JP3705380B2

JP3705380B2 - 物体検知装置

Info

Publication number: JP3705380B2
Application number: JP22198796A
Authority: JP
Inventors: 雅弘茅野; 健吾今井
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JPH1062526A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明はドップラ信号を用いて物体の存在を検知するための物体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平２−２２３８８４号に開示された移動物体検知装置は、監視空間へ放射した電波と、監視空間内の物体から受信した反射波とをミクスして、物体の移動によって生じるドップラ信号を検波し、このドップラ信号のレベルと一定の閾値とを比較して、ドップラ信号レベルが閾値を越えている時間に基づいて移動物体を検知する。この従来装置は、ドップラ信号の振幅が移動物体からの受信信号レベルに比例し、ドップラ信号の周波数が移動物体の移動速度に比例することを利用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
物体検知装置の用途の一つに、自動洗浄型小便器における利用者の検出がある。この用途では、小便器の正面直前のエリアに人が居るか居ないかを正確に検知することが重要である。しかし、上記従来装置をこの用途に用いた場合、小便器の前方を人が通過しただけで、これを利用者と誤認して無駄な洗浄を行ってしまうことがある。
【０００４】
この誤検知の原因は、トイレットルーム内の広さや設置物などの状況によって、ドップラ信号の振幅ゼロのレベルつまり直流成分（以下、ＤＣオフセットレベルという）が変わるため、閾値に対応する物体までの距離がトイレットルームの状況に応じて変わってくることにある。例えば特開平２−２２３８８４号の図面を参照すると、ＤＣオフセットレベルをゼロとみなしていることがわかるが、実際にはＤＣオフセットレベルはゼロでなくプラスの値であって、しかも室内状況によって変化する。結果として、検出装置の感度が高くなり過ぎて小便器から離れた場所の人間までも誤検知してしまうことがあり、かつ、その誤検知の程度は室内状況によって異なる。
【０００５】
このように、従来の装置は一定距離以内に物体が存在するか否かを安定して正確に検出することが難しい。
【０００６】
従って、本発明の目的は、所定距離以内に物体が存在するか否かを安定して精度良く検出できる物体検知装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の物体検知装置は、対象物までの距離に応じた振幅と対象物の移動速度に応じた周波数とをもつドップラ信号を生成する手段と、ドップラ信号のレベルから基準値を差し引いて差分信号を生成する手段と、差分信号のレベルと所定の閾値とを比較することにより、所定距離内における対象物の有無を検知する手段と、検知手段が対象物の無いことを示しているときにおけるドップラ信号又は差分信号のレベルに基づいて、前記基準値を更新する手段とを備える。
【０００８】
この物体検知装置は、対象物の無い状態において基準値を更新し、この基準値をドップラ信号から差し引いてその差分信号に基づいて対象物の有無を判定する。よって、室内状況に応じてドップラ信号のＤＣオフセットレベルが変わっても、そのＤＣオフセットレベルに基準値を更新できるので、ドップラ信号からＤＣオフセットレベルの影響を除去した差分信号が得られる。そして、この差分信号に基づいて対象物の有無を判断するから、対象物が近くで静止しているときと、対象物が無い時とを明確に区別できる。これらの結果、対象物の有無を精度良く判定できる。
【０００９】
好適な一実施形態では、所定時間にわたって前記差分信号のレベルが所定の閾値を越えていないときに、対象物が無いと判断この状態のときに、ドップラ信号のＤＣオフセットレベルを学習し、学習したＤＣオフセットレベルに基準値を更新している。
【００１０】
上記検知手段は、比較的に遠い第１の距離内での対象物の有無を判定するための第１の閾値と、比較的に近い第２の距離内での対象物の有無を判定するための第２の閾値と、前記差分信号のレベルとを用いて、第１の距離内への対象物の進入と、第２の距離内への対象物の進入と、第１の距離外への対種物の退去とを判定するように構成することができる。このような検知手段を備えた物体検知装置は、小便器の自動洗浄のための利用者検出の用途に好適である。すなわち、小便器の直前の利用者が立つ場所に上記第２の距離を設定し、それより若干遠いところに上記第１の距離を設定しておくと、利用者が小便器へ接近してきたことと、小用中であることと、小便器から退去したこととが判定できるので、その判定結果に基づいて、小用の前後に洗浄水を自動的に流す制御を行うことができる。
【００１１】
第１の距離内への対象物の進入は、例えば差分信号のレベルと第１の閾値とを比較することにより判定することができる。また、第２の距離内への対象物の進入は、例えば第１の距離内への対象物の進入を判定したことに引続いて、差分信号のレベルと第２の閾値とを比較することにより判定することができる。また、第１の距離外への物体の退去は、例えば、第１又は第２の距離内への物体の進入を判定したことに引続いて、差分信号のレベルと第１の閾値とを比較することにより判定することができる。
【００１２】
本発明の装置は更に、ドップラ信号の交流成分を取り出す手段を備えて、上記検知手段が、差分信号と交流成分とを併用して所定距離内における対象物の有無を検知するように構成することができる。この場合には、例えば、所定時間にわたって差分信号のレベルが閾値を越えていないとき、又は、対象物の存在が検知されてから交流成分のピーク周波数の移動が観測された後に、対象物が無いと判定して、上記基準値の更新を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態にかかる小便器用の物体検知装置の全体構成を示す。
【００１４】
この物体検知装置１は、小便器の内部又はトイレットルームの小便器直上の壁内などに設置されており、その出力は、小便器に洗浄水を流したり止めたりするための弁１３を駆動及び制御するための弁コントローラ１１に接続されている。
【００１５】
この物体検知装置１は、センサ３、ＤＣアンプ５、ＡＣアンプ７及びマイクロコンピュータ９を有する。センサ３は、小便器の正面の空間へマイクロ波を放射し、その空間内の物体で反射されて返ってくるマイクロ波を受信し、この２つのマイクロ波をミクスしてドップラ信号ＶDPLを取り出す。センサ３から出力されたドップラ信号ＶDPLは、ＤＣアンプ５とＡＣアンプ７に同時に入力され、ＤＣアンプ５とＡＣアンプ７の出力ＶDC、ＶACはマイクロコンピュータ９に入力される。マイクロコンピュータ９は、両アンプ５、７の出力ＶDC、ＶACを処理することにより、小便器の利用者を検出し、その検出信号を弁コントローラ１１に知らせる。弁コントローラ１１は、マイクロコンピュータ９からの検出信号に基づいて利用者の小用開始時と終了時とに洗浄水を流すように弁１３を制御する。
【００１６】
図２は、ＤＣアンプ５とＡＣアンプ７の具体的な回路を示す。
【００１７】
ＤＣアンプ５は、マイクロコンピュータ９からＤＣオフセットレベルＶD/Aを受け、センサ３からのドップラ信号ＶDPLからＤＣオフセットレベルＶD/Aを差し引き、その差分信号ΔＶを増幅してマイクロコンピュータ９へ出力する。一方、ＡＣアンプ７は、低域除去フィルタの特性を有し、センサ３からのドップラ信号ＶDPLから低周波成分（実質的な直流成分）を除去して、残った中高周波成分（実質的な交流成分）だけを増幅してマイクロコンピュータ９へ出力する。以下、ＤＣアンプ５の出力ＶDCを「ＤＣ増幅信号」、ＡＣアンプ７の出力ＶACを「ＡＣ増幅信号」と呼ぶ。
【００１８】
図３は、ＤＣ増幅信号ＶDCとＡＣ増幅信号ＶACの波形例を示し、上段がＡＣ増幅信号ＶAC、下段がＤＣ増幅信号ＶDCである。この波形例は、小便器へ正面から人が接近し、小用後に小便器前から真横方向へ退去した場合に観測されたものである。
【００１９】
この波形からわかるように、無人の時には、ＤＣ増幅信号ＶDCもＡＣ増幅信号ＶACも共にほぼ０Ｖに静定している。（尚、実際には、マイクロコンピュータ９での処理のために、ＡＣ増幅信号ＶACの場合、ＡＣアンプ７のダイナミックレンジの中点に０レベルを設定しており、そのため例えば１．７５Ｖのオフセット電圧を意図的に加えている。また、ＤＣ増幅信号ＶDCの場合は、後述するように、ＤＣオフセットレベルを測定するための技術上の理由から、厳密には０Ｖでなく、０レベルより僅かに高いレベル、例えば１．３Ｖに静定するようになっている）。
【００２０】
人の接近時には、大きい移動速度で近づいて来るため、ＤＣ増幅信号ＶDCもＡＣ増幅信号ＶACも共に高周波成分が顕著に現れ、振幅は増大していく。
【００２１】
小用中は、小便器の直前で人がゆっくり動く（例えば、体の揺れや腕の動きなど）か又は殆ど静止しているため、ＡＣ増幅信号ＶACには振幅の小さい中程度の周波数成分が現れ、一方、ＤＣ増幅信号ＶDCには中程度の周波数成分も現れるが、加えて振幅の大きい低周波成分又はレベルの大きい直流成分が顕著に現れる。このように小用中は、ＤＣ増幅信号ＶDCとＡＣ増幅信号ＶACとは明確に異なる波形を示す。
【００２２】
退去時には、この例では人が横方向へ退去したため、小用時の波形と比較して若干周波数が高まってはいるが、あまり大差ない波形のまま、一気に無人状態へ移行している。もし、人が横方向でなく後方へ退去したならば、ちょうど接近時の波形を時間的に逆にしたように、高周波成分が顕著に現れ、かつ振幅が減少していく波形が観測される。
【００２３】
以上のことから分るように、小便器の利用者検出には、第１に、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルを利用することができる。すなわち、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベル（又は振幅）の程度によって、無人か否か、又は小便器の直前に人が居るか居ないかを判断することができる。この場合には、ＤＣオフセットレベルを正確に測定してＤＣ増幅信号ＶDCを校正することが重要となる。また、第２に、ＡＣ増幅信号ＶACの振幅や周波数の変化を、人の移動つまり接近や退去の検出に利用することができる。
【００２４】
本実施形態では、ＤＣ増幅信号ＶDCのみを用いて利用者検出を行う。後から説明する第２の実施形態では、ＤＣ増幅信号ＶDCとＡＣ増幅信号ＶACとを併用して利用者検出を行う。
【００２５】
図４は、本実施形態において小便器１５の正面に設定された監視エリアを示す平面図である。小便器１５の正面に大小２つのエリア１７、１９が設定されている。小さい方のエリア（以下、第２エリアという）１９は、小便器１５の直前のエリアであって、これは利用者が小用中に立つ場所である。大きい方のエリア（以下、第１エリアという）１７は、このエリアに人が居れば、その人が小便器１５を利用する可能性が相当にあると認められ、逆に、このエリアが人が居なけれ、小便器１５を利用する人は居ない（つまり無人状態）と実質的に認められるようなエリアである。
【００２６】
図５は、第１及び第２のエリア１７、１９に人が居るか否かをＤＣ増幅信号ＶDCのレベルに基づいて判別するために用いる閾値ＶTH1、ＶTH2を示す。尚、図５では、ＤＣ増幅信号ＶDCはＤＣオフセットレベルＶD/Aを差し引かれているため、０Ｖ（厳密には１．３Ｖ程度であるが）を中心に振動する波形として示してある。
【００２７】
第１閾値ＶTH1は、第１エリア１７内の人の有無を判別するための閾値である。つまり、ＤＣ増幅信号ＶDCの振幅が第１閾値ＶTH1より小さいときは無人状態と推測され、第１閾値ＶTH1より大きいときは第１エリア１７内に人が居ると推測される。第２閾値ＶTH2は、第２エリア１９内の人の有無を判別するための閾値である。つまり、ＤＣ増幅信号ＶDCの振幅が第２閾値ＶTH2より小さいときは第２エリア１９に人が居ないと推測され、第２閾値ＶTH2より大きいときは第２エリア１９内に人が居る（つまり小用中である）と推測される。
【００２８】
本実施形態では、上記の２つの閾値ＶTH1、ＶTH2を用いて、マイクロコンピュータ９が、進入判定、小用判定及び退去判定という３種類の判定処理を行う。図６、図７、図８は進入判定、小用判定及び退去判定の処理流れをそれぞれ示す。
【００２９】
図６に示す進入判定は、第１エリア１７へ人が進入したことを検出するためのものである。進入判定では、まず、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第１閾値ＶTH1を越えたか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、越えていないときは無人と推測されるので、その間は定期的に（例えば、５ms間隔で）にステップＳ１のチェックを繰り返す。ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第１閾値ＶTH1を越えると、第１エリア１７へ人が進入したと認識し（Ｓ２）、図７に示す小用判定へ進む。
【００３０】
図７に示す小用判定は、第２エリア１９に人が居ることを検出するためのものである。この小用判定では、まず、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第２閾値ＶTH2を越えたか否かをチェックする（Ｓ１１）。その結果、越えていないときは、前の進入判定で検出された人がまだ第２エリア１９に入っておらず、単なる人の通過の可能性もあるので、直ちに退去判定へ進む（Ｓ１４）。ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第２閾値ＶTH2を越えたときは、人が第２エリア１９へ人が入っていると認識し（Ｓ１２）、マイクロコンピュータ９の出力信号である人体感知信号をオンにする（Ｓ１３）。人体感知信号のターンオンに応答して、弁コントローラ１１が弁１３を一定時間開いて洗浄水を流す。人体感知信号をオンにした後、処理は図８に示す退去判定に入る。
【００３１】
図８に示す退去判定は、第１エリア１７から人が退去して無人状態になったことを検出するものである。この退去判定では、まず、所定のＸ秒間（例えば４０ｍｓ間）連続してＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第１閾値ＶTH1以下であるか否かをチェックする（Ｓ１）。このチェックは、例えば、５ms間隔でＤＣ増幅信号ＶDCと第１閾値ＶTH1とを比較し、８回連続してＤＣ増幅信号ＶDCが第１閾値ＶTH1以下であるか否かをチェックする、といった方法で行われる。そのチェックの結果が否定的であるときは、次に人体感知信号がオンであるか否かをチェックする（Ｓ２２）。その結果、人体感知信号がオンであれば、人が第２エリア１９内に居ると推測されるので、ステップ２１を再び繰り返す。一方、人体感知信号がオフであれば、人が第２エリア外ではあるが第１エリア内には居ると推測されるので、再び小用判定へ進む（Ｓ２３）。
【００３２】
ステップＳ２１のチェック結果が肯定的であるときは、次に人体感知信号がオンであるか否かをチェックする（Ｓ２４）。その結果、人体感知信号がオンであれば、今まで第２エリア１９内に居た人が第１エリア１７外へ退去した（つまり、無人になった）と認識して（Ｓ２５）、人体感知信号をオフにする（Ｓ２６）。人体感知信号のターンオフに応答して、弁コントローラ１１が弁１３を一定時間開いて洗浄水を流す。人体感知信号をオフにした後、処理は図６に示す進入判定に戻る。
【００３３】
ステップＳ２４で人体感知信号がオフであるときは、進入判定で検知された人は単なる通過者であった（つまり、無人になった）と推測され、処理は図６に示す進入判定に戻る。
【００３４】
さて、以上の進入、小用、退去の判定処理では、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルを閾値と比較することにより第１及び第２エリア内での人の有無を判断した。この判断を正確に行うためには、ＤＣオフセットレベルを測定して、ＤＣ増幅信号ＶDCからＤＣオフセットレベルの影響を除去する必要がある。この目的のため、本実施形態では、マイクロコンピュータ９が無人状態の時のＤＣ増幅信号からＤＣオフセットレベルを学習して基準値として記憶し、この基準値を図２に示したＤＣオフセットレベルＶD/AとしてＤＣアンプ５にフィードバックしてドップラ信号ＶDPLから差し引くようにしている。
【００３５】
図９及び図１０は、マイクロコンピュータ９がＤＣオフセットレベルを学習するための処理の流れを示す。図９は、学習のための準備を行う処理を示し、図１０は実際に学習する処理を示す。図９、図１０のいずれの処理も、前述した進入、小用、退去の判定処理とは別に定期的（例えば５ｍｓ間隔）で実行される。
【００３６】
図９に示す準備処理では、まず、学習開始フラグがオフか否かをチェックし（Ｓ３１）、オンであれば既に学習の準備が完了していることを意味するので、この学習処理を終了する。学習開始フラグがオフのときは、まだ学習の準備が出来てないことを意味するので、次に、３回連続して進入判定を繰り返しているか（つまり、図６のステップＳ１を３回繰り返しているか）をチェックする（Ｓ３２）。その結果が肯定的であれば、現在無人状態であると推定されるので、次に、現時点までにＡＣ増幅信号ＶACのレベルの変動がないかをチェックし（Ｓ３３）、その結果も肯定的であれば、確実に無人状態であると判断できる。一方、ステップＳ３２又はＳ３３の結果が否定的であるとき、無人状態でない可能性があるので、この準備処理を終了する。
【００３７】
ステップＳ３３の結果が肯定的で確実に無人状態であると判断されると、次に、図２に示したＤＣオフセットレベルＶD/Aを０Ｖに初期化する（Ｓ３４）。これにより、ＤＣ増幅信号ＶDCには、ドップラ信号ＶDPLの実際にＤＣオフセットレベルをそのまま増幅した電圧（プラスの値）が現れることになる。
【００３８】
次に、ＡＣ増幅信号ＶACに変動がないか再確認する（Ｓ３５）。この段階でＡＣ増幅信号ＶACに変動が現れた場合は、新たな基準値の学習は行わず、前回学習した基準値（ＶD/Aの基準値ＶD/AREFと、ＶDCの基準値ＶDCREF）をそのまま維持して（Ｓ３６）、この処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ３５でＡＣ増幅信号ＶACに変動がないことが確認できると、次に、ＤＣオフセットレベルＶD/Aを所定の１単位だけ増加させる（Ｓ３７）。これにより、その増加した１単位分だけ、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが下がることになる。続いて、ＤＣ増幅信号ＶDCが実質的に０Ｖと看做せる所定値、例えば０．１Ｖ、以下になったかどうかをチェックする（Ｓ３８）。そして、ステップＳ３８の結果が肯定的になるまで、ステップＳ３５〜Ｓ３８を繰り返す。ステップＳ３８の結果が肯定的になると、つまり、ＤＣ増幅信号ＶDCが実質的に０Ｖになると、学習準備が完了したとして、学習開始フラグをオンにして（Ｓ３９）、この処理を終了する。
【００４０】
以上の学習処理によって学習開始フラグをオンになった段階では、ＤＣ増幅信号ＶDCが実質的に０Ｖになっているため、その時のＤＣオフセットレベルＶD/Aは適正値（つまり、ドップラ信号ＶDPLがもつＤＣオフセットレベル）になっていると思われる。ところが、実際上は、ＤＣオフセットレベルＶD/Aが適正値より大きくなりすぎている可能性もあるため、図１０に示す学習処理では、そのような可能性を考慮して、適正なＤＣオフセットレベルＶD/Aを設定できるように処理が行われる。
【００４１】
図１０に示す学習処理では、まず、図２に示したＡＣアンプ７及びＤＣアンプ５からそれぞれＡＣ増幅信号ＶAC及びＤＣ増幅信号ＶDCを取り込む（Ｓ４１、Ｓ４２）。次に、学習開始フラグがオンかどうかをチェックし（Ｓ４３）、オフであればこの学習処理を終了し、オンであれば次にＡＣ増幅信号ＶACに変動がないかチェックする（Ｓ４４）。ＡＣ増幅信号ＶACに変動があれば、新たな基準値の学習は行わず、前回学習した基準値（ＶD/AREF、ＶDCREF）をそのまま維持し（Ｓ４５）、学習開始フラグをオフに戻して（Ｓ４６）、この処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ４４でＡＣ増幅信号ＶACに変動がなければ、次に、ＤＣ増幅信号ＶDCが０Ｖより僅かに高い所定値、例えば１．３Ｖを越えたかどうかをチェックし（Ｓ４７）、越えてなければＤＣオフセットレベルＶD/Aを所定の１単位だけ減少させて（Ｓ４８）ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルを上げる。そして、ステップＳ４７の結果が肯定的になるまで、ステップＳ４３〜４８を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ４７の結果が肯定的になると、つまり、ＤＣ増幅信号ＶDCがちょうど１．３Ｖに達すると、その時のＤＣ増幅信号ＶDCとＤＣオフセットレベルＶD/Aを基準値背ベルＶDCREF、ＶD/AREFとしてメモリに記憶する（Ｓ４９）。そして、学習開始フラグをオフに戻して（Ｓ４６）、この処理を終了する。
【００４４】
以上の学習処理で学習されたＤＣオフセットレベル基準値ＶD/AREFは、次の新たな学習が行われるまで、ＤＣオフセットレベルＶD/AとしてＤＣアンプ５にフィードバックされることになる。その結果として、常にＤＣ増幅信号ＶDCは１．３Ｖを中心に振動し、無人状態では必ず１．３Ｖに静定することになるため、トイレットルームの状態に左右されずにＤＣ増幅信号ＶDCに基づいて精度の良い利用者検出が行える。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態では、図１１、図１２及び図１３に示すように、進入、小用及び退去判定においてＤＣ増幅信号ＶDCに加えてＡＣ増幅信号ＶACも用いる。
【００４６】
図１１に示す進入判定では、まず、ＤＣ増幅信号ＶDCが第１閾値ＶTH1を越えたかチェックし（Ｓ６１）、越えてなければ次に、ＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが所定のトリガレベルを越えているかをチェックする（Ｓ６２）。ここで、トリガレベルとは、第１エリアにマイクロ波を反射する物体が存在するときに得られるＡＣ増幅信号ＶAの最低値であり、このトリガレベルよりＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが高ければ、第１エリア１７に人が存在すると推定される。ステップＳ６１、６２の双方のチェック結果が否定的であれば、無人状態と看做されるので定期的（例えば６４０ｍｓ間隔で）にこのチェックを繰り返す。一方、ステップＳ６１、６２のいずれかのチェック結果が肯定的であれば、人が第１エリア１７に進入したと看做されるので、小用判定へ移行する（Ｓ６３）。
【００４７】
図１２に示す小用判定では、図７に示したＤＣ増幅信号ＶDCに基づく判定処理（Ｓ７４〜Ｓ７７）に加えて、ＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが、第２エリア１９に人が居ることを判断するための所定の閾値ＶTHACを２周期（１周期は例えば６４０ｍｓ）連続して越えているかをチェックし（Ｓ７１）、越えていれば第２エリア１９に人が居ると認識して（Ｓ７５）、人体感知信号をオンにする（Ｓ７６）。ステップＳ７１のチェック結果が否定的なときは、その２周期のうち１周期においてＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが閾値ＶTHACを越えていたかチェックし（Ｓ７２）、１周期で越えていれば第２エリア１９に人が居る可能性があるのでＤＣ増幅信号ＶDCに基づく判定処理（Ｓ７４〜Ｓ７７）に入り、２周期とも越えてなければ、第２エリア１９には人が居ないと看做せるので、進入判定に戻る（Ｓ７３）。
【００４８】
図１３に示した退去判定では、まず、ＡＣ増幅信号ＶACに基づく判定を行い（Ｓ８１〜Ｓ８４）、次にＤＣ増幅信号ＶDCに基づく判定を行う（Ｓ８５以降）。前半のＡＣ判定では、まず、ＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが閾値ＶTHAC以下か否かをチェックし（Ｓ８１）、閾値ＶTHAC以下でなければ第２エリアにまだ人が居ると推定されるので、この退去判定を終了する（その６４０ｍｓ後に再び退去判定を繰り返す）。一方、ＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが閾値ＶTHAC以下であれば、次に、ステップＳ８５以降のＤＣ判定を既に１回以上行っているかをチェックする（Ｓ８２）。ＤＣ判定を既に１回以上行っていれば、もう人が退去している可能性が相当にあるので、ＡＣ判定をパスして直ちにＤＣ判定に移行する。
【００４９】
ＤＣ判定をまだ１回も行ってなければ、次に、直前の周期におけるＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが閾値より大きいか否かをチェックし（Ｓ８３）、大きくなければ退去判定を終了する（その６４０ｍｓ後に再び退去判定を繰り返す）。一方、直前のＡＣ増幅信号ＶACのピークレベルが閾値より大きければ、次に、過去の３周期にわたるＡＣ増幅信号ＶACの周波数スペクトルを参照し、ピークパワーをもつ周波数帯域（ピーク周波数）の移動がその３周期の間にあったか否かをチェックする（Ｓ８４）。このチェックの結果、ピーク周波数が移動があった場合は、その移動は人の退去動作に起因したものと推定できるので、人が退去したと認識して（Ｓ８９）、人体感知信号をオフにする（Ｓ９０）。一方、ピーク周波数の移動がなかった場合は、ＤＣ増幅信号ＶDCによって退去を確認するためにＤＣ判定へ移行する。
【００５０】
ＤＣ判定に入ると、まず、退去判定に移行してから既に所定のＺ秒が経過しているか否かをチェックする（Ｓ８５）。ここで、Ｚ秒とは例えば数秒程度の時間であり、退去判定に移行してから（つまり、小用判定で第２エリア１９内への人の進入を検出してから）Ｚ秒が経過する前は、小用判定で検出された人が小用をせずに単に通過してしまう可能性が十分あると考えられ、一方、Ｚ秒を経過した後は、通過の可能性は低く人が小用を行っている可能性が高いと考えられる。そこで、ステップＳ８５の結果、Ｚ秒以内のときは、通過した人に続いて別の人がすぐに進入してくる可能性を考慮して、短時間で退去判定を終了させるべく、所定の比較的短い時間Ｙ秒の間だけ無人状態（つまり、ＤＣ増幅信号ＶDCのレベルが第１閾値ＶTH1以下の状態）であるか否かをチェックし（Ｓ８６）、その結果が肯定的であれば退去と認識して（Ｓ８９）、人体感知信号をオフにする（Ｓ９０）。一方、Ｚ秒が経過した後は、確実に退去判定を行うべく、所定の比較的長い時間Ｗ秒の間だけ無人状態であるか否かをチェックし（Ｓ８７）、その結果が肯定的であれば退去と認識して（Ｓ８９）、人体感知信号をオフにする（Ｓ９０）。
【００５１】
この第２の実施形態においても、図９及び図１０に示したＤＣオフセットレベルの学習処理が上記の進入、小用及び退去判定とは別のプロセスで実行され、それにより、上記の進入、小用及び退去判定がトイレットルームの状況に左右されずに精度良く行われる。
【００５２】
以上説明した実施形態は小便器の利用者検出に本発明を適用したものであるが、本発明は他の様々な用途の物体検知にも適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の物体検知装置は、所定距離以内に物体が存在するか否かを、周囲の状況に左右されずに安定して精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる小便器用の物体検知装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】ＤＣアンプ５とＡＣアンプ７の回路図。
【図３】ＤＣ増幅信号ＶDCとＡＣ増幅信号ＶACの波形図。
【図４】小便器１５の正面に設定された２つの監視エリアを示す平面図。
【図５】第１及び第２のエリア１７、１９に人が居るか否かをＤＣ増幅信号ＶDCのレベルに基づいて認識するために用いる閾値ＶTH1、ＶTH2を示す図。
【図６】第１実施形態の進入判定のフローチャート。
【図７】第１実施形態の小用判定のフローチャート。
【図８】第１実施形態の退去判定のフローチャート。
【図９】ＤＣオフセットレベルを学習するための準備処理のフローチャート。
【図１０】ＤＣオフセットレベルを学習する処理のフローチャート。
【図１１】第２実施形態の進入判定のフローチャート。
【図１２】第２実施形態の小用判定のフローチャート。
【図１３】第２実施形態の退去判定のフローチャート。
【符号の説明】
１物体検知装置
３センサ
５ＤＣアンプ
７ＡＣアンプ
８マイクロコンピュータ

Claims

対象物までの距離に応じた振幅と対象物の移動速度に応じた周波数とをもつ信号を出力するドップラーセンサーと、
前記ドップラーセンサーの出力信号を増幅するＤＣアンプと、
前記ＤＣアンプの出力であるＤＣ増幅信号と所定の閾値とを比較することにより、所定距離内における対象物の有無を検知する手段を有するマイクロコンピュータとを備える物体検知装置において、
前記マイクロコンピュータは、対象物を非検知時の前記ドップラーセンサーの出力信号であるＤＣオフセットレベルを学習してＤＣオフセットレベル基準値として記憶し、前記ＤＣオフセットレベル基準値を前記ＤＣアンプにフィードバックする手段を備え、
前記ＤＣアンプは、前記ドップラーセンサーの出力信号から、前記マイコロコンピュータからフィードバックされる前記ＤＣオフセットレベル基準値を差し引いて差分信号を生成する差分信号生成手段を備えることを特徴とする物体検知装置。
請求項１記載の物体検知装置において、
前記マイクロコンピュータは、所定時間に亘って前記差分信号のレベルが所定の閾値を超えていないときに、前記ＤＣオフセットレベル基準値を更新する手段を有することを特徴とする物体検知装置。
請求項１又は請求項２記載の物体検知装置において、
前記マイクロコンピュータは、比較的に遠い第１の距離内での物体の有無を判定するための第１の閾値と、
比較的に近い第２の距離内での物体の有無を判定するための第２の閾値と、
を有すると共に、
前記差分信号のレベルと第１の閾値と第２の閾値とを用いて、第１の距離内への物体の進入と、第２の距離内への物体の進入と、第１の距離外への物体の退去とを判定する手段と、
を有することを特徴とする物体検知装置。
請求項３記載の物体検知装置において、
前記マイクロコンピュータは、前記差分信号のレベルと第１の閾値とを比較することにより、第１の距離内へ対象物が進入したか否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段が物体の進入を判定したことに応答して、前記差分信号のレベルと第２の閾値とを比較することにより、第２の距離内に対象物が進入したか否か判定する第２の判定手段と、
前記第１又は第２の判定手段が対象物の進入を判定したことに応答して、前記差分信号のレベルと第１の閾値とを比較することにより、第１の距離外へ対象物が退去したか否かを判定する第３の判定手段と、
を有することを特徴とする物体検知装置。
請求項１乃至請求項４記載の何れか１項記載の物体検知装置において、
前記ドップラーセンサーの交流成分を増幅してＡＣ増幅信号を出力するＡＣアンプを更に備え、
前記マイクロコンピュータが、前記差分信号と前記ＡＣ増幅信号とを併用して、所定距離内における対象物の有無を検知する手段を有することを特徴とする物体検知装置。