JP2013204323A - 水栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作状態が変化した直後でも、対象物の検出を継続可能とし、水栓装置の反応速度を向上する。
【解決手段】水栓装置１は、電磁弁１１と、吐水口４ａ周辺の対象物１０を検出するマイクロ波ドップラセンサ１２と、マイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御する制御部１３と、を備え、制御部１３は、センサ出力Ｓ３に含まれる定在波信号Ｓ７の出力レベルを検出し、この出力レベルに応じたオフセット量で定在波信号Ｓ７の出力レベルをオフセットさせるようになっており、更に、制御部１３は、動作状態毎の定在波信号Ｓ７の出力レベルを記憶する記憶部３８を備えており、センサ出力Ｓ３に基づいて動作状態の変化を検出すると、記憶部３８に記憶されている各動作状態の出力レベルに応じたオフセット量で定在波信号Ｓ７の出力レベルをオフセットさせるようになっている。
【選択図】図７

Description

本発明は水栓装置に関し、特に、ドップラセンサのセンサ出力に応じて給水バルブの開閉動作を制御する水栓装置に関する。

従来、洗浄の対象物としての手を検知するために、ドップラセンサを用いて水栓装置の吐水空間に対して電波を放射し、手の接近を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、ドップラセンサが受信した電波の定在波成分により手を検知している。

ここで、ドップラセンサのセンサ出力は、機器の特性により、出力可能なＤＣレベルに制限（上限と下限）がある。また、ドップラセンサのセンサ出力における定在波成分は、センサ近傍の反射物の影響により、そのＤＣレベルの基準レベルが大きく変動することがある。このため、ドップラセンサから制御部に入力されるセンサ出力は、センサ近傍の反射物の影響により飽和してしまうことがあった。

このような問題を解決する技術として、センサ出力のオフセット量を自動的に調整する機能を備えた小便器洗浄装置が開示されている（特許文献２参照）。この小便器洗浄装置では、ドップラセンサの制御部がＤＣレベルの変動を検出し、この変動に追従するようにセンサ出力にオフセットをかけることにより、制御部に入力されるセンサ出力が、機器が出力可能なＤＣレベルの制限範囲内に収まるように調整している。

特開２０１０−２３６２６８号公報 特開２０１０−２０３２０１号公報

しかしながら、ドップラセンサは、突然、その近傍に水等の反射物が現れると、センサ出力のＤＣレベルが急激に大きく変動するため、センサ出力が飽和してしまうことがある。このとき、上述した特許文献２の技術のようにセンサ出力のＤＣレベルに基づいてオフセットをかけても、ＤＣレベルのオフセット量を適切に調整する事が出来ない。制御部に入力されるＤＣレベル自体が飽和しているため、真のセンサ出力のＤＣレベルが不明であり、適切なオフセット量を設定できないためである。

このとき、上述した特許文献２に係る技術では、飽和した状態のＤＣレベルと、当該ＤＣレベルの基準レベルとの差分に応じたオフセットを繰り返すことにより、徐々に飽和を解消することになる。このため、ＤＣレベルが大きく変動した場合、上述した特許文献２に係る技術を用いると、オフセット量の調整を複数回に亘って繰り返さなければ飽和が解消されないことになる。

その結果、飽和が解消されるまでの間は、本来検出すべき対象物の信号を検出することができない。これにより、水栓装置の反応速度が遅くなり、使用者が不便や不快を感じてしまうという問題があった。

本発明は、前記課題に鑑みて為されたものであり、検出対象物の接近を検出する検出効率を向上することにより水栓装置の反応速度を向上する事を目的とする。

本発明に係る水栓装置の態様の１つは、吐水口への給水路を開閉する給水バルブと、前記吐水口周辺の検出対象物を検出するドップラセンサと、前記ドップラセンサのセンサ出力に基づいて前記給水バルブの開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に含まれる定在波信号の出力レベルを検出する第１検出手段を有し、前記第１検出手段が検出した出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる、水栓装置において、前記制御部は、動作状態毎の前記第１検出手段が検出する出力レベルを記憶する記憶部と、前記ドップラセンサのセンサ出力に基づいて動作状態の変化を検出する第２検出手段とを更に有し、前記第２検出手段が動作状態の変化を検出すると、前記記憶部に記憶されている各動作状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる構成としてある。

当該構成において、前記記憶部には、動作状態毎の前記定在波信号の出力レベルが記憶されている。ここで、前記動作状態とは、水栓装置の各種の動作状態であって、動作状態が他の動作状態に変化したときに、吐水空間における物理状態が変動するものである。より好適には、動作状態の移行によってドップラセンサのセンサ出力が変動するものである。さらに好適には、動作状態が移行したときに、ドップラセンサの出力レベルが所定量以上に急激に変動するものである。

前記制御部は、前記第１検出手段が検出した出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせつつ、前記第２検出手段が動作状態の変化を検出したときには、前記記憶部に記憶されている各動作状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる。

すなわち、前記制御部は、前記動作状態の変化に依らない前記定在波信号の出力レベルのオフセットについては、前者のオフセット制御によって適宜に調整しつつ、前記動作状態の変化に伴って発生する前記定在波信号の出力レベルのオフセットについては、後者のオフセット制御によって調整する。

これにより、前記定在波信号の出力レベルの微小なオフセットについては、前者のオフセット制御によって適宜に調整しつつ、前記定在波信号が飽和してしまうような比較的大きな出力レベルのオフセットについては、別途に、後者のオフセット制御によって、動作状態の変化の検出結果に基づいたタイミングで、適宜に調整するという相補的なオフセット制御が可能となる。このように、対象物検出において動作状態の変更による不感期間発生を防止することにより、検出対象物の接近を検出する検出効率が向上され、水栓装置の反応速度を向上する事ができる。

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記記憶部は、吐水状態での前記定在波信号の出力レベルを記憶しており、前記制御部は、他の動作状態から吐水状態への変化を前記第２検出手段が検出すると、前記記憶部に記憶されている前記吐水状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる構成としてある。

当該構成においては、特に、他の動作状態から吐水状態に動作状態が変化したときに、これを検知し、前記記憶部に記憶されている前記吐水状態の出力レベルに適したオフセット量となるように前記定在波信号の出力レベルのオフセット量を調整する。これにより、前記定在波信号の出力レベルが、前記吐水状態の出力レベルに応じたオフセット量でオフセットされることになる。

すなわち、動作状態が非吐水状態から吐水状態へ変化した直後でも、対象物検出において不感期間が発生することなく検出対象物の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。例えば、対象物である手を検知して吐水を開始した直後に手が引っ込められるといった場合でも、それを正確に検出して止水することができるため、使用者の使い勝手が向上し、無駄な吐水を防止することができる

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記記憶部は、待機状態での前記定在波信号の出力レベルを記憶しており、前記制御部は、他の動作状態から待機状態への移行を前記第２検出手段が検出すると、前記記憶部に記憶されている前記待機状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる構成としてある。

当該構成においては、特に、他の動作状態から待機状態に動作状態が変化したときに、これを検知し、前記記憶部に記憶されている前記待機状態の出力レベルに適したオフセット量となるように前記定在波信号の出力レベルのオフセット量を調整する。これにより、前記定在波信号の出力レベルが、前記待機状態の出力レベルに応じたオフセット量でオフセットされることになる。

これにより、動作状態が非待機状態から待機状態へ変化した直後でも、対象物検出において不感期間が発生することなく検出対象物の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。例えば、待機状態に移行した直後に手が差し出された場合でも、それを正確に検出して吐水開始することができるため、使い勝手が向上する。

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を変化させ、変化後の動作状態での前記定在波信号の出力レベルを、当該動作状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させる構成としてある。

当該構成においては、動作状態毎の前記定在波信号の出力レベルを前記記憶部に記憶させる処理を、前記制御部が所定のタイミングで自動的に実行するようになっている。すなわち、前記制御部は、自動的に前記動作状態を変化させることにより、各動作状態における実際の出力レベルを測定し、これを前記記憶部に記憶させる。なお、この処理の実行タイミングは特に限定されるものではないが、使用者が水栓装置を使用していないときが好ましい。

これにより、各動作状態における正確な定在波の出力レベルを記憶部に記憶することが出来る。例えば、水栓装置の吐水領域の状態が汚れや異物等で変化して、各動作状態における前記定在波信号の出力レベルが変化してしまった場合にも、所定のタイミングで前記記憶部に記憶された前記定在波信号の出力レベルを更新することにより、吐水領域の現状に即した最適なオフセットが可能となる。よって、水栓装置の反応速度を向上することができる。

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を吐水状態に変化させ、この吐水状態での前記定在波信号の出力レベルを、当該吐水状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させる構成としてある。

当該構成においては、特に、前記吐水状態に係る前記定在波信号の出力レベルを前記記憶部に記憶させる処理を、前記制御部が、所定のタイミングで自動的に実行するようになっている。すなわち、所定のタイミングで、自動的に前記動作状態を吐水状態に変化させ、この吐水状態での前記定在波信号の出力レベルを前記記憶部に記憶させることになる。

これにより、吐水状態における正確な定在波の出力レベルが記憶部に記憶され、非吐水状態から吐水状態に変化したときの水栓装置の反応速度を向上することができる。

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を待機状態に変化させ、この待機状態での前記定在波信号の出力レベルを、前記待機状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させる構成としてある。

当該構成においては、特に、前記待機状態に係る前記定在波信号の出力レベルを前記記憶部に記憶させる処理を、前記制御部が、所定のタイミングで自動的に実行するようになっている。すなわち、所定のタイミングで、自動的に前記動作状態を待機状態に変化させ、この待機状態での前記定在波信号の出力レベルを前記記憶部に記憶させることになる。

これにより、待機状態における正確な定在波の出力レベルが記憶部に記憶され、非待機状態から待機状態に変化したときの水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。

また、本発明に係る水栓装置の選択的な態様の１つとして、前記制御部は、吐水頻度を時間帯毎に学習する学習手段を更に有し、吐水頻度の低い時間帯において自動的に前記動作状態を変化させ、この動作状態での前記定在波信号の出力レベルを前記動作状態の出力レベルとして前記記憶部に記憶させる構成としてある。

当該構成においては、各時間帯における使用者の使用頻度を示す情報としての吐水頻度を学習しており、この学習結果に基づいて、吐水頻度の低い時間帯、すなわち当該水栓装置の使用頻度が低い時間帯を特定できるようになっている。そして、このようにして特定した時間帯において、前記制御部は、前記動作状態を自動的に変化させ、前記定在波信号の出力レベルを前記動作状態の出力レベルとして前記記憶部に記憶させるようになっている。

これにより、前記定在波信号の出力レベルを記憶する制御は、使用者が水栓装置を利用しない可能性の高いタイミングで自動的に実行されることになり、定在波の正確な出力レベルを記憶するにあたり、使用者に迷惑や不快感を与えにくくなる。

なお、以上説明した水栓装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、本発明は前記水栓装置を備える水栓システム、上述した装置の構成に対応した工程を有する水栓装置の駆動方法、上述した装置の構成に対応した機能をコンピュータに実現させるプログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。

本発明によれば、動作状態が変化した直後でも、対象物検出において不感期間が発生することなく検出対象物の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上することができる。

請求項２に係る発明によれば、動作状態が非吐水状態から吐水状態へ変化した直後でも、対象物検出において不感期間が発生することなく検出対象物の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。

請求項３に係る発明によれば、動作状態が非待機状態から待機状態へ変化した直後でも、対象物検出において不感期間が発生することなく検出対象物の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。

請求項４に係る発明によれば、各動作状態における正確な定在波の出力レベルを記憶部に記憶することが出来る。よって、水栓装置の反応速度を向上することができる。

請求項５に係る発明によれば、吐水状態における正確な定在波の出力レベルを記憶部に記憶することが出来る。よって、非吐水状態から吐水状態に変化したときの水栓装置の反応速度を向上することができる。

請求項６に係る発明によれば、待機状態における正確な定在波の出力レベルを記憶部に記憶することが出来る。よって、非待機状態から待機状態に変化したときの水栓装置の反応速度を向上する事が出来る。

請求項７に係る発明によれば、検出対象物が吐水口周辺に検出されにくいタイミングで自動的に定在波の出力レベルを記憶するため、使用者に迷惑や不快感を与えること無く、定在波の正確な出力レベルを記憶することが出来る。

本実施形態に係る水栓装置の概略を断面的に示した図である。 本実施形態に係る水栓装置の構成を示すブロック図である。 対象物を検出するための各種閾値を説明する図である。 対象物を検出するための各種閾値を説明する図である。 サンプリング周期を説明する図である。 第１のオフセット量調整処理の１例を示すフローチャートである。 第２のオフセット量調整処理の第１実施形態の流れを示すフローチャートである。 第２のオフセット量調整処理の第２実施形態の流れを示すフローチャートである。 第２のオフセット量調整処理の第３実施形態の流れを示すフローチャートである。 出力レベル記憶処理を説明するためのフローチャートである。

以下、下記の順序に従って本発明を説明する。
（１）本実施形態の構成：
（２）第１のオフセット調整処理：
（３）第２のオフセット処理の第１実施形態：
（４）第２のオフセット処理の第２実施形態：
（５）第２のオフセット処理の第３実施形態：
（６）出力レベル記憶処理：
（７）まとめ：

（１）本実施形態の構成：
図１は、本実施形態に係る水栓装置１の概略を断面的に示した図であり、図２は、本実施形態に係る水栓装置１の構成を示すブロック図である。水栓装置１は、対象物１０（人体や物体等）を検出して自動的な吐水を行うものであり、洗面台に備え付けられる洗面器２に対して吐水を行う。

洗面器２は、洗面カウンタ３の上面に設けられる。洗面カウンタ３上には、洗面器２のボール面２ａに対して水を吐出するためのスパウトを構成する水栓４が設けられる。水栓４は、水を吐出する吐水口４ａを有し、この吐水口４ａから吐出される水が洗面器２のボール面２ａ内に吐出されるように設けられる。

水栓４が吐水口４ａから吐出する水は、給水路５により供給される。給水路５は、水道管等の給水源から供給される水を吐水口４ａへと導く。洗面器２には、排水路６が接続されている。排水路６は、吐水口４ａから洗面器２のボール面２ａ内に吐出された水を排出する。

水栓装置１は、給水バルブとしての電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備える。電磁弁１１は、給水路５に設けられ、給水路５の開閉を行う。電磁弁１１が開くと、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出される吐水状態となり、電磁弁１１が閉じると、給水路５から供給される水が吐水口４ａから吐出されない止水状態となる。

電磁弁１１は、制御部１３に接続されており、電磁弁１１の開閉動作は、制御部１３によって制御される。電磁弁１１は、制御部１３からの制御信号に従って電気的に制御され、給水路５の開閉を行う。このように、電磁弁１１は、吐水口４ａから吐水される水の給水路５を開閉する給水バルブとして機能する。

マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに接近する対象物１０を検出する。この吐水口４ａの吐水先が、マイクロ波ドップラセンサ１２の検知領域となる。マイクロ波ドップラセンサ１２は、マイクロ波を送信し、送信したマイクロ波を受けた人体等の対象物１０から反射したマイクロ波を受信することにより、対象物１０の位置や動き等を検出する。

マイクロ波ドップラセンサ１２は、水栓４の吐水口４ａ近くの内部に設けられ、洗面台の使用者側（図１において左側）に向けてマイクロ波を送信するように配置される。マイクロ波ドップラセンサ１２は、吐水口４ａに人体が近づいてきたことや、吐水口４ａに近づいた人体から吐水口４ａに向けて手が差し出されたこと等を検出するために用いられる。

マイクロ波ドップラセンサ１２は、接続ケーブル８を介して制御部１３に接続される。制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号を入力され、この信号に基づいて対象物１０の位置や動き等を検知する。

なお、本実施形態では、ドップラセンサとしてマイクロ波を用いるマイクロ波ドップラセンサ１２が採用されているが、例えば超音波やミリ波を用いるドップラセンサ等であってもよい。また、ドップラセンサはマイクロ波のみならず、他の周波数の電波を伝播波に用いてもよいし、光等を伝播波に用いてもよい。

制御部１３は、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力する信号に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御する。このため、制御部１３には、接続ケーブル８を介して上記のとおりマイクロ波ドップラセンサ１２からの出力信号が入力される。また、制御部１３からは、信号線９を介して電磁弁１１に対する制御信号が出力される。

以上のように、本実施形態の水栓装置１は、電磁弁１１と、マイクロ波ドップラセンサ１２と、制御部１３とを備えており、制御部１３がマイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御している。また、制御部１３は、吐水口４ａに接近する対象物１０の検出を行うことで、水栓装置１の使用者の動き等に応じた吐水を行う。以下、本実施形態の水栓装置１の電気的構成の詳細について説明する。

図２に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２は、発振回路部２１と、送信部２２と、受信部２３と、ミキシング部２４とを有する。発振回路部２１は、マイクロ波ドップラセンサ１２が送信する電波（マイクロ波）を得るための電気信号を生成する。発振回路部２１は、電気信号として、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号を生成し、送信信号Ｓ１として出力する。

送信部２２は、発振回路部２１が出力する送信信号Ｓ１を受け、この送信信号Ｓ１を送信する。例えば、発振回路部２１により生成される信号が１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する信号である場合、送信部２２は、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波を送信する。

受信部２３は、送信部２２から送信されたマイクロ波が検出対象となる対象物１０によって反射された反射波を受信する。受信部２３は、受信した反射波（マイクロ波を含む電波）を電気信号に変換し、受信信号Ｓ２として出力する。なお、送信部２２および受信部２３は、信号の送受信を行うためのアンテナを有する。

ミキシング部２４は、発振回路部２１から出力される送信信号Ｓ１と、受信部２３から出力される受信信号Ｓ２とを混合（ミキシング）して、センサ出力Ｓ３として出力する。ミキシング部２４が出力するセンサ出力Ｓ３は、制御部１３に入力される。

センサ出力Ｓ３には、定在波信号とドップラ信号とが含まれる。定在波信号は、対象物１０との距離、つまり対象物１０の位置の検出に用いられ、ドップラ信号は、対象物１０の動きの検出に用いられる。

次に、制御部１３について説明する。図２に示すように、制御部１３は、ローパスフィルタ部３１と、アンプ部３２と、ドップラ信号検出部３３と、定在波信号検出部３４と、対象物検出部３５と、電磁弁制御部３６と、センサ制御部３７と、記憶部３８とを有する。また、対象物検出部３５は、人体動作検出部３９と、人体位置検出部４０とを含む。また、制御部１３は、時間を計測するためのタイマ４１を有する。

制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリや入出力インターフェイス等の各種機能部分を備え、これら各種機能部分は、データ通信用のバス等により互いに通信可能に接続される。制御部１３が有するＣＰＵは、メモリの１つであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶される制御プログラム等に従って所定の演算を行う演算部として機能する。

制御部１３は、入出力インターフェイスとして、少なくとも、マイクロ波ドップラセンサ１２からの入力信号を受けるための入力インターフェイス、および電磁弁１１に対する制御信号を出力するための出力インターフェイスを有する。

ローパスフィルタ部３１は、入力された信号から、ノイズなどの影響による不必要な周波数帯域の成分を除去するローパスフィルタ部３１を有する。ローパスフィルタ部３１は、マイクロ波ドップラセンサ１２から入力されるセンサ出力Ｓ３から、対象物の検知処理に不必要な周波数帯域の成分を除去した信号Ｓ４を生成し、この信号Ｓ４をアンプ部３２に出力する。

アンプ部３２は、ローパスフィルタ部３１から出力された信号Ｓ４の入力を受け、入力された信号を増幅した増幅信号Ｓ５を生成し、この増幅信号Ｓ５をドップラ信号検出部３３に出力する。

ドップラ信号検出部３３は、アンプ部３２が出力した増幅信号Ｓ５の入力を受ける。ドップラ信号検出部３３は、入力された増幅信号Ｓ５の周波数成分のうち、人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去するフィルタを有し、このフィルタにより、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去する。人体検出に不要な周波数帯域は、例えば、５０Ｈｚを上回る周波数帯域である。ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去した信号を、人体検出用のドップラ信号Ｓ６として出力する。

すなわち、アンプ部３２が出力する増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含んでおり、この増幅信号Ｓ５から人体検出に不要な周波数帯域の成分を除去することにより、ドップラ信号が抽出される。より具体的には、ドップラ信号検出部３３は、増幅信号Ｓ５をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号とした後、マイクロコンピュータ等によるソフト処理としてデジタルフィルタ演算等を行うことにより、ドップラ信号Ｓ６を抽出する。

ここで、ドップラ信号Ｓ６に基づいて行う対象物１０（人体等）の動き検出について説明する。次式（１）は、ドップラ周波数シフトに係る基本式である。マイクロ波ドップラセンサ１２は、次式（１）に基づく演算処理を行うことにより、対象物１０の動きを検出する。

基本式：ΔＦ＝ＦＳ−Ｆｂ＝２×ＦＳ×ν／ｃ ・・・（１）
ΔＦ：ドップラ周波数（センサ出力Ｓ３に含まれるドップラ信号の周波数）
ＦＳ：送信周波数（送信信号Ｓ１の周波数）
Ｆｂ：反射周波数（受信信号Ｓ２の周波数）
ν：対象物の移動速度
ｃ：光速（３００×１０６ｍ／ｓ）

上記式（１）に示すように、送信部２２から送信された送信周波数ＦＳのマイクロ波は、速度νで移動している対象物１０によって反射される。この対象物１０からの反射波を、マイクロ波ドップラセンサ１２の受信部２３が受信する。受信部２３により受信される反射波の周波数は、相対運動によるドップラ周波数シフトを受け、送信周波数ＦＳとは異なる反射周波数Ｆｂとなっている。

以上説明したように、ミキシング部２４において送信信号Ｓ１と受信信号Ｓ２とがミキシングされた信号から、ローパスフィルタ部３１が高周波成分を除去することによって、センサ出力Ｓ３からドップラ周波数以外の周波数成分が除去された信号が抽出される。そして、ドップラ信号検出部３３によって人体検出のための周波数帯域（例えば５０Ｈｚ以下）の成分が抽出され、人体検出用のドップラ信号Ｓ６が得られる。

そして、ドップラ信号検出部３３から出力されたドップラ信号Ｓ６は、対象物検出部３５が有する人体動作検出部３９に入力される。人体動作検出部３９は、入力されたドップラ信号Ｓ６に基づき、対象物１０の動きから、対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したこと等を検出する。

一方、定在波信号検出部３４も、アンプ部３２から出力された増幅信号Ｓ５の入力を受ける。定在波信号検出部３４は、入力された増幅信号Ｓ５から定在波信号を検出する。上記のとおりアンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５は、定在波信号である直流成分とドップラ信号である交流成分とを含む。この増幅信号Ｓ５から、ドップラ信号の成分が除去されることにより、定在波信号が抽出される。

具体的には、定在波信号検出部３４は、交流成分除去回路として機能するローパスフィルタ回路を有する。定在波信号検出部３４は、ローパスフィルタ回路により、増幅信号Ｓ５からドップラ信号成分を除去することで、定在波信号を抽出する。つまり、定在波信号検出部３４は、アンプ部３２から出力される増幅信号Ｓ５から交流成分を除去することで、定在波信号Ｓ７を抽出して出力する。

なお、定在波信号検出部３４においては、対象物１０に対する距離の検出精度を向上するための信号処理が適宜採用される。具体的には、例えば次のような処理が行われる。

定在波信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離が長いほど信号レベル（電圧レベル）が小さくなるように周期的に変化する信号である。このように周期的に信号レベルが変化する定在波信号においては、１／２周期ごとに振幅が大きな腹部と振幅が小さな節部とが交互に存在するため、対象物１０に対する距離について十分な検出精度が得られない場合がある。ここで、定在波信号の信号レベルは、周期的に変化する波形の振幅値に相当する。

そこで、定在波信号検出部３４において、まず、上記のとおりローパスフィルタ回路によって得られる定在波信号から、位相をシフトさせた信号を生成する。次に、ローパスフィルタ回路から出力された定在波信号、および位相をシフトさせた信号の各信号を、全波整流する。そして、全波整流した各信号を、加算し、合成信号とする。このようにして得られた合成信号は、マイクロ波ドップラセンサ１２と対象物１０との距離に応じた信号レベルの信号となる。

このような信号処理を行うことにより、合成信号として、マイクロ波ドップラセンサ１２が配置される水栓４の吐水口４ａと対象物１０としての人体との距離が近いほどレベルが大きくなる信号が得られる。これにより、対象物１０に対する距離について検出精度の向上を図ることができる。なお、この信号処理においては、加算されて合成される、互いに位相が異なる定在波信号の数が多いほど、算出される合成信号は滑らかな曲線となり、より高い検出精度を得ることができる。

このような対象物１０に対する距離の検出精度向上のための信号処理を行う場合、定在波信号検出部３４においては、例えば、定在波信号の位相をシフトさせるための位相シフト回路や、信号の全波整流を行うための全波整流回路や、全波整流した信号を加算して合成するための加算回路等が備えられる。

定在波信号検出部３４から出力された定在波信号Ｓ７は、対象物検出部３５が有する人体位置検出部４０に入力される。人体位置検出部４０は、入力された定在波信号Ｓ７に基づき、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内に入ったことや、対象物１０が吐水口４ａに対して所定の範囲内から出たこと等を検出する。

電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５から出力される検出信号に基づいて、電磁弁１１の開閉動作を制御する。具体的には、電磁弁制御部３６は、対象物検出部３５の人体動作検出部３９においてドップラ信号検出部３３から入力されたドップラ信号Ｓ６に基づいて対象物１０が吐水口４ａから吐出される水を受ける程度の位置に達したことが検出されると、電磁弁１１を開動作させる。

センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を制御する。センサ制御部３７によるマイクロ波ドップラセンサ１２の動作の制御には、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周期（以下単に「サンプリング周期」という。）の制御が含まれる。

サンプリング周期とは、マイクロ波ドップラセンサ１２を所定の周期で間欠的に動作させる際の動作周期である。例えば、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を２ｍｓｅｃ間隔で周期的に行う場合、サンプリング周期は２ｍｓｅｃとなる。この場合、マイクロ波ドップラセンサ１２においては、２ｍｓｅｃごとに、受信部２３によって対象物１０から反射波が受信され、センサ出力Ｓ３が出力される。

サンプリング数が多いほど、高い精度でデータの検出を行うことができるが、消費電力が多くなる。逆に、サンプリング数が少ないほど、データの検出精度は低くなるが、消費電力が少なくなる。

記憶部３８は、水栓装置１の制御プログラムや後述するような水栓装置１における吐水制御に用いられる各種データ等を記憶する。記憶部３８は、例えばＣＰＵに接続されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。

図３〜図５は、ドップラ信号Ｓ６や定在波信号Ｓ７に基づいて行う対象物１０の接近状況を検出する手法の１例を示す図である。図３は対象物１０を検出するための閾値Ａ，Ｂ，Ｆ１を説明する図であり、図４は閾値Ｃ，Ｆ２を説明する図であり、図５はサンプリング周期を説明する図である。

図３（ａ）に示すように、対象物検出部３５は、対象物１０の接近を待機している待機時は定在波信号Ｓ７の振幅に係る閾値Ａを用いて対象物１０を検出し、対象物１０の接近を検知した後、吐水開始を待機している予備検知時は定在波信号Ｓ７の振幅に係る閾値Ｂとドップラ信号Ｓ６の周波数に係る閾値Ｆ１を用いて対象物１０を検出し、吐水中は定在波信号Ｓ７の振幅に係る閾値Ｃとドップラ信号Ｓ６の周波数に係る閾値Ｆ２を用いて対象物１０を検出している。

より具体的には、閾値Ａは、図３（ｂ）に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ１まで対象物１０が接近したときに検出される定在波信号Ｓ７の振幅に対応する値としてある。すなわち、定在波信号Ｓ７の振幅は、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ１よりも遠くに位置するときは閾値Ａより小さく、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ１よりも近くに入ると閾値Ａより大きくなる。この閾値Ａを用いることにより、対象物１０が、洗面台から一定範囲内に接近したことを検出することができる。

閾値Ｂは、図３（ｂ）に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ２（ｄ２＜ｄ１）まで対象物１０が接近したときに検出される定在波信号Ｓ７の振幅に対応する値としてある。すなわち、定在波信号Ｓ７の振幅は、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ２よりも遠いときは閾値Ｂより小さく、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から所定距離ｄ２よりも近くに入ると閾値Ｂより大きくなる。この閾値Ｂを用いることにより、対象物１０が吐水空間に侵入したことを検出することができる。

閾値Ｆ１は、図３（ｂ）に示すように、マイクロ波ドップラセンサ１２との相対距離の変動量が一定値以下になったときのドップラ信号Ｓ６の周波数に対応する値としてある。すなわち、ドップラ信号Ｓ６の周波数は、対象物１０のマイクロ波ドップラセンサ１２に対する相対速度が一定値以上の場合は閾値Ｆ１より大きく、対象物１０のマイクロ波ドップラセンサ１２に対する相対速度が一定値未満になると閾値Ｆより小さくなる。この閾値Ｆ１を用いることにより、対象物１０が、例えば吐水空間においてほぼ静止し、吐水を待機する状態になったことを検出することができる。

閾値Ｃは、図４（ａ）に示すように、対象物１０が、マイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ３まで離反したときの低周波信号Ｓ８（後述）の振幅に対応する値としてある。距離ｄ３は、例えば、マイクロ波ドップラセンサ１２から吐水口４ａによる吐出領域の辺縁までの距離とする。

ただし、センサ出力Ｓ３には水によるマイクロ波の反射の影響も含まれており、吐水領域からの対象物１０の離脱を検出するには、これを考慮する必要がある。そこで、センサ出力Ｓ３から水によるマイクロ波の反射成分による信号を除去するため、周波数に関する閾値Ｆ２を用いる。

図４（ｂ）に示すように、一般に、吐水中に検出される定在波信号Ｓ７には、少なくとも、周波数ｆ１にピーク値を有する低周波側の分布と、周波数ｆ２にピーク値を有する高周波側の分布との重ね合わせになっている。低周波側の分布は手で反射されたマイクロ波成分に由来し、高周波側の分布は水で反射されたマイクロ波成分に由来する。

この高周波側の分布を除去しつつ低周波側の分布を残すため、閾値Ｆ２以下の周波数成分を残すローパス処理を行っている。むろん、２つの閾値を用いて低周波側の分布に相当する周波数帯域を残すバンドパス処理を行ってもよい。これにより、定在波信号Ｓ７から水による反射成分に由来する定在波が除去され、閾値Ｃを用いて、吐水領域からの対象物１０の離脱を検出することが出来るようになる。

このようにして水によるマイクロ波の反射の影響を排除した定在波信号Ｓ７を、以下では低周波信号Ｓ８と呼ぶことにする。この低周波信号ｓ８の振幅は、図４（ａ）に示すように、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から距離ｄ３よりも近いときは閾値Ｃより大きく、対象物１０がマイクロ波ドップラセンサ１２から所定距離ｄ３よりも遠くに離反すると閾値Ｃより小さくなる。このように、閾値Ｃと閾値Ｆ２を用いることにより、対象物１０が吐水領域から離脱したことを検出することができる。

後述する吐水検出処理や止水検出処理においては、これら閾値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ１，Ｆ２を用いて検出した人の接近／離反状況に基づいて、マイクロ波ドップラセンサ１２のサンプリング周波数を適宜に調整することにより、サンプリングに係る省電力を実現しつつ、吐水や止水に係る高速な応答性を実現している。

図３（ａ）や図５に示すように、本実施形態においては、第１の周期Ｔ１、第２の周期Ｔ２、第３の周期Ｔ３（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）の３種類のサンプリング周期を適宜に切り替えて、吐水検出処理や止水検出処理を実行している。

定在波信号Ｓ７の振幅が閾値Ａよりも小さい場合（Ｘ＜Ａ）は、図５（ａ）に示す第１の周期Ｔ１でサンプリングを行う。このように、対象物１０が距離ｄ１よりも遠くに有る場合にサンプリング頻度を少なくすることで、サンプリングに係る消費電力を抑制した状態で人の接近を待機することが出来る。

また、定在波信号Ｓ７の振幅が閾値Ａから閾値Ｂの範囲内にある場合（Ａ＜Ｘ＜Ｂ）、又は、定在波信号Ｓ７の振幅が閾値Ａよりも大きい場合であってドップラ信号Ｓ６の周波数が閾値Ｆ１よりも大きい場合は（Ｘ＞Ａ，ｆｄ＜Ｆ）、図５（ｂ）に示す第２の周期Ｔ２でサンプリングを行う。

このように、距離ｄ２〜ｄ１の範囲内に対象物１０が接近してから、距離ｄ２よりも近い位置（吐水空間）に対象物１０が静止する前までは、サンプリング頻度を中程度にすることにより、吐水を開始するタイミングを検出するのに十分な頻度でサンプリングしつつ対象物１０が吐水空間に静止するのを待機することが出来る。

そして、定在波信号Ｓ７の振幅値Ｘが閾値Ｂよりも大きく、且つ、ドップラ信号Ｓ６の周波数が閾値Ｆよりも小さくなると（Ｘ＞Ｂ、ｆｄ＜Ｆ）、吐水を開始するとともに、図５（ｃ）に示す第３の周期Ｔ３でサンプリングを行う。

このように、吐水が開始されると、第３の周期Ｔ３でのサンプリングを開始し、その後、閾値Ｆ２を用いて水による反射成分の影響を排除したセンサ出力Ｓ３から生成された定在波信号Ｓ７の振幅が閾値Ｃよりも大きい場合は（Ｘ＞Ｃ）、第３の周期Ｔ３でのサンプリングを継続し、当該振幅が閾値Ｃよりも小さくなると（Ｘ＜Ｃ）、吐水を停止するとともに、サンプリング周期を第３の周期Ｔ３から第２の周期Ｔ２に変更する。

これにより、人の手が距離ｄ２より近くに位置した後、人の手が距離ｄ２よりも遠くへ移動するタイミングを可及的速やかに検出できるようになり、止水のタイミングを的確に検出して吐水を停止し、節水効率と使用者の利便性向上とを実現することができる。また、吐水空間から対象物１０が離脱すると、サンプリング頻度を少なくしてサンプリングに係る消費電力を抑制することが出来る。

（２）第１のオフセット量調整処理：
以上のように構成された水栓装置１において、センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３に含まれる定在波の出力レベルを検出し、検出した出力レベルに応じたオフセット量で定在波の出力レベルをオフセットさせる第１のオフセット量調整処理を行っている。以下、図面を参照しつつ、第１のオフセット調整処理の１例を説明する。

図６は、第１のオフセット量調整処理の１例を示すフローチャートである。本実施形態において、同図に示す処理は、センサ制御部３７が実行する。処理が開始されると、センサ制御部３７は、センサ出力Ｓ３に含まれる定在波のＤＣレベルを検出する（Ｓ１００）。本実施形態においては、例えば、定在波信号Ｓ７に基づいて、定在波のＤＣレベルを検出することが出来る。

次に、検出したＤＣレベルの基準値からの差分を演算し（Ｓ１０５）、この差分を相殺するオフセットの実行を、マイクロ波ドップラセンサ１２に指示する（Ｓ１１０）。これにより、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力するセンサ出力Ｓ３の定在波成分が適宜にオフセットされ、センサ出力Ｓ３のＤＣレベルが出力可能範囲に収まるように調整される。

（３）第２のオフセット量調整処理の第１実施形態：
また、センサ制御部３７は、上述した第１のオフセット量調整処理を実行しつつ、下記の第２のオフセット調整処理も実行している。第２のオフセット量調整処理の第１実施形態においては、水栓装置１の動作状態の変化を検出すると、定在波の出力レベルを適宜にオフセットさせる制御を行う。

これにより、動作状態の変化に伴ってセンサ出力Ｓ３の出力レベルが急激に変化した場合であっても、この出力レベルが瞬時に適切なオフセット量でオフセットされる。よって、対象物検出において不感期間の発生が防止され、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、好適なオフセット量が動作状態毎に記憶部３８に記憶されており、制御部１３は、水栓装置１の動作状態の変化を検出すると、記憶部３８に記憶されている変化後の動作状態に係る出力レベルに応じて定在波の出力を適宜にオフセットさせる制御を行う。

以下、図７を参照しつつ、第２のオフセット量調整処理の第１実施形態について詳細に説明する。同図は、当該第１実施形態に係る第２のオフセット調整処理の流れを示すフローチャートである。なお、当該第１実施形態においては、マイクロ波ドップラセンサ１２の動作を制御するためのセンサ制御部３７が、同図に示す第２のオフセット量調整処理の第１実施形態を所定時間置きに周期的に実行している。

図７に示す第２のオフセット量調整処理が開始されると、センサ制御部３７は、センサ出力Ｓ３（又は、定在波信号Ｓ７やドップラ信号Ｓ６）に基づいて動作状態が変化したか判断する（Ｓ１００）。

そして、動作状態の変化を検知した場合は（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、変化後の動作状態に応じたオフセット量を記憶部３８から取得し、当該オフセット量を変更し（Ｓ１０５）、動作状態の変化を検知していない場合は（Ｓ１００：Ｎｏ）、オフセット量の変更を行わない。具体的には、動作状態の変化を検知すると、センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２に対してオフセット量の変更を指示する。

これにより、動作状態に変化が生じてセンサ出力Ｓ３の出力レベルが変化した場合に、センサ出力Ｓ３の出力レベル（ＤＣレベル）のオフセット量が瞬時に調整される。よって、センサ出力Ｓ３の出力レベルの飽和が生じにくくなり、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上することができる。

ここで、本実施形態に係る動作状態は、水栓装置１の各種の動作状態であって、動作状態が他の動作状態に変化したときに、吐水空間における物理状態が変動するものである。より好適には、制御部１３の制御により移行しうる各種の動作状態であって、動作状態の移行によってマイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力が変動するものである。さらに好適には、動作状態が移行したときに、マイクロ波ドップラセンサ１２の出力レベルが所定量以上に急激に変動するものである。

このような動作状態の具体的な例としては、水栓装置１が吐水を行う吐水状態や、水栓装置１が吐水を行わずに待機する待機状態が挙げられる。以下、第２のオフセット調整処理の具体例として、待機状態から吐水状態への変化時に行う第２のオフセット調整処理、及び吐水状態から待機状態への変化時に行う第２のオフセット調整処理について説明する。

（４）第２のオフセット量調整処理の第２実施形態：
第２のオフセット量調整処理の第２実施形態において、制御部１３は、非吐水状態から吐水状態への変化を対象物検出部３５が検出すると、記憶部３８に記憶されている吐水状態の出力レベルに応じて、センサ出力Ｓ３に含まれる定在波の出力レベルをオフセットさせる制御を行うようになっている。

これにより、非吐水状態から吐水状態への変化に伴ってセンサ出力Ｓ３の出力レベルが急激に変化しても、吐水状態に適したオフセット量で出力レベルがオフセットされるようになり、センサ出力Ｓ３が飽和しにくくなる。よって、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上させることができる。

以下、図８を参照しつつ、第２のオフセット量調整処理の第２実施形態について詳細に説明する。図８は、第２のオフセット量調整処理の第２実施形態を含む吐水検出処理の流れを示すフローチャートである。同図に示す吐水検出処理は、制御部１３を構成する各部が連動することにより実行している。

なお、同図に示す吐水検出処理と後述する止水検出処理は、水栓装置１の通常動作中はいずれか一方が選択的に実行されるものであり、図８に示す吐水検出処理が終了すると、後述の図９に示す止水検出処理が開始され、逆に、図９に示す止水検出処理が終了すると、図８に示す吐水検出処理が開始される。

図８に示す吐水検出処理が開始されると、まず、サンプリング周期を第１の周期Ｔ１に設定する（Ｓ２００）。具体的には、センサ制御部３７が、第１の周期Ｔ１へのサンプリング周期の変更を指示する制御信号をマイクロ波ドップラセンサ１２に対して出力する。これにより、マイクロ波ドップラセンサ１２は、第１の周期Ｔ１で間欠的に動作するようになる。

次に、対象物検出部３５がマイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３をサンプリングし（Ｓ２０５）、センサ出力Ｓ３に含まれる定在波の振幅と閾値Ａとを比較する（Ｓ２１０）。図２に示す水栓装置１では、実際には、センサ出力Ｓ３に基づいて生成された増幅信号Ｓ５から抽出された定在波信号Ｓ７から定在波の振幅を特定し、この定在波の振幅と閾値Ａに対応する値とを比較することになる。

ここで、定在波の振幅が閾値Ａよりも小さい場合は（Ｓ２１０：Ｎｏ）、対象物１０が周囲に無いものと判断して、サンプリング周期は第１の周期Ｔ１のままでステップＳ２０５〜の処理を繰り返す。一方、定在波の振幅が閾値Ａよりも大きい場合は（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、対象物１０が周囲にあるものと判断して、対象物１０の動作に対する応答性を向上するため、予備検知のための動作状態へ移行する。

このとき、センサ制御部３７は、予備検知のための動作状態へ移行するため、サンプリング周期を第２の周期Ｔ２に変更する（Ｓ２１５）。具体的には、センサ制御部３７が、第２の周期Ｔ２への変更を指示する制御信号をマイクロ波ドップラセンサ１２に対して出力し、これにより、マイクロ波ドップラセンサ１２が、第２の周期Ｔ２で間欠的に動作することとなる。

次に、センサ制御部３７は、予備検知のための動作状態に移行してからの時間をカウントするため、カウンタをリセットする（Ｓ２２０）。カウンタによるカウントは、例えば、タイマ４１から供給されるクロック信号を利用して行われる。

次に、対象物検出部３５がマイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３をサンプリングし（Ｓ２２５）、当該センサ出力Ｓ３に含まれるドップラ信号の周波数を演算により特定する（Ｓ２３０）。図２に示す水栓装置１では、実際には、センサ出力Ｓ３に基づいて生成された増幅信号Ｓ５から抽出されたドップラ信号Ｓ６に基づいて周波数を特定することになる。

ドップラ信号の周波数の特定は、複数回分のサンプリング結果に対して所定の周波数演算処理を行うことにより行う。対象物検出部３５は、この周波数演算処理を行うため、複数回分のサンプリング結果を保持している。所定の周波数演算処理としては、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、周波数フィルタ、ピーク・ボトム検出、等が例示される。

次に、対象物検出部３５は、センサ出力Ｓ３に含まれるドップラ信号の周波数と閾値Ｆ１の比較（Ｓ２３５）、及びセンサ出力Ｓ３に含まれる定在波信号の振幅と閾値Ｂの比較を行う（Ｓ２４０）。ここでも、実際には、ドップラ信号Ｓ６や定在波信号Ｓ７に基づいて特定した周波数や振幅を利用して比較を行うことになる。

ここで、ドップラ信号の周波数が閾値Ｆ１よりも大きい場合は（Ｓ２３５：Ｎｏ）、定在波信号の振幅と閾値Ｂの比較結果に関わらず、カウンタをインクリメントする（Ｓ２６０）。また、ドップラ信号の周波数が閾値Ｆ１よりも小さく（Ｓ２３５：Ｙｅｓ）、定在波信号の振幅が閾値Ｂよりも小さい場合も（Ｓ２４０：Ｎｏ）、カウンタをインクリメントする（Ｓ２６０）。

カウンタをインクリメントすると（Ｓ２６０）、カウンタのカウント値が所定値以上になっているか判断する（Ｓ２６５）。カウンタが所定値以上になっている場合は（Ｓ２６０：Ｙｅｓ）、人が居ないと判断して、サンプリング周期を第１の周期Ｔ１に戻すことにより（Ｓ２００）、対象物１０の接近を待機する待機状態へ移行する。一方、カウンタが所定値未満の場合は（Ｓ２６５：Ｎｏ）、ステップＳ２２５〜の処理を繰り返すことになる。

一方、ドップラ信号の周波数が閾値Ｆ１よりも小さく（Ｓ２３５：Ｙｅｓ）、定在波信号の振幅が閾値Ｂよりも大きい場合は（Ｓ２４０：Ｙｅｓ）、電磁弁１１を閉状態から開状態へ移行させる（Ｓ２４５）。具体的には、対象物検出部３５が電磁弁制御部３６に所定の駆動信号を入力する。これにより、吐水口４ａから水の吐出が開始される。すなわち、待機状態から吐水状態へと動作状態が変化する。

また、このとき、センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２のオフセット値を変更する（Ｓ２５０）。すなわち、待機状態から吐水状態への動作状態の変化を検知すると、センサ制御部３７は、記憶部３８に記憶されている吐水状態の出力レベルを示す情報を取得し、マイクロ波ドップラセンサ１２に対して、当該吐水状態の出力レベルに応じたオフセット量への変更を指示する。

これにより、待機状態から吐水状態への動作状態の変化が生じても、センサ出力Ｓ３の出力レベル（ＤＣレベル）のオフセット量が瞬時に調整される。よって、センサ出力Ｓ３の出力レベルの飽和が生じにくくなり、対象物検出において不感期間が発生せず、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上することができる。

なお、図８に示すフローチャートでは、電磁弁１１を開駆動した後にオフセット量の調整を行っているが（Ｓ２５０）、オフセット量の調整を行うタイミングは、電磁弁１１の閉駆動の前後いずれであってもよく、ステップＳ２４０で条件成立した後であれば、任意のタイミングで実行することが出来る。

（５）第２のオフセット量調整処理の第３実施形態：
第２のオフセット量調整処理の第３実施形態においては、制御部１３は、動作状態が待機状態へ変化したことを対象物検出部３５が検出した場合に、記憶部３８に記憶されている吐水状態の出力レベルに応じて、定在波の出力レベルを適宜にオフセットさせる制御を行うようになっている。

これにより、吐水状態から待機状態への変化に伴ってセンサ出力Ｓ３の出力レベルが急激に変化しても、待機状態に適したオフセット量で出力レベルがオフセットされるようになり、センサ出力Ｓ３が飽和しにくくなる。よって、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上させることができる。

以下、図９を参照しつつ、第２のオフセット量調整処理の第３実施形態について詳細に説明する。図９は、止水検出処理の流れを示すフローチャートである。なお、同図に示す止水検出処理も、制御部１３を構成する各部が連動することにより実行している。

図９に示す止水検出処理が開始されると、まず、サンプリング周期を第３の周期Ｔ３に設定する（Ｓ３００）。具体的には、センサ制御部３７が、第３の周期Ｔ３へのサンプリング周期の変更を指示する制御信号をマイクロ波ドップラセンサ１２に対して出力する。これにより、マイクロ波ドップラセンサ１２は、第３の周期Ｔ３で間欠的に動作するようになる。

次に、センサ制御部３７は、止水のタイミングを特定するための時間をカウントするためのカウンタをセット（リセット）する（Ｓ３０５）。このカウンタは、後述するように、対象物１０が吐水領域の範囲内から離反した状態が所定時間継続しているか判断するために用いられる。なお、このカウンタによるカウントも、例えば、タイマ４１から供給されるクロック信号を利用して行われる。

次に、対象物検出部３５はマイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３をサンプリングし（Ｓ３１０）、当該センサ出力Ｓ３に対して閾値Ｆ２以下の周波数成分を残すローパス処理を実行する（Ｓ３１５）。これにより、定在波信号Ｓ７から、水による反射成分に由来する定在波を除去した、低周波信号Ｓ８を生成することができる。

次に、低周波信号Ｓ８の振幅と閾値Ｃの比較を行う（Ｓ３２０）。ここで、低周波信号Ｓ８の振幅が閾値Ｃよりも大きい場合は（Ｓ３２０：Ｎｏ）、対象物１０である人の手が吐水領域の範囲内にあることを示しているため、ステップＳ３０５に戻って、いったんカウンタｔ２のカウント値を０にリセットする（Ｓ３０５）。一方、低周波信号Ｓ８の振幅が閾値Ｃよりも小さい場合は（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、対象物１０である人の手が吐水領域の範囲内から離脱したことを示しているため、カウンタｔ２をインクリメントする（Ｓ３２５）。

次に、センサ制御部３７は、カウンタｔ２と、閾値Ｘ２を比較する（Ｓ３３０）。ここで、カウンタｔ２が閾値Ｘ２以上の場合は（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）、閾値Ｘ２に相当する時間以上、対象物１０が吐水領域の範囲内から離反した状態が継続していることを示しているため、電磁弁１１を開状態から閉状態へ移行させる（Ｓ３３５）。具体的には、対象物検出部３５が電磁弁制御部３６に所定の駆動信号を入力する。これにより、吐水口４ａから水の吐出が停止される。すなわち、吐水状態から待機状態へと動作状態が変化する。

また、このとき、センサ制御部３７は、マイクロ波ドップラセンサ１２のオフセット値を変更する（Ｓ３４０）。具体的には、センサ制御部３７は、吐水状態から待機状態への動作状態の変化を検知すると、記憶部３８に記憶されている待機状態の出力レベルを示す情報を取得し、マイクロ波ドップラセンサ１２に対して、当該待機状態の出力レベルに応じたオフセット量への変更を指示する。

これにより、吐水状態から待機状態への動作状態の変化が生じたときに、センサ出力Ｓ３の出力レベル（ＤＣレベル）のオフセット量が瞬時に調整される。よって、センサ出力Ｓ３の出力レベルの飽和が生じにくくなり、対象物１０の接近を検出する検出効率が向上し、水栓装置の反応速度を向上することができる。

なお、図９に示すフローチャートでは、電磁弁１１を閉駆動した後にオフセット量の調整を行っているが、オフセット量の調整を行うタイミングは、電磁弁１１の閉駆動の前後いずれであってもよく、ステップＳ３３０で条件成立した後であれば、任意のタイミングで実行することが出来る。

（６）出力レベル記憶処理：
上述した記憶部３８に記憶されている動作状態毎の出力レベルは、所定のタイミングで、センサ制御部３７が記憶部３８に記憶するようにしてもよい。すなわち、センサ制御部３７は、所定のタイミングで自動的に動作状態を変化させ、変化後の動作状態での定在波信号Ｓ５の出力レベルを当該動作状態の出力レベルとして記憶するようにしてもよい。以下、動作状態毎の出力レベルを適宜のタイミングで記憶部３８に記憶する出力レベル記憶処理について説明する。

図１０は、出力レベル記憶処理を説明するためのフローチャートである。同図に示す処理は、制御部１３を構成する各部が連動することにより実行している。出力レベル記憶処理が開始されると、センサ制御部３７は、水栓装置１が使用者よって使用されるタイミングか否かを判断する（Ｓ４００）。この判断は、実際に使用者を水栓装置１の周囲に検知しているか否かに基づいて判断しても良いが、水栓装置１の使用頻度を学習する学習手段の学習結果に基づいて特定することもできる。

学習手段は、例えば、吐水回数を時間帯毎に集計して作成する吐水頻度データを記憶部３８に記憶しておき、当該吐水頻度データに対して所定の統計処理を行う事により、各時間帯における使用頻度を演算することが出来る。センサ制御部３７は、学習手段の演算した使用頻度の最も低い時間帯を、吐水が行われにくい時間帯、すなわち、対象物１０である人が水栓装置１を使用する可能性が低い時間帯として特定することができる。

センサ制御部３７は、水栓装置１が使用者によって使用される若しくは使用されやすいタイミングであると判断すると（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、使用者によって使用されない若しくは使用されにくいタイミングになるまで、ステップＳ４００の判断処理を繰り返す。

一方、水栓装置１が使用者によって使用されない若しくは使用されにくいタイミングであると判断すると（Ｓ４００：Ｎｏ）、動作状態を所定の動作状態に変化させる（Ｓ４０５）。そして、定在波信号Ｓ７の出力レベルを特定し（Ｓ４１０）、特定した出力レベルを、現在の動作状態における出力レベルとして、記憶部３８に記憶する（Ｓ４１５）。

このように、対象物１０が吐水口周辺に検出されない若しくは検出されにくいタイミングで自動的に、所定の動作状態における定在波の出力レベルを記憶することにより、使用者に迷惑や不快感を与えること無く、所定の動作状態における定在波の正確な出力レベルを記憶することが出来る。

なお、ステップＳ４０５において行う動作状態の変化によって出力レベルが飽和する場合は、上述した第１のオフセット調整処理もしくは第２のオフセット調整処理を実行することにより、出力レベルが制御部１３の入力特性の範囲内に入るまで、ステップＳ４１０の出力レベルの特定を待機する。

そして、出力レベルが制御部１３に入力可能なＤＣレベルの範囲内に入ると、実際の出力レベルに、第１のオフセット調整処理や第２のオフセット調整処理によって行ったオフセットの総量を加えた値を、現在の動作状態における出力レベルとして記憶部３８に記憶する（Ｓ４１５）。

その後、記憶部３８に記憶されている全ての動作状態について出力レベルの取得と記憶が完了したか判断する（Ｓ４２０）。全ての動作状態について処理が完了している場合は（Ｓ４２０：Ｙｅｓ）、当該出力レベル記憶処理を終了し、未完了のものがある場合は（Ｓ４２０：Ｎｏ）、所定の動作状態の全てについて処理が完了するまで、ステップＳ４０５〜の処理を繰り返す。

以上説明した出力レベル記憶処理を実行することにより、水栓装置１の吐水や洗面器表面の実情に即した、各動作状態における正確な定在波の出力レベルを記憶部に記憶することが出来る。よって、水栓装置の反応速度を向上することができる。

（７）まとめ：
以上説明したように、水栓装置１は、電磁弁１１と、吐水口４ａ周辺の対象物１０を検出するマイクロ波ドップラセンサ１２と、マイクロ波ドップラセンサ１２のセンサ出力Ｓ３に基づいて電磁弁１１の開閉動作を制御する制御部１３と、を備え、制御部１３は、センサ出力Ｓ３に含まれる定在波信号Ｓ７の出力レベルを検出し、この出力レベルに応じたオフセット量で定在波信号Ｓ７の出力レベルをオフセットさせるようになっており、更に、制御部１３は、動作状態毎の定在波信号Ｓ７の出力レベルを記憶する記憶部３８を備えており、センサ出力Ｓ３に基づいて動作状態の変化を検出すると、記憶部３８に記憶されている各動作状態の出力レベルに応じたオフセット量で定在波信号Ｓ７の出力レベルをオフセットさせるようになっている。これにより、動作状態が変化した直後でも、対象物１０の検出を継続することができ、水栓装置の反応速度を向上することができるようになっている。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

１…水栓装置、２…洗面器、２ａ…ボール面、３…洗面カウンタ、４…水栓、４ａ…吐水口、５…給水路、６…排水路、８…接続ケーブル、９…信号線、１０…対象物、１１…電磁弁、１２…マイクロ波ドップラセンサ、１３…制御部、２１…発振回路部、２２…送信部、２３…受信部、２４…ミキシング部、３１…ローパスフィルタ部、３２…アンプ部、３３…ドップラ信号検出部、３４…定在波信号検出部、３５…対象物検出部、３６…電磁弁制御部、３７…センサ制御部、３８…記憶部、３９…人体動作検出部、４０…人体位置検出部、４１…タイマ、Ｓ３…センサ出力、Ｔ１…第１の周期、Ｔ２…第２の周期、Ｔ３…第３の周期

Claims (7)

1. 吐水口への給水路を開閉する給水バルブと、
   前記吐水口の周辺の検出対象物を検出するドップラセンサと、
   前記ドップラセンサのセンサ出力に基づいて前記給水バルブの開閉動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に含まれる定在波信号の出力レベルを検出する第１検出手段を有し、前記第１検出手段が検出した出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる、水栓装置において、
   前記制御部は、動作状態毎の前記第１検出手段が検出する出力レベルを記憶する記憶部と、前記ドップラセンサのセンサ出力に基づいて動作状態の変化を検出する第２検出手段とを更に有し、前記第２検出手段が動作状態の変化を検出すると、前記記憶部に記憶されている各動作状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせる、ことを特徴とする水栓装置。
2. 前記記憶部は、吐水状態での前記定在波信号の出力レベルを記憶しており、
   前記制御部は、他の動作状態から吐水状態への変化を前記第２検出手段が検出すると、前記記憶部に記憶されている前記吐水状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせることを特徴とする請求項１に記載の水栓装置。
3. 前記記憶部は、待機状態での前記定在波信号の出力レベルを記憶しており、
   前記制御部は、他の動作状態から待機状態への移行を前記第２検出手段が検出すると、前記記憶部に記憶されている前記待機状態の出力レベルに応じたオフセット量で前記定在波信号の出力レベルをオフセットさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水栓装置。
4. 前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を変化させ、変化後の動作状態での前記定在波信号の出力レベルを、当該動作状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の水栓装置。
5. 前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を吐水状態に変化させ、この吐水状態での前記定在波信号の出力レベルを、当該吐水状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項４記載の水栓装置。
6. 前記制御部は、前記ドップラセンサのセンサ出力に関わらず自動的に前記動作状態を待機状態に変化させ、この待機状態での前記定在波信号の出力レベルを、前記待機状態における前記定在波信号の出力レベルとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項４記載の水栓装置。
7. 前記制御部は、吐水頻度を時間帯毎に学習する学習手段を更に有し、吐水頻度の低い時間帯において自動的に前記動作状態を変化させ、この動作状態での前記定在波信号の出力レベルを前記動作状態の出力レベルとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の水栓装置。

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