JP2018054362A - 人体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 干渉防止性能を維持しつつ、より早く人体検出を判断することができる人体検知装置を提供すること。【解決手段】 送信部と、受信部と、ミキシング部と、を有するセンサ部と、センサ制御部と、判定部と、を有する制御部と、を備えた人体検知装置であって、ミキシング部は、ｍ個のドップラ信号を生成可能であり、センサ制御部は、ドップラ信号毎に一定間隔でｎ回のパルス状の送信信号を第１期間に亘って送信するブロック送信を行うと共に、ブロック送信を所定間隔で繰り返して送信し、センサ制御部は、第２期間を、ブロック送信毎に、且つ、ドップラ信号毎に可変可能であり、判定部は、ブロック送信において、ドップラ信号毎に人体有無の判定を行い、ドップラ信号すべてで人体有りと判定されると、人体有りと仮判定するブロック仮判定を行うと共に、複数のブロック送信に亘って結果が人体有りと判定されると人体有りを確定する。【選択図】 図７

Description

本発明は、化粧室内に連立して配置される複数の衛生機器において、マイクロ波ドップラセンサを用いて人体を検出する人体検知装置に関する。

従来、人体の有無に基づいて衛生機器を動作させるために、マイクロ波ドップラセンサをセンサ部として用いて人体を検出する人体検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の人体検知装置は、赤外線によって人体検出などを行う人体検知装置に比べ、センサ部を衛生機器内に配置することができる点で有効である。すなわち、マイクロ波が衛生機器の例えば陶器部を透過することができるという特性を利用して、センサ部を衛星機器の内側に隠すことができるため、人体検知装置の美観を向上させることができるのである。

このような人体検知装置は、公共施設、空港、駅、ホテル等の同一化粧室内に複数設置されることが多い。同一化粧室内にこの人体検知装置が複数設置された場合、隣接した人体検知装置のセンサ部同士が干渉し、人体の正常な検知ができないことがある。

そのため、特許文献１では、パルス状の送信信号と送信信号が人体に反射した受信信号とを用いてドップラ信号を生成し、パルス状の送信信号を送信する際に、送信信号を所定の第１期間に亘って送信するブロック送信を行い、そのブロック送信を一定間隔で繰り返して送信し、かつ、ブロック送信毎に、第１期間の開始から最初にパルス状の送信信号を送信するまでの遅延時間を変えること（ランダム間欠駆動）で、同じパルス周期の電波の干渉が発生したとしても、継続して連続的に干渉し、人体を誤検知する可能性が極めて低くすることができ、人体を正常に検知することができることが開示されている。

特開２００７−２４７２８０号

しかしながら、特許文献１では、誤検知でなく正常に人体検知できたかを判断する場合する場合、所定の第１期間ごとに１つの閾値の判断しかできない。そのため、温水洗浄便座のように、トイレの入室直後により早く人体を検出する必要がある衛生機器においては、干渉防止性能を維持しつつ、人体が便器前に到達するまでに正常に人体検知を判断できない場合がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、干渉防止性能を維持しつつ、より早く人体を判断することができる人体検知装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本請求項１に係る発明は、電波をパルス状の送信信号として送信する送信部と、前記送信部から送信されて人体によって反射した電波を受信信号として受信する受信部と、前記送信信号と前記受信信号とをミキシングしてドップラ信号を生成するミキシング部と、を有するセンサ部と、前記センサ部の動作を制御するセンサ制御部と、前記センサ部から出力された前記ドップラ信号に基づいて人体の有無を判定する判定部と、を有する制御部と、を備えた人体検知装置であって、前記ミキシング部は、ｍ個（ｍは２以上の整数）の前記ドップラ信号を生成可能であり、前記センサ制御部は、前記送信部からｍ個の前記ドップラ信号毎に一定間隔でｎ回のパルス状の前記送信信号を第１期間に亘って送信するブロック送信を行うと共に、前記ブロック送信を所定間隔で繰り返して送信する、人体検知装置において、前記センサ制御部は、前記第１期間の開始から最初に前記パルス状の前記送信信号を送信するまでの遅延時間である第２期間を、前記ブロック送信毎に、且つ、ｍ個の前記ドップラ信号毎に可変可能であり、前記判定部は、前記ブロック送信において、ｍ個の前記ドップラ信号毎に人体有無の判定を行い、ｍ個の前記ドップラ信号すべてで人体有りと判定されると、人体有りと仮判定するブロック仮判定を行うと共に、複数の前記ブロック送信に亘ってブロック仮判定の結果が人体有りと判定されると、人体有りを確定して出力することを特徴とする。

本請求項１に係る発明の人体検知装置によれば、送信信号を送信するまでの遅延間隔である第２期間をブロック送信毎に変えることで、センサ部同士の干渉が１回のブロック送信以上の期間で継続しにくくなる。
また、遅延時間をドップラ信号ごとに変えず一律にブロック送信毎にずらしていた場合、１回のブロック送信において、ｍ個のドップラ信号のいずれかが干渉していると、残りのドップラ信号の遅延時間も同じため、ｍ個のドップラ信号すべてが干渉していると考えられるが、遅延時間をｍ個のドップラ信号毎に変えることで、1回ブロック送信において、ｍ個のドップラ信号のいずれかが干渉していても、遅延時間が異なる残りのドップラ信号は必ずしも干渉しなくなる。つまり、1回のブロック送信において、センサ部同士が干渉する確率を下げることができる。
このドップラ信号を用いて、１回のブロック送信において、ｍ個のドップラ信号毎に人体有無の判定を行い、ｍ個のドップラ信号すべてで人体有りと判定されると、人体有りと仮判定するブロック仮判定を行うと共に、複数のブロック送信に亘ってブロック仮判定の結果が人体有りと判定されると、人体有りを確定するので、あるブロック送信でｍ個のドップラ信号のいずれかが干渉している際にも、干渉していない残りのドップラ信号で人体検知の仮判定を行うことができ、もし、あるブロック送信で、ｍ個のドップラ信号のすべてが干渉を起こしていた際にも、直ちに人体検知と判断されず、人体の誤検知を抑制することができる。また、ブロック送信において、ｍ個のドップラ信号の干渉が複数回起こった際にも、人体の誤検知を抑制することができる。
つまり、従来よりもセンサ部同士の干渉確率の低い1回のブロック送信で人体検知の仮判定を行うことができるので、従来と同じ干渉防止性能を出すために、人体有りと確定するためのブロック送信の数は、従来よりも少なくてよい。
したがって、従来と同じ干渉防止性能で人体検知の判定を確定するために、ブロック送信の数を減らすことができるので、干渉防止性能を維持したまま、より早く人体検知を判断できる。

本請求項２に係る発明は、ｍ個の前記ドップラ信号は、前記送信信号と前記受信信号との位相差が互いに異なることを特徴とする。

本請求項２に係る発明の人体検知装置によれば、ｍ個のドップラ信号は、送信信号と受信信号との位相差が互いに異なっているので、ドップラ信号を観測する際に、波の山と谷が変わる変極点を観測してしまい、ドップラ信号が分からず、人体検知の仮判定ができないなどの、ドップラ信号が波であることの影響を抑えることができる。
また、人体の接近／離遠を判定するための信号として、人体を検知するためのｍ個のドップラ信号を流用することができるため、ＣＰＵの負荷を減らすことができる。

本請求項３に係る発明は、前記センサ制御部は、前記第２期間を前記ブロック送信毎にランダムに設定することを特徴とする。

本請求項３に係る発明の人体検知装置によれば、センサ制御部は、第２期間をブロック送信毎にランダムに設定するので、センサ部同士の干渉が時間的に連続する確率を低減することができ、さらに、複雑なアルゴリズムを構築せずに遅延時間の設定ができるため、ＣＰＵへの負荷を少なくすることができる。

本請求項４に係る発明は、請求項１〜４のいずれか1項に記載の人体検知装置と、温水洗浄便座と、を有し、前記温水洗浄便座は、前記判定部からの出力によって制御されるトイレ装置。

本請求項４に係る発明のトイレ装置によれば、請求項１〜４のいずれか1項に記載の人体検知装置を備えているので、人体検知に基づく温水洗浄便座の動作をより早く実行することができ、使い勝手が向上する。

本発明によれば、干渉防止性能を維持しつつ、より早く人体検出を判断することができる人体検知装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る人体検知装置が設置されたトイレブースを表す平面図である。 本発明の実施形態に係る人体検知装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係るセンサ部の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る差動増幅部の原理を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る制御部の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るドップラ信号の取得処理のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るブロック送信の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る人体の有無の判定処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施形態に係る人体検知装置が設置されたトイレブースを表す平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る人体検知装置の斜視図である。

図１に示すように、トイレブース内にマイクロ波ドップラセンサをセンサ部として用いて人体検出を行う人体検知装置１を複数隣接させて配置したトイレシステムＳに関して説明する。また、実施形態では電波については、マイクロ波を記載しているが、マイクロ波とは電波の周波数による分類の一つである。一般的には波長１００マイクロメートル〜１メートル、周波数３００メガヘルツ〜３テラヘルツの電波（電磁波）を指し、この範囲には、デシメートル波(UHF)、センチメートル波(SHF)、ミリメートル波(EHF)、サブミリ波が含まれる。

図２に示すように、人体検知装置１は、いわゆる洋式腰掛便器の大便器１０と、大便器１０の上方に設けられた便座装置２０と、を備える。大便器１０には、使用者の汚物や排尿を受けるボウル部１１が形成されている。また、トイレブース内の側壁（側方側の壁３）には、例えば遠隔操作装置３０が設けられており、便座装置２０は、この遠隔操作装置３０により操作可能とされている。

便座装置２０は、便座１００と、便蓋２００と、ケーシング３００とを有している。便座１００及び便蓋２００は、ケーシング３００に対して開閉自在に軸支されている。ここで、便座１００が閉じられているとき、便座１００はボウル部１１の上縁部を覆うように設けられている。また、便蓋２００が閉じられているとき、便蓋２００は便座１００の上面及びボウル部１１の内側を覆うように設けられている。

便座装置２０のケーシング３００の内部には、電波を放射して人体を検知するセンサ部４００と、センサ部４００や遠隔操作装置３０からの信号を受信する制御部５００と、制御部５００からの信号によって動作する被制御部６００が設けられている。
被制御部６００は、具体的には、便座開閉ユニットや便蓋開閉ユニット、局部洗浄ユニット、局部洗浄ユニット、便器洗浄ユニット、脱臭ユニット、温風ユニット等である。

つぎに、図３、図４を用いて本発明の実施形態に係るセンサ部について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るセンサ部の概略構成図である。図４は、本発明の実施形態に係る差動増幅部の原理を示した説明図である。

センサ部４００は、マイクロ波ドップラセンサであり、所定の領域に向かってマイクロ波、もしくは、ミリ波等の高周波の電波を放射し、検知領域内に入った人体などの人体を検知する。
図３に示すように、具体的には、センサ部４００は、１０．５２５ＧＨｚの電気信号である送信信号ＴＷを生成する発振器４１０と、発振器４１０から出力される送信信号ＴＷを１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波として送信する送信部４２０と、送信部４２０から送信されたマイクロ波が人体によって反射され、その反射波を受信して電気信号に変換した受信信号ＲＷを出力する受信部４３０と、送信信号ＴＷの周波数と受信信号ＲＷの周波数との差分信号であるドップラ信号を出力するミキシング部４４０を有している。
また、センサ部４００は、ミキシング部４４０と制御部５００との間に設けられる差動増幅部４５０を有している。
なお、本実施形態において、送信部４２０と受信部４３０は別に設けられる構成を説明したが、送信部４２０と受信部４３０は一体であってもよい。つまり、送信部４２０と受信部４３０の機能を有するアンテナを一つだけ設ける構成であってもよい。

センサ部４００は、人体の動きを検出するために用いるドップラ信号である、第一ドップラ信号Ｉ、第ニドップラ信号Ｑ、第三ドップラ信号Ｄを出力している。第一ドップラ信号Ｉ、第ニドップラ信号Ｑ、第三ドップラ信号Ｄ（以下、３個のドップラ信号を同時に呼ぶ場合は、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）と呼ぶ。）は、送信信号ＴＷと受信信号ＲＷとの位相差が互いに異なるドップラ信号である。つまり。センサ部４００では、位相の異なる３（ｍ）個のドップラ信号（Ｉ、Ｑ，Ｄ）を連続して出力することができる。

以下、センサ部４００における具体的なドップラ信号の出力方法について、説明を行う。
センサ部４００は、以下の式（１）に基づいて、人体の動きを検出するために用いる出力信号であるドップラ信号を出力している。

発振器４１０によって生成された送信信号ＴＷは、送信部４２０とミキシング部４４０へそれぞれ送信される。発振器４１０から送信部４２０へ送信された送信信号ＴＷ（送信周波数ＦＳ）は、送信部４２０から外部へ放射される。そして、送信部４２０から送信された送信信号ＴＷは、速度νで移動している人体に反射する。この反射波ＲＷは、相対運動によるドップラ周波数シフトを受けているためその周波数はＦｂとなり、受信部４３０によって受信される。

ここで、本実施形態においては、人体として検出するためのドップラ信号を５０（Ｈｚ）以下としている。なお、５０（Ｈｚ）以下のドップラ信号は、人体の速度νが約０．７（ｍ／ｓ）以下の速度であるときにセンサ部４００から出力され、１００〜１８０（Ｈｚ）のドップラ信号は、人体の速度νが約１．４〜２．６（ｍ／ｓ）の速度のときにセンサ部４００から出力されるものである。

受信部４３０によって受信した受信信号ＲＷは、ミキシング部４４０へ送信される。具体的には、受信部４３０からミキシング部４４０に至るまでの伝送路は二つの伝送路に分岐しており、分岐した二つの伝送路の線路長は、一方の伝送路と他方の伝送路を流れる信号が互いに９０度の位相差となるように線路長が異なっている。つまり、一方の伝送路を流れる受信信号ＲＷは、受信信号ＲＷの位相と同一の位相である受信信号ＲＷ１となり、他方の伝送路を流れる受信信号ＲＷは、受信信号ＲＷ１と９０度の位相差が設けられた受信信号ＲＷ２となる。

ミキシング部４４０では、送信信号ＴＷと受信信号ＲＷ１及び受信信号ＲＷ２とに基づいて異なる位相のドップラ信号（Ｉ、Ｑ）が生成される。具体的には、ミキシング部４４０によって送信信号ＴＷと受信信号ＲＷ１が合成され、定在波信号及びドップラ効果が反映された信号を含んだ第一ドップラ信号Ｉが生成される。さらに、ミキシング部４４０によって、送信信号ＴＷ及び受信信号ＲＷ２に基づいて、第一ドップラ信号Ｉと異なる位相を設けた第二ドップラ信号Ｑが生成される。具体的には、第二ドップラ信号Ｑは、第一ドップラ信号Ｉとの位相差が９０度となっている。

このように、本実施形態においては、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑの二つのドップラ信号の位相をずらす方法として、１種類の送信信号ＴＷを送信し、送信信号ＴＷの反射波である受信信号ＲＷの位相をずらす方法を採用している。

なお、本実施形態において、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑとの位相差は９０度に限定されない。ただし、人体の接近／離遠が判定可能であって、人体の有無が判定可能であるような位相差であれば、対象物の情報をより多く取得できるため、より人体検知の精度が高まる。

ミキシング部４４０によって生成された第一ドップラ信号Ｉ及び第二ドップラ信号Ｑは、差動増幅部４５０と制御部５００へ出力される。

差動増幅部４５０では、ミキシング部４４０から入力された第一ドップラ信号Ｉ及び第二ドップラ信号Ｑに基づいて、第三ドップラ信号Ｄが生成される。具体的には、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑの差分を算出し、算出した差分信号として第三ドップラ信号Ｄを得る。このようにして差動増幅部４５０によって生成された第三ドップラ信号Ｄは、判定部５１０へ出力される。
つまり、センサ部４００は、センサ部４００から送信信号ＴＷが送信されると、第一ドップラ信号Ｉ、第ニドップラ信号、第三ドップラ信号が制御部５００に出力されることになる。

ここで、図４を用いて、差動増幅部４５０の詳細について説明する。差動増幅部４５０は、オペアンプと複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を有している。
この差動増幅部４５０において、イマジナリーショート（仮想接地）より、第一ドップラ信号Ｉの出力電圧Ｖ１は、下記の式（２）で表すことができる。

また、オペアンプ入力のハイインピーダンス特性より、下記の式（３）を求めることができる。

以上の式（２）及び式（３）より、第三ドップラ信号Ｄの出力電圧Ｖ０は、下記の式（４）で表すことができる。

さらに、第一ドップラ信号Ｉの出力電圧Ｖ１と、第一ドップラ信号Ｉとの位相差が９０度である第二ドップラ信号Ｑの出力電圧Ｖ２とを、下記の式（５）のように、

とし、さらに、Ｒ１＝Ｒ２、つまり、ゲインが１（一定）であるとすると、第三ドップラ信号Ｄの出力電圧Ｖ０と、第一ドップラ信号Ｉの出力電圧Ｖ１及び第二ドップラ信号Ｑの出力電圧Ｖ２との関係は、下記の式（６）で表すことができる。

このように、第三ドップラ信号の出力電圧Ｖ０の振幅は、第一ドップラ信号Ｉの出力電圧Ｖ１（または第二ドップラ信号Ｑの出力電圧Ｖ２）の振幅の√２倍である。また、第三ドップラ信号Ｄの出力電圧Ｖ０は、ｃｏｓ関数として位相がπ／４進むような波形となる。つまり、差動増幅部４５０によって、第一ドップラ信号Ｉ及び第二ドップラ信号Ｑの出力電圧の振幅よりも大きく、第一ドップラ信号Ｉ及び第二ドップラ信号Ｑの出力電圧と位相の異なる、第三ドップラ信号Ｄを得ることができる。

以上のように、制御部５００には、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑと第三ドップラ信号Ｄの位相の異なる３個のドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）が出力される。

このようにして、センサ部４００から制御部５００に出力されたドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）により、制御部５００は、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑの波形パターンを用いて人体の接近／離反情報、ドップラ信号Ｄを用いて人体有無の判定等を行うことができる。

次に、図５を用いて、本実施形態における制御部の概略構成についての説明を行う。図５は、本発明の実施形態に係る制御部の概略構成図である。

図５に示すように、制御部５００は、センサ部４００からのドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）を受信する判定部５１０と、判定部５１０や遠隔操作装置３０からの信号を受信して被制御部６００へ指令信号を送信する動作指令部５２０と、を有している。

また、制御部５００は、コード情報を出力するコード出力部５３０と、コード出力部５３０から出力されるコード情報に応じたタイミングでセンサ部４００を制御するセンサ制御部５４０と、を有している。

判定部５１０は、センサ部４００からの出力信号を受信し、受信した信号に基づいて人体の有無や、人体の接近／離遠を判定する。なお、人体の有無の判定や人体の接近／離遠の判定の具体的な方法については、後述する。

動作指令部５２０は、判定部５１０や遠隔操作装置３０からの信号を受けると、受信した信号に基づいて、被制御部６００の各ユニットに指令信号を適宜送信し、被制御部６００が所定の動作を行うように制御する。

具体例としては、人体検知装置１の使用者が、遠隔操作装置３０における便座１００を開くボタン（図示せず）を押すと、遠隔操作装置３０から動作指令部５２０へ信号が送信される。または、人体検知装置１の使用者が、人体検知装置１に接近すると、判定部５１０から動作指令部５２０へ信号が送信される。動作指令部５２０は、判定部５１０又は遠隔操作装置３０からの信号を受信すると、被制御部６００の便座開閉ユニットへ指令信号を送信し、便座１００を開くように制御する。

ところで、人体検知装置１を複数隣接したトイレシステムＳにおいては、隣接するセンサ部４００同士が互いに影響しあい、人体の誤検出を発生する恐れがある。

そこで、センサ制御部５４０は、センサ部４００を等間隔サンプリング周期Ｔａでｎ回間欠動作させている。
この間欠動作により、人体検知装置１を複数隣接したトイレシステムＳにおいては、隣接するセンサ部４００同士が互いに影響しあい、人体の誤検出を発生する恐れがある場合でも、センサ部４００同士が同時に動作する可能性を低減することができ、人体の誤検知の抑制を行うことができる。
また、等間隔でサンプリングを行うことにより、基準周期に合わせた信号値に変換する処理が不要となり、制御部５００の付加を減らすことができる。
なお、ｎ回の間欠動作はデジタルフィルタ処理に必要な回数に設定され、回数を最小限に抑えることで、第１期間Ｔ１内の演算処理を間引くことができる。

さらに、センサ部４００同士が同時に動作する可能性を低減するために、センサ制御部５４０は、コード出力部５３０から出力されるコード情報に基づいて、所定の第１期間Ｔ１ごとに、第一ドップラ信号Ｉのサンプリングタイミングをずらすための第２期間Ｔ２ｉと、第ニドップラ信号Ｑのサンプリングタイミングをずらす第２期間Ｔ２ｑと、第三ドップラ信号Ｄのサンプリングタイミングをずらすための第２期間Ｔ２ｄ（以下、３個の第２期間を同時に呼ぶ場合は、第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）と呼ぶ。）と、を設定している。第１期間Ｔ１は、人体の有無の判定を行うために必要な期間を複数に分割した期間である。なお、サンプリングタイミングとは、制御部５００がドップラ信号を取得するタイミングのことである。

つまり、センサ制御部５４０は、送信部４２０から一定間隔でｎ回のパルス状の送信信号ＴＷを第一期間Ｔ１に亘って送信（以下、「ブロック送信」と呼ぶ。）を行い、第１期間の開始から最初に送信信号ＴＷを送信するまでの遅延時間である第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を、ブロック送信毎に、且つ、ドップラ信号の種類毎に、変えながらブロック送信を繰り返す。

具体的な、制御部５００のドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）の取得処理について、図６を用いて具体的に説明する。図６は、本発明の実施形態に係るドップラ信号の取得処理のフローチャートである。

ここで、本実施形態において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）ごと設定されている第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）の初期値は、第１期間Ｔ１開始前にコード情報に基づいて、予め設定されている。
なお、第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を設定するためのコード情報は、コード出力部５３０において、疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値が算出される。

まず、制御部５００は、第１期間Ｔ１が開始されると（Ｓ１）、センサ部４００の動作を開始させ、サンプリング周期Ｔａのカウントを開始する（Ｓ２）。
そして、制御部５００は、第２期間Ｔ２ｉが経過したかを判断する（Ｓ３）。

次に、第２期間Ｔ２ｉが経過した場合（Ｓ３、Ｙｅｓ）、制御部５００は、第一ドップラ信号Ｉを取得する（Ｓ４）。そして、サンプリング周期Ｔａが経過したかを判断する（Ｓ５）。
一方で、第２期間Ｔ２ｉが経過していない場合（Ｓ３、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ３の処理をループし、第２期間Ｔ２ｉの経過を待つ。

次に、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ５、Ｙｅｓ）、サンプリング周期Ｔａのカウントをリセットして、再度、サンプリング周期Ｔａのカウントを開始する。（Ｓ６）そして、制御部５００は、第２期間Ｔ２ｑが経過したかを判断する（Ｓ７）。
一方で、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ５、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ５の処理をループし、サンプリング周期Ｔａが経過を待つ。

次に、第２期間Ｔ２ｑが経過した場合（Ｓ７、Ｙｅｓ）、制御部５００は、第二ドップラ信号Ｑを取得する（Ｓ８）。そして、サンプリング周期Ｔａが経過したかを判断する（Ｓ９）。
一方で、第２期間Ｔ２ｑが経過していない場合（Ｓ７、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ７の処理をループし、第２期間Ｔ２ｑの経過を待つ。

次に、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ９、Ｙｅｓ）、サンプリング周期Ｔａのカウントをリセットして、再度、サンプリング周期Ｔａのカウントを開始する。（Ｓ１０）そして、制御部５００は、第２期間Ｔ２ｄが経過したかを判断する（Ｓ１１）。
一方で、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ９、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ９の処理をループし、サンプリング周期Ｔａが経過を待つ。

次に、第２期間Ｔ２ｄが経過した場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、制御部５００は、第三ドップラ信号Ｄを取得する（Ｓ１２）。そして、サンプリング周期Ｔａが経過したかを判断する（Ｓ１３）。
一方で、第２期間Ｔ２ｑが経過していない場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ１１の処理をループし、第２期間Ｔ２ｑの経過を待つ。

次に、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、制御部５００は、第１期間Ｔ１が終了したかを判断する（Ｓ１４）。
一方で、サンプリング周期Ｔａが経過した場合（Ｓ１３、Ｎｏ）、制御部５００は、Ｓ１３の処理をループし、サンプリング周期Ｔａの経過を待つ。

次に、第１期間Ｔ１が終了した場合（Ｓ１４、Ｙｅｓ）、制御部５００は、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）ごとに設定されている第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を再設定し（Ｓ１５）、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）の取得処理を終了する（Ｓ１６）。

以上のように、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）の受信は、１つの第１期間Ｔ１内において、第一ドップラ信号Ｉ、第二ドップラ信号Ｑ、第三ドップラ信号Ｄと順番に取得される。

次に、本発明の実施形態に係るブロック送信の例を示す。図７は、本発明の実施形態に係るブロック送信の例を示す図である。

本実施形態においては、第１期間Ｔ１は、第１期間Ｔ１内において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）が少なくとも２回以上観測できるような長さに設定されており、第１期間Ｔ１内において、センサ部４００は、ｎ回の間欠動作を行われる。
なお、１回のブロック送信における1つの単位ブロックを「間欠動作ブロック」と呼ぶ。

また、本実施形態においては、人体検出のために１６０Ｈｚまでのドップラ信号を得ることができればよいため、サンプリング周波数は、３２０Ｈｚよりも高い周波数であればよい。そこで、本実施形態においては、等間隔サンプリング周期Ｔａを１ｍｓ（サンプリング周波数Ｈｚ）とする。また、１回のサンプリングのためにセンサ部４００を動作させるための期間Ｕ（以下、「駆動期間Ｕ」とする。）を１０μＳとする。
なお、サンプリング周期Ｔａは、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）ですべて同様である。

第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）は、０＜Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ＜Ｔａであるため、第一ドップラ信号Ｉと第二ドップラ信号Ｑ、第一ドップラ信号Ｉと第三ドップラ信号Ｄなどの異なるドップラ信号同士でサンプリングタイミングが重ならない。

１回目のブロック送信における第１間欠動作ブロックにおいて、センサ制御部５４０は、コード出力部５３０が「コード１」のコード情報に基づいて、第２期間（Ｔ２ｉ（１）、Ｔ２ｑ（１）、Ｔ２ｄ（１））を決定する。そして、第１間欠動作ブロックにおいて、センサ部４００は、サンプリング周期Ｔａ開始時点からＴ２ｉ（１）、Ｔ２ｑ（１）、Ｔ２ｄ（１）だけずらして、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）をｎ回サンプリングする間欠動作を行う。
次に、第１間欠動作ブロック終了後、２回目のブロック送信における第２間欠動作ブロックにおいて、センサ制御部５４０は、コード出力部５３０から出力された「コード２」のコード情報に基づいて、第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を決定する。そして、第２間欠動作ブロックにおいて、センサ部４００は、サンプリング周期Ｔａ開始時点から第２期間（Ｔ２ｉ（２）、Ｔ２ｑ（２）、Ｔ２ｄ（２））だけずらして、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）をｎ回サンプリングする間欠動作を行う。

次に、判定部５１０による人体の有無の判定処理を図８のフローチャートを用いて具体的に説明する。図８は、本発明の実施形態に係る人体の有無の判定処理のフローチャートである。

まず、センサ制御部５４０が、センサ部４００を駆動時間Ｕで動作させるブロック送信を開始し、人体有無の判定処理が開始されると（Ｓ１）、第１期間Ｔ１内において、判定部５１０は、人体検出データであるドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のいずれかを受信したかを判定する（Ｓ２）。なお、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）の受信の判定については、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）の出力電圧が閾値よりも大きいか否かで判定する。

ドップラ信号を受信した（ドップラ信号の出力電圧が閾値より大きい）と判定すると(Ｓ２：Ｙｅｓ）、同じ第１期間Ｔ１内において、３個のドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）をすべて１回以上受信したかを判定する（Ｓ３）。なお、３個のドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）は同時に受信されなくてもよく、同じ第１期間Ｔ１内であれば、別々のタイミングでそれぞれのドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）を受信した場合でもよい。

一方で、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）を受信していない（ドップラ信号が閾値より小さい）と判定すると（Ｓ２：Ｎｏ）、判定部５１０は、同じ第１期間Ｔ１が終了したかを判定する（Ｓ４）。第１期間Ｔ１が終了と判定されると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、判定部５１０は、人体非検知と判定し（Ｓ５）、感知カウンタＮのカウントをリセットして（Ｓ６）、人体有無の判定処理を終了する（Ｓ７）。また、第１期間Ｔ１が終了していないと判定すると（Ｓ４：Ｎｏ）、Ｓ２の処理に戻り、ドップラ信号の受信を待つ。
つまり、判定部５１０は、同じ第１期間Ｔ１内であれば、人体の有無を確認し続け、前回のブロック送信における第１期間Ｔ１から連続して、人体の有無を確認できない場合は、判定処理がリセットされ、人体の有無の判定を一から行う。言い換えると、１回のブロック送信における１つの第１期間Ｔ１においてのみ出力電圧が高くなるドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）に対しては、判定部５１０は、人体有りと判定しない。

次に、同じ第１期間Ｔ１内において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のすべての信号を１回以上受信すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、感知カウンタＮを＋１だけインクリメントする（Ｓ８）。そして、判定部５１０は、感知カウンタＮが所定値以上かを判定する（Ｓ９）。なお、本実施形態において、判定部５１０は、感知カウンタＮが３以上かを判定する。

一方で、同じ第１期間Ｔ１内において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のすべての信号を１回以上受信していない場合（Ｓ３：Ｎｏ）、判定部５１０は、第１期間Ｔ１が終了したかを判定する（Ｓ１０）。

第１期間Ｔ１が終了の場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、判定部５１０は、人体非検知と判定し（Ｓ５）、感知カウンタＮのカウントをリセットして（Ｓ６）、人体有無の判定処理を終了する（Ｓ７）。第１期間Ｔ１が終了していないときは（Ｓ１０：Ｎｏ）、感知カウンタＮの値をリセットせずＳ２の処理に戻る。つまり、同じ第１期間Ｔ１内において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のうち、いずれかの信号が一度も受信できなかった場合は、検知対象物の誤検知があったとみなされ、感知カウンタの値はリセットされる。

次に、感知カウンタＮが所定以上のとき（Ｓ９：Ｙｅｓ）、判定部５１０は、人体の有りと判定し、動作指令部５２０に判定結果を送信する（Ｓ１１）。そして、判定部５１０は、感知カウンタＮを０にリセットして（Ｓ６）、人体の有無の判定処理を終了（Ｓ７）する。

一方で、感知カウンタＮが３以上ではないときには（Ｓ９：Ｎｏ）、判定部５１０は、同じ第１期間Ｔ１が終了かを判定する（Ｓ１２）。

第１期間Ｔ１が終了の場合は（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、Ｓ２の処理に戻る。第１期間が終了でないときは（Ｓ１２：Ｎｏ）、第１期間Ｔ１が終わるまで、Ｓ１２の処理をループする。
つまり、同じの第１期間Ｔ１において、感知カウンタＮが＋１インクリメントされるのは一度のみであり、一度感知カウンタＮが＋１インクリメントされると、同じ第１期間Ｔ１内、つまり、１回のブロック送信では判定処理が進まない。そのため、人体の誤検知による影響を低減することができる。

このように、判定部５１０は、すべてのドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）を連続して受信した場合にだけ、人体有りと判定するため、何れかのドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）が干渉していたとしても、１回のブロック送信で人体の有無を正確に判断できる。

以上のように、制御部５００は、センサ部４００をサンプリング周期Ｔａで間欠動作させているので、センサ部４００を用いた複数の人体検知装置１において、センサ部４００同士が長期間継続して干渉しあい、人体の誤検出や検出漏れを起こしてしまう恐れを低減できる。
さらに、所定の第１期間Ｔ１ごとにサンプリングタイミングをずらす第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を設定しているので、間欠動作のタイミングがセンサ部４００同士でたまたま一致してしまう場合でも、その一致状態を第１期間Ｔ１以上継続させないようにするのである。

第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）は、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）ごとに、それぞれ異なる、つまり、センサ制御部５４０では、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のそれぞれにおいて、サンプリングタイミングをずらしている。そのため、１つの第１期間Ｔ１において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）ごとに独立して、その出力を判定できるようになり、人体の有無の判定をより早く行うことができ、さらに、同じ第１期間Ｔ１内において、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）のいずれかが、人体検知装置のドップラ信号と干渉している場合でも、残りのドップラ信号を誤検知せず、検出することができる。
つまり、従来よりもセンサ部同士の干渉確率の低い1回のブロック送信で人体検知の仮判定を行うことができるので、従来と同じ干渉防止性能を出すために、人体有りと確定するためのブロック送信の数は、従来よりも少なくてよい。
また、ドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）は、それぞれ位相の異なる信号であるので、ドップラ信号を観測する際に、波の山と谷が変わる変極点を観測してしまい、ドップラ信号が分からず、人体検知の仮判定ができないなどの、ドップラ信号が波であることの影響を抑えて、より早く人体有無の判定を行うことができる。

したがって、制御部５００は、サンプリング周期Ｔａでセンサ部４００を間欠動作させ、サンプリングタイミングを信号ごとにずらす第２期間（Ｔ２ｉ、Ｔ２ｑ、Ｔ２ｄ）を所定の第１期間Ｔ１ごとに設定し、位相の異なるドップラ信号（Ｉ、Ｑ、Ｄ）を信号ごとにサンプリングタイミングをずらし取得して、人体有無の判定を行うことで、干渉による人体の誤検出や検出漏れを低減しつつ、人体の有無の判定をより早く行うことができる。

以上のように、本実施形態について説明をしたが、本発明はこれに限られるものではく、たとえば、コード出力部５３０を設けずに、センサ制御部５４０において疑似乱数アルゴリズムあるいは乱数生成回路によってランダムな値を算出し、これをコード情報として動作させるようにしてもよい。
また、コード情報をランダムな値とせず、コード情報を所定の配列で並べたテーブル（図示せず）を記憶部（図示せず）に格納し、このテーブルをセンサ制御部５４０によって用いることにより、センサ部４００の間欠動作を行うようにしてもよい。

Ｓ トイレブース
１ 人体検知装置
３ 壁
１０ 大便器
２０ 便座装置
３０ 遠隔操作装置
１００ 便座
２００ 便蓋
３００ ケーシング
４００ センサ部
４１０ 発振器
４２０ 送信部
４３０ 受信部
４４０ ミキシング部
４５０ 差動増幅部
５００ 制御部
５１０ 判定部
５２０ 動作指令部
５３０ コード出力部
５４０ センサ制御部
６００ 被制御部

Claims (4)

1. 電波をパルス状の送信信号として送信する送信部と、前記送信部から送信されて人体によって反射した電波を受信信号として受信する受信部と、前記送信信号と前記受信信号とをミキシングしてドップラ信号を生成するミキシング部と、を有するセンサ部と、前記センサ部の動作を制御するセンサ制御部と、前記センサ部から出力された前記ドップラ信号に基づいて人体の有無を判定する判定部と、を有する制御部と、を備えた人体検知装置であって、
   前記ミキシング部は、ｍ個（ｍは２以上の整数）の前記ドップラ信号を生成可能であり、
   前記センサ制御部は、前記送信部からｍ個の前記ドップラ信号毎に一定間隔でｎ回のパルス状の前記送信信号を第１期間に亘って送信するブロック送信を行うと共に、前記ブロック送信を所定間隔で繰り返して送信する、
   人体検知装置において、
   前記センサ制御部は、前記第１期間の開始から最初に前記パルス状の前記送信信号を送信するまでの遅延時間である第２期間を、前記ブロック送信毎に、且つ、ｍ個の前記ドップラ信号毎に可変可能であり、
   前記判定部は、前記ブロック送信において、ｍ個の前記ドップラ信号毎に人体有無の判定を行い、ｍ個の前記ドップラ信号すべてで人体有りと判定されると、人体有りと仮判定するブロック仮判定を行うと共に、複数の前記ブロック送信に亘ってブロック仮判定の結果が人体有りと判定されると、人体有りを確定して出力することを特徴とする人体検知装置。
2. ｍ個の前記ドップラ信号は、前記送信信号と前記受信信号との位相差が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の人体検知装置。
3. 前記センサ制御部は、前記第２期間を前記ブロック送信毎にランダムに設定することを特徴とする請求項２記載の人体検知装置。
4. 請求項１〜３のいずれか1項に記載の人体検知装置と、温水洗浄便座と、を有し、
   前記温水洗浄便座は、前記判定部からの出力によって制御されるトイレ装置。

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