込んだ制御機器に、便器部と一体となった便器装置を例として記載したが、便器装置としては便器部と別体となったものでも良く、また、可動部等を備えた人体以外の定在波の影響を受けるような他の制御機器にも好適であり、特に制御機器を限定するものではない。
また本発明では、着座検知領域Ａと遠方検知領域Ｂの２つの間についての説明であったが、例えば、さらに遠い検知領域を持つような場合等では、もととなる信号である検波信号を各々検知したい検知領域に応じた適切な第１増幅部で増幅し、さらに高域通過フィルタと第２増幅部を設けて、隣り合う検知領域の組合せで検知するよう構成することで、容易に対応することができ、さらに複数の検知領域の物体の有無を検知することを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の物体知装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】物体検知装置１の基準信号設定部１ｇの構成を示すブロック図である。
【図３】第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図４】第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図５】第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図６】第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図７】移動方向判定部１ｊの第２検知領域から第１検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図８】移動方向判定部１ｊの第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図９】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図１０】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第２基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図１１】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号設定フローを示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の第２実施例の物体検知装置２の構成を示すブロック図である。
【図１３】物体検知装置２の基準信号設定部２ｇの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施例の物体検知装置２を組み込んだ便器装置３をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
【図１５】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の第１位相第１増幅信号の信号波形の１例を示す図である。（ａ）は使用状況全体を示す図であり、（ｂ）は便蓋部６の開放時近傍の拡大図であり、（ｃ）は便座部５への着座動作近傍の拡大図である。
【図１６】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の２つの第２増幅信号の位相の関係を示すグラフである。（ａ）は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、（ｂ）は接近時、（ｃ）は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
【図１７】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図１８】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図１９】第３判定部２ｐの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
【図２０】物体検知装置１の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
【図２１】便器装置３に組み込んだ場合の物体検知装置２が物体の有無を検知する２つの検知領域を示す側面図である。
【符号の説明】
１、２ … 物体検知装置， １ａ、２ａ …送信部， １ｂ、２ｂ … 受信部，
１ｃ、２ｃ … 検波部， １ｄ … 第１増幅部， １ｅ … 高域通過フィルタ，
１ｆ … 第２増幅部， １ｇ、２ｇ … 基準信号設定部，
１ｈ、２ｈ … 第１判定部， １ｉ、２ｉ … 第２判定部，
１ｊ、２ｊ … 移動方向判定部， １ｋ、２ｒ … 更新判定部，
１ｍ、２ｑ … 基準信号記憶部， １ｎ、２ｓ … 平均値演算部，
１ｚ、２ｚ … 取込信号処理部，
２ｄ … 第１位相第１増幅部， ２ｅ … 第１位相高域通過フィルタ，
２ｆ … 第１位相第２増幅部， ２ｋ … 第２位相第１増幅部，
２ｍ … 第２位相高域通過フィルタ， ２ｇ … 第２位相第２増幅部，
２ｐ … 第３判定部， ２ｘ … 位相差生成部， ３ … 便器装置，
４ … 本体部， ５ … 便座部， ６ … 便蓋部， ７ … 便器部，
Ｓ１、Ｓ２１ … 送信波， Ｓ２、Ｓ２２ … 受信波， Ｓ３ … 検波信号，
Ｓ４ … 第１増幅信号， Ｓ４‘ … 取込信号処理前の第１増幅信号，
Ｓ５ … 交流成分信号， Ｓ６ … 第２増幅信号，
Ｓ６‘ … 取込信号処理前の第２増幅信号，
Ｓ７ … 第１基準信号， Ｓ８ … 第２基準信号，
Ｓ９、Ｓ３５ … 第１検知信号， Ｓ１０、Ｓ３６ … 第２検知信号，
Ｓ１１、Ｓ３７ … 移動方向判定結果，
Ｓ１２ … 第１平均値， Ｓ１３ … 第２平均値，
Ｓ２３ … 位相の異なる２つの送信波， Ｓ２４ … 分割された受信波，
Ｓ２５ … 第１位相検波信号， Ｓ２６ … 第１位相第１増幅信号，
Ｓ２６‘ … 取込信号処理前の第１位相第１増幅信号，
Ｓ２７ … 第１位相交流成分信号， Ｓ２８ … 第１位相第２増幅信号，
Ｓ２８‘ … 取込信号処理前の第１位相第２増幅信号，
Ｓ２９ … 第２位相検波信号， Ｓ３０ … 第２位相第１増幅信号，
Ｓ３０‘ … 取込信号処理前の第２位相第１増幅信号，
Ｓ３１ … 第２位相交流成分信号， Ｓ３２ … 第２位相第２増幅信号，
Ｓ３２‘ … 取込信号処理前の第２位相第２増幅信号，
Ｓ３３ … 第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号，
Ｓ３４ … 第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号，
Ｓ３５ … 第１検知信号， Ｓ３６ … 第２検知信号，
Ｓ３７ … 移動方向判定結果， Ｓ４０ … 検知継続判定信号，
Ｓ３８ … 第１位相および第２位相の第１増幅信号各々の平均値，
Ｓ３９ … 第１位相および第２位相の第２増幅信号各々の平均値，
Ｗａ（０） … 第１増幅信号の現在値， ＷａＺ … 第１基準信号の設定値，
Ｗａａｖｇ（０） … 第１増幅信号の現在の平均値，
Ｗａａｖｇ（ｎ） … 第１増幅信号の過去の平均値，
Ｗｂ（０） … 第２増幅信号の現在値， ＷｂＺ … 第２基準信号の設定値，
Ｗｂａｖｇ（ｚ） … 第２増幅信号の現在の平均値，
ＷｂＨ１、ＷｂＨ２、ＷｂＨ３ … 第２増幅信号最大値［末尾１が直近］，
ＷｂＬ１、ＷｂＬ２、ＷｂＬ３ … 第２増幅信号最小値［末尾１が直近］，
Ｗ１（ｚ） … 第１位相第１増幅信号の離散時間領域での信号波形，
Ｗ１ａｖｇ（ｚ） … 第１位相第１増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形，
※［Ｗ１（０）他のｚ＝０は現在値を示す］
Ｗ１Ｚ … 第１位相第１基準信号の設定値，
Ｗ３（ｚ） … 第１位相第２増幅信号［Ｗ３（０）は現在値］，
Ｗ４（ｚ） … 第２位相第２増幅信号［Ｗ４（０）は現在値］，
Ｗ３Ｚ … 第１位相第２基準信号の設定値，
Ｗ４Ｚ … 第２位相第２基準信号の設定値，
Ｐ１ … 入室点， Ｐ２ … 便蓋部開放動作開始点，
Ｐ２’ … 更新点， Ｐ３ … 着座動作開始点，
Ｐ４ … 着座点， Ｐ５ … 離座動作開始点，
ＴＨ１ … 第１オン判定閾値， ＴＨ２ … 第２オン判定閾値，
ＴＨ３ … 第１オフ判定閾値， ＴＨ４ … 第２オフ判定閾値，
ＴＨ５ … 第３オン判定閾値， ＴＨ６ … 第３オフ判定閾値，
ＴＨ７ … 接近判定閾値， ＴＨ８ … 離遠判定閾値，
ＴＨ９ … 第１更新判定閾値， ＴＨ１０ … 第２更新判定閾値，
ＴＨ１１ … 第３更新判定閾値， ＴＨ１２ … 第４更新判定閾値，
ＴＨ１３ … 第１設定判定閾値， ＴＨＬ … 着座検知閾値
ＴＨＡ … 第２増幅信号変動判定閾値，
ＴＨＢ … 第２位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値，
ＴＨＣ … 接近判定閾値，
ＴＨＤ … 第１位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値，
ＴＨＥ … 離遠判定閾値１， ＴＨＦ … 離遠判定閾値２，
Ｃｎｔ１ … 第１検知カウンタ， Ｃｎｔ２ … 第２検知カウンタ，
Ｃｎｔ３ … 第３検知カウンタ， Ｃｎｔ４ … 第１設定カウンタ，
ＣＣＮＴ … 接近検知カウンタ， ＲＣＮＴ … 離遠検知カウンタ，
ＥＣＮＴ … 検知継続カウンタ，
Ｔｉｍ１ … 第１検知カウンタクリアタイマー，
Ｔｉｍ２ … 第１検知オフディレイタイマー，
Ｔｉｍ３ … 第３検知カウンタクリアタイマー，
Ｔｉｍ４ … 第２検知オフディレイタイマー，
ＣＴＩＭ … 接近判定継続タイマー， ＲＴＩＭ … 離遠判定継続タイマー，
ＣＴＩＭ … 接近判定継続タイマー， ＲＴＩＭ … 離遠判定継続タイマー，
Ｎ１ … 第１検知カウント数， Ｎ２ … 第２検知カウント数，
Ｎ３ … 第３検知カウント数， Ｎ４ … 離遠検知カウント数，
ＮＡ … 接近検知カウント数， ＮＢ … 離遠検知カウント数，
ＮＸ … 検知継続カウント数，
Ｔ１ … 第１検知カウンタクリア時間， Ｔ２ … 第１検知オフディレイ時間，
Ｔ３ … 第３検知カウンタクリア時間， Ｔ４ … 第２検知オフディレイ時間，
Ｓｔｅｐ１ａ〜Ｓｔｅｐ１３ｇ … 制御ステップ，
Ａ … 着座（第１）検知領域， Ａ１ … 着座検知領域の中心（狙い）点，
Ａ２ … 着座検知領域の中心距離， Ｂ … 遠方（第２）検知領域，
Ｂ１ … 遠方検知領域の中心（狙い）点， Ｂ２ … 遠方検知領域の中心距離，
Ｃ１ … 着座した人体， Ｃ２ … 立ち姿勢の人体
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波の電波を利用して物体を検知する物体検知装置に係わり、特に、極近距離内（数ｃｍ〜数ｍ以内）の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知に好適な物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波の電波を利用した静止状態も含めた物体検知装置は、物体の検出が無い状態で学習する更新可能な基準信号と、ドップラー信号のレベル（定在波により生じる検波信号のと同じもの）との差分信号のレベルと所定の閾値との比較により検知するものが提案されている。（例えば特許文献１参照）
また同一文献中には、ドップラ信号の交流成分を併用して、物体の有無を判別するものも提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６２５２６号公報（第１−７頁、図１−図１３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の物体検知装置において、複数ある検知領域中で、静止を含めて検知したい検知領域の物体検知装置との最短距離が数ｃｍ程度で、逆に前記の検知領域よりも遠い検知領域の最長距離が数ｍ程度といったレベルの場合には、信号の大きさが距離の２乗の反比例で変化してしまうため、同一レベルの信号を利用すると、マイコンが利用する信号を得るためのＡ／Ｄ変換部に十分な分解能がないと、遠い側の検知領域に対して、適正な閾値の設定ができず、判定精度が大きく下がってしまうことがある。（例えば１０ｃｍと１ｍでは１／１００の信号の大きさになり、分解能が１０ビットであれば、１０段階分しか得られない。）これは、前記差分信号のレベルを利用した場合にも、さらにドップラー信号の交流成分を併用する場合においても、同一レベルの信号を利用している場合には、同様な不具合が発生する。
【０００５】
また、非検知中に基準信号を更新可能としているため、遠い検知領域で物体を検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）下では、基準信号が不適切なものとなり、差分信号のレベルそのものがずれたものとなり、誤検知しやすいという問題も発生する。
また上記不具合の対策として、前記交流成分を併用した場合でも、移動方向や完全な静止状態ではなく微少範囲での動きであるふらつき具合で、明確な周波数の移動を観測できない場合があり、十分に不具合を補いきれないことがある。
さらに差分信号のレベル自身も、距離に依存した１／２波長毎の節となる差分信号レベルの低い部分が存在し、この節の位置近辺の距離で静止された場合には、設定された閾値を下回っている状態が継続する可能性が高く、非検知となりやすくなる。
本発明は、上記課題を少なくとも１つ解決するためになされたもので、本発明の目的は、極近距離内（数ｃｍ〜数ｍ以内）の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知を、安定して精度良く検知可能な物体検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記目的を達成するために、高周波の送信波と物体によって跳ね返された受信波とが干渉した定在波を検波し、この検波信号を増幅して第１増幅信号を出力する第１増幅部と、前記第１増幅信号から所定周波数以上の信号を取り出す高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタからの出力を増幅して第２増幅信号を出力する第２増幅部と、前記第１増幅信号および第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、第１基準信号および第２基準信号を設定する基準信号設定部と、前記第２増幅信号と第２基準信号との差分である第２レベル信号に基づいて、第２検知領域の物体の有無を判定する第２判定部と、前記第２判定部によって第２検知領域に物体が存在すると判断されると、前記第１増幅信号と前記第１基準信号との差分である第１レベル信号または前記第２レベル信号に基づいて、物体検知装置から検知領域の中心までの距離が前記第２検知領域よりも近い第１検知領域内の物体の有無を判定する第１判定部と、前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部と、を備え、前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記移動方向判定部により前記第２検知領域から前記第１検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は前記第１検知領域の物体の有無の判定を行うよう構成されていることを特徴とする物体検知装置を提供する。
【０００７】
従って、検知領域の中心距離が異なる２つの検知領域における物体の有無を、互いに適切な増幅信号を利用して判定することができ、また検知領域の中心距離が近い第１検知領域は、増幅率の高い増幅信号も利用することで、わずかな物体の動きもとらえることができるため、定在波の節近辺となる位置に物体が位置する場合においても十分に補うことができ、安定して精度良く検知することができる。また基準信号も、各々の増幅信号の平均値を利用して設定しているため、ズレも少なく抑えることができ、精度良く検知することができる。また、第１検知領域よりも遠い第２検知領域内の物体の検知がない場合には、第１検知領域の物体の有無の判定を行わないようにしているため、検知したい物体以外による基準信号からのズレが生じても誤って検知に移行することが無く、より安定して精度良く検知することができる。
【０００９】
従って、第２検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまい、前記第１レベル信号が第１検知領域の物体を検知するレベルとなってしまっても、不用意に検知することを防止することができる。
【００１０】
請求項２では、前記物体検知装置は、前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部を備え、前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記第１判定部が第１検知領域の物体の検知判定中に、前記移動方向判定部により前記第１検知領域から前記第２検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は第１レベル信号のレベルにかかわらず、前記第１検知領域の物体の非検知に移行するよう構成されていることを特徴としている。
【００１１】
従って、第１検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置に離座動作で便座が浮き上がってしまった場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまい、前記第１レベル信号が第１検知領域の物体を検知するレベルを維持してしまっても、確実に非検知に移行することができる。
【００１２】
請求項３では、前記物体検知装置において、基準信号設定部は、前記第１判定部が第１検知領域の物体の非検知状態であり、かつ、前記移動方向判定部が移動方向の判定結果を確定していない状態において、前記第１増幅信号の平均値の変化に基づいて、前記第１基準信号を更新するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
従って、第２検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況（例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等）となり、第１基準信号のレベルが変化してしまった場合には、速やかに第１基準信号を更新することができ、適切な基準信号で物体の検知の判定をすることができる。また逆に、移動方向判定部の判定結果も利用することで、不用意に更新してしまうことも防止できる。
【００１４】
請求項４では、前記物体検知装置において、前記第１判定部が第１検知領域の物体を検知中において、前記移動方向判定部による第１検知領域から第２検知領域に向けた移動の非検知状態が、所定時間経過することにより、第１検知領域内での物体の継続した検知を判定し、前記第１判定部とは独立に信号を出力する第３判定部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
従って、第１検知領域内での物体の検知の継続を判定することにより、物体検知装置を組み込んだ制御機器の使用を確定（例えば便器洗浄装置であれば、便器洗浄をする必要ありと判断する等）したり、必要以上に留まっていることを検出したりするのに有効な信号を得ることができる。また前記第１判定部とは独立に信号を出力することにより、信号出力のタイミングを自由に設定することもできる。さらに検知対象となる物体が人体である場合等で、検知中に動きも無い状態が続けば、人体に異常が発生していることを検出することもでき、様々な用途への応用が可能となる。
【００１６】
請求項５では、前記物体検知装置は、送信波と物体によって跳ね返された受信波とを各々同数に分割し、位相差生成部を介して干渉させることによって得られる互いに位相の異なる定在波を各々検波して複数の検波信号を得るものであり、前記第１増幅部は、前記複数の検波信号を各々増幅して複数の第１増幅信号を出力するものであり、また、前記第２増幅部は、前記複数の第１増幅信号を各々高域通過フィルタを通過させた後に増幅し、複数の第２増幅信号を出力するものであり、さらに前記基準信号設定部は、前記複数の第１増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第１基準信号を設定すると共に、前記複数の第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第２基準信号を設定するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
従って、位相の異なる複数の検波信号を各々増幅し、これらを利用しているので、定在波による１／２波長毎の節を互いに補うことができ、第１増幅信号を利用した判定だけでも、より安定した物体の検知をすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施例の物体知装置１の構成を示すブロック図であり、図２は、物体検知装置１の基準信号設定部１ｇの構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施例の物体検知装置１は、１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波Ｓ１として送信する送信部１ａ、前記送信波Ｓ１が前方の人体等の物体で反射して得られる反射波を受信波Ｓ２として受信する受信部１ｂ、前記送信波Ｓ１の一部と前記受信波Ｓ２を干渉させて検波信号Ｓ３を得る検波部１ｃ、前記検波信号Ｓ３を増幅して第１増幅信号Ｓ４’を得る第１増幅部１ｄ、前記第１増幅信号Ｓ４’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、交流成分信号Ｓ５とする高域通過フィルタ１ｅ、前記交流成分信号Ｓ５を増幅して第２増幅信号Ｓ６’を得る第２増幅部１ｆ、前記第１増幅信号Ｓ４’および第２増幅信号Ｓ６’を取り込んでＡ／Ｄ変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部１ｚ、前記取込信号処理部１ｚにて得られた第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６各々のレベル判定の基準となる第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を設定および供給する基準信号設定部１ｇ、物体検知装置１の検知領域間の移動方向を前記第２増幅信号Ｓ６と第２基準信号Ｓ８により判定して移動方向判定結果Ｓ１１を出力する移動方向判定部１ｊ、前記第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６と、前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８と、前記移動方向判定結果Ｓ１１とにより、物体検知装置１が備える２つの検知領域の内で検知領域の中心距離の近い第１検知領域の物体の有無を判定して第１検知信号Ｓ９を出力する第１判定部１ｈ、前記第２増幅信号と前記第２基準信号Ｓ８とにより、検知領域の中心距離が遠い第２検知領域の物体の有無を判定して第２検知信号Ｓ１０を出力する第２判定部１ｉで構成されている。
また基準信号設定部１ｇには、前記第１増幅信号Ｓ４および第２増幅信号Ｓ６各々の第１平均値Ｓ１２および第２平均値Ｓ１３を演算する平均値演算部１ｎ、前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記第１平均値Ｓ１２および第２平均値Ｓ１３をもとに設定し直す更新判定部１ｋ、前記更新判定部１ｋにて設定された前記第１基準信号Ｓ７および第２基準信号Ｓ８を記憶保持する基準信号記憶部１ｍから構成されている。
【００２１】
次に各部で行う制御フローについて説明する。
図３は、前記第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ１ｚで、接近判定処理を移動方向判定部１ｊで行い、次のＳｔｅｐ１ａに進み、前記接近判定処理で判定された接近判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ１ｂに進み、クリア中ならそのままこの制御フローを抜ける。Ｓｔｅｐ１ｂでは、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オン判定閾値ＴＨ１以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ１ｄに進み、第１検知カウンタＣｎｔ１をカウントアップしてＳｔｅｐ１ｅに進み、第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１に第１検知カウンタクリア時間Ｔ１をセットし、さらにＳｔｅｐ１ｈに進む。Ｓｔｅｐ１ｈでは、前記第１検知カウンタＣｎｔ１が予め設定された第１検知カウント数Ｎ１に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１ｂで、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オン判定閾値ＴＨ１未満であればＳｔｅｐ１ｃに進み、今度は第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オン判定閾値ＴＨ２以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ１ｇに進み、第２検知カウンタＣｎｔ２をカウントアップしてＳｔｅｐ１ｉに進み、Ｓｔｅｐ１ｅと同様に第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１に第１検知カウンタクリア時間Ｔ１をセットし、さらにＳｔｅｐ１ｊに進む。Ｓｔｅｐ１ｊでは、前記第２検知カウンタＣｎｔ２が予め設定された第２検知カウント数Ｎ２に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ１ｈおよびＳｔｅｐ１ｊで肯定された場合には、いずれもＳｔｅｐ１ｋに進み、第１検知フラグをセットしてＳｔｅｐ１ｎに進み、第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットしてＳｔｅｐ１ｐに進み、第１検知カウンタＣｎｔ１をクリアしてＳｔｅｐ１ｑに進み、第２検知カウンタＣｎｔ２をクリアしてこの制御フローを抜ける。またＳｔｅｐ１ｃで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オン判定閾値ＴＨ２未満であればＳｔｅｐ１ｆに進み、第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１が０かどうかを確認し、０でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。０の場合にはＳｔｅｐ１ｐ、Ｓｔｅｐ１ｑと進み、前記第１検知カウンタＣｎｔ１および第２検知カウンタＣｎｔ２の両カウンタをクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、確実に物体が検知したい第１検知領域に近付いている状況下で、オン判定を行うことができる。また、増幅率の異なる２つの増幅信号を併用することで、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にもわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。さらにタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第１検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ１および第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２は、明記していないが、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【００２２】
図４は、前記第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ２ｚで、離遠判定処理を移動方向判定部１ｊで行い、次のＳｔｅｐ２ａに進み、前記離遠判定処理で判定された離遠判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ２ｂに進み、前記オン判定にてセットした前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２をクリアしてＳｔｅｐ２ｄに進み、離遠判定フラグをクリアしてさらにＳｔｅｐ２ｈに進み、第１検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。一方離遠判定フラグがクリア中ならＳｔｅｐ２ｃに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１オフ判定閾値ＴＨ３未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ２ｅに進み、前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に再び前記第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ２ｆに進み、今度は第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第２オフ判定閾値ＴＨ４未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ２ｅに進み、同様に前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２に再び前記第１検知オフディレイ時間Ｔ２をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ２ｇに進み、前記第１検知オフディレイタイマーＴｉｍ２が０かどうかを確認し、０でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。０ならＳｔｅｐ２ｈに進み、第１検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、物体が検知したい第１検知領域から離れた状況下であれば、確実にオフ判定を行うことができる。またもう一方で、第１オン判定閾値ＴＨ１＞第１オフ判定閾値ＴＨ３、第２オン判定閾値ＴＨ２＞第２オフ判定閾値ＴＨ４とすることにより、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にも、容易にオフしないようにすることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【００２３】
図５は、前記第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ３ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オン判定閾値ＴＨ５以上かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ３ｃに進み、第３検知カウンタＣｎｔ３をカウントアップしてＳｔｅｐ３ｄに進み、第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３に第３検知カウンタクリア時間Ｔ３をセットし、さらにＳｔｅｐ３ｅに進む。Ｓｔｅｐ３ｅでは、前記第３検知カウンタＣｎｔ３が予め設定された第３検知カウント数Ｎ３に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。前記第３検知カウンタＣｎｔ３が予め設定された第３検知カウント数Ｎ３に達している場合には、Ｓｔｅｐ３ｆに進み、第２検知フラグをセットしてＳｔｅｐ３ｇに進み、第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４に第２検知オフディレイ時間Ｔ４をセットしてＳｔｅｐ３ｈに進み、第３検知カウンタＣｎｔ３をクリアしてこの制御フローを抜ける。またＳｔｅｐ３ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オン判定閾値ＴＨ５未満であればＳｔｅｐ３ｂに進み、第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３が０かどうかを確認し、０でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。０の場合にはＳｔｅｐ３ｈに進み、前記第３検知カウンタＣｎｔ３をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、増幅率の高い第２増幅信号を利用することで、第１検知領域より検知領域の中心距離が遠い第２検知領域をわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。またタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第３検知カウンタクリアタイマーＴｉｍ３および第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４は、他のタイマーと同様に、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【００２４】
図６は、前記第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ４ａで、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３オフ判定閾値ＴＨ６未満かどうかを確認し、以上であればＳｔｅｐ４ｂに進み、前記オン判定でセットした第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４に再び前記第２検知オフディレイ時間Ｔ４をセットしてこの制御フローを抜ける。未満であればＳｔｅｐ４ｃに進み、前記第２検知オフディレイタイマーＴｉｍ４が０かどうかを確認し、０でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。０ならＳｔｅｐ４ｄに進み、第２検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、さらに第３オン判定閾値ＴＨ５＞第３オフ判定閾値ＴＨ６と、増幅率の高い第２増幅信号を利用することにより、第１検知領域より検知領域の中心距離が遠い第２検知領域をわずかな動きだけで、容易にオフしないようにすることができ、一方でタイマー等の時間要素を加えることで、不要なオン状態の継続を防止することができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【００２５】
図７は、移動方向判定部１ｊの第２検知領域から第１検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ５ａでは、前記第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚに対して第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならＳｔｅｐ５ｂへ進み、それ以外はＳｔｅｐ５ｃへ進む。正であれば直近の最大値ＷｂＨ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値ＷｂＬ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Ｓｔｅｐ５ｂ〜Ｓｔｅｐ５ｇでは、最大値と最小値の差分が増加傾向にあるかどうか確認し、Ｓｔｅｐ５ｂのルートであれ、Ｓｔｅｐ５ｃのルートであれ、３ステップ分通過すればＳｔｅｐ５ｈへ進み、それ以外ではＳｔｅｐ５ｉ
へ進み、Ｗｂ（０）の振幅は増加傾向にないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ５ｈでは、Ｗｂ（０）の一番古い最大値と最小値の差分が接近判定閾値ＴＨ７を超えているかどうか確認し、超えていれば接近判定フラグをセットし、超えていなければ十分に接近した距離ではないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第２検知領域から第１検知領域に向かう接近動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に接近検知してしまうことも防止できる。
【００２６】
図８は、移動方向判定部１ｊの第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ６ａでは、前記第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚに対して第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならＳｔｅｐ６ｂへ進み、それ以外はＳｔｅｐ６ｃへ進む。正であれば直近の最大値ＷｂＨ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値ＷｂＬ１を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Ｓｔｅｐ６ｂ〜Ｓｔｅｐ６ｇでは、最大値と最小値の差分が減少傾向にあるかどうか確認し、Ｓｔｅｐ６ｂのルートであれ、Ｓｔｅｐ６ｃのルートであれ、３ステップ分通過すればＳｔｅｐ６ｈへ進み、それ以外ではＳｔｅｐ６ｉ
へ進み、Ｗｂ（０）の振幅は減少傾向にないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ６ｈでは、Ｗｂ（０）の一番古い最大値と最小値の差分が離遠判定閾値ＴＨ８を下回っているかどうか確認し、下回っていれば離遠判定フラグをセットし、下回っていなければ十分に離遠した距離ではないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に離遠検知してしまうことも防止できる。
【００２７】
図９は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Ｓｔｅｐ７ａでは、第１検知フラグの状態、つまり第１検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればＳｔｅｐ７ｂへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ７ｂでは、移動方向判定部１ｊで判定された接近判定フラグを確認し、クリアされていればＳｔｅｐ７ｃへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ７ｃでは、移動方向判定部１ｊで判定された離遠判定フラグを確認し、クリアされていればＳｔｅｐ７ｄへ進み、セット中であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。上記のように３つのフラグを利用している理由は、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。次のＳｔｅｐ７ｄでは、第１増幅信号Ｓ４の現在値Ｗａ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第１更新判定閾値ＴＨ９以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ７ｅへ進み、越えていればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、上記で確認した３つのフラグはセットされていないが、この判定中であったり、判定直前であるような場合に検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Ｓｔｅｐ７ｆでは、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１基準信号Ｓ７の設定値Ｗａｚとの差分の絶対値が、第２更新判定閾値ＴＨ１０以上かどうか確認し、以上であればＳｔｅｐ７ｆへ進んで第１基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればＳｔｅｐ７ｇへ進んで第１基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第１基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【００２８】
図１０は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第２基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Ｓｔｅｐ８ａでは、第２検知フラグの状態、つまり第１検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればＳｔｅｐ７８へ進み、セット中であればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Ｓｔｅｐ８ｂでは、第２増幅信号Ｓ６の現在値Ｗｂ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第３更新判定閾値ＴＨ１１以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ８ｃへ進み、越えていればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このようにフラグによる判定や閾値判定をしているのは、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Ｓｔｅｐ８ｃでは、第２増幅信号Ｓ６の現在の平均値Ｗｂａｖｇ（０）と第２基準信号Ｓ８の設定値Ｗｂｚとの差分の絶対値が、第４更新判定閾値ＴＨ１２以上かどうか確認し、以上であればＳｔｅｐ８ｄへ進んで第２基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればＳｔｅｐ８ｅへ進んで第２基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第２基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【００２９】
図１１は、基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号設定フローを示すフローチャート図である。まずＳｔｅｐ９ａで、前記第１基準信号更新判定で判定される第１基準信号更新判定フラグを確認し、セット中であればＳｔｅｐ９ｂに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１増幅信号Ｓ４の過去の平均値Ｗａａｖｇ（ｎ）との差分の絶対値が、第１設定判定閾値ＴＨ１３以下かどうかを確認し、以下であればＳｔｅｐ９ｃに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４をカウントアップしてＳｔｅｐ９ｄに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４が予め設定された第１設定カウント数Ｎ４に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。達している場合にはＳｔｅｐ９ｅに進み、第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）を第１基準信号Ｓ７の設定値ＷａｚをセットしてＳｔｅｐ９ｆに進み、第１基準信号更新フラグをクリアしてさらにＳｔｅｐ９ｇに進み、第１設定カウンタＣｎｔ４をクリアしてこの制御フローを抜ける。一方Ｓｔｅｐ９ａで、第１基準信号更新フラグがクリア中であった場合と、Ｓｔｅｐ９ｂで第１増幅信号Ｓ４の現在の平均値Ｗａａｖｇ（０）と第１増幅信号Ｓ４の過去の平均値Ｗａａｖｇ（ｎ）との差分の絶対値が、第１設定判定閾値ＴＨ１３を越えている場合にはＳｔｅｐ９ｇに進み、前記第１設定カウンタＣｎｔ４をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、第１増幅信号Ｓ４の平均値が一定時間安定している状態のその平均値を第１基準信号Ｗｂｚとすることができ、適切な基準信号を利用することで、より確実に物体の検知が可能となっている。
また改めて図示しないが、第２基準信号設定フローについても利用する信号は異なるが概ね同様の制御フローである。
さらに上記の制御フローを束ねる物体検知装置１のメインフローについて説明する。
【００３０】
図２０は、物体検知装置１の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
まず最初にＳｔｅｐ１３ａで、２つの増幅部から出力される各部で利用する２つの増幅信号の取込信号処理部１ｚで取込信号処理を行い、次のＳｔｅｐ１３ｂに進む。図１でも記述したように、この取込信号処理ではアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換や、現在値を含めた複数の過去値や過去を含めた複数の極大極小値を、サンプリング更新による時間経過に伴うデータシフトをしながら記憶処理する等の信号処理が行われている。Ｓｔｅｐ１３ｂでは、第２検知フラグの状態を確認し、クリア中であればＳｔｅｐ１３ｃに進み、第２オン判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。セット中であればＳｔｅｐ１３ｄへ進み、第１検知フラグを確認する。第１検知フラグがセット中であればＳｔｅｐ１３ｆに進み、第１オフ判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリア中であればＳｔｅｐ１３ｅに進み、第１オン判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｇに進む。Ｓｔｅｐ１３ｇでは、前記第１オン判定処理で第１検知フラグがセットされたかを確認し、セットされていれば次に進み、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリアのままならＳｔｅｐ１３ｈに進み、引き続き第２オフ判定処理を行い、Ｓｔｅｐ１３ｉ以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。
このような制御フローにすることで、物体の有無の検知を適宜行うことができる。
なおここでは、物体検知装置１に対して物体は第２検知領域への侵入なしに第１検知領域に侵入することがない場合を前提としており、第２検知領域の物体の有無の検知を優先している。
【００３１】
次に、本発明の第２実施例として２位相の物体検知装置について説明する。
図１２は、本発明の第２実施例の物体検知装置２の構成を示すブロック図であり、また図１３は、物体検知装置２の基準信号設定部２ｇの構成を示すブロック図である。
本発明の第２実施例の物体検知装置２も、位相の異なる２位相分の信号がある点を除けば、第１実施例の物体検知装置１とほぼ同様な構成で、１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波Ｓ２１として送信する送信部２ａ、前記送信波Ｓ２１が人体等の物体で反射して得られる反射波を、受信波Ｓ２２として受信する受信部２ｂ、前記送信波Ｓ２１の一部と前記受信波Ｓ２２をそれぞれ２つに分割して、前記送信波Ｓ２１の分割した２つの送信波の位相を９０度ずらす位相差生成部２ｃ、位相差生成部２ｘで得られた位相の異なる２つの送信波Ｓ２３と分割された受信波Ｓ２４を、それぞれ干渉させて９０度位相の異なる第１位相検波信号Ｓ２５と第２位相検波信号Ｓ２９を得る検波部２ｃ、前記第１位相検波信号Ｓ２５を増幅して、第１位相第１増幅信号Ｓ２６’を得る第１位相第１増幅部２ｄ、前記第２位相検波信号Ｓ２９を増幅して、第２位相第１増幅信号Ｓ３０’を得る第２位相第１増幅部２ｋ、前記第１位相第１増幅信号Ｓ２６’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第１位相交流成分信号Ｓ２７とする第１位相高域通過フィルタ２ｅ、前記第２位相第１増幅信号Ｓ３０’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第２位相交流成分信号Ｓ３１とする第２位相高域通過フィルタ２ｍ、前記第１位相交流成分信号Ｓ２７を増幅して、第１位相第２増幅信号Ｓ２８’を得る第１位相第２増幅部２ｆ、前記第２位相交流成分信号Ｓ３１を増幅して、第２位相第２増幅信号Ｓ３２’を得る第２位相第２増幅部２ｎ、前記各々の増幅信号を各々取り込んでＡ／Ｄ変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部２ｚ、前記取込信号処理部２ｚにて得られた各々の増幅信号の各々のレベル判定の基準となる第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とを、設定および供給する基準信号設定部２ｇ、物体検知装置２の検知領域間の移動方向を、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより判定して移動方向判定結果Ｓ３７を出力する移動方向判定部２ｊ、前記全増幅信号と前記全基準信号および前記移動方向判定結果Ｓ３７とにより、物体検知装置２が備える複数の検知領域の内で最も中心距離の近い第１検知領域の物体の有無を判定して第１検知信号Ｓ３５を出力する第１判定部２ｈ、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と前記第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより、第１検知領域より中心距離が遠い第２検知領域の物体の有無を判定して第２検知信号Ｓ３６を出力する第２判定部２ｉ、さらに前記第１検知信号Ｓ３５と移動方向判定結果Ｓ３７と、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２と、前記第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４とにより、前記第１検知領域内での物体の継続した検知を判定し検知継続判定信号Ｓ４０を出力する第３判定部２ｐから構成されている。
【００３２】
また基準信号設定部２ｇには、前記第１位相第１増幅信号Ｓ２６および第２位相第１増幅信号Ｓ３０の各々の平均値Ｓ３８と、前記第１位相第２増幅信号Ｓ２８および第２位相第２増幅信号Ｓ３２の各々の平均値Ｓ３９を演算する平均値演算部２Ｓ、前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記各々の平均値をもとに設定し直す更新判定部２ｒ、前記更新判定部２ｒにて設定された前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３と、第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号Ｓ３４を記憶保持する基準信号記憶部２ｑから構成されている。
上記のように、第２の実施例の物体検知装置２では、第１実施例の人体検知装置２と比較し、２つの９０度位相の異なる検波信号を利用し、定在波の波長の１／２の距離を周期とした節に対して互いの節の部分を効率的に補うことができるような構成としている。 次に、上記本発明の第２の実施例である物体検知装置２を制御機器に組み込んだ実施例として便器装置について図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１４は、本発明の第２実施例の物体検知装置２を組み込んだ便器装置３をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
便器装置３は大きく分けて、陶器で構成された土台となる便器部７、便器装置３の備える用便後の局部を温水で洗浄する局部洗浄や用便後に便器部７内に洗浄水を流す便器洗浄といった各機能を司る各機能生成手段と、前記各機能生成手段を制御する制御手段、および便器装置３の前記各機能の不用意な動作の防止や、使用者が適切に使用するための手段として組み込まれている使用者を検知する本発明の第２実施例の物検知装置２を、内部に収納する本体部４、内部に加熱手段を備えて本体部４に回転自在に枢軸された便座部５、そして便座部５の開口部を閉止状態にて塞ぐ便座部５と同様に本体部４に回転自在に枢軸された便蓋部６から構成されている。また、高周波の電波は、本体部４の外郭部材であるＡＢＳ樹脂や、便蓋部６の構成部材であるＰＰを透過することが可能であるため、フィルタ等の別部材を組み込むような切り欠き等を本体部４の外郭部材の人体検知方向には設けておらず、本体部４に被水等が起きても内部への浸水することがないようになっている。
ここで物体検知装置２は、便座部５と便蓋部６が回転自在に枢軸されている位置の後方で、左右方向において略中央に配置されており、高さ方向は、枢軸されている高さとほぼ同等の位置に配置している。また本体部４内への組込状況は、本体部４の対向する外郭部材の内壁面と略平行に配置されている。このように配置しているのは、高周波の電波は本体部４や便蓋部６等の構成部材である樹脂を透過する一方で、誘電率の異なる境界面での反射や、構成部材内を透過する際の屈折が少なからず発生してしまためで、本体部４の外郭部材や開放状態の便蓋部６を透過する際において、入射角が垂直なので、垂直方向への反射は発生するが、屈折や反射による不要な方向への分散を抑えることができる。これにより、本体部４内に物体検知装置２を配置したことによる本来物体検知装置２が備えている検知感度の低下を抑えることができる。
【００３４】
図２１は、便器装置３に組み込んだ場合の物体検知装置２が物体の有無を検知する２つの検知領域を示す側面図である。検知領域の中心距離が近い第１検知領域は、便器装置３が備える便座部５に着座した人体Ｃ１を検知するための検知領域である着座検知領域Ａである。前記着座検知領域Ａは、便座部５上方で本体部前方に位置し、検知領域の中心点Ａ１は標準的な位置に着座した人体Ｃ１の中心部近辺となっており、物体検知装置２からの距離Ａ２はおよそ１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度である。また検知領域の中心距離が遠い第２検知領域は、便器装置３の前方に立ち、脱衣や着衣といった動作を行う立ち姿勢の人体Ｃ２を検知するための検知領域である遠方検知領域Ｂである。前記遠方検知領域Ｂは、前記着座検知領域Ａと同一直線上にあり、検知領域の中心点Ｂ１は標準的な位置に立つ立ち姿勢の人体Ｃ２の中心部近辺となっており、物体検知装置２からの距離Ｂ２はおよそ６０ｃｍ〜８０ｃｍ程度である。
次に、検知したい物体である人体検知中に起こる便蓋部６の開閉姿勢変化による影響について、信号波形の一例をもとに説明する。
【００３５】
図１５は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の第１位相第１増幅信号の信号波形の１例を示す図である。（ａ）は使用状況全体を示す図であり、（ｂ）は便蓋部６の開放時近傍の拡大図であり、（ｃ）は便座部５への着座動作近傍の拡大図である。
図１５において、大きめの振幅をともなった信号波形は、図１２で示した第１位相第１増幅信号Ｓ２６の離散時間領域での信号波形Ｗ１（ｚ）であり、前記信号波形の振幅の略中心を通った振幅の少ない信号波形は、図１３で示した平均値演算部２ｓで演算された平均値Ｓ３８の１つである第１位相第１増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形Ｗ１ａｖｇ（ｚ）である。また１点鎖線で示しているのは、前記第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号Ｓ３３の１つである第１位相第１第１基準信号の設定値Ｗ１Ｚである。なおこの第１位相第１基準信号の設定値Ｗ１Ｚは、平均値の信号波形Ｗ１ａｖｇ（ｚ）が安定した状態で更新されるため、図１５（ｂ）に示すように更新点Ｐ２’でステップ状に変化する。
【００３６】
（ａ）に示す信号波形をもとに便器装置３の使用状況を時間的流れで説明する。
まず左端は便蓋部６の閉止状態での待機状態である。その後トイレ内への入室点Ｐ１に達し、人体の遠方領域での動きによりＷ１（ｚ）の振幅が若干大きくなる。次に便蓋部６の開放動作開始点Ｐ２に達し、この便蓋部６の動きによりＷ１（ｚ）が振幅の中心も含めて大きく変動すると共に、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）も大きく変動する。さらに脱衣動作等を行った後、着座に向けた接近動作開始点Ｐ３に達し、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）は安定したままＷ１（ｚ）の振幅が連続的に増加傾向となる。着座点Ｐ４に達すると、Ｗ１（ｚ）の振幅はほとんどなくり、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）も含め着座に向けた接近動作中のＷ１ａｖｇ（ｚ）からはずれた状態で安定する。用便終了後の離座動作開始点Ｐ５に達すると、Ｗ１（ｚ）の振幅が連続的に減少傾向となり、Ｗ１ａｖｇ（ｚ）は着座に向けた接近動作中と同レベルに安定する。その後の着衣動作等では先の脱衣動作と同様な状態が続く。また図示していないが、便蓋部６の閉止動作が入れば、先述した便蓋部６の開放動作開始点Ｐ２以前と同様な状態となる。
図１５（ｂ）と（ｃ）を比較して分かるように、単純に信号波形と基準信号との差分信号のレベルだけで着座領域での人体を検知するようにしていると、便蓋部６の開放動作を着座領域での人体検知と判断してしまう恐れがあるのに対して、Ｗ１（ｚ）の振幅の連続的な増加傾向等の接近判定を経由しない限り、着座領域での人体検知はないとしておけば、人体の着座動作と便蓋部６の開閉動作を区別することができる。つまり、遠方領域から着座領域に向けた移動を判定する必要がある。このため、図１２に示すように、移動方向判定部２ｊで判定される移動方向判定結果Ｓ３７を着座領域の判定に利用するようにしている。また、便蓋部６の開閉動作によるズレを補正するために、遠方領域において人体検知中であっても、基準信号を更新する必要があり、図９で示したＳｔｅｐ７ｅの第１更新判定閾値ＴＨ９を、人体の動きにより生ずる差分信号のレベルよりも大きい値としている。このように設定しておけば、便蓋部６により、大きく平均値が変動した場合にも、適切に基準信号の更新を行うことができる。
【００３７】
図１６は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の２つの第２増幅信号の位相の関係を示すグラフである。（ａ）は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、（ｂ）は接近時、（ｃ）は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
２つの検波信号から得られる第１位相第２増幅信号Ｗ３および９０度位相をずらした第２位相第２増幅信号Ｗ４は、互いに（ａ）に示すような関係にある。この状況において、２点差線で示す位置から左方向に動くことは接近を意味し、逆に右方向に動くことは離遠を意味している。これをそれぞれ時間軸で記載した図が（ｂ）と（ｃ）である。まず（ｂ）で接近方向について説明すると、Ｗ４（ｚ）が基準信号の設定値に向かう時に、Ｗ３（ｚ）は最大値に向かう動きをする。またＷ３（ｚ）は位相の９０度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはＷ４（ｚ）がＷ３（ｚ）に対して先行することになる。次に（ｃ）で離遠方向について説明すると、、Ｗ３（ｚ）が基準信号の設定値に向かう時に、Ｗ４（ｚ）は最大値に向かう動きをする。またＷ４（ｚ）は位相の９０度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはＷ３（ｚ）がＷ４（ｚ）に対して先行することになる。つまり、移動方向の違いで互いの時間領域での遅れと進みが逆転することになる。これを利用することで移動方向の判定は可能である。
【００３８】
以下に、上記を利用した接近判定のフローを説明する。
図１７は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの接近判定フローを示すフローチャート図である。
まずＳｔｅｐ１０ａでは、Ｗ４（ｚ）の直前値Ｗ４（１）と現在値Ｗ４（０）の差分が第２増幅信号変動判定閾値ＴＨＡ以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならＳｔｅｐ１０ｂへ進み、未満ならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にＳｔｅｐ１０ｂでは、現在値Ｗ４（０）と第２位相第２基準信号の設定値Ｗ４Ｚとの差分の絶対値が第２位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値ＴＨＢ以内かどうか確認し、以内ならＳｔｅｐ１０ｃへ進み、超えるならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Ｓｔｅｐ１０ｃでは、現在値Ｗ３（０）と第１位相第２基準信号の設定値Ｗ３Ｚとの差分の絶対値が接近判定閾値ＴＨＣ以上かどうか確認し、以上ならＳｔｅｐ１０ｄへ進み、未満ならＳｔｅｐ１０ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認と十分に大きな振幅が発生しているかの確認をしており、振幅が小さければ無視するようにしている。Ｓｔｅｐ１０ｄでは、接近検知カウンタＣＣＮＴをカウントアップし、さらにＳｔｅｐ１０ｅに進み、接近判定継続タイマーＣＴＩＭに接近判定継続時間ＴＡを設定してＳｔｅｐ１０ｆへ進み、Ｓｔｅｐ１０ｆでは、接近検知カウンタＣＣＮＴの値が接近検知カウント数ＮＡに達したかどうか確認し、達したならＳｔｅｐ１０ｊへ進み、接近判定フラグをセットし、未達ならＳｔｅｐ１０ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１０ｇでは、前記接近判定継続タイマーＣＴＩＭが０かどうかを確認し、０でないならそのままＳｔｅｐ１０ｋへ進み、また０となっているならＳｔｅｐ１０ｈに進み前記接近検知カウンタＣＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１０ｉに進み、前記接近判定継続タイマーＣＴＩＭをクリアしてＳｔｅｐ１０ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。
【００３９】
次に、逆向きの離遠判定のフローを説明する。
図１８は、便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
まずＳｔｅｐ１１ａでは、Ｗ３（ｚ）の直前値Ｗ３（１）と現在値Ｗ３（０）の差分が第２増幅信号変動判定閾値ＴＨＤ以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならＳｔｅｐ１１ｂへ進み、未満ならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にＳｔｅｐ１１ｂでは、現在値Ｗ３（０）と第１位相第２基準信号の設定値Ｗ３Ｚとの差分の絶対値が第１位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値ＴＨＥ以内かどうか確認し、以内ならＳｔｅｐ１１ｃへ進み、超えるならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ３（ｚ）が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Ｓｔｅｐ１１ｃでは、現在値Ｗ４（０）と第２位相第２基準信号の設定値Ｗ４Ｚとの差分の絶対値が離遠判定閾値ＴＨＦ以下かどうか確認し、以下ならＳｔｅｐ１１ｄへ進み、越えるならＳｔｅｐ１１ｇへ進むようにしている。ここでは、図１６（ｂ）で示したＷ４（ｚ）が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認とある程度振幅が小さくなっているかの確認をしており、振幅が大きければ無視するようにしている。Ｓｔｅｐ１１ｄでは、離遠検知カウンタＲＣＮＴをカウントアップし、さらにＳｔｅｐ１１ｅに進み、離遠判定継続タイマーＲＴＩＭに離遠判定継続時間ＴＢを設定してＳｔｅｐ１１ｆへ進み、Ｓｔｅｐ１１ｆでは、離遠検知カウンタＲＣＮＴの値が離遠検知カウント数ＮＢに達したかどうか確認し、達したならＳｔｅｐ１１ｊへ進み、離遠判定フラグをセットし、未達ならＳｔｅｐ１１ｋへ進み、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Ｓｔｅｐ１１ｇでは、前記離遠判定継続タイマーＲＴＩＭが０かどうかを確認し、０でないならそのままＳｔｅｐ１１ｋへ進み、また０となっているならＳｔｅｐ１１ｈに進み前記離遠検知カウンタＲＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１１ｉに進み、前記離遠判定継続タイマーＲＴＩＭをクリアしてＳｔｅｐ１１ｋへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。上記実施例では、時間領域において先行する側が基準信号の設定値に向かうポイントを移動方向の判定に利用しているが、逆に遅れ側が基準信号の設定値に向かうポイントや、最大値や最小値近傍の上昇方向と下降方向との切り替わりポイントを利用することも可能である。
【００４０】
次に、第３判定部２ｐの制御フローについて説明する。
図１９は、第３判定部２ｐの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
Ｓｔｅｐ１２ａでは、着座検知中かどうかを確認し、検知中であればＳｔｅｐ１２ｂへ進み、移動方向判定部２ｊでの接近もしくは離遠のいずれかの判定フラグがセットされているかどうかを確認し、いずれもクリアされていればＳｔｅｐ１２ｃへ進み、２位相分のいずれか一方でも第２増幅信号に所定以上の振幅があるかどうか確認し、いずれの第２増幅信号も振幅が少ないのであれば、Ｓｔｅｐ１２ｄへ進み、検知継続カウンタＥＣＮＴをカウントアップし、Ｓｔｅｐ１２ｆに進み、前記検知継続カウンタＥＣＮＴが検知継続判定カウント数ＮＸに達したかどうか確認し、達していればＳｔｅｐ１２ｇに進み、検知継続フラグをセットしてこの制御フローを抜けるようにしている。達していない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。また一方でＳｔｅｐ１２ａで着座非検知中であった場合や、Ｓｔｅｐ１２ｂで移動方向判定部２ｊでの接近もしくは離遠のいずれか一方でも判定フラグがセットされている場合や、Ｓｔｅｐ１２ｃで２位相分のいずれか一方でも第２増幅信号に所定以上の振幅がある場合、Ｓｔｅｐ１２ｅへ進み、前記検知継続カウンタＥＣＮＴをクリアし、さらにＳｔｅｐ１２ｈに進み、検知継続フラグをクリアしてこの制御フローを抜けるようにしている。このような制御フローにしているのは、人体は例え着座していてもある程度の動きがあるはずだが、もし仮に動きが完全に無くなってしまった場合には、何らかその人体に異常があったと考えるため、これを物体検知装置２自身で行えるようにするためであり、逆に少しでも、動きがあれば容易に前記検知継続カウンタＥＣＮＴはクリアできるため、本当に異常な時だけ検知継続フラグをセットすることができ、便座装置３に直接判定信号を送ることができる。また、物体の存在の継続だけを判定する場合には、この制御フローからＳｔｅｐ１２ｃを省くことで容易に対応することができ、さらに、カウンタのクリア条件に時間的要素を加味することで累積的に処理して、便座装置３の利用判定を行い自動便器洗浄等の機能を確定させることもできる。
【００４１】
なお、ここでは改めて他の制御フローについては記載していないが、各部が行う制御フローは、本発明の第１の実施例にて説明してきた図３から図１１および図２０に示す制御フローが適用できる。例えば、図３の制御フローを例に上げると、Ｓｔｅｐ１ｂでは１つ第１増幅信号を利用しているが、ここを２位相分の第１増幅信号で判定し、いずれか一方でも満足すればＳｔｅｐ１ｄに進むようにできる。このようにすることでより確実にオン判定ができる。
また、本発明の実施例では、人体検知装置は１０．５２５ＧＨｚ近傍の周波数を送信波の中心周波数とする電波で検知するもので記載したが、マイクロ波やミリ波と称される高周波の電波であれば、特に使用する周波数を限定するものではない。
また、本発明の人体検知装置を組み込んだ制御機器に、便器部と一体となった便器装置を例として記載したが、便器装置としては便器部と別体となったものでも良く、また、可動部等を備えた人体以外の定在波の影響を受けるような他の制御機器にも好適であり、特に制御機器を限定するものではない。
また本発明では、着座検知領域Ａと遠方検知領域Ｂの２つの間についての説明であったが、例えば、さらに遠い検知領域を持つような場合等では、もととなる信号である検波信号を各々検知したい検知領域に応じた適切な第１増幅部で増幅し、さらに高域通過フィルタと第２増幅部を設けて、隣り合う検知領域の組合せで検知するよう構成することで、容易に対応することができ、さらに複数の検知領域の物体の有無を検知することを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の物体知装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】物体検知装置１の基準信号設定部１ｇの構成を示すブロック図である。
【図３】第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図４】第１判定部１ｈの第１検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図５】第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図６】第２判定部１ｉの第２検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図７】移動方向判定部１ｊの第２検知領域から第１検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図８】移動方向判定部１ｊの第１検知領域から第２検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図９】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図１０】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第２基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図１１】基準信号設定部１ｇの更新判定部１ｋの第１基準信号設定フローを示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の第２実施例の物体検知装置２の構成を示すブロック図である。
【図１３】物体検知装置２の基準信号設定部２ｇの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施例の物体検知装置２を組み込んだ便器装置３をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
【図１５】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の第１位相第１増幅信号の信号波形の１例を示す図である。（ａ）は使用状況全体を示す図であり、（ｂ）は便蓋部６の開放時近傍の拡大図であり、（ｃ）は便座部５への着座動作近傍の拡大図である。
【図１６】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の２つの第２増幅信号の位相の関係を示すグラフである。（ａ）は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、（ｂ）は接近時、（ｃ）は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
【図１７】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図１８】便器装置３に組み込んだ物体検知装置２の移動方向判定部２ｊの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図１９】第３判定部２ｐの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
【図２０】物体検知装置１の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
【図２１】便器装置３に組み込んだ場合の物体検知装置２が物体の有無を検知する２つの検知領域を示す側面図である。
【符号の説明】
１、２ … 物体検知装置， １ａ、２ａ …送信部， １ｂ、２ｂ … 受信部，
１ｃ、２ｃ … 検波部， １ｄ … 第１増幅部， １ｅ … 高域通過フィルタ，
１ｆ … 第２増幅部， １ｇ、２ｇ … 基準信号設定部，
１ｈ、２ｈ … 第１判定部， １ｉ、２ｉ … 第２判定部，
１ｊ、２ｊ … 移動方向判定部， １ｋ、２ｒ … 更新判定部，
１ｍ、２ｑ … 基準信号記憶部， １ｎ、２ｓ … 平均値演算部，
１ｚ、２ｚ … 取込信号処理部，
２ｄ … 第１位相第１増幅部， ２ｅ … 第１位相高域通過フィルタ，
２ｆ … 第１位相第２増幅部， ２ｋ … 第２位相第１増幅部，
２ｍ … 第２位相高域通過フィルタ， ２ｇ … 第２位相第２増幅部，
２ｐ … 第３判定部， ２ｘ … 位相差生成部， ３ … 便器装置，
４ … 本体部， ５ … 便座部， ６ … 便蓋部， ７ … 便器部，
Ｓ１、Ｓ２１ … 送信波， Ｓ２、Ｓ２２ … 受信波， Ｓ３ … 検波信号，
Ｓ４ … 第１増幅信号， Ｓ４‘ … 取込信号処理前の第１増幅信号，
Ｓ５ … 交流成分信号， Ｓ６ … 第２増幅信号，
Ｓ６‘ … 取込信号処理前の第２増幅信号，
Ｓ７ … 第１基準信号， Ｓ８ … 第２基準信号，
Ｓ９、Ｓ３５ … 第１検知信号， Ｓ１０、Ｓ３６ … 第２検知信号，
Ｓ１１、Ｓ３７ … 移動方向判定結果，
Ｓ１２ … 第１平均値， Ｓ１３ … 第２平均値，
Ｓ２３ … 位相の異なる２つの送信波， Ｓ２４ … 分割された受信波，
Ｓ２５ … 第１位相検波信号， Ｓ２６ … 第１位相第１増幅信号，
Ｓ２６‘ … 取込信号処理前の第１位相第１増幅信号，
Ｓ２７ … 第１位相交流成分信号， Ｓ２８ … 第１位相第２増幅信号，
Ｓ２８‘ … 取込信号処理前の第１位相第２増幅信号，
Ｓ２９ … 第２位相検波信号， Ｓ３０ … 第２位相第１増幅信号，
Ｓ３０‘ … 取込信号処理前の第２位相第１増幅信号，
Ｓ３１ … 第２位相交流成分信号， Ｓ３２ … 第２位相第２増幅信号，
Ｓ３２‘ … 取込信号処理前の第２位相第２増幅信号，
Ｓ３３ … 第１位相第１基準信号および第２位相第１基準信号，
Ｓ３４ … 第１位相第２基準信号および第２位相第２基準信号，
Ｓ３５ … 第１検知信号， Ｓ３６ … 第２検知信号，
Ｓ３７ … 移動方向判定結果， Ｓ４０ … 検知継続判定信号，
Ｓ３８ … 第１位相および第２位相の第１増幅信号各々の平均値，
Ｓ３９ … 第１位相および第２位相の第２増幅信号各々の平均値，
Ｗａ（０） … 第１増幅信号の現在値， ＷａＺ … 第１基準信号の設定値，
Ｗａａｖｇ（０） … 第１増幅信号の現在の平均値，
Ｗａａｖｇ（ｎ） … 第１増幅信号の過去の平均値，
Ｗｂ（０） … 第２増幅信号の現在値， ＷｂＺ … 第２基準信号の設定値，
Ｗｂａｖｇ（ｚ） … 第２増幅信号の現在の平均値，
ＷｂＨ１、ＷｂＨ２、ＷｂＨ３ … 第２増幅信号最大値［末尾１が直近］，
ＷｂＬ１、ＷｂＬ２、ＷｂＬ３ … 第２増幅信号最小値［末尾１が直近］，
Ｗ１（ｚ） … 第１位相第１増幅信号の離散時間領域での信号波形，
Ｗ１ａｖｇ（ｚ） … 第１位相第１増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形，
※［Ｗ１（０）他のｚ＝０は現在値を示す］
Ｗ１Ｚ … 第１位相第１基準信号の設定値，
Ｗ３（ｚ） … 第１位相第２増幅信号［Ｗ３（０）は現在値］，
Ｗ４（ｚ） … 第２位相第２増幅信号［Ｗ４（０）は現在値］，
Ｗ３Ｚ … 第１位相第２基準信号の設定値，
Ｗ４Ｚ … 第２位相第２基準信号の設定値，
Ｐ１ … 入室点， Ｐ２ … 便蓋部開放動作開始点，
Ｐ２’ … 更新点， Ｐ３ … 着座動作開始点，
Ｐ４ … 着座点， Ｐ５ … 離座動作開始点，
ＴＨ１ … 第１オン判定閾値， ＴＨ２ … 第２オン判定閾値，
ＴＨ３ … 第１オフ判定閾値， ＴＨ４ … 第２オフ判定閾値，
ＴＨ５ … 第３オン判定閾値， ＴＨ６ … 第３オフ判定閾値，
ＴＨ７ … 接近判定閾値， ＴＨ８ … 離遠判定閾値，
ＴＨ９ … 第１更新判定閾値， ＴＨ１０ … 第２更新判定閾値，
ＴＨ１１ … 第３更新判定閾値， ＴＨ１２ … 第４更新判定閾値，
ＴＨ１３ … 第１設定判定閾値， ＴＨＬ … 着座検知閾値
ＴＨＡ … 第２増幅信号変動判定閾値，
ＴＨＢ … 第２位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値，
ＴＨＣ … 接近判定閾値，
ＴＨＤ … 第１位相第２基準信号の設定値近傍判定閾値，
ＴＨＥ … 離遠判定閾値１， ＴＨＦ … 離遠判定閾値２，
Ｃｎｔ１ … 第１検知カウンタ， Ｃｎｔ２ … 第２検知カウンタ，
Ｃｎｔ３ … 第３検知カウンタ， Ｃｎｔ４ … 第１設定カウンタ，
ＣＣＮＴ … 接近検知カウンタ， ＲＣＮＴ … 離遠検知カウンタ，
ＥＣＮＴ … 検知継続カウンタ，
Ｔｉｍ１ … 第１検知カウンタクリアタイマー，
Ｔｉｍ２ … 第１検知オフディレイタイマー，
Ｔｉｍ３ … 第３検知カウンタクリアタイマー，
Ｔｉｍ４ … 第２検知オフディレイタイマー，
ＣＴＩＭ … 接近判定継続タイマー， ＲＴＩＭ … 離遠判定継続タイマー，
ＣＴＩＭ … 接近判定継続タイマー， ＲＴＩＭ … 離遠判定継続タイマー，
Ｎ１ … 第１検知カウント数， Ｎ２ … 第２検知カウント数，
Ｎ３ … 第３検知カウント数， Ｎ４ … 離遠検知カウント数，
ＮＡ … 接近検知カウント数， ＮＢ … 離遠検知カウント数，
ＮＸ … 検知継続カウント数，
Ｔ１ … 第１検知カウンタクリア時間， Ｔ２ … 第１検知オフディレイ時間，
Ｔ３ … 第３検知カウンタクリア時間， Ｔ４ … 第２検知オフディレイ時間，
Ｓｔｅｐ１ａ〜Ｓｔｅｐ１３ｇ … 制御ステップ，
Ａ … 着座（第１）検知領域， Ａ１ … 着座検知領域の中心（狙い）点，
Ａ２ … 着座検知領域の中心距離， Ｂ … 遠方（第２）検知領域，
Ｂ１ … 遠方検知領域の中心（狙い）点， Ｂ２ … 遠方検知領域の中心距離，
Ｃ１ … 着座した人体， Ｃ２ … 立ち姿勢の人体
Claims (5)
- 高周波の送信波と物体によって跳ね返された受信波とが干渉した定在波を検波し、この検波信号を増幅して第１増幅信号を出力する第１増幅部と、
前記第１増幅信号から所定周波数以上の信号を取り出す高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタからの出力を増幅して第２増幅信号を出力する第２増幅部と、
前記第１増幅信号および第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、第１基準信号および第２基準信号を設定する基準信号設定部と、
前記第２増幅信号と第２基準信号との差分である第２レベル信号に基づいて、第２検知領域の物体の有無を判定する第２判定部と、
前記第２判定部によって第２検知領域に物体が存在すると判断されると、前記第１増幅信号と前記第１基準信号との差分である第１レベル信号または前記第２レベル信号に基づいて、物体検知装置から検知領域の中心までの距離が前記第２検知領域よりも近い第１検知領域内の物体の有無を判定する第１判定部と、
前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部と、
を備え、
前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、
前記移動方向判定部により前記第２検知領域から前記第１検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は前記第１検知領域の物体の有無の判定を行うよう構成されていることを特徴とする物体検知装置。 - 前記物体検知装置は、前記第２増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部を備え、
前記移動方向判定部は、前記第２増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第２検知領域から前記第１検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第２増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第１検知領域から前記第２検知領域に向かう離遠動作と判定し、
前記第１判定部が第１検知領域の物体の検知判定中に、前記移動方向判定部により前記第１検知領域から前記第２検知領域に向けた移動を検知した後、前記第１判定部は第１レベル信号のレベルにかかわらず、前記第１検知領域の物体の非検知に移行するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の物体検知装置。 - 前記物体検知装置において、前記基準信号設定部は、前記第１判定部が第１検知領域の物体の非検知状態であり、かつ、前記移動方向判定部が移動方向の判定結果を確定していない状態において、前記第１増幅信号の平均値の変化に基づいて、前記第１基準信号を更新するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の物体検知装置。
- 前記物体検知装置において、前記第１判定部が第１検知領域の物体を検知中において、前記移動方向判定部による前記第１検知領域から前記第２検知領域に向けた移動の非検知状態が、所定時間経過することにより、前記第１検知領域内での物体の継続した検知を判定し、前記第１判定部とは独立に信号を出力する第３判定部を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の物体検知装置。
- 前記物体検知装置は、送信波と物体によって跳ね返された受信波とを各々同数に分割し、位相差生成部を介して干渉させることによって得られる互いに位相の異なる定在波を各々検波して複数の検波信号を得るものであり、前記第１増幅部は、前記複数の検波信号を各々増幅して複数の第１増幅信号を出力するものであり、また、前記第２増幅部は、前記複数の第１増幅信号を各々高域通過フィルタを通過させた後に増幅し、複数の第２増幅信号を出力するものであり、さらに前記基準信号設定部は、前記複数の第１増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第１基準信号を設定すると共に、前記複数の第２増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第２基準信号を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の物体検知装置。
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