JP2002286852A

JP2002286852A - 物体検出システム

Info

Publication number: JP2002286852A
Application number: JP2001082776A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Todoroki; 健太郎轟木; Takenori Fukushima; 武徳福島; Koji Mine; 浩二峯; Naoki Kabe; 直樹加邉
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】物体を検出するシステムにおいて、接近後の
離隔を、対象物体の寸法等に関わらず、位置の誤差を少
なく検出する。【解決手段】受信手段で受信した信号の周波数と送信
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
その差分に応じた信号を処理して、物体が前記センサー
に接近した後に離隔する事を認識する判断する物体検出
システムにおいて、前記判断は、前記センサーの出力に
基づいて物体が接近したと判定する接近判定手段と、前
記接近判定手段が物体が接近したと判定をして以来の前
記センサーの出力の最大値を記憶する最大値記憶手段
と、前記最大値記憶手段に記憶された最大値と前記セン
サーの出力とを物体の離隔の判定に用いる離隔判断手段
を備える事を特徴とする物体検出システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体検出システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】様々な施設や装置において、人や乗り物
等の物体を自動的に検出するシステムが活用されてい
る。物体を検出することにより、ユーザーをサポートす
ることが可能になる。また、物体に電波を送信する送信
手段と、前記送信手段によって送信された電波の反射波
を受信する受信手段とを備えるセンサーを用いる事が提
案されている。物質によっては、電波が透過するので、
センサーを機器や壁の内部に隠蔽することによって、セ
ンサー自体が保護され、また、デザイン上でも好都合で
ある。

【０００３】例えば、実開昭６２−１３２４８４で提案
された装置は、小便器の正面の領域にマイクロ波を発射
するドップラーセンサーの出力を元に自動的に洗浄水を
供給するものである。洗浄水を供給するタイミングは、
ユーザーが小便器に接近してから使用後に離隔するまで
のドップラー周波数の変化を、異なる帯域増幅器の出力
信号を夫々閾値と比較して検出することによって決定さ
れる。

【０００４】この装置によれば、センサーの設置場所の
自由度が大きいので、汚れ、傷の発生や防水に考慮を払
う必要が無いところに設置できる。また、ユーザーにと
っては、洗浄の為の操作が不要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
センサーと対象物体との距離が同一であっても、対象物
体の反射率や対象物体の大きさ、即ち、電波の反射面積
に応じて電波の受信強度は異なるのでセンサーの受信手
段の出力は一定ではない。そのため、従来のようにセン
サーの出力を単純に一定の閾値と比較するのみでは検出
を誤る場合があった。即ち、センサー出力を一定の閾値
と比較することによって対象物体の離隔を検出すると、
対象物体の大きさや反射率によって、離隔を検出する位
置、即ち、センサーと対象物体間の距離に差が生じてし
まう。

【０００６】

【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、請求項１に記載の本発明は、物体に
電波を送信する送信手段と、前記送信手段によって送信
された電波の反射波を受信する受信手段と、前記受信手
段で受信した信号の周波数と前記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
信号を生成する手段とを備えるセンサーと、前記センサ
ーの出力に基づいて、物体が前記センサーに接近した後
に離隔する事を認識する判断手段と、前記判断手段での
判断結果を他に出力する判断結果出力手段からなる物体
検出システムにおいて、前記判断手段は、前記センサー
の出力に基づいて物体が接近したと判定する接近判定手
段と、前記接近判定手段が物体が接近したと判定をして
以来の前記センサーの出力の最大値を記憶する最大値記
憶手段と、前記最大値記憶手段に記憶された最大値と前
記センサーの出力とを物体の離隔の判定に用いる離隔判
断手段を備える事を特徴して構成されている。

【０００７】ここで、電波とは赤外線よりも波長が長い
電磁波を示す。

【０００８】以上の構成によれば、対象物体の大きさや
反射率の違いによるセンサー出力値とセンサーと対象物
体間の距離との関係の違いは、最大値記憶手段に記憶さ
れている物体が接近して以来の最大値と相関が有るの
で、この最大値を離隔を判定する際に反映させることに
よって、どのような物体に対しても、所望の距離におい
て離隔の判定を下すことが可能となる。

【０００９】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の物体検出システムにおいて、検出対象を生体とする
事を特徴として構成されている。

【００１０】ここで、生体とは、人、動物、鳥、昆虫等
の生き物を指す。特に、生体は寸法の個体差や種類差が
大きいので、本発明によって正しい離隔判定が可能とな
る効果は大きい。

【００１１】請求項３に記載の本発明は、請求項１から
２に記載の物体検出システムにおいて、前記離隔判断手
段は、前記最大値記憶手段に記憶された最大値に定数を
乗じた値を、物体の離隔の判断に用いる事を特徴として
構成されている。

【００１２】こうすることにより、離隔を判定する際に
最大値を簡易的に反映させることができるので、どのよ
うな物体に対しても、所望の距離において離隔の判定を
下すことが可能となる。

【００１３】請求項４に記載の本発明は、請求項３に記
載の物体検出システムにおいて、前記離隔判断手段は、
前記最大値記憶手段に記憶された最大値に定数を乗じた
値と前記センサーの出力とを比較する第一の比較手段
と、前記第一の比較手段により、前記センサー出力が前
記の最大値に定数を乗じた値を下回る時間を測る計時手
段と、前記計時手段の値を予め設定された閾値と比較す
る第二の比較手段を備える事を特徴として構成されてい
る。

【００１４】こうすることにより、対象物体が離隔して
いないのに、ノイズによってセンサー出力が瞬間的に閾
値を下回る場合に誤って離隔したと判定する恐れが無く
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面をもとに以
下に説明する。

【００１６】図１は、本発明による物体検出システムを
適用した小便器の構成を示す図である。小便器１０の内
部には、ドップラーセンサー１１が小便器１０の正面の
領域に向けて配置されている。制御部１２においてドッ
プラーセンサー１１の出力信号を元にユーザーが小便器
を使用したと判断された場合に、給水弁１３が所定時間
開放され、洗浄水配管１５を介して洗浄水がボウル１４
に流出する。

【００１７】図２は、ドップラーセンサー１１と制御部
１２の機能構成図である。ドップラーセンサー１１は、
１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する送信手段２
０と、反射波を受信する受信手段２１と、送信手段２０
と受信手段２１との周波数との差分を出力する差分検出
手段２２から構成されている。

【００１８】制御部２２は帯域増幅器２４とマイコン２
５からなる。帯域増幅器２４は、ドップラーセンサー１
１の出力のうち、約０．２Ｈｚ〜２Ｈｚの信号のみを増
幅する。

【００１９】マイコン２５は帯域増幅器２４の出力をＡ
／Ｄポートで入力して、その値を用いてユーザーが小便
器を使用して離隔した事をプログラムにより判定して、
給水弁駆動出力を発する。

【００２０】図３は、大人が小便器１０を使用した際に
得られる帯域増幅器２４の出力の推移の一例である。こ
こで、ドップラーセンサー１１の出力信号の周波数ΔＦ
は、以下の式であらわされる ΔＦ＝２×Ｆs×Ｖ／ｃＦs：送信周波数（１０．５２５ＧＨｚ）Ｖ：対象物体の移動速度（ｍ／ｓ）ｃ：光速（３×１０^８ｍ／ｓ）人は立っている場合でも約０．０１ｍ／ｓ程度で揺らい
でいるものである。上記の式に、Ｖ＝０．０１ｍ／ｓを
代入すると、ΔＦ＝０．３５Ｈｚである。よって、使用
者が小便器１０を使用する為に小便器１０に近づいてか
ら、立ち去るまでの期間は、ドップラーセンサー１１に
より体の僅かな揺れが検知され、帯域増幅器２４におい
て直流成分を除去して増幅されて、図３のように基準レ
ベルを中心に振れる信号が得られたものである。

【００２２】一方、背が低い小児が小便器１０を使用し
た場合には、帯域増幅器２４の出力は図４のような推移
を示す。図３に示した大人の場合に比べて、マイクロ波
の反射面積が少ないので、|Ａout|は小さくなってい
る。図３と図４から、離隔の判断を、単純に|Ａout|の
みで行えば、離隔の判定タイミングにずれが生じる事が
分かる。

【００２３】これを避ける方法の一例として、マイコン
２５がユーザーが小便器１０を使用した事を判断して給
水弁１３を開放するまでのプログラムについて、以下に
説明する。図５は、ユーザーが小便器１０に接近した事
を判定するプログラムのフローチャートである。|Ａout
|が閾値を超えたかどうかを比較し（Ｓ１）、超えた場
合のみ、ユーザーが小便器１０に接近したと認識し（Ｓ
２）、離隔判定に用いる最大値メモリーの値を０にクリ
アして（Ｓ３）、離隔の判定を始める。尚、最大値メモ
リーの実態は、マイコンのＲＡＭである。

【００２５】離隔判定は、図７のフローチャートに示す
方法で行われる。即ち、|Ａout|の値と、最大値メモリ
ーに記憶されている値に定数０．２を乗じた値とを比較
して（Ｓ２１）、|Ａout|の方が大きい場合には、タイ
マーをスタートさせる（Ｓ２２）。また、|Ａout|の値
の方が小さい場合は、比較を継続する（Ｓ２１）。タイ
マーをスタートさせた後は、タイマーが１秒をカウント
するかを監視しながら（Ｓ２３）、|Ａout|の値が、再
び最大値メモリーに記憶されている値に定数0.2を乗じ
た値を超える事が無いかを調べる（Ｓ２４）。再び、|
Ａout|の値が、最大値メモリーに記憶されている値に定
数０．２を乗じた値を超える場合には、|Ａout|の値
と、最大値メモリーに記憶されている値に定数０．２を
乗じた値とを比較する（Ｓ２１）。また、タイマーが１
秒をカウントした場合には、ユーザーが小便器に接近し
てから５秒以上経過しているかを調べ（Ｓ２５）、経過
している場合は、ユーザーが排尿したと判断して給水弁
を所定時間開放する（Ｓ２６）。一方、５秒経過してい
ない場合には、ユーザーは小便器に接近したが、排尿し
なかったと判断して、給水弁は開放せずに終了する。即
ち、次にユーザーが小便器に接近するのを監視する事に
なる。

【００２６】尚、以上の説明中で提示した数値は一例で
あって、諸条件に応じて適切な値に変更しても構わな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る小便器の構成図であ
る。

【図２】本発明の実施例にドップラーセンサーと制御
部の機能構成図である。

【図３】本発明の実施例に係る帯域増幅機の出力波形
の一例である。

【図４】本発明の実施例に係る帯域増幅機の出力波形
の一例である。

【図５】本発明の実施例に係る接近判定のフローチャ
ートである。

【図６】本発明の実施例に係る最大値メモリー更新の
フローチャートである。

【図７】本発明の実施例に係る離隔判定のフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０…小便器、１１…ドップラーセンサー、１２…制御
部、１３…給水弁、１４…ボウル、１５…洗浄水配管、
２０…送信手段、２１…受信手段、２２…差分検出手
段、２３…尿成分分析スイッチ２４…帯域増幅器、２
５…マイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加邉直樹福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 2D039 AA04 FA06 2G005 DA04 5J070 AC06 AE09 AF01 AH14 AK13 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体に電波を送信する送信手段と、前記
送信手段によって送信された電波の反射波を受信する受
信手段と、前記受信手段で受信した信号の周波数と前記
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信号を生成する手段とを備えるセ
ンサーと、前記センサーの出力に基づいて、物体が前記
センサーに接近した後に離隔する事を認識する判断手段
と、前記判断手段での判断結果を他に出力する判断結果
出力手段からなる物体検出システムにおいて、前記判断手段は、前記センサーの出力に基づいて物体が
接近したと判定する接近判定手段と、前記接近判定手段
が物体が接近したと判定をして以来の前記センサーの出
力の最大値を記憶する最大値記憶手段と、前記最大値記
憶手段に記憶された最大値と前記センサーの出力とを物
体の離隔の判定に用いる離隔判断手段を備える事を特徴
とする物体検出システム。
【請求項２】検出対象を生体とする事を特徴とする請
求項１に記載の物体検出システム。
【請求項３】前記離隔判断手段は、前記最大値記憶手
段に記憶された最大値に定数を乗じた値を、物体の離隔
の判断に用いる事を特徴とする請求項１または２に記載
の物体検出システム。
【請求項４】前記離隔判断手段は、前記最大値記憶手
段に記憶された最大値に定数を乗じた値と前記センサー
の出力とを比較する第一の比較手段と、前記第一の比較
手段により、前記センサー出力が前記の最大値に定数を
乗じた値を下回る時間を測る計時手段と、前記計時手段
の値を予め設定された閾値と比較する第二の比較手段を
備える事を特徴とする請求項３に記載の物体検出システ
ム。