JP2016080397A - User detection method, user detection device, and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a user detection method and a user detection device, capable of detecting the existence of a detection object on the basis of the size of the pulse width of a reception pulse, even when the detection object exists in a close range.SOLUTION: The user detection method includes a transmission process for transmitting a pulse signal by a transmitter, a reception process for receiving the pulse signal by a receiver, an arithmetic process for deciding a distance up to the detection object reflecting the pulse signal, a storage process for holding the distance, and a user determination process for determining whether or not the detection object is a user on the basis of the time change of the distance. In the arithmetic process, when the pulse width of the pulse signal received by the receiver is a predetermined value or less, the distance up to the detection object is decided on the basis of the propagation time and propagation velocity of the pulse signal and when the pulse width is larger than the predetermined value, a predetermined distance is decided as the distance up to the detection object.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、ユーザ検出方法、ユーザ検出装置および画像形成装置に関する。特に、装置周辺の人または物体を検出して、その人または物体がユーザであるか否かを検出するユーザ検出方法、ユーザ検出装置および画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a user detection method, a user detection device, and an image forming apparatus. In particular, the present invention relates to a user detection method, a user detection apparatus, and an image forming apparatus that detect a person or an object around the apparatus and detect whether the person or object is a user.

従来、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ(PC)または画像形成装置等の装置において、一定の条件で通常モードから省エネモード(またはecoモード)に移行することによって、装置の消費電力を抑える機能(以下、「省エネ機能」と呼ぶ)を有するものが知られている。   Conventionally, in a device such as a smartphone, a tablet terminal, a personal computer (PC), or an image forming apparatus, a function (hereinafter referred to as “power consumption”) of the device by shifting from the normal mode to the energy saving mode (or eco mode) under a certain condition. , Called “energy saving function”).

ここで、省エネモードとは、装置に対するキー入力等の操作が一定時間行われなかった場合に、CPU等への電力供給を停止することにより、装置が稼働状態にある通常モードよりも消費電力を抑えることができるモードをいう。   Here, the energy saving mode means that the power supply to the CPU is stopped when an operation such as key input to the device has not been performed for a certain period of time, thereby reducing the power consumption compared to the normal mode in which the device is operating. A mode that can be suppressed.

このような省エネ機能を有する装置は、人体の存在を検知する赤外線センサや光センサ、超音波センサ等の人感センサの検知結果に基づいて、通常モードと省エネモードの切り替えを行う。例えば、超音波センサを用いて検出対象までの距離を計測する場合、超音波センサの送信部から超音波パルス信号を送信し、装置の周辺に存在する検出対象から反射された超音波パルス信号を超音波センサの受信部が受信する。そして、超音波パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき、検出対象までの距離を求め、その時間変化に基づき、当該検出対象がユーザであるか否かを判定する。   An apparatus having such an energy saving function switches between the normal mode and the energy saving mode based on the detection result of a human sensor such as an infrared sensor, an optical sensor, or an ultrasonic sensor that detects the presence of a human body. For example, when measuring the distance to the detection target using an ultrasonic sensor, an ultrasonic pulse signal is transmitted from the transmission unit of the ultrasonic sensor, and the ultrasonic pulse signal reflected from the detection target existing around the apparatus is transmitted. Received by the receiver of the ultrasonic sensor. And based on the propagation time and propagation speed of an ultrasonic pulse signal, the distance to a detection target is calculated | required, and it is determined whether the said detection target is a user based on the time change.

このようにしてユーザを検出した上で、ユーザが装置から遠ざかる場合は、装置を通常モードから省エネモードへ移行させ、逆に、ユーザが装置に近づいてきた場合は、装置を自動予熱モードに移行させることにより消費電力を抑える。   After the user is detected in this way, when the user moves away from the device, the device is shifted from the normal mode to the energy saving mode. Conversely, when the user approaches the device, the device is shifted to the automatic preheating mode. To reduce power consumption.

ところで、受信機が受信する受信パルスには、検出対象から反射された受信パルスのほか、検出対象を介さず受信機が送信機から直接受信する受信パルス(以下、「直接到達パルス」と呼ぶ)があることが知られている。特に、検出対象が近距離領域に入ってきた場合、検出対象から反射された受信パルスの波形と直接到達パルスの波形とが重なって受信パルスの検出時間が分からなくなることがあり、検出対象までの距離が求められないことがあった。   By the way, the reception pulse received by the receiver includes the reception pulse reflected from the detection target and the reception pulse directly received by the receiver from the transmitter without passing through the detection target (hereinafter referred to as “direct arrival pulse”). It is known that there is. In particular, when the detection target enters the short-range area, the received pulse waveform reflected from the detection target and the direct arrival pulse waveform may overlap, and the detection time of the received pulse may not be known. Sometimes distance was not required.

このような問題を解決すべく、廻り込み波(直接到達パルス)を含む反射波を受信し、比較手段で基準電圧を可変することにより、近距離物体からの反射波は高い基準電圧で比較し、また、遠距離物体からの反射波は低い基準電圧で比較することで、近接距離から遠距離までの物体を正確に検出することができる距離検出用センサの発明が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。   In order to solve such a problem, the reflected wave including the wraparound wave (direct arrival pulse) is received, and the reference voltage is varied by the comparison means, so that the reflected wave from the short distance object is compared with a high reference voltage. Moreover, the invention of a distance detection sensor that can accurately detect an object from a close distance to a long distance by comparing reflected waves from a long distance object with a low reference voltage is disclosed (for example, (See Patent Document 1).

特開平7−174842号公報JP-A-7-174842

しかしながら、検出対象から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象が近距離に存在する場合、基準電圧を変化させたとしても、検出対象から反射された受信パルスの寄与を抽出することができないため、検出対象の存在を検出できなくなることがある。   However, when the waveform of the received pulse reflected from the detection target overlaps with the waveform of the direct arrival pulse so that the detection target exists at a short distance, it is reflected from the detection target even if the reference voltage is changed. Since the contribution of the received pulse cannot be extracted, the presence of the detection target may not be detected.

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、検出対象から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象が近距離に存在する場合においても、検出対象の存在を検出するユーザ検出方法およびユーザ検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to detect the waveform so that the waveform of the received pulse reflected from the detection object overlaps with the waveform of the direct arrival pulse and becomes integrated. The present invention provides a user detection method and a user detection device that detect the presence of a detection target even when the user exists at a short distance.

この発明は、送信機がパルス信号を送信する送信工程と、前記パルス信号を受信機が受信する受信工程と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算工程と、前記距離を保持する記憶工程と、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定工程とを有し、前記演算工程において、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を決定し、一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものとして、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として決定することを特徴とするユーザ検出方法を提供するものである。
また、この発明は、パルス信号を送信する送信機と、前記パルス信号を受信する受信機と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算部と、前記距離を保持するメモリと、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定部と、前記送信機、前記受信機、前記演算部、前記メモリおよび前記ユーザ判定部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を前記演算部に決定させ、一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものと判断し、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として前記演算部に決定させることを特徴とするユーザ検出装置を提供するものである。
The present invention includes a transmission step in which a transmitter transmits a pulse signal, a reception step in which the receiver receives the pulse signal, a calculation step to determine a distance to a detection target that reflects the pulse signal, and the distance A storing step for holding, and a user determining step for determining whether or not the detection target is a user based on a time change of the distance, and the pulse of the pulse signal received by the receiver in the calculating step When the width is equal to or less than a predetermined value, the distance to the detection target is determined based on the propagation time and propagation speed of the pulse signal propagated to the receiver through the detection target, while the pulse width is When the value is larger than a predetermined value, the pulse signal propagated to the receiver through the detection target is directly transmitted to the receiver without passing through the detection target. As being the detection target is located in the overlapping distance, there is provided a user detection method characterized by determining the predetermined distance as the distance to the detection target.
The present invention also includes a transmitter that transmits a pulse signal, a receiver that receives the pulse signal, a calculation unit that determines a distance to a detection target that reflects the pulse signal, and a memory that holds the distance. A user determination unit that determines whether or not the detection target is a user based on a time change of the distance, and a control unit that controls the transmitter, the receiver, the calculation unit, the memory, and the user determination unit The control unit includes a propagation time of the pulse signal propagated to the receiver via the detection target when a pulse width of the pulse signal received by the receiver is equal to or less than a predetermined value, and Based on the propagation speed, let the computing unit determine the distance to the detection target, while when the pulse width is larger than a predetermined value, before propagating to the receiver through the detection target It is determined that the detection target is located at a distance where the pulse signal overlaps with the pulse signal directly propagated to the receiver without passing through the detection target, and a predetermined distance is set as the distance to the detection target. The present invention provides a user detection device characterized in that a calculation unit is determined.

この発明によれば、検出対象から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象が近距離に存在する場合であっても、受信パルスのパルス幅の大きさに基づき、検出対象の存在を検出するユーザ検出方法およびユーザ検出装置を実現する。   According to the present invention, even when the detection target exists at a short distance so that the waveform of the reception pulse reflected from the detection target overlaps and integrates directly with the waveform of the arrival pulse, the pulse width of the reception pulse is reduced. A user detection method and a user detection device for detecting the presence of a detection target based on the size are realized.

この発明のユーザ検出装置の概略構成を示すブロック図である。(実施形態1)It is a block diagram which shows schematic structure of the user detection apparatus of this invention. (Embodiment 1) この発明のユーザ検出装置のタイミングチャートである。(実施形態1)It is a timing chart of the user detection apparatus of this invention. (Embodiment 1) この発明のユーザ検出装置の処理を示すフローチャートである。(実施形態1)It is a flowchart which shows the process of the user detection apparatus of this invention. (Embodiment 1) この発明のユーザ検出装置の実施例である。図3(A)は、検出対象が装置から中距離・遠距離にあるときの超音波パルス信号の送信パルスおよび受信パルスの波形を示し、図3(B)は、検出対象が装置から近距離にあるときの超音波パルス信号の送信パルスおよび受信パルスの波形を示す。(実施形態1)It is an Example of the user detection apparatus of this invention. FIG. 3A shows the waveforms of the transmission pulse and the reception pulse of the ultrasonic pulse signal when the detection target is at a medium distance or a long distance from the apparatus, and FIG. 3B shows the detection target at a short distance from the apparatus. The waveforms of the transmission pulse and the reception pulse of the ultrasonic pulse signal at the time are shown in FIG. (Embodiment 1) この発明のユーザ検出装置の処理を示すフローチャートである。(実施形態2)It is a flowchart which shows the process of the user detection apparatus of this invention. (Embodiment 2) 第1受信パルスのパルス幅とユーザ検出装置から検出対象までの距離との対応関係を示すグラフの一例である。(実施形態2)It is an example of the graph which shows the correspondence of the pulse width of a 1st receiving pulse, and the distance from a user detection apparatus to a detection target. (Embodiment 2)

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, the following description is an illustration in all the points, Comprising: It should not be interpreted as limiting this invention.

〔実施形態1〕
<ユーザ検出装置1の構成>
以下、図1〜図4に基づき、この発明の実施形態1に係るユーザ検出装置1について説明する。
図1は、この発明のユーザ検出装置1の概略構成を示すブロック図である。図2は、この発明のユーザ検出装置1のタイミングチャートである。図3は、この発明のユーザ検出装置1の処理を示すフローチャートである。図4は、この発明のユーザ検出装置1の実施例である。図4(A)は、検出対象100が装置から中距離・遠距離にあるときの超音波パルス信号の送信パルス501および受信パルス(第1受信パルス601および第2受信パルス602)の波形を示し、図4(B)は、検出対象100が装置から近距離にあるときの超音波パルス信号の送信パルス501および受信パルス(第1受信パルス601および第2受信パルス602)の波形を示す。
Embodiment 1
<Configuration of User Detection Device 1>
Hereinafter, based on FIGS. 1-4, the user detection apparatus 1 which concerns on Embodiment 1 of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a user detection device 1 of the present invention. FIG. 2 is a timing chart of the user detection device 1 of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing processing of the user detection device 1 of the present invention. FIG. 4 shows an embodiment of the user detection device 1 of the present invention. FIG. 4A shows the waveforms of the transmission pulse 501 and the reception pulse (first reception pulse 601 and second reception pulse 602) of the ultrasonic pulse signal when the detection target 100 is at a medium distance or a long distance from the apparatus. FIG. 4B shows waveforms of the transmission pulse 501 and the reception pulse (the first reception pulse 601 and the second reception pulse 602) of the ultrasonic pulse signal when the detection target 100 is at a short distance from the apparatus.

ユーザ検出装置1は、外部の検出対象100に超音波を送信し、その反射波を検出することによって、検出対象100までの距離LNおよびその時間変化を測定し、検出対象100がユーザであるか否かを検出する装置である。
図1に示すように、ユーザ検出装置1は、演算部10、メモリ20、タイミング発生部30、送信ドライバ40、送信機50、受信機60、アンプ/コンパレータ70およびユーザ/非ユーザ判定部80を備える。
The user detection device 1 transmits an ultrasonic wave to the external detection target 100 and detects the reflected wave, thereby measuring the distance LN to the detection target 100 and its change over time, and whether the detection target 100 is a user. It is a device that detects whether or not.
As shown in FIG. 1, the user detection device 1 includes a calculation unit 10, a memory 20, a timing generation unit 30, a transmission driver 40, a transmitter 50, a receiver 60, an amplifier / comparator 70, and a user / non-user determination unit 80. Prepare.

以下、図1に示す各構成要素を説明する。
演算部10は、ユーザ検出装置1の各構成要素の動作を制御する部分であり、主として、CPU、ROM、RAM、I/Oコントローラ、タイマー等からなるマイクロコンピュータによって実現される。演算部10は、メモリ20に予め記憶された制御プログラムに基づいて、各ハードウェアを有機的に動作させて、後述するようなこの発明の距離決定処理を実行する。
Hereinafter, each component shown in FIG. 1 will be described.
The calculation unit 10 is a part that controls the operation of each component of the user detection device 1 and is mainly realized by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O controller, a timer, and the like. The arithmetic unit 10 operates each hardware organically based on a control program stored in advance in the memory 20 and executes a distance determination process of the present invention as described later.

メモリ20は、ユーザ検出装置1の各種機能を実現するために必要な情報や、制御プログラム、表示データ、有効キー、各種設定時間などを記憶する部分であり、RAMやROM等の半導体素子、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられる。   The memory 20 is a part for storing information necessary for realizing various functions of the user detection device 1, control programs, display data, valid keys, various set times, and the like, semiconductor elements such as RAM and ROM, and hard disks A storage medium such as a flash memory is used.

タイミング発生部30は、一定周波数の信号をパルス駆動し、超音波パルス信号の発生のタイミングを調整する部分である。
タイミング発生部30は、図2(A)に示すように、一定周波数で信号をパルス駆動する。このとき、例えば、40kHzの周波数で送信信号をパルス駆動した場合、25μsごとに1発のパルスが発生する。
The timing generation unit 30 is a part that drives a pulse of a signal having a constant frequency and adjusts the generation timing of the ultrasonic pulse signal.
As shown in FIG. 2A, the timing generator 30 drives the signal at a constant frequency. At this time, for example, when the transmission signal is pulse-driven at a frequency of 40 kHz, one pulse is generated every 25 μs.

送信ドライバ40は、タイミング発生部30によるタイミング信号と同期してバースト信号を発生し、送信機50に送信するドライバである。
送信ドライバ40は、図2(B)に示すように、複数発のパルスごとにバースト信号を送信させる。例えば、40kHzの周波数で8発のパルスをバースト送信する場合、そのバースト幅は、200μsである。また、バースト間隔BIを40msとすると、40msごとに8発のパルスがバースト送信される。
The transmission driver 40 is a driver that generates a burst signal in synchronization with the timing signal from the timing generation unit 30 and transmits the burst signal to the transmitter 50.
The transmission driver 40 transmits a burst signal for each of a plurality of pulses as shown in FIG. For example, when 8 pulses are transmitted in a burst at a frequency of 40 kHz, the burst width is 200 μs. If the burst interval BI is 40 ms, 8 pulses are transmitted in bursts every 40 ms.

送信機50は、送信ドライバ40からの高電圧パルスにより超音波振動子を振動させ、超音波パルス信号を発生して外部に送信する装置である。
超音波振動子は、振動子固有の周波数で駆動され、実施形態1では、周波数40kHzで駆動される振動子を使用している。
また、Duty比が50%のときに送信も受信も最大感度になることから、実施形態1ではDuty比を50%としている。
パルス数に関しては、パルス数が多い方が、検出距離が大きくなるが、パルス数は10程度で飽和し、またパルス数が多すぎると、消費電力が高く応答時間が遅くなるため、検出距離とのバランスをとってパルス数を決定することが望ましい。
The transmitter 50 is a device that vibrates an ultrasonic transducer by a high voltage pulse from the transmission driver 40, generates an ultrasonic pulse signal, and transmits the ultrasonic pulse signal to the outside.
The ultrasonic vibrator is driven at a frequency unique to the vibrator. In the first embodiment, a vibrator driven at a frequency of 40 kHz is used.
In addition, since the transmission and reception have the maximum sensitivity when the duty ratio is 50%, the duty ratio is set to 50% in the first embodiment.
Regarding the number of pulses, the detection distance increases as the number of pulses increases, but the number of pulses saturates at about 10, and if the number of pulses is too large, the power consumption is high and the response time is delayed. It is desirable to determine the number of pulses in a balanced manner.

受信機60は、送信機50から送信された超音波パルス信号を受信する装置である。
受信機60が受信する超音波パルス信号としては、図2(C)に示すように、検出対象100を介さず受信機60が直接受信する受信パルス(直接到達パルス)と、検出対象100を介して受信機60が受信する受信パルスの2種類の受信パルスがある。
The receiver 60 is a device that receives the ultrasonic pulse signal transmitted from the transmitter 50.
As shown in FIG. 2C, the ultrasonic pulse signal received by the receiver 60 includes a reception pulse (direct arrival pulse) directly received by the receiver 60 without passing through the detection target 100 and a detection target 100. There are two types of received pulses received by the receiver 60.

なお、送信機50と受信機60は、直接到達パルスの到達時刻を確定し、後述する第1受信パルス601のパルス幅PWと検出対象100までの距離LNの対応関係を定めるべく、予め定められた距離だけひき離しておく。   The transmitter 50 and the receiver 60 are determined in advance to determine the arrival time of the direct arrival pulse and to determine the correspondence between the pulse width PW of the first reception pulse 601 and the distance LN to the detection target 100, which will be described later. Keep the distance apart.

アンプ/コンパレータ70は、受信機60が受信した受信パルスのうち予め定められた閾値を超えた信号をアクティブとするデジタル信号に変換し、オペアンプ等で増幅して出力する装置である。
図2(D)に示すように、アンプ/コンパレータ70は、受信機60が受信した受信パルスの包絡線検波を行ってデジタル信号に変換した後、図2(E)に示すように、デジタル信号を増幅して反転出力する。
The amplifier / comparator 70 is a device that converts a signal exceeding a predetermined threshold among received pulses received by the receiver 60 into an active digital signal, and amplifies the signal with an operational amplifier or the like.
As shown in FIG. 2D, the amplifier / comparator 70 performs envelope detection of the received pulse received by the receiver 60 and converts it into a digital signal. Then, as shown in FIG. Is amplified and inverted.

ユーザ/非ユーザ判定部80は、検出対象100までの距離LNを求め、その時間変化に基づき、検出対象100がユーザであるか否かを判定する部分である。   The user / non-user determining unit 80 is a part that obtains the distance LN to the detection target 100 and determines whether or not the detection target 100 is a user based on the change over time.

検出対象100は、ユーザ検出装置1が検出すべき対象であり、超音波パルス信号を反射する反射率を有する人または物体である。ユーザ検出装置1から予め定められた距離(例えば、0m〜2m)の範囲にある検出対象100が検出の対象となる。   The detection target 100 is a target to be detected by the user detection apparatus 1 and is a person or an object having a reflectance that reflects the ultrasonic pulse signal. A detection target 100 within a predetermined distance (for example, 0 m to 2 m) from the user detection device 1 is a detection target.

実施形態1において、この発明の「送信工程」は、タイミング発生部30、送信ドライバ40および送信機50の協働によって実現する。また、この発明の「受信工程」は、受信機60によって実現する。また、この発明の「演算工程」は、アンプ/コンパレータ70および演算部10の協働によって実現する。また、この発明の「記憶工程」は、メモリ20によって実現する。また、この発明の「ユーザ判定工程」は、ユーザ/非ユーザ判定部80によって実現する。   In the first embodiment, the “transmission step” of the present invention is realized by the cooperation of the timing generator 30, the transmission driver 40, and the transmitter 50. The “reception process” of the present invention is realized by the receiver 60. The “calculation process” of the present invention is realized by the cooperation of the amplifier / comparator 70 and the calculation unit 10. The “storage process” of the present invention is realized by the memory 20. Further, the “user determination step” of the present invention is realized by the user / non-user determination unit 80.

<ユーザ検出装置1の処理の手順>
次に、図3に基づき、この発明のユーザ検出装置1の処理の手順について説明する。
<Processing Procedure of User Detection Device 1>
Next, based on FIG. 3, the process procedure of the user detection apparatus 1 of this invention is demonstrated.

図3のステップS1において、演算部10は、カウンタN=1をメモリ20に保存させる(ステップS1)。   In step S1 of FIG. 3, the arithmetic unit 10 stores the counter N = 1 in the memory 20 (step S1).

次に、ステップS2において、送信機50から外部にN番目の送信パルス501を送信させ、送信開始時刻T1をメモリ20に保存させる(ステップS2)。   Next, in step S2, the Nth transmission pulse 501 is transmitted from the transmitter 50 to the outside, and the transmission start time T1 is stored in the memory 20 (step S2).

次に、ステップS3において、演算部10は、受信機60が受信した第1受信パルス601のパルス幅PWを測定する(ステップS3)。   Next, in step S3, the arithmetic unit 10 measures the pulse width PW of the first received pulse 601 received by the receiver 60 (step S3).

パルス幅PWの具体的な測定方法としては、受信機60が受信した第1受信パルス601をアンプ/コンパレータ70によりデジタル化したデジタル信号のパルス幅を計測する。   As a specific measuring method of the pulse width PW, the pulse width of a digital signal obtained by digitizing the first received pulse 601 received by the receiver 60 by the amplifier / comparator 70 is measured.

次に、ステップS4において、演算部10は、第1受信パルス601のパルス幅PWが予め定められた値以上であるか否かを判定する(ステップS4)。
第1受信パルス601のパルス幅PWが予め定められた値以上の場合(ステップS4の判定がYesの場合)、演算部10は、ステップS5において、検出対象100がユーザ検出装置1の近くにあるものと判断し、予め定められた距離(例えば、30cmなど)をメモリ20に保存する(ステップS5)。その後、演算部10は、ステップS11の処理を行う(ステップS11)。
一方、第1受信パルス601のパルス幅PWが予め定められた値以上でない場合(ステップS4の判定がNoの場合)、演算部10は、ステップS6において、受信機60が第2受信パルス602を受信したか否かを判定する(ステップS6)。
Next, in step S4, the arithmetic unit 10 determines whether or not the pulse width PW of the first reception pulse 601 is greater than or equal to a predetermined value (step S4).
When the pulse width PW of the first reception pulse 601 is greater than or equal to a predetermined value (when the determination in step S4 is Yes), the calculation unit 10 has the detection target 100 near the user detection device 1 in step S5. The predetermined distance (for example, 30 cm) is stored in the memory 20 (step S5). Then, the calculating part 10 performs the process of step S11 (step S11).
On the other hand, when the pulse width PW of the first reception pulse 601 is not equal to or greater than a predetermined value (when the determination in step S4 is No), the arithmetic unit 10 determines that the receiver 60 receives the second reception pulse 602 in step S6. It is determined whether or not it has been received (step S6).

次に、ステップS6において、受信機60が第2受信パルス602を受信した場合(ステップS6の判定がYesの場合)、演算部10は、ステップS7において、第2受信パルス602の受信開始時刻T2をメモリ20に保存する(ステップS7)。   Next, when the receiver 60 receives the second received pulse 602 in Step S6 (when the determination in Step S6 is Yes), the arithmetic unit 10 receives the second reception pulse 602 at the reception start time T2 in Step S7. Is stored in the memory 20 (step S7).

続いて、ステップS8において、演算部10は、送信パルス501の送信開始時刻T1と第2受信パルス602の受信開始時刻T2および超音波パルス信号の伝搬速度に基づき、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNを求め、メモリ20に保存する(ステップS8)。その後、演算部10は、ステップS11の処理を行う(ステップS11)。   Subsequently, in step S8, the calculation unit 10 detects the detection target 100 from the user detection device 1 based on the transmission start time T1 of the transmission pulse 501, the reception start time T2 of the second reception pulse 602, and the propagation speed of the ultrasonic pulse signal. Is obtained and stored in the memory 20 (step S8). Then, the calculating part 10 performs the process of step S11 (step S11).

なお、1番目の送信パルス501によって得られた距離はL1とし、2番目の送信パルス501によって得られた距離はL2とし、N番目の送信パルス501によって得られた距離はLNとして、メモリ20に保存する。   The distance obtained by the first transmission pulse 501 is L1, the distance obtained by the second transmission pulse 501 is L2, and the distance obtained by the Nth transmission pulse 501 is LN. save.

一方、ステップS6において、受信機60が第2受信パルス602を受信していない場合(ステップS6の判定がNoの場合)、演算部10は、ステップS9において予め定められた時間を経過したか否かを判定する(ステップS9)。
予め定められた時間を経過した場合(ステップS9の判定がYesの場合)、演算部10は、ステップS10において、検出対象100がユーザ検出装置1の検出範囲にないものと判断し、予め定められた測定限界距離をメモリ20に保存する(ステップS10)。
その後、演算部10は、ステップS11の処理を行う(ステップS11)。
On the other hand, when the receiver 60 has not received the second received pulse 602 in Step S6 (when the determination in Step S6 is No), the calculation unit 10 has determined whether or not the time predetermined in Step S9 has elapsed. Is determined (step S9).
When the predetermined time has elapsed (when the determination in step S9 is Yes), the calculation unit 10 determines in step S10 that the detection target 100 is not within the detection range of the user detection device 1, and is determined in advance. The measured limit distance is stored in the memory 20 (step S10).
Then, the calculating part 10 performs the process of step S11 (step S11).

なお、測定限界距離は、ユーザ検出装置1の検出範囲内にユーザの存在を確認するために予め定められた最大距離であり、例えば、1m50cm〜2mの間の値に設定される。
また、予め定められた時間の目安としては、例えば、超音波パルス信号が測定限界距離を往復する時間である。
The measurement limit distance is a maximum distance determined in advance to confirm the presence of the user within the detection range of the user detection device 1, and is set to a value between 1 m50 cm and 2 m, for example.
The predetermined time standard is, for example, the time required for the ultrasonic pulse signal to reciprocate the measurement limit distance.

一方、ステップS9において、予め定められた時間を経過していない場合(ステップS9の判定がNoの場合)、演算部10は、ステップS6の判定を行う(ステップS6)。   On the other hand, when the predetermined time has not elapsed in Step S9 (when the determination in Step S9 is No), the arithmetic unit 10 performs the determination in Step S6 (Step S6).

最後に、ステップS11において、演算部10は、カウンタNにN+1を入力してメモリ20に保存する(ステップS11)。その後、ステップS2の処理を行う(ステップS2)。   Finally, in step S11, the arithmetic unit 10 inputs N + 1 to the counter N and stores it in the memory 20 (step S11). Then, the process of step S2 is performed (step S2).

このようにして、演算部10は、バースト間隔BIごとに送信パルス501を送信し、N番目の送信パルス501を送信したとき、検出対象100からの距離LNをメモリ20に保存する。そして、演算部10は、距離LNの時間変化に基づき、検出対象100がユーザであるか否かを判定する。   In this way, the arithmetic unit 10 transmits the transmission pulse 501 for each burst interval BI, and stores the distance LN from the detection target 100 in the memory 20 when the Nth transmission pulse 501 is transmitted. And the calculating part 10 determines whether the detection target 100 is a user based on the time change of the distance LN.

(実施例1)
次に、図4に基づき、ユーザ検出装置1からある程度離れた検出対象100に対し、送信パルス501を送信した場合の結果について説明する。
図4(A)(B)において、横軸は、時間(ミリ秒)を示し、縦軸は、送信パルス、受信パルスおよびデジタル信号の振幅(任意単位)を示す。
Example 1
Next, based on FIG. 4, the result when the transmission pulse 501 is transmitted to the detection target 100 separated from the user detection device 1 to some extent will be described.
4A and 4B, the horizontal axis indicates time (milliseconds), and the vertical axis indicates transmission pulses, reception pulses, and amplitudes (arbitrary units) of digital signals.

図4(A)において、送信パルス501は、送信ドライバ40で発生したパルス信号の波形を示し、送信機50から送信された超音波パルス信号の実際の波形ではない。送信パルス501は、送信機50を電気的に駆動している波形であり、超音波振動子によって電気信号から超音波信号に変換されて送信機50から外部に出力される。
実施形態1において、送信パルス501は、8発のパルスからなり、搬送波の周波数は40kHzである。送信パルス501は、バースト間隔BI(=25ms)ごとに送信機50から出力される。
In FIG. 4A, a transmission pulse 501 indicates a waveform of a pulse signal generated by the transmission driver 40, and is not an actual waveform of an ultrasonic pulse signal transmitted from the transmitter 50. The transmission pulse 501 is a waveform that electrically drives the transmitter 50, and is converted from an electrical signal to an ultrasonic signal by an ultrasonic transducer and output from the transmitter 50 to the outside.
In the first embodiment, the transmission pulse 501 is composed of 8 pulses, and the frequency of the carrier wave is 40 kHz. The transmission pulse 501 is output from the transmitter 50 at every burst interval BI (= 25 ms).

第1受信パルス601は、検出対象100を介さずに受信機60が直接受信した受信パルスである。
第2受信パルス602は、検出対象100を介して受信機60が受信した受信パルスである。
The first reception pulse 601 is a reception pulse directly received by the receiver 60 without using the detection target 100.
The second reception pulse 602 is a reception pulse received by the receiver 60 via the detection target 100.

なお、第1受信パルス601および第2受信パルス602は、いずれも受信機60が受信した超音波パルス信号の実際の波形ではない。これらの第1受信パルス601および第2受信パルス602は、受信機60が受信した超音波パルス信号を超音波振動子によって再び微弱な電気信号に変換した後、アンプ/コンパレータ70でデジタル化して増幅した電気信号の波形である。   Note that neither the first reception pulse 601 nor the second reception pulse 602 is an actual waveform of the ultrasonic pulse signal received by the receiver 60. The first reception pulse 601 and the second reception pulse 602 are converted into weak electric signals by the ultrasonic transducer again after being converted into weak electric signals by the receiver 60, and then digitized and amplified by the amplifier / comparator 70. It is the waveform of the electric signal.

図4(A)(B)において、第1受信パルス601および第2受信パルス602の持続時間が、送信パルス501の持続時間よりも長いのは、送信機50から検出対象100を経て受信機60に至るまでの経路が多数存在するためであると考えられる。   4A and 4B, the duration of the first reception pulse 601 and the second reception pulse 602 is longer than the duration of the transmission pulse 501 from the transmitter 50 through the detection target 100 to the receiver 60. This is thought to be because there are many routes to reach.

また、第2受信パルス602の後、4ms以降に現れる振幅の小さな複数の振動波形は、検出対象100と多重反射した後の受信パルスや、検出対象100よりも遠くにある壁などの検出対象100によって反射された受信パルスである。
このように、遠くの検出対象100により反射された受信パルスの振幅は、近くの検出対象100により反射された受信パルスの振幅よりも小さい。
In addition, a plurality of vibration waveforms with small amplitudes appearing after 4 ms after the second reception pulse 602 are received pulses after multiple reflection with the detection target 100 or detection objects 100 such as walls farther from the detection target 100. The received pulse reflected by.
As described above, the amplitude of the reception pulse reflected by the far detection target 100 is smaller than the amplitude of the reception pulse reflected by the near detection target 100.

デジタル信号701〜703は、第1受信パルス601および第2受信パルス602をアンプ/コンパレータ70で予め定められた閾値を超えた電気信号をアクティブとすることによって出力されたデジタル信号である。
図4(A)において、デジタル信号701は、第1受信パルス601に対応し、デジタル信号702は、第2受信パルス602に対応する。
The digital signals 701 to 703 are digital signals output by activating the first reception pulse 601 and the second reception pulse 602 with an electric signal exceeding a predetermined threshold by the amplifier / comparator 70.
In FIG. 4A, the digital signal 701 corresponds to the first reception pulse 601 and the digital signal 702 corresponds to the second reception pulse 602.

なお、この実施例では、遠くの検出対象100により反射された受信パルスの寄与を無視すべく閾値を設定した。   In this embodiment, the threshold is set so as to ignore the contribution of the received pulse reflected by the distant detection target 100.

図4(B)に示すように、送信パルス501の送信開始時刻T1から第2受信パルス602の受信開始時刻T2(第2受信パルス602のパルスエッジに相当)までの往復時間RTTを測定することにより、検出対象100までの距離LNを計算することができる。   As shown in FIG. 4B, the round trip time RTT from the transmission start time T1 of the transmission pulse 501 to the reception start time T2 of the second reception pulse 602 (corresponding to the pulse edge of the second reception pulse 602) is measured. Thus, the distance LN to the detection target 100 can be calculated.

往復時間RTTは、ユーザ検出装置1と検出対象100との間を超音波が往復する時間であり、超音波は空気中を一定の速さ(約340m/s)で伝播するため、検出対象100までの距離LNは、LN=(340m/s×往復時間RTT)÷2から求めることができる。   The round-trip time RTT is the time for the ultrasonic wave to reciprocate between the user detection device 1 and the detection target 100. Since the ultrasonic wave propagates in the air at a constant speed (about 340 m / s), the detection target 100 The distance LN can be obtained from LN = (340 m / s × round trip time RTT) ÷ 2.

このようにして得られた距離Lを送信パルス501のバースト間隔BI(=25ms)ごとにメモリ20に蓄えることにより、検出対象100までの距離LNの時間変化、すなわち検出対象100の速度データを得ることができる。   The distance L obtained in this way is stored in the memory 20 for each burst interval BI (= 25 ms) of the transmission pulse 501, thereby obtaining the time change of the distance LN to the detection target 100, that is, the velocity data of the detection target 100. be able to.

上記のようにして得られた速度データに基づき、検出対象100がユーザであるか否かを判別する。   Based on the speed data obtained as described above, it is determined whether or not the detection target 100 is a user.

例えば、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNの変化から検出対象100が人間の歩行速度でユーザ検出装置1に近づいている場合、その検出対象100がユーザであることを検出できる。   For example, when the detection target 100 is approaching the user detection device 1 at a human walking speed from a change in the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100, it can be detected that the detection target 100 is a user.

ところで、検出対象100が、ユーザ検出装置1の近くにある場合、検出対象100がユーザ検出装置1に近づくにつれ、ユーザ検出装置1と検出対象100との間を超音波が往復する往復時間RTTが短くなるため、図4(A)の第2受信パルス602は、第1受信パルス601に近づいていく。   By the way, when the detection target 100 is near the user detection device 1, as the detection target 100 approaches the user detection device 1, the round-trip time RTT in which the ultrasonic waves reciprocate between the user detection device 1 and the detection target 100 is calculated. Since it becomes shorter, the second reception pulse 602 in FIG. 4A approaches the first reception pulse 601.

そして、ユーザ検出装置1から一定の距離内に検出対象100が入ったとき、図4(B)に示すように、第1受信パルス601と第2受信パルス602とが重なり合って一体化する。その結果、パルス幅PWの大きな一続きの第1受信パルス601が形成される。   Then, when the detection target 100 enters within a certain distance from the user detection device 1, as shown in FIG. 4B, the first reception pulse 601 and the second reception pulse 602 are overlapped and integrated. As a result, a series of first reception pulses 601 having a large pulse width PW are formed.

このような受信パルス601および602の重ね合わせが生じると、受信機60は、第1受信パルス601のみを検出し、第2受信パルス602を検出できなくなるため、往復時間RTTを得ることができず、検出対象100までの距離LN、ひいては検出対象100の速度を求めることができなくなる。   When such superposition of the received pulses 601 and 602 occurs, the receiver 60 detects only the first received pulse 601 and cannot detect the second received pulse 602, and therefore cannot obtain the round trip time RTT. Thus, the distance LN to the detection target 100, and hence the speed of the detection target 100 cannot be obtained.

そこで、第1受信パルス601のパルス幅PWが、予め定められた値(例えば、2000μs)より大きい場合、直接到達パルスに係る受信パルスと検出対象100の反射に係る受信パルスが重なるほど、ユーザ検出装置1の近くに検出対象100があるものとみなし、検出対象100までの距離LNとして予め定められた距離を決定し、第2受信パルス602の検出を行わない。   Therefore, when the pulse width PW of the first reception pulse 601 is larger than a predetermined value (for example, 2000 μs), the user detection is increased as the reception pulse related to the direct arrival pulse overlaps the reception pulse related to the reflection of the detection target 100. It is assumed that the detection target 100 is near the device 1, a predetermined distance is determined as the distance LN to the detection target 100, and the second reception pulse 602 is not detected.

送信機50および受信機60の間の距離、送信パルスのパルス数や搬送波の周波数、そして検出対象100の大きさや反射率にもよるが、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNが概ね20〜30cmのとき、第1受信パルス601と第2受信パルス602の重ね合わせが生じる。   Depending on the distance between the transmitter 50 and the receiver 60, the number of transmission pulses and the frequency of the carrier wave, and the size and reflectance of the detection target 100, the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100 is approximately When the distance is 20 to 30 cm, the first reception pulse 601 and the second reception pulse 602 are superimposed.

図4(A)の例において、第2受信パルス602の立ち下がりエッジが約1.4msに達すると、第1受信パルス601の末尾と重なり合い始める。このとき、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNは、約24cmである。
そこで、予め定められた距離として、例えば、24cmなどのように設定しておく。
In the example of FIG. 4A, when the falling edge of the second reception pulse 602 reaches about 1.4 ms, it overlaps with the end of the first reception pulse 601. At this time, the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100 is about 24 cm.
Therefore, the predetermined distance is set to 24 cm, for example.

なお、上記パルス幅PWの値は、送信パルス501の電圧値、パルス数および周波数等によって大きく変わるため、ここに挙げた例はあくまで一例にすぎない。   Since the value of the pulse width PW varies greatly depending on the voltage value of the transmission pulse 501, the number of pulses, the frequency, and the like, the example given here is merely an example.

このようにして、検出対象100から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象100が近距離に存在する場合であっても、第1受信パルス601のパルス幅PWの測定をすることにより、検出対象100の存在を検出するユーザ検出装置1を実現できる。   Thus, even when the detection target 100 is present at a short distance such that the waveform of the reception pulse reflected from the detection target 100 directly overlaps with the waveform of the arrival pulse, the first reception pulse 601 is present. By measuring the pulse width PW, the user detection device 1 that detects the presence of the detection target 100 can be realized.

〔実施形態2〕
次に、図5および図6に基づき、この発明の実施形態2に係るユーザ検出装置1について説明する。
図5は、この発明の実施形態2に係るユーザ検出装置1の処理を示すフローチャートである。図6は、第1受信パルス601のパルス幅PWとユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNとの対応関係を示すグラフの一例である。
[Embodiment 2]
Next, based on FIG. 5 and FIG. 6, the user detection apparatus 1 which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated.
FIG. 5 is a flowchart showing processing of the user detection device 1 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an example of a graph showing a correspondence relationship between the pulse width PW of the first reception pulse 601 and the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100.

なお、図5のステップS21〜S24およびS26〜S31の処理は、それぞれ図4のステップS1〜S4およびS6〜S11の処理と同一であるため、説明を省略する。
ここでは、図4に記載のないステップS25の処理について説明する。
Note that the processes in steps S21 to S24 and S26 to S31 in FIG. 5 are the same as the processes in steps S1 to S4 and S6 to S11 in FIG.
Here, the process of step S25 not described in FIG. 4 will be described.

図5のステップS25において、演算部10は、図6(後述)に示すグラフを参照して、第1受信パルス601のパルス幅PWに基づき検出対象100までの距離LNを求め、メモリ20に保存する。   In step S25 of FIG. 5, the calculation unit 10 refers to the graph shown in FIG. 6 (described later), obtains the distance LN to the detection target 100 based on the pulse width PW of the first reception pulse 601 and stores it in the memory 20. To do.

図6のグラフの縦軸は、第1受信パルス601のパルス幅PW(μs)を示し、横軸は、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LN(cm)を示す。
例えば、第1受信パルス601のパルス幅PWが3000μsのとき、図6のグラフから、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNが15cmであると推定できる。
The vertical axis of the graph in FIG. 6 indicates the pulse width PW (μs) of the first reception pulse 601, and the horizontal axis indicates the distance LN (cm) from the user detection device 1 to the detection target 100.
For example, when the pulse width PW of the first reception pulse 601 is 3000 μs, it can be estimated from the graph of FIG. 6 that the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100 is 15 cm.

図6に示すパルス幅とユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNとの関係を示すデータは、予めメモリ20に保存しておくものとする。
なお、第1受信パルス601のパルス幅PWは、送信パルス501の電圧値、バースト幅、周波数等によって変わるため、図6の対応関係はあくまで一例にすぎない。
Data indicating the relationship between the pulse width shown in FIG. 6 and the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100 is stored in the memory 20 in advance.
Note that since the pulse width PW of the first reception pulse 601 varies depending on the voltage value, burst width, frequency, and the like of the transmission pulse 501, the correspondence relationship in FIG. 6 is merely an example.

このようにして、検出対象100から反射された第2受信パルス602の波形が、第1受信パルス601(直接到達パルス)の波形と重なって一体化するほど検出対象100が近距離に存在する場合であっても、第1受信パルス601のパルス幅PWの測定をすることにより、ユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNを推定するユーザ検出装置1を実現できる。   In this way, when the waveform of the second reception pulse 602 reflected from the detection target 100 overlaps with the waveform of the first reception pulse 601 (direct arrival pulse) and becomes integrated, the detection target 100 exists at a short distance. Even so, the user detection device 1 that estimates the distance LN from the user detection device 1 to the detection target 100 can be realized by measuring the pulse width PW of the first reception pulse 601.

(その他の実施形態)
1.実施形態1において、送信パルス501の電圧値やパルス数を変化することにより、検出距離を可変にしてもよい。(実施形態3)
(Other embodiments)
1. In the first embodiment, the detection distance may be varied by changing the voltage value or the number of pulses of the transmission pulse 501. (Embodiment 3)

一般に、送信パルス501の電圧値が高いほど、またパルス数が多いほど、検出距離を遠くまで伸ばすことができるが、第1受信パルス601および第2受信パルスのパルス幅PWが大きくなってしまう。その結果、第1受信パルス601が、第2受信パルス602と重なり合いやすくなるため、送信パルス501の電圧値が低く、パルス数が少ない場合よりも近距離での計測が困難になる。   In general, the higher the voltage value of the transmission pulse 501 and the greater the number of pulses, the farther the detection distance can be extended, but the pulse widths PW of the first reception pulse 601 and the second reception pulse become larger. As a result, the first reception pulse 601 easily overlaps with the second reception pulse 602, so that the voltage value of the transmission pulse 501 is low and measurement at a short distance becomes more difficult than when the number of pulses is small.

しかしながら、第1受信パルス601のパルス幅PWの計測により、近距離での検出対象100の検出の精度を犠牲にすることなく、検出距離を自由に調節可能なユーザ検出装置1を実現できる。   However, measurement of the pulse width PW of the first reception pulse 601 can realize the user detection device 1 that can freely adjust the detection distance without sacrificing the accuracy of detection of the detection target 100 at a short distance.

2.実施形態2において、送信パルス501の電圧値およびパルス数をさまざまに変化させた場合において、それぞれの電圧値およびパルス数に対応する第1受信パルス601のパルス幅PWとユーザ検出装置1から検出対象100までの距離LNとの対応関係を示す複数のグラフをそれぞれメモリ20に保持しておき、送信パルス501の電圧値およびパルス数の変化に応じて、参照すべきグラフを切り替えるようにしてもよい。(実施形態4) 2. In the second embodiment, when the voltage value and the number of pulses of the transmission pulse 501 are variously changed, the pulse width PW of the first reception pulse 601 corresponding to each voltage value and the number of pulses and the detection target from the user detection device 1 A plurality of graphs showing the correspondence with the distance LN up to 100 may be held in the memory 20, and the graph to be referred to may be switched according to changes in the voltage value and the number of pulses of the transmission pulse 501. . (Embodiment 4)

このようにすれば、送信パルス501の電圧値が大きくパルス数が多い遠距離計測用の設定と、送信パルス501の電圧値が小さくパルス数が少ない近距離計測用の設定とを時間的に交互に切り替えることにより、近距離での検出対象100の距離決定の精度を犠牲にすることなく、さまざまな距離での計測を可能にするユーザ検出装置1を実現できる。   In this way, the setting for long-distance measurement with a large voltage value of the transmission pulse 501 and a large number of pulses and the setting for short-distance measurement with a small voltage value of the transmission pulse 501 and a small number of pulses are temporally alternated. By switching to, it is possible to realize the user detection device 1 that enables measurement at various distances without sacrificing the accuracy of determining the distance of the detection target 100 at a short distance.

3.実施形態1〜4において、ユーザ検出装置1を備えた画像形成装置を用いるものであってもよい。(実施形態5) 3. In the first to fourth embodiments, an image forming apparatus including the user detection device 1 may be used. (Embodiment 5)

このようにすれば、ユーザ検出機能を有する画像形成装置において、検出対象100から反射された第2受信パルス602の波形が、第1受信パルス601(直接到達パルス)の波形と重なって一体化するほど検出対象100が近距離に存在する場合であっても、第1受信パルス601のパルス幅PWの大きさに基づき、検出対象100の存在または検出対象100までの距離LNを検出する画像形成装置を実現できる。   In this way, in the image forming apparatus having a user detection function, the waveform of the second reception pulse 602 reflected from the detection target 100 overlaps with the waveform of the first reception pulse 601 (direct arrival pulse) and is integrated. Even when the detection target 100 is present at a short distance, the image forming apparatus detects the presence of the detection target 100 or the distance LN to the detection target 100 based on the pulse width PW of the first reception pulse 601. Can be realized.

以上に述べたように、
(i)この発明のユーザ検出方法は、送信機がパルス信号を送信する送信工程と、前記パルス信号を受信機が受信する受信工程と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算工程と、前記距離を保持する記憶工程と、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定工程とを有し、前記演算工程において、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を決定し、一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものとして、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として決定することを特徴とする。
また、この発明のユーザ検出装置は、パルス信号を送信する送信機と、前記パルス信号を受信する受信機と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算部と、前記距離を保持するメモリと、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定部と、前記送信機、前記受信機、前記演算部、前記メモリおよび前記ユーザ判定部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を前記演算部に決定させ、一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものと判断し、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として前記演算部に決定させることを特徴とする。
As mentioned above,
(I) In the user detection method of the present invention, a transmission step in which a transmitter transmits a pulse signal, a reception step in which the receiver receives the pulse signal, and a distance to a detection target that reflects the pulse signal are determined. A calculation step; a storage step for holding the distance; and a user determination step for determining whether or not the detection target is a user based on a temporal change in the distance. In the calculation step, the receiver When the pulse width of the received pulse signal is equal to or less than a predetermined value, the distance to the detection target is determined based on the propagation time and propagation speed of the pulse signal propagated to the receiver through the detection target. On the other hand, when the pulse width is larger than a predetermined value, the pulse signal propagated to the receiver through the detection target is directly transmitted to the receiver without passing through the detection target. Assuming that the detection target is located at a distance overlapping with the propagated pulse signal, a predetermined distance is determined as the distance to the detection target.
Further, the user detection device of the present invention includes a transmitter that transmits a pulse signal, a receiver that receives the pulse signal, a calculation unit that determines a distance to a detection target that reflects the pulse signal, and the distance. A memory to hold, a user determination unit that determines whether or not the detection target is a user based on a time change of the distance, the transmitter, the receiver, the arithmetic unit, the memory, and the user determination unit A control unit that controls the pulse signal propagated to the receiver via the detection target when a pulse width of the pulse signal received by the receiver is equal to or less than a predetermined value. The calculation unit determines the distance to the detection target based on the propagation time and the propagation speed of the signal, and when the pulse width is larger than a predetermined value, the reception is performed via the detection target. It is determined that the detection target is located at a distance where the pulse signal propagated to the machine overlaps with the pulse signal directly propagated to the receiver without passing through the detection target, and a predetermined distance is determined as the detection target. The calculation unit is determined as the distance up to.

この発明において、「ユーザ検出装置」および「ユーザ検出方法」は、外部の検出対象に超音波等のパルス信号を送信し、その反射波を検出することによって、検出対象までの距離およびその時間変化を測定し、当該検出対象がユーザであるか否かを検出する装置および方法である
「予め定められた距離」は、送信パルスの電圧値、パルス数および周波数等によって大きく変わるが、例えば、20〜30cmの間の距離に設定される。
「伝搬速度」は、必ずしも検出の必要はなく、既知の伝搬速度の値を用いてもよい。例えば、パルス信号が超音波信号である場合、超音波信号が空気中を伝搬する速さの値(約340m/s)が既知の値として用いられる。
In the present invention, the “user detection device” and the “user detection method” transmit a pulse signal such as an ultrasonic wave to an external detection target and detect the reflected wave, thereby changing the distance to the detection target and its time change. The “predetermined distance” is an apparatus and method for detecting whether or not the detection target is a user. The “predetermined distance” varies greatly depending on the voltage value of the transmission pulse, the number of pulses, the frequency, etc. Set to a distance of ~ 30 cm.
The “propagation speed” does not necessarily need to be detected, and a known propagation speed value may be used. For example, when the pulse signal is an ultrasonic signal, a value (about 340 m / s) at which the ultrasonic signal propagates in the air is used as a known value.

さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
(ii)この発明によるユーザ検出方法において、前記パルス信号は、超音波パルス信号であってもよい。
Furthermore, the preferable aspect of this invention is demonstrated.
(Ii) In the user detection method according to the present invention, the pulse signal may be an ultrasonic pulse signal.

このようにすれば、超音波パルス信号を用いた場合においても、受信パルスのパルス幅の大きさに基づき、検出対象の存在を検出するユーザ検出方法を実現できる。   In this way, even when an ultrasonic pulse signal is used, a user detection method for detecting the presence of a detection target can be realized based on the magnitude of the pulse width of the received pulse.

(iii)この発明によるユーザ検出方法において、前記演算工程において、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記パルス幅と前記検出対象までの距離との対応関係を示すデータを参照して、前記パルス幅から前記検出対象までの距離を決定するものであってもよい。   (Iii) In the user detection method according to the present invention, in the calculation step, when the pulse width of the pulse signal received by the receiver is larger than a predetermined value, the pulse width and the distance to the detection target The distance from the pulse width to the detection target may be determined by referring to data indicating the corresponding relationship.

このようにすれば、パルス幅から検出対象までの距離を測定できるようになるため、安価で高精度なユーザ検出方法を実現できる。   In this way, since the distance from the pulse width to the detection target can be measured, an inexpensive and highly accurate user detection method can be realized.

(iv)また、前記ユーザ検出方法を用いたユーザ検出装置であってもよい。   (Iv) Moreover, the user detection apparatus using the said user detection method may be sufficient.

このようにすれば、検出対象から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象が近距離に存在する場合であっても、第1受信パルスのパルス幅の大きさに基づき、検出対象の存在または検出対象までの距離を検出するユーザ検出装置を実現できる。   In this way, even if the detection target is present at a short distance so that the waveform of the reception pulse reflected from the detection target overlaps and integrates directly with the waveform of the arrival pulse, the pulse of the first reception pulse is obtained. A user detection device that detects the presence of a detection target or a distance to the detection target based on the width can be realized.

(v)この発明によるユーザ検出装置において、前記パルス信号は、超音波パルス信号であってもよい。   (V) In the user detection device according to the present invention, the pulse signal may be an ultrasonic pulse signal.

このようにすれば、超音波パルス信号を用いた場合においても、受信パルスのパルス幅の大きさに基づき、検出対象の存在を検出するユーザ検出装置を実現できる。   In this way, even when an ultrasonic pulse signal is used, a user detection device that detects the presence of a detection target can be realized based on the magnitude of the pulse width of the received pulse.

(vi)この発明によるユーザ検出装置において、前記メモリは、前記パルス幅と前記検出対象までの距離との対応関係を示すデータを予め保持し、前記演算部は、前記データに基づき、前記パルス幅から前記検出対象までの距離を決定するものであってもよい。   (Vi) In the user detection device according to the present invention, the memory previously stores data indicating a correspondence relationship between the pulse width and the distance to the detection target, and the calculation unit is configured to determine the pulse width based on the data. The distance from the detection target to the detection target may be determined.

このようにすれば、パルス幅から検出対象までの距離を測定できるようになるため、安価で高精度なユーザ検出装置を実現できる。   In this way, since the distance from the pulse width to the detection target can be measured, an inexpensive and highly accurate user detection device can be realized.

(vii)また、前記ユーザ検出装置を備えた画像形成装置であってもよい。   (Vii) The image forming apparatus may include the user detection device.

ユーザ検出機能を有する画像形成装置において、検出対象から反射された受信パルスの波形が、直接到達パルスの波形と重なって一体化するほど検出対象が近距離に存在する場合であっても、第1受信パルスのパルス幅の大きさに基づき、検出対象の存在または検出対象までの距離を検出する画像形成装置を実現できる。   In the image forming apparatus having a user detection function, even if the detection target exists at a short distance so that the waveform of the reception pulse reflected from the detection target overlaps and integrates directly with the waveform of the arrival pulse, the first An image forming apparatus that detects the presence of the detection target or the distance to the detection target based on the pulse width of the reception pulse can be realized.

「画像形成装置」は、トナーによる像形成に電子写真方式を用いるプリンタなどの複写(コピー機能)機能を有する複写機や複合機、または複写以外の機能をも含むMFP(Multifunction Peripheral:多機能周辺装置)など、画像を形成して出力する装置である。   An “image forming device” is a copier or multifunction device having a copying (copying function) function such as a printer using an electrophotographic method for image formation with toner, or an MFP (Multifunction Peripheral) including functions other than copying. A device that forms and outputs an image.

この発明の好ましい態様は、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含む。
前述した実施形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
Preferred embodiments of the present invention include combinations of any of the above-described plurality of embodiments.
In addition to the above-described embodiments, there can be various modifications of the present invention. These modifications should not be construed as not belonging to the scope of the present invention. The present invention should include the meaning equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

1:ユーザ検出装置、 10:演算部、 20:メモリ、 30:タイミング発生部、 40:送信ドライバ、 50:送信機、 60:受信機、 70:アンプ/コンパレータ、 80:ユーザ/非ユーザ判定部、 100:検出対象、 501:送信パルス、 601:第1受信パルス、 602:第2受信パルス、 701,702,703:デジタル信号、 BI:バースト間隔、 L1,L2,LN:距離、 N:カウンタ、 PW:パルス幅、 RTT:往復時間、 T1:送信開始時刻、 T2:受信開始時刻 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: User detection apparatus, 10: Operation part, 20: Memory, 30: Timing generation part, 40: Transmission driver, 50: Transmitter, 60: Receiver, 70: Amplifier / comparator, 80: User / non-user determination part , 100: detection target, 501: transmission pulse, 601: first reception pulse, 602: second reception pulse, 701, 702, 703: digital signal, BI: burst interval, L1, L2, LN: distance, N: counter , PW: Pulse width, RTT: Round trip time, T1: Transmission start time, T2: Reception start time

Claims (8)

送信機がパルス信号を送信する送信工程と、前記パルス信号を受信機が受信する受信工程と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算工程と、前記距離を保持する記憶工程と、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定工程とを有し、
前記演算工程において、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を決定し、
一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものとして、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として決定することを特徴とするユーザ検出方法。
A transmitting step in which a transmitter transmits a pulse signal, a receiving step in which the receiver receives the pulse signal, a calculating step for determining a distance to a detection target reflecting the pulse signal, and a storing step for holding the distance And a user determination step of determining whether or not the detection target is a user based on the time change of the distance,
In the calculation step, when the pulse width of the pulse signal received by the receiver is equal to or smaller than a predetermined value, based on the propagation time and propagation speed of the pulse signal propagated to the receiver through the detection target Determine the distance to the detection object;
On the other hand, when the pulse width is larger than a predetermined value, the pulse signal propagated to the receiver through the detection target is directly transmitted to the receiver without passing through the detection target. A user detection method, wherein a predetermined distance is determined as a distance to the detection target, assuming that the detection target is located at a distance overlapping with the detection target.
前記パルス信号は、超音波パルス信号である請求項1に記載のユーザ検出方法。   The user detection method according to claim 1, wherein the pulse signal is an ultrasonic pulse signal. 前記演算工程において、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記パルス幅と前記検出対象までの距離との対応関係を示すデータを参照して、前記パルス幅から前記検出対象までの距離を決定する請求項1または2に記載のユーザ検出方法。   In the calculation step, when the pulse width of the pulse signal received by the receiver is larger than a predetermined value, referring to data indicating a correspondence relationship between the pulse width and the distance to the detection target, The user detection method according to claim 1, wherein a distance from the pulse width to the detection target is determined. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のユーザ検出方法を用いたユーザ検出装置。   The user detection apparatus using the user detection method as described in any one of Claims 1-3. パルス信号を送信する送信機と、前記パルス信号を受信する受信機と、前記パルス信号を反射した検出対象までの距離を決定する演算部と、前記距離を保持するメモリと、前記距離の時間変化に基づき前記検出対象がユーザであるか否かを判定するユーザ判定部と、前記送信機、前記受信機、前記演算部、前記メモリおよび前記ユーザ判定部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記受信機が受信した前記パルス信号のパルス幅が予め定められた値以下のとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号の伝搬時間および伝搬速度に基づき前記検出対象までの距離を前記演算部に決定させ、
一方、前記パルス幅が予め定められた値よりも大きいとき、前記検出対象を介して前記受信機に伝搬した前記パルス信号が、前記検出対象を介さずに前記受信機に直接伝搬した前記パルス信号と重なり合う距離に前記検出対象が位置するものと判断し、予め定められた距離を前記検出対象までの距離として前記演算部に決定させることを特徴とするユーザ検出装置。
A transmitter for transmitting a pulse signal; a receiver for receiving the pulse signal; a calculation unit for determining a distance to a detection target reflecting the pulse signal; a memory for holding the distance; and a time variation of the distance A user determination unit that determines whether or not the detection target is a user, and a control unit that controls the transmitter, the receiver, the arithmetic unit, the memory, and the user determination unit,
When the pulse width of the pulse signal received by the receiver is equal to or less than a predetermined value, the control unit is based on a propagation time and a propagation speed of the pulse signal propagated to the receiver through the detection target. Let the calculation unit determine the distance to the detection target,
On the other hand, when the pulse width is larger than a predetermined value, the pulse signal propagated to the receiver through the detection target is directly transmitted to the receiver without passing through the detection target. The user detection device is characterized in that the detection target is determined to be located at a distance that overlaps with the calculation target, and the calculation unit determines a predetermined distance as a distance to the detection target.
前記パルス信号は、超音波パルス信号である請求項5に記載のユーザ検出装置。   The user detection device according to claim 5, wherein the pulse signal is an ultrasonic pulse signal. 前記メモリは、前記パルス幅と前記検出対象までの距離との対応関係を示すデータを予め保持し、前記演算部は、前記データに基づき、前記パルス幅から前記検出対象までの距離を決定する請求項5または6に記載のユーザ検出装置。   The memory previously stores data indicating a correspondence relationship between the pulse width and a distance to the detection target, and the calculation unit determines a distance from the pulse width to the detection target based on the data. Item 5. The user detection device according to Item 5 or 6. 請求項4〜7のいずれか1つに記載のユーザ検出装置を備えた画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the user detection device according to claim 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107688173A (en) * 2016-08-04 2018-02-13 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 A kind of water heater with prompting function
JP2019015682A (en) * 2017-07-10 2019-01-31 株式会社Soken Ultrasonic object detector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06189048A (en) * 1992-09-14 1994-07-08 Ricoh Co Ltd Controller for operation display, image forming device and controller for turning on power source
JP2002311138A (en) * 2001-04-06 2002-10-23 Mitsubishi Electric Corp Distance measuring device for vehicle
JP2004184333A (en) * 2002-12-05 2004-07-02 Denso Corp Distance measuring apparatus
US20110259106A1 (en) * 2007-08-21 2011-10-27 Niemz Volker Distance sensor and method for determining a distance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06189048A (en) * 1992-09-14 1994-07-08 Ricoh Co Ltd Controller for operation display, image forming device and controller for turning on power source
JP2002311138A (en) * 2001-04-06 2002-10-23 Mitsubishi Electric Corp Distance measuring device for vehicle
JP2004184333A (en) * 2002-12-05 2004-07-02 Denso Corp Distance measuring apparatus
US20110259106A1 (en) * 2007-08-21 2011-10-27 Niemz Volker Distance sensor and method for determining a distance

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107688173A (en) * 2016-08-04 2018-02-13 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 A kind of water heater with prompting function
CN107688173B (en) * 2016-08-04 2023-12-08 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 Water heater with reminding function
JP2019015682A (en) * 2017-07-10 2019-01-31 株式会社Soken Ultrasonic object detector
US11353568B2 (en) 2017-07-10 2022-06-07 Denso Corporation Ultrasonic object detection device

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