JP2002071824A - 人体検知装置 - Google Patents
人体検知装置Info
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- JP2002071824A JP2002071824A JP2000259017A JP2000259017A JP2002071824A JP 2002071824 A JP2002071824 A JP 2002071824A JP 2000259017 A JP2000259017 A JP 2000259017A JP 2000259017 A JP2000259017 A JP 2000259017A JP 2002071824 A JP2002071824 A JP 2002071824A
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- microwave sensor
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波センサを利用した人体検知では、
人体の位置を正確に検知することは難しかった。 【解決手段】 マイクロ波センサのドップラ効果と反射
の大きさによる効果を用いて人体の位置を正確に検知す
る。具体的には、マイクロ波センサを用いた人体検知装
置において、前記マイクロ波センサの電波送信部１ヶと
前記マイクロ波センサの電波受信部を２ヶ設け、前記電
波送信部から送信されたマイクロ波を前記電波受信部の
一方は動体検知用のドップラ信号として受信し、さらに
もう一方は前記マイクロ波の反射波の大きさとして受信
する
人体の位置を正確に検知することは難しかった。 【解決手段】 マイクロ波センサのドップラ効果と反射
の大きさによる効果を用いて人体の位置を正確に検知す
る。具体的には、マイクロ波センサを用いた人体検知装
置において、前記マイクロ波センサの電波送信部１ヶと
前記マイクロ波センサの電波受信部を２ヶ設け、前記電
波送信部から送信されたマイクロ波を前記電波受信部の
一方は動体検知用のドップラ信号として受信し、さらに
もう一方は前記マイクロ波の反射波の大きさとして受信
する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体検知装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電波による可動体検知装置を人
体検知装置として用いる場合、使用する電磁波の周波数
帯域を１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚに設定するのが効果的と
される。このような人体検知装置の代表的な物として、
電波（特にマイクロ波又はミリ波）によるドップラ効果
を利用したドップラセンサが挙げられる。上記ドップラ
センサは、例えば交通量調査や、地底探索、自動ドアシ
ステムや、スピードガン等に応用されている。
体検知装置として用いる場合、使用する電磁波の周波数
帯域を１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚに設定するのが効果的と
される。このような人体検知装置の代表的な物として、
電波（特にマイクロ波又はミリ波）によるドップラ効果
を利用したドップラセンサが挙げられる。上記ドップラ
センサは、例えば交通量調査や、地底探索、自動ドアシ
ステムや、スピードガン等に応用されている。
【０００３】上記した電波によるドップラ効果を利用し
たドップラセンサでの人体検知の原理は、下記の（１）
式で示される。 ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ・・・・・・・・（１） （１）式において、ΔＦはドップラ周波数（５〜２００
Ｈｚ）であり、Ｆｓは送信波の周波数（送信周波数）で
あり、約１０．５２５ＧＨｚである。Ｆｂは反射波の周
波数（反射周波数）であり、ｖは人の歩行速度であり、
ｃは光速（３００×１０6ｍ／ｓ）である。
たドップラセンサでの人体検知の原理は、下記の（１）
式で示される。 ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ・・・・・・・・（１） （１）式において、ΔＦはドップラ周波数（５〜２００
Ｈｚ）であり、Ｆｓは送信波の周波数（送信周波数）で
あり、約１０．５２５ＧＨｚである。Ｆｂは反射波の周
波数（反射周波数）であり、ｖは人の歩行速度であり、
ｃは光速（３００×１０6ｍ／ｓ）である。
【０００４】図１は、上記した電波によるドップラ効果
を利用したドップラセンサによる人体検知の原理の説明
図であり、上記ドップラセンサを男子小便器の上部正面
に設定した例を示す。また、図２は、上記ドップラセン
サが備える機能構成を示すブロック図である。
を利用したドップラセンサによる人体検知の原理の説明
図であり、上記ドップラセンサを男子小便器の上部正面
に設定した例を示す。また、図２は、上記ドップラセン
サが備える機能構成を示すブロック図である。
【０００５】図１において、符号Ｆｓは、ドップラセン
サ１のアンテナからの送信波であり、符号Ｆｂは、送信
波Ｆｂが男子小便器３に向かう人体（歩行者）５に反射
することによって生成される、相対運動（歩行者５の歩
行速度）ｖによるドップラ周波数シフトを受けた反射波
である。図２に示すように、上記反射Ｆｂは受信装置９
により受信され、一方、送信装置７からの上記送信波Ｆ
ｓは基準信号として受信装置９に読み込まれる。そし
て、差分検出回路１１において、反射波Ｆｂと、送信波
Ｆｓとの周波数差であるΔＦ（ドップラ周波数）が検出
信号として取り出され、帯域フィルタ１３を通じて出力
される。
サ１のアンテナからの送信波であり、符号Ｆｂは、送信
波Ｆｂが男子小便器３に向かう人体（歩行者）５に反射
することによって生成される、相対運動（歩行者５の歩
行速度）ｖによるドップラ周波数シフトを受けた反射波
である。図２に示すように、上記反射Ｆｂは受信装置９
により受信され、一方、送信装置７からの上記送信波Ｆ
ｓは基準信号として受信装置９に読み込まれる。そし
て、差分検出回路１１において、反射波Ｆｂと、送信波
Ｆｓとの周波数差であるΔＦ（ドップラ周波数）が検出
信号として取り出され、帯域フィルタ１３を通じて出力
される。
【０００６】上記アンテナと上記人体５との距離は、ド
ップラ周波数ΔＦの振幅に反比例するため、ΔＦの値が
分かれば人体５の位置をある程度検出できる。また、ド
ップラ周波数ΔＦの周波数スペクトルを解析することに
より、人体５が男子小便器３に近づいているのか、或い
は遠ざかっているのか（人体５の移動方向）も検出でき
る。上記ドップラ信号（ドップラ周波数）ΔＦは、送信
波Ｆｓが１０ＧＨｚのとき、人体５の歩行速度ｖを１ｍ
／ｓとすれば約６７Ｈｚである。また、走行速度１００
ｋｍ／ｈの車の場合には、１、８５２Ｈｚとなる。測定
対象に応じて帯域フィルタ１３の帯域周波数を設定すれ
ば、ノイズとして混入する他の電波をカットすることが
できる。
ップラ周波数ΔＦの振幅に反比例するため、ΔＦの値が
分かれば人体５の位置をある程度検出できる。また、ド
ップラ周波数ΔＦの周波数スペクトルを解析することに
より、人体５が男子小便器３に近づいているのか、或い
は遠ざかっているのか（人体５の移動方向）も検出でき
る。上記ドップラ信号（ドップラ周波数）ΔＦは、送信
波Ｆｓが１０ＧＨｚのとき、人体５の歩行速度ｖを１ｍ
／ｓとすれば約６７Ｈｚである。また、走行速度１００
ｋｍ／ｈの車の場合には、１、８５２Ｈｚとなる。測定
対象に応じて帯域フィルタ１３の帯域周波数を設定すれ
ば、ノイズとして混入する他の電波をカットすることが
できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ド
ップラセンサは、基本的には静止検知が不可能である。
乃ち人体が静止している場合は、位置や動きを捉えるこ
とは難しい。
ップラセンサは、基本的には静止検知が不可能である。
乃ち人体が静止している場合は、位置や動きを捉えるこ
とは難しい。
【０００８】但し、位置の検出は、人体の動作を学習す
ることによりある程度推定することは可能だが、人体の
状態（例えば、体型・身につけている物の違い）で、マ
イクロ波の反射率が異なるため絶対的な位置は測定不可
能である。いわゆるレーダと呼ばれる装置は、マイクロ
波等の電波を被検知物体に向けて発射して、電波がかえ
ってくる時間を測定して距離を測定しているが、この装
置は大がかりでなおかつある程度の距離を必要とする。
電波を利用して距離を測定する場合、下記の（２）式で
示される。 ｌ＝ｓ×ｃ／２・・・・・・・・（２）
ることによりある程度推定することは可能だが、人体の
状態（例えば、体型・身につけている物の違い）で、マ
イクロ波の反射率が異なるため絶対的な位置は測定不可
能である。いわゆるレーダと呼ばれる装置は、マイクロ
波等の電波を被検知物体に向けて発射して、電波がかえ
ってくる時間を測定して距離を測定しているが、この装
置は大がかりでなおかつある程度の距離を必要とする。
電波を利用して距離を測定する場合、下記の（２）式で
示される。 ｌ＝ｓ×ｃ／２・・・・・・・・（２）
【０００９】（２）式において、ｌはセンサから被測定
物までの距離であり、ｓは電波を発信してからかえって
くるまでの時間である。ｃは光速（３００×１０6ｍ／
ｓ）である。例えば、ある物体までの距離が１ｋｍでは
測定時間は３ｕＳである。これは十分マイコンでも計測
可能な時間である。しかし、センサと人体までの距離が
１ｍの場合は測定時間は３ｎＳとなり、現在の汎用マイ
コンでは測定不可能である。
物までの距離であり、ｓは電波を発信してからかえって
くるまでの時間である。ｃは光速（３００×１０6ｍ／
ｓ）である。例えば、ある物体までの距離が１ｋｍでは
測定時間は３ｕＳである。これは十分マイコンでも計測
可能な時間である。しかし、センサと人体までの距離が
１ｍの場合は測定時間は３ｎＳとなり、現在の汎用マイ
コンでは測定不可能である。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決する為になされた請求項第１項記載の発明は、
マイクロ波センサを用いた人体検知装置において、前記
マイクロ波センサのドップラ効果と反射による効果を用
いたことを特徴とする。
題を解決する為になされた請求項第１項記載の発明は、
マイクロ波センサを用いた人体検知装置において、前記
マイクロ波センサのドップラ効果と反射による効果を用
いたことを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、マイクロ波センサの反射
による効果を利用することによりドップラ効果のみでは
不可能な人体の静止検知が可能になる。
による効果を利用することによりドップラ効果のみでは
不可能な人体の静止検知が可能になる。
【００１２】請求項第２項記載の発明は、マイクロ波セ
ンサを用いた人体検知装置において、前記マイクロ波セ
ンサの電波送信部１ヶと前記マイクロ波センサの電波受
信部を２ヶ設け、前記電波送信部から送信されたマイク
ロ波を前記電波受信部の一方は動体検知用のドップラ信
号として受信し、さらにもう一方は前記マイクロ波の反
射波の大きさとして受信することを特徴とする。
ンサを用いた人体検知装置において、前記マイクロ波セ
ンサの電波送信部１ヶと前記マイクロ波センサの電波受
信部を２ヶ設け、前記電波送信部から送信されたマイク
ロ波を前記電波受信部の一方は動体検知用のドップラ信
号として受信し、さらにもう一方は前記マイクロ波の反
射波の大きさとして受信することを特徴とする。
【００１３】本発明によれば、マイクロ波センサの電波
送信部をドップラ信号用と反射波測定用に兼用できるの
で、コストダウンを実現できる。
送信部をドップラ信号用と反射波測定用に兼用できるの
で、コストダウンを実現できる。
【００１４】請求項第３項記載の発明は、前記マイクロ
波センサは、人体検知のための電波を送信する手段と、
該送信手段によって送信された電波の反射波を受信する
手段と、該受信手段で受信した信号の周波数と該送信手
段によって送信された信号の周波数との差分を求めてそ
の差分に応じたドップラ信号を生成してドップラ効果と
して用いるよう構成されていることを特徴とする。
波センサは、人体検知のための電波を送信する手段と、
該送信手段によって送信された電波の反射波を受信する
手段と、該受信手段で受信した信号の周波数と該送信手
段によって送信された信号の周波数との差分を求めてそ
の差分に応じたドップラ信号を生成してドップラ効果と
して用いるよう構成されていることを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、人体検知用のマイクロ波
センサをマイクロ波のドップラ効果を利用して動いてい
るもの（ここでは人の動き）を正確に検知できる。さら
に反射率や雰囲気温度等の影響も無視できる。
センサをマイクロ波のドップラ効果を利用して動いてい
るもの（ここでは人の動き）を正確に検知できる。さら
に反射率や雰囲気温度等の影響も無視できる。
【００１６】請求項第４項記載の発明は、前記マイクロ
波センサの送信周波数が、２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ
であることを特徴とする。
波センサの送信周波数が、２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ
であることを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、送信装置の周波数を２．
４５ＧＨｚ以上に設定することにより、人体の動作を検
出するためのドップラ信号の抽出が可能になる。言い換
えれば２．４５ＧＨｚ以下ではドップラ信号がうまく取
り出せないためである。また送信装置の周波数を１０Ｇ
Ｈｚ程度までを高くすればそれだけアンテナを小さくで
きるため小型化が実現できる。ちなみにアンテナの長さ
を受信電波の波長の１／４とした場合、１０ＧＨｚの周
波数の電波の場合、約７．５ｍｍのアンテナで十分であ
る。 波長λ（ｍ）＝光速（ｍ／ｓ）／周波数（Ｈｚ） また送信装置の周波数の上限を規定しているのは、以下
の理由からである。大気圏（おもに地球表面上）には空
気や水蒸気があり、かつ雨も降ることもある。これら
が、電磁波の伝搬に対してどの様な特性をもっているか
が、自然が与えた空間を伝搬路として直接使用する無線
方式では最も重要である。電磁波の周波数によって特性
は変わるが、一般的に周波数に比例して減衰量は増加す
る。伝搬路として減衰が少ないのは、周波数では０．１
ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲であり、これを高周波の分野
では”電波の窓”といっている。言い換えれば１０ＧＨ
ｚ以上の周波数では、諸々の事情により、動体検知手段
には不向きである。
４５ＧＨｚ以上に設定することにより、人体の動作を検
出するためのドップラ信号の抽出が可能になる。言い換
えれば２．４５ＧＨｚ以下ではドップラ信号がうまく取
り出せないためである。また送信装置の周波数を１０Ｇ
Ｈｚ程度までを高くすればそれだけアンテナを小さくで
きるため小型化が実現できる。ちなみにアンテナの長さ
を受信電波の波長の１／４とした場合、１０ＧＨｚの周
波数の電波の場合、約７．５ｍｍのアンテナで十分であ
る。 波長λ（ｍ）＝光速（ｍ／ｓ）／周波数（Ｈｚ） また送信装置の周波数の上限を規定しているのは、以下
の理由からである。大気圏（おもに地球表面上）には空
気や水蒸気があり、かつ雨も降ることもある。これら
が、電磁波の伝搬に対してどの様な特性をもっているか
が、自然が与えた空間を伝搬路として直接使用する無線
方式では最も重要である。電磁波の周波数によって特性
は変わるが、一般的に周波数に比例して減衰量は増加す
る。伝搬路として減衰が少ないのは、周波数では０．１
ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲であり、これを高周波の分野
では”電波の窓”といっている。言い換えれば１０ＧＨ
ｚ以上の周波数では、諸々の事情により、動体検知手段
には不向きである。
【００１８】請求項第５項記載の発明は、請求項第１項
乃至４項記載の人体検知装置を搭載し、この人体検知装
置からの信号に基づいて、暖房便座機能や洗浄機能を制
御することを特徴とする。
乃至４項記載の人体検知装置を搭載し、この人体検知装
置からの信号に基づいて、暖房便座機能や洗浄機能を制
御することを特徴とする。
【００１９】本発明によれば、利用者がトイレに入室中
に停電等の状態になりその状態から正常状態に復帰した
場合、マイクロ波センサのドップラ効果のみでは、使用
者の動作の履歴を記憶出来ないため、トイレ内に人がい
ないと判断してしまう恐れがあるが、マイクロ波センサ
の反射による効果を利用することにより人体が静止状態
でも検知が可能になる。
に停電等の状態になりその状態から正常状態に復帰した
場合、マイクロ波センサのドップラ効果のみでは、使用
者の動作の履歴を記憶出来ないため、トイレ内に人がい
ないと判断してしまう恐れがあるが、マイクロ波センサ
の反射による効果を利用することにより人体が静止状態
でも検知が可能になる。
【００２０】請求項第６項記載の発明は、前記請求項第
１項乃至４項記載の人体検知装置を搭載し、この人体検
知装置からの信号も基づいて、小便器を自動洗浄するこ
とを特徴とする。
１項乃至４項記載の人体検知装置を搭載し、この人体検
知装置からの信号も基づいて、小便器を自動洗浄するこ
とを特徴とする。
【００２１】本発明によれば、マイクロ波センサの反射
による効果を利用することによりドップラ効果のみでは
不可能な人体の静止検知が可能になるため、アルゴリズ
ムソフトを簡素化できる。
による効果を利用することによりドップラ効果のみでは
不可能な人体の静止検知が可能になるため、アルゴリズ
ムソフトを簡素化できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。
面により詳細に説明する。
【００２３】
【実施例１】図３は、マイクロ波センサの正面図であ
る。図４は、図３の側面図である。
る。図４は、図３の側面図である。
【００２４】まず、構成について説明する。マイクロ波
センサ３０は、送信アンテナ３１と受信アンテナ３２・
３３、さらに発信回路、検波回路（いずれも図示しな
い）で構成されている。
センサ３０は、送信アンテナ３１と受信アンテナ３２・
３３、さらに発信回路、検波回路（いずれも図示しな
い）で構成されている。
【００２５】発振回路は、誘電体共振器（Ba（Sn,Mg,T
a）03等）に一定の電圧を印加することでマイクロ波を
発信させる回路である。その発信回路で発信させたマイ
クロ波を送信アンテナ３１で空中へと伝播させる。その
マイクロ波が検知物体に反射して、受信アンテナ３２を
通って検波回路に入ってくる。検波はショットキバリア
ダイオードで行うが、その基準波形は、送信アンテナ３
１からの送信波形である。
a）03等）に一定の電圧を印加することでマイクロ波を
発信させる回路である。その発信回路で発信させたマイ
クロ波を送信アンテナ３１で空中へと伝播させる。その
マイクロ波が検知物体に反射して、受信アンテナ３２を
通って検波回路に入ってくる。検波はショットキバリア
ダイオードで行うが、その基準波形は、送信アンテナ３
１からの送信波形である。
【００２６】受信アンテナ３２はドップラ信号受信用で
あり、受信アンテナ３３は反射波受信用である。しかし
ながら受信アンテナ３２にも反射波は受信されるが、送
信部から基準信号が入力されており、その基準信号との
差分をドップラ信号として取り出しているため反射波は
無視できる。また受信アンテナ３３にも同様にドップラ
波形が入力される。しかしながら、送信部からの基準信
号がないため反射波のみ取り出せることになる。
あり、受信アンテナ３３は反射波受信用である。しかし
ながら受信アンテナ３２にも反射波は受信されるが、送
信部から基準信号が入力されており、その基準信号との
差分をドップラ信号として取り出しているため反射波は
無視できる。また受信アンテナ３３にも同様にドップラ
波形が入力される。しかしながら、送信部からの基準信
号がないため反射波のみ取り出せることになる。
【００２７】具体的には、送信アンテナ３１と受信アン
テナ３２は、マイクロストリップラインという特殊なパ
ターンを介して接続されている。しかし送信アンテナ３
１と受信アンテナ３３との間にはこのようなラインがな
く、直接送信アンテナ３１からの信号を受信することは
ない。さらに受信アンテナ３２と３３は遮蔽版４０で仕
切られている。なお、マイクロ波センサの発信周波数は
２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚである。
テナ３２は、マイクロストリップラインという特殊なパ
ターンを介して接続されている。しかし送信アンテナ３
１と受信アンテナ３３との間にはこのようなラインがな
く、直接送信アンテナ３１からの信号を受信することは
ない。さらに受信アンテナ３２と３３は遮蔽版４０で仕
切られている。なお、マイクロ波センサの発信周波数は
２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚである。
【００２８】次に動作について説明する。マイクロ波セ
ンサ３０の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波
は、被検知物（主に人）へ向けて放射されてるが、同時
にその一部が受信アンテナ３２に検波用の基準波形とし
て取り込まれている。
ンサ３０の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波
は、被検知物（主に人）へ向けて放射されてるが、同時
にその一部が受信アンテナ３２に検波用の基準波形とし
て取り込まれている。
【００２９】発信したマイクロ波はアンテナ３２にパタ
ーンを介して送られるが、そのパターンに平行に、ある
一定間隔のパターンを構成するとその間隔に反比例して
信号を分配することができる。このようにライン間隔で
信号の配分を変化させることをカップリングという。こ
のカップリング部分の長さは中心周波数の１／４長にす
るのが一般的である。ここではマイクロ波帯の周波数で
あるため１０ＧＨｚの場合、波長は約３ｃｍなのでカッ
プリングの長さは７．５ｍｍになる。上記のような構成
により、被検知物への放射と基準波形取り込みために十
分な信号が得られ、その割合は、被検知物への放射に約
７割基準波形として約３割になっている。
ーンを介して送られるが、そのパターンに平行に、ある
一定間隔のパターンを構成するとその間隔に反比例して
信号を分配することができる。このようにライン間隔で
信号の配分を変化させることをカップリングという。こ
のカップリング部分の長さは中心周波数の１／４長にす
るのが一般的である。ここではマイクロ波帯の周波数で
あるため１０ＧＨｚの場合、波長は約３ｃｍなのでカッ
プリングの長さは７．５ｍｍになる。上記のような構成
により、被検知物への放射と基準波形取り込みために十
分な信号が得られ、その割合は、被検知物への放射に約
７割基準波形として約３割になっている。
【００３０】前記の図2の通り、マイクロ波センサ３０
の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波は、被検
知物に反射して受信装置９により受信され、一方、送信
装置７からの上記送信波Ｆｓは基準信号として受信装置
９に読み込まれる。そして、差分検出回路１１におい
て、反射波Ｆｂと、送信波Ｆｓとの周波数差であるΔＦ
（ドップラ周波数）が検出信号として取り出され、帯域
フィルタ１３を通じて出力される。
の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波は、被検
知物に反射して受信装置９により受信され、一方、送信
装置７からの上記送信波Ｆｓは基準信号として受信装置
９に読み込まれる。そして、差分検出回路１１におい
て、反射波Ｆｂと、送信波Ｆｓとの周波数差であるΔＦ
（ドップラ周波数）が検出信号として取り出され、帯域
フィルタ１３を通じて出力される。
【００３１】また上記した被検知物から反射したマイク
ロ波は受信アンテナ３３へも入力される。その入力波形
と前記ドップラ波形により、静止検知も可能になる。つ
まり、被検知物が静止状態では前記ドップラ信号は出力
されない。しかしながら前記反射信号は、被検知物が存
在するだけで現れてくる。前記反射信号は、距離に反比
例して出力が現れるので、反射波の大きさで、静止して
いる物体でも位置を検出することができる。
ロ波は受信アンテナ３３へも入力される。その入力波形
と前記ドップラ波形により、静止検知も可能になる。つ
まり、被検知物が静止状態では前記ドップラ信号は出力
されない。しかしながら前記反射信号は、被検知物が存
在するだけで現れてくる。前記反射信号は、距離に反比
例して出力が現れるので、反射波の大きさで、静止して
いる物体でも位置を検出することができる。
【００３２】
【実施例２】図５は、マイクロ波センサの正面図であ
る。図６は、マイクロ波センサを温水洗浄機能付暖房便
座に組み込んだ図である。図7は、マイクロ波センサの
動作フローである。
る。図６は、マイクロ波センサを温水洗浄機能付暖房便
座に組み込んだ図である。図7は、マイクロ波センサの
動作フローである。
【００３３】まず、構成について説明する。マイクロ波
センサ３４は、送信アンテナ３５と受信アンテナ３６、
さらに発信回路、検波回路（いずれも図示しない）で構
成されている。発振回路は、誘電体共振器（Ba（Sn,Mg,
Ta）03等）に一定の電圧を印加することでマイクロ波を
発信させる回路である。その発信回路で発信させたマイ
クロ波を送信アンテナ３５で空中へと伝播させる。その
マイクロ波が検知物体に反射して、受信アンテナ３６を
通って検波回路に入ってくる。検波はショットキバリア
ダイオードで行うが、その基準波形は、送信アンテナ３
５からの送信波形である。また受信部３７は受信アンテ
ナ３８を備えている。
センサ３４は、送信アンテナ３５と受信アンテナ３６、
さらに発信回路、検波回路（いずれも図示しない）で構
成されている。発振回路は、誘電体共振器（Ba（Sn,Mg,
Ta）03等）に一定の電圧を印加することでマイクロ波を
発信させる回路である。その発信回路で発信させたマイ
クロ波を送信アンテナ３５で空中へと伝播させる。その
マイクロ波が検知物体に反射して、受信アンテナ３６を
通って検波回路に入ってくる。検波はショットキバリア
ダイオードで行うが、その基準波形は、送信アンテナ３
５からの送信波形である。また受信部３７は受信アンテ
ナ３８を備えている。
【００３４】受信アンテナ３６はドップラ信号受信用で
あり、受信アンテナ３７は反射波受信用である。しかし
ながら受信アンテナ３６にも反射波は受信されるが、送
信部から基準信号が入力されており、その基準信号との
差分をドップラ信号として取り出しているため反射波は
無視できる。また受信アンテナ３７にも同様にドップラ
波形が入力される。しかしながら、送信部からの基準信
号がないため反射波のみ取り出せることになる。
あり、受信アンテナ３７は反射波受信用である。しかし
ながら受信アンテナ３６にも反射波は受信されるが、送
信部から基準信号が入力されており、その基準信号との
差分をドップラ信号として取り出しているため反射波は
無視できる。また受信アンテナ３７にも同様にドップラ
波形が入力される。しかしながら、送信部からの基準信
号がないため反射波のみ取り出せることになる。
【００３５】具体的には、送信アンテナ３５と受信アン
テナ３６は、マイクロストリップラインという特殊なパ
ターンを介して接続されている。マイクロ波３４と受信
部３７は、同一基板上存在するものではないため電気的
完全に分離されている。そして、上記マイクロ波センサ
３４と受信部３７を温水洗浄機能付暖房便座２０の両袖
部に設置している。また、マイクロ波センサの発信周波
数は２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚである。
テナ３６は、マイクロストリップラインという特殊なパ
ターンを介して接続されている。マイクロ波３４と受信
部３７は、同一基板上存在するものではないため電気的
完全に分離されている。そして、上記マイクロ波センサ
３４と受信部３７を温水洗浄機能付暖房便座２０の両袖
部に設置している。また、マイクロ波センサの発信周波
数は２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚである。
【００３６】次に動作について説明する。マイクロ波セ
ンサ３４の送信アンテナ３５から送信されたマイクロ波
は、被検知物（主に人）へ向けて放射されているが、同
時にその一部が受信アンテナ３６に検波用の基準波形と
して取り込まれている。
ンサ３４の送信アンテナ３５から送信されたマイクロ波
は、被検知物（主に人）へ向けて放射されているが、同
時にその一部が受信アンテナ３６に検波用の基準波形と
して取り込まれている。
【００３７】発信したマイクロ波はアンテナ３６にパタ
ーンを介して送られるが、そのパターンに平行に、ある
一定間隔のパターンを構成するとその間隔に反比例して
信号を分配することができる。このようにライン間隔で
信号の配分を変化させることをカップリングという。こ
のカップリング部分の長さは中心周波数の１／４長にす
るのが一般的である。ここではマイクロ波帯の周波数で
あるため１０ＧＨｚの場合、波長は約３ｃｍなのでカッ
プリングの長さは７．５ｍｍになる。上記のような構成
により、被検知物への放射と基準波形取り込みために十
分な信号が得られ、その割合は、被検知物への放射に約
７割基準波形として約３割になっている。
ーンを介して送られるが、そのパターンに平行に、ある
一定間隔のパターンを構成するとその間隔に反比例して
信号を分配することができる。このようにライン間隔で
信号の配分を変化させることをカップリングという。こ
のカップリング部分の長さは中心周波数の１／４長にす
るのが一般的である。ここではマイクロ波帯の周波数で
あるため１０ＧＨｚの場合、波長は約３ｃｍなのでカッ
プリングの長さは７．５ｍｍになる。上記のような構成
により、被検知物への放射と基準波形取り込みために十
分な信号が得られ、その割合は、被検知物への放射に約
７割基準波形として約３割になっている。
【００３８】前記の図2の通り、マイクロ波センサ３０
の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波は、被検
知物に反射して受信装置９により受信され、一方、送信
装置７からの上記送信波Ｆｓは基準信号として受信装置
９に読み込まれる。そして、差分検出回路１１におい
て、反射波Ｆｂと、送信波Ｆｓとの周波数差であるΔＦ
（ドップラ周波数）が検出信号として取り出され、帯域
フィルタ１３を通じて出力される。
の送信アンテナ３１から送信されたマイクロ波は、被検
知物に反射して受信装置９により受信され、一方、送信
装置７からの上記送信波Ｆｓは基準信号として受信装置
９に読み込まれる。そして、差分検出回路１１におい
て、反射波Ｆｂと、送信波Ｆｓとの周波数差であるΔＦ
（ドップラ周波数）が検出信号として取り出され、帯域
フィルタ１３を通じて出力される。
【００３９】マイクロ波センサ３４の送信アンテナ３５
から送信されたマイクロ波は、被検知物に反射して受信
アンテナ３６へと還ってくる。その還ってきた波形と送
信アンテナ３５からの基準波形をミキシングし差分をド
ップラ波形として出力する。また送信アンテナ３４から
出力されるマイクロ波は、指向性を温水洗浄機能付暖房
便座２０の前方に設けてあるため、直接は受信部３７の
受信アンテナ３８へは入力されない。
から送信されたマイクロ波は、被検知物に反射して受信
アンテナ３６へと還ってくる。その還ってきた波形と送
信アンテナ３５からの基準波形をミキシングし差分をド
ップラ波形として出力する。また送信アンテナ３４から
出力されるマイクロ波は、指向性を温水洗浄機能付暖房
便座２０の前方に設けてあるため、直接は受信部３７の
受信アンテナ３８へは入力されない。
【００４０】また上記した被検知物から反射したマイク
ロ波は受信部３７の受信アンテナ３８へも入力される。
その入力波形と前記ドップラ波形により、静止検知も可
能になる。つまり、被検知物が静止状態では前記ドップ
ラ信号は出力されない。しかしながら前記反射信号は、
被検知物が存在するだけで現れてくる。前記反射信号
は、距離に反比例して出力が現れるので、反射波の大き
さで、静止している物体でも位置を検出することができ
る。
ロ波は受信部３７の受信アンテナ３８へも入力される。
その入力波形と前記ドップラ波形により、静止検知も可
能になる。つまり、被検知物が静止状態では前記ドップ
ラ信号は出力されない。しかしながら前記反射信号は、
被検知物が存在するだけで現れてくる。前記反射信号
は、距離に反比例して出力が現れるので、反射波の大き
さで、静止している物体でも位置を検出することができ
る。
【００４１】温水洗浄機能付暖房便座２０の人体検出方
法は、トイレ（図示しない）内に人体５がいないときは
間欠運転をしている。（Ｓ１０）トイレに人体５が入っ
たことを検知（反射信号、ドップラ信号ともにない場
合は、人体がいないと判断。反射信号はないがドップ
ラ信号がある場合は、トイレの外の人体の動きと判断。
反射信号はあるがドップラ信号はない場合は、トイレ
の外の静止状態の人体と判断。）したら、温水洗浄機能
付暖房便座２０内のマイコン（図示しない）が自動的に
マイクロ波センサ連続運転（Ｓ１１）に切り替えて、ド
ップラ信号の変化で人体５の動きを検出（Ｓ１２）し、
反射信号の変化で位置を検出（Ｓ１３）する。
法は、トイレ（図示しない）内に人体５がいないときは
間欠運転をしている。（Ｓ１０）トイレに人体５が入っ
たことを検知（反射信号、ドップラ信号ともにない場
合は、人体がいないと判断。反射信号はないがドップ
ラ信号がある場合は、トイレの外の人体の動きと判断。
反射信号はあるがドップラ信号はない場合は、トイレ
の外の静止状態の人体と判断。）したら、温水洗浄機能
付暖房便座２０内のマイコン（図示しない）が自動的に
マイクロ波センサ連続運転（Ｓ１１）に切り替えて、ド
ップラ信号の変化で人体５の動きを検出（Ｓ１２）し、
反射信号の変化で位置を検出（Ｓ１３）する。
【００４２】図８−ａは、温水洗浄機能付暖房便座２０
の前方にドアがあるトイレに、人が近づいてきて便座に
着座した時のマイクロ波センサ３４内の差分検出回路か
らの出力波形（ドップラ波形）であり、マイコン（図示
しない）への入力波形である。波形の中で、ａの区域
は、人がトイレに近づき多機能便器の前で立ち止まるま
での波形であり、高い周波数が徐々に低くなってゆき、
振幅は徐々に大きくなっている。ｂは、人が立ち止まっ
て脱衣をしている間は、振幅が０になるが、脱衣によっ
て体が動くことによる断続的に同じ振幅の波形（図示し
ない）が現れる。ｃの区域は、着座する瞬間の波形であ
り、ａの区域よりも振幅の大きな波形が現れ、振幅が徐
々に大きくなり、着座するまで続く。ｄの区域は、着座
してからの波形で、基本的に振幅が０になるが、着座中
に体が動くことによる断続的なｅの区域で示すｃの区域
と同じ振幅の波形が現れる。
の前方にドアがあるトイレに、人が近づいてきて便座に
着座した時のマイクロ波センサ３４内の差分検出回路か
らの出力波形（ドップラ波形）であり、マイコン（図示
しない）への入力波形である。波形の中で、ａの区域
は、人がトイレに近づき多機能便器の前で立ち止まるま
での波形であり、高い周波数が徐々に低くなってゆき、
振幅は徐々に大きくなっている。ｂは、人が立ち止まっ
て脱衣をしている間は、振幅が０になるが、脱衣によっ
て体が動くことによる断続的に同じ振幅の波形（図示し
ない）が現れる。ｃの区域は、着座する瞬間の波形であ
り、ａの区域よりも振幅の大きな波形が現れ、振幅が徐
々に大きくなり、着座するまで続く。ｄの区域は、着座
してからの波形で、基本的に振幅が０になるが、着座中
に体が動くことによる断続的なｅの区域で示すｃの区域
と同じ振幅の波形が現れる。
【００４３】また、図８−ｂは、マイクロ波センサの受
信部３７からの出力波形（反射波形）であり、図８−ａ
と同様の時間軸に対しての波形である。この反射波形は
距離に反比例していることがわかる。この様な波形解析
を用いて、トイレの入退室や温水洗浄機能付暖房便座２
０への着離座を検出して、温水洗浄機能付暖房便座２０
の各々の機能（例えば、室内暖房の入り切りや脱臭機能
の運転及び洗浄機能の利用許可）の制御を行う。
信部３７からの出力波形（反射波形）であり、図８−ａ
と同様の時間軸に対しての波形である。この反射波形は
距離に反比例していることがわかる。この様な波形解析
を用いて、トイレの入退室や温水洗浄機能付暖房便座２
０への着離座を検出して、温水洗浄機能付暖房便座２０
の各々の機能（例えば、室内暖房の入り切りや脱臭機能
の運転及び洗浄機能の利用許可）の制御を行う。
【００４４】
【実施例３】図９は、マイクロ波センサを小便器自動洗
浄装置に組み込んだ図である。
浄装置に組み込んだ図である。
【００４５】まず、構成について説明する。小便器自動
洗浄装置１０の人体検知手段にマイクロ波センサ３０を
備えており、人体５と対向する方向にマイクロ波を放射
している。前記マイクロ波センサ３０からの信号により
人体５の位置及び動きを検知している。
洗浄装置１０の人体検知手段にマイクロ波センサ３０を
備えており、人体５と対向する方向にマイクロ波を放射
している。前記マイクロ波センサ３０からの信号により
人体５の位置及び動きを検知している。
【００４６】次に動作について説明する。マイクロ波セ
ンサ３０から出力された信号は、ドップラ信号と反射信
号の双方で人体５の動きを検知し、人体５が小便器自動
洗浄装置１０の正面で小水動作をしていることを正確に
検知し、使用後小便器自動洗浄装置１０から遠ざかった
ら小便器自動洗浄装置１０のボール面を洗浄する。検知
の方法は、実施例２と同様である。
ンサ３０から出力された信号は、ドップラ信号と反射信
号の双方で人体５の動きを検知し、人体５が小便器自動
洗浄装置１０の正面で小水動作をしていることを正確に
検知し、使用後小便器自動洗浄装置１０から遠ざかった
ら小便器自動洗浄装置１０のボール面を洗浄する。検知
の方法は、実施例２と同様である。
【図１】 電波によるドップラ効果を利用したドップラ
センサによる人体検知の原理図を示す説明図である。
センサによる人体検知の原理図を示す説明図である。
【図２】 電波によるドップラ効果を利用したドップラ
センサが備える機能構成を示すブロック図である。
センサが備える機能構成を示すブロック図である。
【図３】 第１の実施例を示す図であり、マイクロ波セ
ンサのアンテナ配置図である。
ンサのアンテナ配置図である。
【図４】 第１の実施例を示す図であり、図４の側面図
である。
である。
【図５】 第２の実施例を示す図であり、マイクロ波セ
ンサのアンテナ配置図である。
ンサのアンテナ配置図である。
【図６】 第２の実施例を示す図であり、洗浄機能付暖
房便座の人体検知にマイクロ波センサを組み込んだ図で
ある。
房便座の人体検知にマイクロ波センサを組み込んだ図で
ある。
【図７】 第２の実施例を示す図であり、洗浄機能付暖
房便座のマイクロ波センサの動作フローである。
房便座のマイクロ波センサの動作フローである。
【図８】 第２の実施例を示す図であり、トイレ内での
人体検知時のマイクロ波センサの出力波形である。
人体検知時のマイクロ波センサの出力波形である。
【図９】 第３の実施例を示す図であり、小便器自動洗
浄装置の人体検知にマイクロ波センサを組み込んだ図で
ある。
浄装置の人体検知にマイクロ波センサを組み込んだ図で
ある。
１・３０・３４…マイクロ波センサ、３…男子用小便
器、５…人体、１０…小便器自動洗浄装置、２０…温水
洗浄機能付暖房便座、３１・３５…送信アンテナ、３２
・３３・３６・３８…受信アンテナ、３７…受信部、４
０…遮蔽板
器、５…人体、１０…小便器自動洗浄装置、２０…温水
洗浄機能付暖房便座、３１・３５…送信アンテナ、３２
・３３・３６・３８…受信アンテナ、３７…受信部、４
０…遮蔽板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D037 AD01 AD14 2D038 BC01 JH00 KA01 2D039 AA04 2G005 DA04
Claims (6)
- 【請求項１】 マイクロ波センサを用いた人体検知装置
において、前記マイクロ波センサのドップラ効果と反射
の大きさによる効果を用いたことを特徴とする人体検知
装置。 - 【請求項２】 マイクロ波センサを用いた人体検知装置
において、前記マイクロ波センサの電波送信部１ヶと前
記マイクロ波センサの電波受信部を２ヶ設け、前記電波
送信部から送信されたマイクロ波を前記電波受信部の一
方は動体検知用のドップラ信号として受信し、さらにも
う一方は前記マイクロ波の反射波の大きさとして受信す
ることを特徴とする人体検知装置。 - 【請求項３】 前記マイクロ波センサは、人体検知のた
めの電波を送信する手段と、該送信手段によって送信さ
れた電波の反射波を受信する手段と、該受信手段で受信
した信号の周波数と該送信手段によって送信された信号
の周波数との差分を求めてその差分に応じたドップラ信
号を生成してドップラ効果として用いるよう構成されて
いることを特徴とする請求項第１項乃至２項記載の人体
検知装置。 - 【請求項４】 前記マイクロ波センサの送信周波数が、
２．４５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚであることを特徴とする請
求項第１項乃至3項記載の人体検知装置。 - 【請求項５】 前記請求項第１項乃至４項記載の人体検
知装置を搭載し、この人体検知装置からの信号に基づい
て、暖房便座機能や洗浄機能を制御する多機能便器。 - 【請求項６】 前記請求項第１項乃至４項記載の人体検
知装置を搭載し、この人体検知装置からの信号も基づい
て、小便器を自動洗浄する小便器自動洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259017A JP2002071824A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 人体検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259017A JP2002071824A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 人体検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071824A true JP2002071824A (ja) | 2002-03-12 |
Family
ID=18747241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000259017A Pending JP2002071824A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 人体検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002071824A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003268849A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Toto Ltd | 便器装置 |
| CN106707348A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-24 | 济南赛英立德电子科技有限公司 | 基于时频分析的微波多普勒静态人体探测方法及探测器 |
| CN112796394A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 上海科勒电子科技有限公司 | 微波感应器及智能马桶 |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000259017A patent/JP2002071824A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003268849A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Toto Ltd | 便器装置 |
| CN106707348A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-24 | 济南赛英立德电子科技有限公司 | 基于时频分析的微波多普勒静态人体探测方法及探测器 |
| CN112796394A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 上海科勒电子科技有限公司 | 微波感应器及智能马桶 |
| CN112796394B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-08-16 | 上海科勒电子科技有限公司 | 微波感应器及智能马桶 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050309 |