JP4406911B2 - 物体検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には物体検知装置に関わり、特に、光等の伝播波の反射波を利用して物体の接近又は離脱を検知する物体検知装置に関する。本明細書においては、物体の一例としての人体を例にとり説明する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動給水装置や温水洗浄装置や自動水栓装置において、物体検知装置として反射型の非接触アクティブセンサを用いた装置が知られている。中でも特に、自動水栓装置では、洗面台等に設置した物体検知装置が洗面台のスパウト（噴出口）下方に手等の物体を検出すると、自動的に水栓を開いてスパウトから吐水させる構成の装置が周知である。この装置では、物体検知装置が光や超音波等の伝播波をスパウト下方に向けて発射し、その反射レベルを測定してこのレベルと閾値との比較結果からスパウト下方に存在する物体を検知するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動給水装置や温水洗浄装置の場合、検知対象物体から反射した伝播波以外に、周囲の壁に反射した伝播波が物体検知装置に戻ってくるため、反射波のレベル補正や閾値の更新等を行なわないと検知対象物体の存否を確認できないという問題がある。また、自動水栓装置の場合にも、上記と同様に検知対象物体から反射した伝播波以外に、洗面台のボウル内底面に反射した伝播波が物体検知装置に戻ってくる不具合があるのに加えて、スパウトからの吐出水や、上記ボウルの汚れや、上記ボウルの経時変化等が外乱として物体検知に悪影響を及ぼす。そのため、やはり反射波のレベル補正や閾値の更新等を行なわないと検知対象物体の存否を確認できないという問題があった。
【０００４】
そこで、上記問題に対処するための手段として、物体検知装置に戻ってくる反射波のレベルを統計的に処理して検知対象物体の存否を判定する方式が特開平７−２３３５４８号公報に開示されている。
【０００５】
この方式によると、例えば洗面器上に静止物が置かれたことにより誤って吐水が行われたときでも、洗面器の未使用時の反射光レベル（以下、陶器レベル）を、静止物が置かれた状態での反射光レベルによって更新することにより、速やかに止水させることができる。
【０００６】
また、上述した各装置において、物体検知装置と共に手動の吐水スイッチを備えた方式のものも知られている。例えば、この方式を適用した自動水栓装置において、通常の手洗い等には物体検知装置のセンサ機能を使用するが、水溜めや洗い物等の際にはセンサ機能による吐水では不便な場合があるため、手動の吐水スイッチによって連続して吐水するようにした構成のものもある。この装置では、センサ機能を作動させて吐水を行なった場合に、吐水が途中で止ってしまったり不用意に吐水してしまう不具合があるので、手動の吐水スイッチよる吐水中はセンサ機能を停止させる機能を併せ持つものもある。
【０００７】
特開平１０−１２３２６０号は、手動の吐水スイッチによる吐水中、すなわちセンサ機能停止時においても、前記陶器レベルを更新するようにしたため、例えば、センサ機能停止時に洗面器上に物が置かれたとしても、センサ機能停止が解除されたときの装置の誤動作を防止できるとしている。
【０００８】
しかし、上記従来例には、以下のような問題があり、図７を用いて説明する。図７は、従来例における水制御装置各部の制御状態を、タイミングチャートによって示したものである。
【０００９】
図７において、手動の吐水スイッチにより吐水が開始された後に（時刻ｔ１）、前記陶器レベルを、吐出水により吸収された低い反射光レベルによって更新する（時刻ｔ２）。ここで、時刻ｔ１からｔ２までの間隔は概ね１５秒前後と短い。これは、何らかの原因で、一旦誤吐水の状態に陥った場合、短い時間で陶器レベルを更新し止水させようという狙いあるためである。やがて吐水スイッチによる吐水が終了し止水すると、センサ機能停止が解除される（時刻ｔ３）。このとき、ボウル面からの高い反射光レベルによりセンサ機能が物体を誤検知し再び吐水する（時刻ｔ４）。その後再び吐出水により吸収された低い反射光レベルによって止水するという吐水／止水の繰返し動作に陥ってしまう。前記特開平７−２３３５４８号公報の場合、短いインターバルでの吐水／止水の繰返し回数をカウントするカウンタにより、強制的に吐水禁止とされるが、この間無駄な水を浪費してしまうという問題があった。
【００１０】
したがって本発明の目的は、上記したような誤動作を防止し、信頼性の高い物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、伝播波の送信および物体で反射した伝播波の受信を行なうセンサ投受光手段と、前記センサ投受光手段が受信した反射光の最新データを含む連続してサンプリングされた複数のデータより平均値及び標準偏差値を含む統計値を算出するデータ演算手段と、前記データ演算手段の前記標準偏差が所定範囲内のとき動体なしと判断する動体有無判断部と、前記動体有無判断部により動体なしと判断された前記平均値が所定時間継続すると第一基準レベルとして設定する第一基準レベル設定部を有する第一基準レベル学習手段とを備え、前記第一基準レベルと比較して対象物の有無を検知する物体検知装置において、前記第一基準レベル学習手段は前記学習条件である所定時間の値を選択して設定する学習条件判断部と、前記所定時間より大きい一定時間が経過したときに前記平均値を第二基準レベルに定め第二基準レベルとして設定する第二基準レベル設定部と、前記第二基準レベルと前記平均値と比較し大小判別して前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を変更設定させる学習条件変更判断部を有するとともに、前記学習条件変更手段により変更された所定時間で設定された第一基準レベルで対象物の有無を検知することを特徴とする。その結果、反射光データの平均値や標準偏差を用いて動体の有無を判断し、その動体の有無を判断する陶器レベルの学習条件である所定時間を変更することで、状況に応じた最適な条件に変更することができるので、特殊な環境での誤動作及び使い勝手の悪化を防止する。
【００１１】
第２の発明は、請求項１に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して大きいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を大きく設定させることを特徴とする。その結果、センサ機能と手動の吐水スイッチの機能との併用に起因する誤動作である洗面器の水溜め終了に起こる反射光レベルの上昇により誤動作が発生しない。
【００１２】
第３の発明は、請求項１又は２に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して小さいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を小さく設定させることを特徴とする。その結果、ボウル面上に静止物が置かれたことに起因する静止物からの高い反射光レベルであるため、手を検知させるには、通常よりもセンサ部に手を近づける必要がある使い勝手の悪さを防止することができる。
【００１８】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例におけるブロック図である。図１において、センサ投受光手段１００は、所定周期で赤外光を投光する発光素子と、物体からの反射光を受光し光量に応じた大きさの電流（光電流）を出力する受光素子とを備え、受光素子が受光した反射光のレベルを検知して所定の信号処理を施すことにより反射光のレベルに応じた電圧信号（アナログ信号）を生成して出力するものである。
【００１９】
また、データ演算手段２００は、センサ投受光手段１００から入力した最新データを含む過去８回の連続したデータを記憶するとともに、過去８回のデータの平均値および標準偏差を算出するものである。
【００２０】
次に、学習条件変更手段３００を構成する要素について説明する。動体有無判断部３０１は、データ演算手段２００で算出された標準偏差が所定値以内のときに動体なしと判断し、所定値以上のときに動体ありと判断するものである。ここで、動体有無判断手段３０１は、データ演算手段２００で演算された平均値と最新データとの差分が所定値以内のとき動体なしと判断し、所定値以上のときに動体ありと判断するようにしても良い。
【００２１】
また、計時部３０２は、動体有無判断部３０１により動体ありと判断されたときにカウンタ（図示しない）をリセットし、動体なしと判断されたときにカウンタ（図示しない）をインクリメントすることで、動体なしと判断された時間を計時するものである。
【００２２】
また、第二基準レベル設定部３０３は、計時部３０２の値が予め設定された所定時間を経過したときにデータ演算手段２００で算出された平均値を第二基準レベルとして定めるものである。
【００２３】
また、学習条件変更判断部３０４は、第二基準レベル設定部３０３で定められた第二基準レベルと、データ演算手段２００で算出された平均値との大小関係を判定し、その結果に基づき第一基準レベル学習手段４００へ学習条件の変更要求を出力するものである。
【００２４】
次に、第一基準レベル学習手段４００を構成する要素について説明する。学習条件群４０１は、互いに異なる学習条件である条件Ａ４０２と条件Ｂ４０３とから構成されるものである。
【００２５】
また、学習条件成立判断部４０４は、学習条件変更判断部３０４からの変更要求に基づき学習条件群４０１の中から選択された条件Ａ４０２または条件Ｂ４０３のいずれか１つと、計時部３０２の値とを比較し、学習条件が成立したか否かを判断するものである。
【００２６】
また、第一基準レベル設定部４０５は、学習条件成立判断部４０４で学習条件が成立したときにデータ演算手段２００で算出された平均値を第一基準レベルとして定めるものである。
【００２７】
次に、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施例に係る水制御装置の回路構成を示す。
【００２８】
この水制御装置は、例えば、洗面台やトイレ室内の手洗用シンクのような水廻り設備に設置されるものである。
【００２９】
上記装置は、図示のように、人体の一部である手等を検出するためのセンサ部１と自動水栓（図示しない）を開／閉するバルブ（図示しない）を駆動するバルブ駆動部３と、センサ部１やバルブ駆動部３を制御する信号処理部５と、上記各部へ給電するための直流電源７とを備える。
【００３０】
センサ部１は、投光素子９と、受光素子１１と、センサ回路１３と、トランジスタ１５とを備える。
【００３１】
投光素子９は、発光ダイオードから成っており、センサ回路１３が駆動状態におかれているとき、トランジスタ１５及びセンサ回路１３を通じた直流電源７からの給電を受けて駆動し、例えば赤外線や可視光等の所定の光を所定の角度で投光する。
【００３２】
受光素子１１は、例えばフォトダイオードから成っており、センサ回路１３が駆動状態におかれているとき、トランジスタ１５及びセンサ回路１３を通じた直流電源７からの給電を受けて駆動し、受光した光量に応じた大きさの電流（光電流）を出力する。
【００３３】
センサ回路１３は、トランジスタ１５がオン動作し、且つ、後述するマイクロコンピュータ（以下、マイコン）２９から指令信号が出力されたとき起動して、投光素子９及び受光素子１１を駆動する。そして、受光素子１１が受光した反射光のレベルを検知して所定の信号処理を施すことにより、反射光のレベルに応じた電圧信号（アナログ信号）を生成して出力する。
【００３４】
トランジスタ１５は、マイコン２９からの制御信号に基づいてスイッチング動作し、直流電源７からセンサ回路１３への駆動電源の給電を断／続する。
【００３５】
バルブ駆動部３は、上述したバルブ（図示しない）を駆動するためのラッチングソレノイド１７と、各々がマイコン２９からの指令信号に基づいてスイッチング動作する４個のトランジスタ１９〜２５とを備えたＨブリッジ回路２７によって構成されている。
【００３６】
このＨブリッジ回路２７は、例えばトランジスタ２１、２３が共にオン動作することにより直流電源７からトランジスタ２１、ソレノイド１７、トランジスタ２３を経て直流電源７に至る閉ループを形成したとき、ソレノイド１７がバルブ（図示しない）を開方向に駆動する。上記とは逆に、トランジスタ１９、２５が共にオン動作することにより直流電源７からトランジスタ１９、ソレノイド１７、トランジスタ２５を経て直流電源７に至る閉ループを形成したとき、ソレノイド１７がバルブ（図示しない）を閉方向に駆動するようになっている。
【００３７】
信号処理部５は、マイコン２９と、発振子３１と、吐水スイッチ３３と、センサ切りスイッチ３５とを備える。
【００３８】
発振子３１は、マイコン２９が動作するのに必要なクロックパルスを生成して、これをマイコン２９に出力する。
【００３９】
吐水スイッチ３３は、使用者が手動での吐水を所望したときオンされるスイッチで、このスイッチ３３がオンされると所定の電圧レベル信号がマイコン２９に印可される。
【００４０】
センサ切りスイッチ３５は、使用者がセンサ部１の検知動作による吐水の禁止を所望したときオンされるスイッチで、このスイッチ３５がオンされると所定の電圧レベル信号がマイコン２９に印可される。
【００４１】
マイコン２９は、センサ回路１３と、トランジスタ１５と、Ｈブリッジ回路２７を構成するトランジスタ１９〜２５とを制御するもので、これら各部を制御するための演算処理動作を行なうＣＰＵを始め、制御プログラムを格納し、必要データを記憶するメモリや、入出力部（いずれも図示しない）等を備える。
【００４２】
マイコン２９は、センサ切りスイッチ３５のオン／オフを確認するに先立ち、トランジスタ１５をオンさせる制御信号を出力すると共に、センサ回路１３に所定の指令信号を出力することによりセンサ回路１３を起動し、センサ部１による吐水条件を設定するのに必要な演算処理を行なう。この演算処理は、センサ回路１３から出力される電圧信号の２値化の過程と、このデータ（最新データ）によるメモリ内の最も古いデータの更新の過程と、各データの平均値を求める過程と、この平均値を、陶器レベルとして用いるに際しての処理過程とから成っている。この演算処理については、後に図４を参照して詳述する。
【００４３】
マイコン２９は、センサ切りスイッチ３５より所定の電圧レベル信号が出力されているか否かをチェックすることにより、スイッチ３５のオン／オフを確認する。このチェックによりオフを確認したときは、上記陶器レベルと平均値の差分と所定の閾値との間の比較結果から吐水を要するか否かを判定し、要すると判定したとき吐水要求フラグをセットする処理を実行する。一方、オンを確認したときは、この処理は行なわない。この演算処理についても後に図３を参照して詳述する。
【００４４】
マイコン２９は、また、吐水スイッチ３３より所定の電圧レベル信号が出力されているか否かをチェックすることによりスイッチ３３のオンを確認したときにも、手動操作による吐水を可能にすべく吐水要求フラグをセットする。これとは逆に、所定の電圧レベル信号が出力されていないことにより吐水スイッチ３３のオフを確認したときには、手動操作による吐水を不能にすべく、吐水要求フラグをリセットする。
【００４５】
次に、マイコン２９による水制御装置各部の制御動作を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
まず、図３に示すメインルーチンの時間（一例として１２５ｍｓｅｃ）を管理するためのタイマ（図示しない）をリセット（初期化）し（ステップＳ１０１）、次に、吐水スイッチ３３のオフを確認すると（ステップＳ１０２）、吐水要求フラグをリセットする。これは、使用者が手動による吐水を所望していないことを示している（ステップＳ１０３）。一方、吐水スイッチ３３のオンを確認したときは（ステップＳ１０２）、吐水要求フラグをセットする。この場合は、使用者が手動による吐水を所望していることを示している（ステップＳ１０４）。次に、センサ部１の検知動作によって吐水条件を設定するためのサブルーチンである図４に示した処理動作を実行する（ステップＳ１０５）。以下、図４を参照してこのサブルーチンを説明する。
【００４７】
図４において、まず、トランジスタ１５をオンすることによりセンサ回路１３に駆動電源を給電すると共に（ステップＳ１２１）、センサ回路１３に指令信号を出力することによりセンサ回路１３を起動する。これによって投光素子９及び受光素子１１は駆動状態となる（ステップＳ１２２）。ここでセンサ回路１３は、指令信号を受けてから、投光素子９を駆動し受光素子１１の反射光レベルに応じた電圧信号を生成して出力するまで１ｍｓｅｃを要するものとする。そのため、センサ回路１３に指令信号を出力した後、１ｍｓｅｃ待って（ステップＳ１２３）、この電圧信号を読込んで２値化（Ａ／Ｄ変換）する（ステップＳ１２４）。そして、トランジスタ１５をオフすることによりセンサ回路１３への駆動電源の給電を停止し（ステップＳ１２５）、この２値化した最新データにより、メモリ内の最も古いデータを更新する（ステップＳ１２６）。
【００４８】
次に、メモリ内の反射光レベルの全データの平均値を演算し（ステップＳ１２７）、その平均値と上記最新データとの差分を求め、その差分が予め閾値として設定されている値である「３」より小さいか否かをチェックする。つまり、｜平均値−最新データ｜≦閾値３を計算する（ステップＳ１２８）。このチェックは、図１に示した動体有無判断部３０１に相当し、マイコン２９内のカウンタＡ（図示しない）をインクリメントするか、或いはリセットするために行われるものである。上記チェックの結果、差分が閾値３より小さければカウンタＡをインクリメントし（ステップＳ１２９）、大きければリセットする（ステップＳ１３０）。ここで、上記カウンタＡは、上記平均値と上記最新データとの差分が閾値３以下の状態が何回継続したかをカウントするためのカウンタであり、図１に示した計時部３０２に相当する。
【００４９】
次に、リセット後更新済みフラグ＝１かどうかをチェックする（ステップＳ１４０）。このフラグは電源投入直後は０となっており（図示しない）、電源投入後一回目の陶器レベルの更新が終了したときに１にセットされ、以降は電源が絶たれるまで１の状態を保持するものである。このチェックにより、電源投入直後はステップＳ１４１へ移行し、カウンタＡのカウンタ値が４０以上か否かをチェックする（ステップＳ１４１）。
【００５０】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が４０であれば１２５ｍｓｅｃ×４０＝５ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が５秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、５秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光レベルは安定していると判断し、上述したリセット後更新済みフラグを１にセットした後（ステップＳ１４２）、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＬ及び陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１４３及びＳ１３５）、メインルーチンへ復帰する。以降、ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の処理は実行されることはない。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が４０に満たないことにより５秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンへ復帰することになる。
【００５１】
電源投入後一回目の陶器レベルの更新が終了した状態では、次に、カウンタＡのカウンタ値が１４４０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３１）。
【００５２】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が１４４０であれば１２５ｍｓｅｃ×１４４０＝１８０ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が３分以上継続したことを示している。上記チェックの結果、３分以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＬとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３２）、ステップＳ１３３へ移行する。ここで、ステップＳ１３１およびＳ１３２は、図１に示した第二基準レベル設定部３０３に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が１４４０に満たないことにより３分以上継続していないと判断したときは、そのままステップＳ１３３へ移行する。
【００５３】
次に、センサ切りスイッチ３５がオフの状態であることを示すセンサ切りＳＷ状態フラグ＝０、且つ、吐水要求フラグ＝１かどうかをチェックする（ステップＳ１３３）。このチェックにより、センサ機能による吐水が行われているかどうかが分かる。上記チェックの結果、センサ機能による吐水が行われていると判定されると、次にカウンタＡのカウンタ値が１２０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３４）。
【００５４】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が１２０であれば１２５ｍｓｅｃ×１２０＝１５ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が１５秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、１５秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が１２０に満たないことにより１５秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００５５】
一方、ステップＳ１３３の結果、センサ機能による吐水状態以外の状態、すなわち、止水状態か、もしくは吐水状態であっても吐水スイッチ３３による吐水状態、のいずれかであると判定されると、次に、平均値と陶器レベルＬとの大小関係を判定する（ステップＳ１３６）。ここで、ステップＳ１３６は、図１に示す学習条件変更判断部３０４に相当する。尚、ステップＳ１３６では、実際には、平均値と、陶器レベルＬから１を減算した値との大小比較とし、瞬時ノイズ等の影響による平均値の微変動を吸収できるようにしてある。
【００５６】
上記チェックの結果、平均値≧陶器レベルＬ−１であればステップＳ１３７へ移行し、次にカウンタＡのカウンタ値が６４以上か否かをチェックする（ステップＳ１３７）。ここで、値６４は、図１に示す学習条件群４０１の中の条件Ａ４０２に設定された閾値に相当する。
【００５７】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が６４であれば１２５ｍｓｅｃ×６４＝８ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が８秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、８秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。ここで、ステップＳ１３７は図１に示す学習条件成立判断部４０４に相当し、またステップＳ１３５は図１に示す第一基準レベル設定部４０５に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が６４に満たないことにより８秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００５８】
一方、ステップＳ１３６による判定の結果、平均値＜陶器レベルＬ−１であればステップＳ１３８へ移行し、次にカウンタＡのカウンタ値が５６０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３８）。ここで、値５６０は、図１に示す学習条件群４０１の中の条件Ｂ４０３に設定された閾値に相当する。
【００５９】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が５６０であれば１２５ｍｓｅｃ×５６０＝７０ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が１分１０秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、１分１０秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。ここで、ステップＳ１３８は図１に示す学習条件成立判断部４０４に相当し、またステップＳ１３５は図１に示す第一基準レベル設定部４０５に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が５６０に満たないことにより１分１０秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００６０】
再び、図３のメインルーチンに戻って、センサ切りスイッチ３５のオフ（即ち、センサ入りモード）を確認すると（ステップＳ１０６）、センサ切りＳＷ状態フラグをリセットし（ステップＳ１０７）、その後、センサ部１の検知動作における吐水条件である陶器レベルＳと、上記平均値との差が閾値２よりも大きいか否かチェックする（ステップＳ１０８）。この結果、大きいときは吐水要求フラグをセットした後（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１１に移行し、小さいときは吐水要求フラグをセットせずにそのままステップＳ１１１に移行する。一方、ステップＳ１０６において、センサ切りスイッチ３５のオン（即ち、センサ切りモード）を確認したときは、センサ切りＳＷ状態フラグをセットし（ステップＳ１１０）、その後は、ステップＳ１０８、Ｓ１０９で示した処理を行なわずにステップＳ１１１に移行することになるため、センサ部１の検知動作により吐水要求フラグがセットされることはない。
【００６１】
次に、吐水要求フラグがセットされているか否かをチェックする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１以降の処理は、センサ入りモード、センサ切りモードのいずれが設定されている場合も共通である。
【００６２】
上記両モードにおいて吐水スイッチ３３がオンか、或いは、センサ入りモードにおいてセンサ部１の検知動作における吐水条件（即ち、平均値−陶器レベルＳ≧閾値２）が成立していれば（ステップＳ１０８）、吐水要求フラグがセットされている（ステップＳ１１１）。この場合、吐水中であるか否かをチェックし（ステップＳ１１２）、吐水中であればそのままステップＳ１１４に移行する。吐水中でなければ吐水要求フラグがセットされているため、バルブ（図示しない）を開方向に駆動するようソレノイド１７を制御し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１４に移行する。一方、吐水要求フラグがセットされていないときには（ステップＳ１１１）、止水中であるか否かをチェックし（ステップＳ１１５）、止水中であればそのままステップＳ１１４に移行する。止水中でなければ吐水要求フラグがセットされていないため、バルブ（図示しない）を閉方向に駆動するようソレノイド１７を制御し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１１４に移行する。
【００６３】
最後に、ステップＳ１０１でタイマーをリセット（初期化）してから１２５ｍｓｅｃ経過したか否かをチェックし、１２５ｍｓｅｃ経過した時点でメインルーチンのスタートに戻る（ステップＳ１１４）。これにより、メインルーチンの処理が一定周期で実行されることになる。
【００６４】
図５及び図６は、図３及び図４においてフローチャートで示した水制御装置各部の制御状態の例を、タイミングチャートによって示したものである。
【００６５】
はじめに図５を用いて説明する。図５において、マイコン２９を始め、水制御装置各部が駆動状態となった時刻ｔ０では、センサ切りスイッチ３５は図５（ａ）に示すようにオフであり、センサ入りモードになっている。また、吐水スイッチ３３も図５（ｂ）に示すようにオフである。さらに、スパウト下方に手が伸びていたり、洗面器上に異物が載置されてはいないため、図５（ｃ）においてセンサ部１が受光する反射光レベルの平均値と、陶器レベルＳ及び陶器レベルＬとは一致している。このように、反射光レベルの平均値と陶器レベルＳとが一致しているため、図５（ｄ）に示すようにバルブも止水状態にある。
【００６６】
次に、時刻ｔ１でスパウト下方に手が差出されると、平均値は急激に上昇し閾値２のレベルを超えるため、バルブ吐水を開始する。この吐水は、スパウト下方に差出されていた手が引込められることにより、平均値が急激に低下して閾値２のレベル以下になる時刻ｔ２で停止される。
【００６７】
そして、時刻ｔ３で水溜めを行なうために吐水スイッチ３３をオンする。また、センサ切りスイッチ３５をオンすることでセンサ切りモードに設定される。このときセンサ部１が受光する反射光レベルは、ボウル面からの反射光レベルに比べて低い。これは吐出水により光が吸収されるためである。
【００６８】
次に、上記吐水スイッチ３３のオン操作による吐水中での、陶器レベルＳ及び、陶器レベルＬの更新処理について説明する。時刻ｔ３における止水状態から吐水状態への変化により、反射光レベルの最新データと平均値との差が閾値３を超えるため、カウンタＡがリセットされる。その結果、そのときの平均値による陶器レベルＳ及び陶器レベルＬの更新処理が一時中断される。その後、閾値３以下の状態に安定すると、カウンタＡはカウントアップを始める。一方、記憶されている陶器レベルＬと吐水中の平均値との差が、平均値＜陶器レベルＬ−１の関係にあるため、カウンタＡのカウントアップ値が１分１０秒経過するまで陶器レベルＳの更新は中断されたままとなる。また、陶器レベルＬについても同様に、３分経過するまで更新されない。
【００６９】
やがて時刻ｔ４で水溜めを終了させるために吐水スイッチ３３をオフする。また、センサ切りスイッチ３５をオフすることでセンサ入りモードに設定される。一般的に、手動の吐水スイッチによる吐水時間は、長くても１分弱である。また、吐水スイッチ３３によるオフ操作が省略された場合でも、自動的に１分後に止水させるような構成のものもある。このときセンサ部１が受光する反射光レベルは、吐出水による吸収がされなくなるため再びボウル面からの反射光レベルまで上昇する。一方、陶器レベルＳ及び陶器レベルＬは、上述した１分１０秒を経過するよりも以前に、吐水状態から止水状態への変化が生じるため、カウンタＡがリセットされ、時刻ｔ３よりも以前に更新された値を保持したままである。よって、平均値−陶器レベルＳ＜閾値２の関係にあるため誤動作が発生しない。
【００７０】
次に図６を用いて説明する。図６においては、手動の吐水スイッチ３３及びセンサ切りスイッチ３５とは共にオフ状態、即ち、センサ入りモードに設定されているものとする。
【００７１】
時刻ｔ１でボウル面上に静止物が置かれた場合、反射光レベルが上昇し誤吐水に至る。この場合は、従来例同様、時刻ｔ２で速やかに陶器レベルＳが静止物からの反射光レベルで更新され止水することができる。尚、時刻ｔ１からｔ２までの間隔は概ね１５秒前後が妥当で、今回は１５秒とした。
【００７２】
やがて、時刻ｔ３で静止物が取り除かれると、時刻ｔ４で陶器レベルＳを更新するが、この時刻ｔ３からｔ４までの間は、記憶されている陶器レベルＳの値は上記した静止物からの高い反射光レベルであるため、この間、手を検知させるには、通常よりもセンサ部１に手を近づける必要があり、使い勝手が悪い。従来例では、この場合でも上述した時刻ｔ１からｔ２までの時間（概ね１５秒前後）と同じ時間まで経過しないと陶器レベルが更新されないため、使い勝手の悪い状態がなかなか解除されない。これに対して、本発明では、陶器レベルＬ−１よりも高い値で陶器レベルＳを更新する場合、時刻ｔ１からｔ２までの時間とは別の時間（今回は８秒とした）で
更新されるようになるため、従来例に比べて使い勝手が向上できる。
【００７３】
さらに、以上の実施例に示した各所定時間の値を不揮発性メモリ内に格納し外部より書換え可能とすることで、物体検知装置が取り付けられる洗面器等の形状や光の反射率の違いあるいは使用される頻度等により最適な値への変更が簡単にできるようになり、特殊な環境での誤動作及び使い勝手の悪化を個別に防止することが容易となる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、センサ機能と手動の吐水スイッチの機能との併用に起因する誤動作や、ボウル面上に静止物が置かれたことに起因する誤動作及び使い勝手の悪化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るブロック図
【図２】 本発明の一実施例に係る水制御装置の回路構成を示すブロック図
【図３】 図２に示した水制御装置各部の制御動作を示すフローチャート
【図４】 センサ部による吐水条件設定のためのサブルーチンを示すフローチャート
【図５】 図２に示した水制御装置各部の制御動作例を示すタイミングチャート図
【図６】 図２に示した水制御装置各部の別の制御動作例を示すタイミングチャート図
【図７】 従来例の水制御装置各部の制御動作を示すタイミングチャート図
【符号の説明】
１…センサ部
３…バルブ駆動部
５…信号処理部
７…直流電源
９…投光素子
１１…受光素子
１３…センサ回路
１５…トランジスタ
１７…ラッチングソレノイド
１９…トランジスタ
２１…トランジスタ
２３…トランジスタ
２５…トランジスタ
２７…Ｈブリッジ回路
２９…マイクロコンピュータ
３１…発振子
３３…吐水スイッチ
３５…センサ切りスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には物体検知装置に関わり、特に、光等の伝播波の反射波を利用して物体の接近又は離脱を検知する物体検知装置に関する。本明細書においては、物体の一例としての人体を例にとり説明する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動給水装置や温水洗浄装置や自動水栓装置において、物体検知装置として反射型の非接触アクティブセンサを用いた装置が知られている。中でも特に、自動水栓装置では、洗面台等に設置した物体検知装置が洗面台のスパウト（噴出口）下方に手等の物体を検出すると、自動的に水栓を開いてスパウトから吐水させる構成の装置が周知である。この装置では、物体検知装置が光や超音波等の伝播波をスパウト下方に向けて発射し、その反射レベルを測定してこのレベルと閾値との比較結果からスパウト下方に存在する物体を検知するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動給水装置や温水洗浄装置の場合、検知対象物体から反射した伝播波以外に、周囲の壁に反射した伝播波が物体検知装置に戻ってくるため、反射波のレベル補正や閾値の更新等を行なわないと検知対象物体の存否を確認できないという問題がある。また、自動水栓装置の場合にも、上記と同様に検知対象物体から反射した伝播波以外に、洗面台のボウル内底面に反射した伝播波が物体検知装置に戻ってくる不具合があるのに加えて、スパウトからの吐出水や、上記ボウルの汚れや、上記ボウルの経時変化等が外乱として物体検知に悪影響を及ぼす。そのため、やはり反射波のレベル補正や閾値の更新等を行なわないと検知対象物体の存否を確認できないという問題があった。
【０００４】
そこで、上記問題に対処するための手段として、物体検知装置に戻ってくる反射波のレベルを統計的に処理して検知対象物体の存否を判定する方式が特開平７−２３３５４８号公報に開示されている。
【０００５】
この方式によると、例えば洗面器上に静止物が置かれたことにより誤って吐水が行われたときでも、洗面器の未使用時の反射光レベル（以下、陶器レベル）を、静止物が置かれた状態での反射光レベルによって更新することにより、速やかに止水させることができる。
【０００６】
また、上述した各装置において、物体検知装置と共に手動の吐水スイッチを備えた方式のものも知られている。例えば、この方式を適用した自動水栓装置において、通常の手洗い等には物体検知装置のセンサ機能を使用するが、水溜めや洗い物等の際にはセンサ機能による吐水では不便な場合があるため、手動の吐水スイッチによって連続して吐水するようにした構成のものもある。この装置では、センサ機能を作動させて吐水を行なった場合に、吐水が途中で止ってしまったり不用意に吐水してしまう不具合があるので、手動の吐水スイッチよる吐水中はセンサ機能を停止させる機能を併せ持つものもある。
【０００７】
特開平１０−１２３２６０号は、手動の吐水スイッチによる吐水中、すなわちセンサ機能停止時においても、前記陶器レベルを更新するようにしたため、例えば、センサ機能停止時に洗面器上に物が置かれたとしても、センサ機能停止が解除されたときの装置の誤動作を防止できるとしている。
【０００８】
しかし、上記従来例には、以下のような問題があり、図７を用いて説明する。図７は、従来例における水制御装置各部の制御状態を、タイミングチャートによって示したものである。
【０００９】
図７において、手動の吐水スイッチにより吐水が開始された後に（時刻ｔ１）、前記陶器レベルを、吐出水により吸収された低い反射光レベルによって更新する（時刻ｔ２）。ここで、時刻ｔ１からｔ２までの間隔は概ね１５秒前後と短い。これは、何らかの原因で、一旦誤吐水の状態に陥った場合、短い時間で陶器レベルを更新し止水させようという狙いあるためである。やがて吐水スイッチによる吐水が終了し止水すると、センサ機能停止が解除される（時刻ｔ３）。このとき、ボウル面からの高い反射光レベルによりセンサ機能が物体を誤検知し再び吐水する（時刻ｔ４）。その後再び吐出水により吸収された低い反射光レベルによって止水するという吐水／止水の繰返し動作に陥ってしまう。前記特開平７−２３３５４８号公報の場合、短いインターバルでの吐水／止水の繰返し回数をカウントするカウンタにより、強制的に吐水禁止とされるが、この間無駄な水を浪費してしまうという問題があった。
【００１０】
したがって本発明の目的は、上記したような誤動作を防止し、信頼性の高い物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、伝播波の送信および物体で反射した伝播波の受信を行なうセンサ投受光手段と、前記センサ投受光手段が受信した反射光の最新データを含む連続してサンプリングされた複数のデータより平均値及び標準偏差値を含む統計値を算出するデータ演算手段と、前記データ演算手段の前記標準偏差が所定範囲内のとき動体なしと判断する動体有無判断部と、前記動体有無判断部により動体なしと判断された前記平均値が所定時間継続すると第一基準レベルとして設定する第一基準レベル設定部を有する第一基準レベル学習手段とを備え、前記第一基準レベルと比較して対象物の有無を検知する物体検知装置において、前記第一基準レベル学習手段は前記学習条件である所定時間の値を選択して設定する学習条件判断部と、前記所定時間より大きい一定時間が経過したときに前記平均値を第二基準レベルに定め第二基準レベルとして設定する第二基準レベル設定部と、前記第二基準レベルと前記平均値と比較し大小判別して前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を変更設定させる学習条件変更判断部を有するとともに、前記学習条件変更手段により変更された所定時間で設定された第一基準レベルで対象物の有無を検知することを特徴とする。その結果、反射光データの平均値や標準偏差を用いて動体の有無を判断し、その動体の有無を判断する陶器レベルの学習条件である所定時間を変更することで、状況に応じた最適な条件に変更することができるので、特殊な環境での誤動作及び使い勝手の悪化を防止する。
【００１１】
第２の発明は、請求項１に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して大きいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を大きく設定させることを特徴とする。その結果、センサ機能と手動の吐水スイッチの機能との併用に起因する誤動作である洗面器の水溜め終了に起こる反射光レベルの上昇により誤動作が発生しない。
【００１２】
第３の発明は、請求項１又は２に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して小さいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を小さく設定させることを特徴とする。その結果、ボウル面上に静止物が置かれたことに起因する静止物からの高い反射光レベルであるため、手を検知させるには、通常よりもセンサ部に手を近づける必要がある使い勝手の悪さを防止することができる。
【００１８】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例におけるブロック図である。図１において、センサ投受光手段１００は、所定周期で赤外光を投光する発光素子と、物体からの反射光を受光し光量に応じた大きさの電流（光電流）を出力する受光素子とを備え、受光素子が受光した反射光のレベルを検知して所定の信号処理を施すことにより反射光のレベルに応じた電圧信号（アナログ信号）を生成して出力するものである。
【００１９】
また、データ演算手段２００は、センサ投受光手段１００から入力した最新データを含む過去８回の連続したデータを記憶するとともに、過去８回のデータの平均値および標準偏差を算出するものである。
【００２０】
次に、学習条件変更手段３００を構成する要素について説明する。動体有無判断部３０１は、データ演算手段２００で算出された標準偏差が所定値以内のときに動体なしと判断し、所定値以上のときに動体ありと判断するものである。ここで、動体有無判断手段３０１は、データ演算手段２００で演算された平均値と最新データとの差分が所定値以内のとき動体なしと判断し、所定値以上のときに動体ありと判断するようにしても良い。
【００２１】
また、計時部３０２は、動体有無判断部３０１により動体ありと判断されたときにカウンタ（図示しない）をリセットし、動体なしと判断されたときにカウンタ（図示しない）をインクリメントすることで、動体なしと判断された時間を計時するものである。
【００２２】
また、第二基準レベル設定部３０３は、計時部３０２の値が予め設定された所定時間を経過したときにデータ演算手段２００で算出された平均値を第二基準レベルとして定めるものである。
【００２３】
また、学習条件変更判断部３０４は、第二基準レベル設定部３０３で定められた第二基準レベルと、データ演算手段２００で算出された平均値との大小関係を判定し、その結果に基づき第一基準レベル学習手段４００へ学習条件の変更要求を出力するものである。
【００２４】
次に、第一基準レベル学習手段４００を構成する要素について説明する。学習条件群４０１は、互いに異なる学習条件である条件Ａ４０２と条件Ｂ４０３とから構成されるものである。
【００２５】
また、学習条件成立判断部４０４は、学習条件変更判断部３０４からの変更要求に基づき学習条件群４０１の中から選択された条件Ａ４０２または条件Ｂ４０３のいずれか１つと、計時部３０２の値とを比較し、学習条件が成立したか否かを判断するものである。
【００２６】
また、第一基準レベル設定部４０５は、学習条件成立判断部４０４で学習条件が成立したときにデータ演算手段２００で算出された平均値を第一基準レベルとして定めるものである。
【００２７】
次に、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施例に係る水制御装置の回路構成を示す。
【００２８】
この水制御装置は、例えば、洗面台やトイレ室内の手洗用シンクのような水廻り設備に設置されるものである。
【００２９】
上記装置は、図示のように、人体の一部である手等を検出するためのセンサ部１と自動水栓（図示しない）を開／閉するバルブ（図示しない）を駆動するバルブ駆動部３と、センサ部１やバルブ駆動部３を制御する信号処理部５と、上記各部へ給電するための直流電源７とを備える。
【００３０】
センサ部１は、投光素子９と、受光素子１１と、センサ回路１３と、トランジスタ１５とを備える。
【００３１】
投光素子９は、発光ダイオードから成っており、センサ回路１３が駆動状態におかれているとき、トランジスタ１５及びセンサ回路１３を通じた直流電源７からの給電を受けて駆動し、例えば赤外線や可視光等の所定の光を所定の角度で投光する。
【００３２】
受光素子１１は、例えばフォトダイオードから成っており、センサ回路１３が駆動状態におかれているとき、トランジスタ１５及びセンサ回路１３を通じた直流電源７からの給電を受けて駆動し、受光した光量に応じた大きさの電流（光電流）を出力する。
【００３３】
センサ回路１３は、トランジスタ１５がオン動作し、且つ、後述するマイクロコンピュータ（以下、マイコン）２９から指令信号が出力されたとき起動して、投光素子９及び受光素子１１を駆動する。そして、受光素子１１が受光した反射光のレベルを検知して所定の信号処理を施すことにより、反射光のレベルに応じた電圧信号（アナログ信号）を生成して出力する。
【００３４】
トランジスタ１５は、マイコン２９からの制御信号に基づいてスイッチング動作し、直流電源７からセンサ回路１３への駆動電源の給電を断／続する。
【００３５】
バルブ駆動部３は、上述したバルブ（図示しない）を駆動するためのラッチングソレノイド１７と、各々がマイコン２９からの指令信号に基づいてスイッチング動作する４個のトランジスタ１９〜２５とを備えたＨブリッジ回路２７によって構成されている。
【００３６】
このＨブリッジ回路２７は、例えばトランジスタ２１、２３が共にオン動作することにより直流電源７からトランジスタ２１、ソレノイド１７、トランジスタ２３を経て直流電源７に至る閉ループを形成したとき、ソレノイド１７がバルブ（図示しない）を開方向に駆動する。上記とは逆に、トランジスタ１９、２５が共にオン動作することにより直流電源７からトランジスタ１９、ソレノイド１７、トランジスタ２５を経て直流電源７に至る閉ループを形成したとき、ソレノイド１７がバルブ（図示しない）を閉方向に駆動するようになっている。
【００３７】
信号処理部５は、マイコン２９と、発振子３１と、吐水スイッチ３３と、センサ切りスイッチ３５とを備える。
【００３８】
発振子３１は、マイコン２９が動作するのに必要なクロックパルスを生成して、これをマイコン２９に出力する。
【００３９】
吐水スイッチ３３は、使用者が手動での吐水を所望したときオンされるスイッチで、このスイッチ３３がオンされると所定の電圧レベル信号がマイコン２９に印可される。
【００４０】
センサ切りスイッチ３５は、使用者がセンサ部１の検知動作による吐水の禁止を所望したときオンされるスイッチで、このスイッチ３５がオンされると所定の電圧レベル信号がマイコン２９に印可される。
【００４１】
マイコン２９は、センサ回路１３と、トランジスタ１５と、Ｈブリッジ回路２７を構成するトランジスタ１９〜２５とを制御するもので、これら各部を制御するための演算処理動作を行なうＣＰＵを始め、制御プログラムを格納し、必要データを記憶するメモリや、入出力部（いずれも図示しない）等を備える。
【００４２】
マイコン２９は、センサ切りスイッチ３５のオン／オフを確認するに先立ち、トランジスタ１５をオンさせる制御信号を出力すると共に、センサ回路１３に所定の指令信号を出力することによりセンサ回路１３を起動し、センサ部１による吐水条件を設定するのに必要な演算処理を行なう。この演算処理は、センサ回路１３から出力される電圧信号の２値化の過程と、このデータ（最新データ）によるメモリ内の最も古いデータの更新の過程と、各データの平均値を求める過程と、この平均値を、陶器レベルとして用いるに際しての処理過程とから成っている。この演算処理については、後に図４を参照して詳述する。
【００４３】
マイコン２９は、センサ切りスイッチ３５より所定の電圧レベル信号が出力されているか否かをチェックすることにより、スイッチ３５のオン／オフを確認する。このチェックによりオフを確認したときは、上記陶器レベルと平均値の差分と所定の閾値との間の比較結果から吐水を要するか否かを判定し、要すると判定したとき吐水要求フラグをセットする処理を実行する。一方、オンを確認したときは、この処理は行なわない。この演算処理についても後に図３を参照して詳述する。
【００４４】
マイコン２９は、また、吐水スイッチ３３より所定の電圧レベル信号が出力されているか否かをチェックすることによりスイッチ３３のオンを確認したときにも、手動操作による吐水を可能にすべく吐水要求フラグをセットする。これとは逆に、所定の電圧レベル信号が出力されていないことにより吐水スイッチ３３のオフを確認したときには、手動操作による吐水を不能にすべく、吐水要求フラグをリセットする。
【００４５】
次に、マイコン２９による水制御装置各部の制御動作を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
まず、図３に示すメインルーチンの時間（一例として１２５ｍｓｅｃ）を管理するためのタイマ（図示しない）をリセット（初期化）し（ステップＳ１０１）、次に、吐水スイッチ３３のオフを確認すると（ステップＳ１０２）、吐水要求フラグをリセットする。これは、使用者が手動による吐水を所望していないことを示している（ステップＳ１０３）。一方、吐水スイッチ３３のオンを確認したときは（ステップＳ１０２）、吐水要求フラグをセットする。この場合は、使用者が手動による吐水を所望していることを示している（ステップＳ１０４）。次に、センサ部１の検知動作によって吐水条件を設定するためのサブルーチンである図４に示した処理動作を実行する（ステップＳ１０５）。以下、図４を参照してこのサブルーチンを説明する。
【００４７】
図４において、まず、トランジスタ１５をオンすることによりセンサ回路１３に駆動電源を給電すると共に（ステップＳ１２１）、センサ回路１３に指令信号を出力することによりセンサ回路１３を起動する。これによって投光素子９及び受光素子１１は駆動状態となる（ステップＳ１２２）。ここでセンサ回路１３は、指令信号を受けてから、投光素子９を駆動し受光素子１１の反射光レベルに応じた電圧信号を生成して出力するまで１ｍｓｅｃを要するものとする。そのため、センサ回路１３に指令信号を出力した後、１ｍｓｅｃ待って（ステップＳ１２３）、この電圧信号を読込んで２値化（Ａ／Ｄ変換）する（ステップＳ１２４）。そして、トランジスタ１５をオフすることによりセンサ回路１３への駆動電源の給電を停止し（ステップＳ１２５）、この２値化した最新データにより、メモリ内の最も古いデータを更新する（ステップＳ１２６）。
【００４８】
次に、メモリ内の反射光レベルの全データの平均値を演算し（ステップＳ１２７）、その平均値と上記最新データとの差分を求め、その差分が予め閾値として設定されている値である「３」より小さいか否かをチェックする。つまり、｜平均値−最新データ｜≦閾値３を計算する（ステップＳ１２８）。このチェックは、図１に示した動体有無判断部３０１に相当し、マイコン２９内のカウンタＡ（図示しない）をインクリメントするか、或いはリセットするために行われるものである。上記チェックの結果、差分が閾値３より小さければカウンタＡをインクリメントし（ステップＳ１２９）、大きければリセットする（ステップＳ１３０）。ここで、上記カウンタＡは、上記平均値と上記最新データとの差分が閾値３以下の状態が何回継続したかをカウントするためのカウンタであり、図１に示した計時部３０２に相当する。
【００４９】
次に、リセット後更新済みフラグ＝１かどうかをチェックする（ステップＳ１４０）。このフラグは電源投入直後は０となっており（図示しない）、電源投入後一回目の陶器レベルの更新が終了したときに１にセットされ、以降は電源が絶たれるまで１の状態を保持するものである。このチェックにより、電源投入直後はステップＳ１４１へ移行し、カウンタＡのカウンタ値が４０以上か否かをチェックする（ステップＳ１４１）。
【００５０】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が４０であれば１２５ｍｓｅｃ×４０＝５ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が５秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、５秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光レベルは安定していると判断し、上述したリセット後更新済みフラグを１にセットした後（ステップＳ１４２）、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＬ及び陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１４３及びＳ１３５）、メインルーチンへ復帰する。以降、ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の処理は実行されることはない。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が４０に満たないことにより５秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンへ復帰することになる。
【００５１】
電源投入後一回目の陶器レベルの更新が終了した状態では、次に、カウンタＡのカウンタ値が１４４０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３１）。
【００５２】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が１４４０であれば１２５ｍｓｅｃ×１４４０＝１８０ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が３分以上継続したことを示している。上記チェックの結果、３分以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＬとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３２）、ステップＳ１３３へ移行する。ここで、ステップＳ１３１およびＳ１３２は、図１に示した第二基準レベル設定部３０３に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が１４４０に満たないことにより３分以上継続していないと判断したときは、そのままステップＳ１３３へ移行する。
【００５３】
次に、センサ切りスイッチ３５がオフの状態であることを示すセンサ切りＳＷ状態フラグ＝０、且つ、吐水要求フラグ＝１かどうかをチェックする（ステップＳ１３３）。このチェックにより、センサ機能による吐水が行われているかどうかが分かる。上記チェックの結果、センサ機能による吐水が行われていると判定されると、次にカウンタＡのカウンタ値が１２０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３４）。
【００５４】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が１２０であれば１２５ｍｓｅｃ×１２０＝１５ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が１５秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、１５秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が１２０に満たないことにより１５秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００５５】
一方、ステップＳ１３３の結果、センサ機能による吐水状態以外の状態、すなわち、止水状態か、もしくは吐水状態であっても吐水スイッチ３３による吐水状態、のいずれかであると判定されると、次に、平均値と陶器レベルＬとの大小関係を判定する（ステップＳ１３６）。ここで、ステップＳ１３６は、図１に示す学習条件変更判断部３０４に相当する。尚、ステップＳ１３６では、実際には、平均値と、陶器レベルＬから１を減算した値との大小比較とし、瞬時ノイズ等の影響による平均値の微変動を吸収できるようにしてある。
【００５６】
上記チェックの結果、平均値≧陶器レベルＬ−１であればステップＳ１３７へ移行し、次にカウンタＡのカウンタ値が６４以上か否かをチェックする（ステップＳ１３７）。ここで、値６４は、図１に示す学習条件群４０１の中の条件Ａ４０２に設定された閾値に相当する。
【００５７】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が６４であれば１２５ｍｓｅｃ×６４＝８ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が８秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、８秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。ここで、ステップＳ１３７は図１に示す学習条件成立判断部４０４に相当し、またステップＳ１３５は図１に示す第一基準レベル設定部４０５に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が６４に満たないことにより８秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００５８】
一方、ステップＳ１３６による判定の結果、平均値＜陶器レベルＬ−１であればステップＳ１３８へ移行し、次にカウンタＡのカウンタ値が５６０以上か否かをチェックする（ステップＳ１３８）。ここで、値５６０は、図１に示す学習条件群４０１の中の条件Ｂ４０３に設定された閾値に相当する。
【００５９】
このチェックは、図３で示したメインルーチンの周期が１２５ｍｓｅｃであるため、仮にカウント値が５６０であれば１２５ｍｓｅｃ×５６０＝７０ｓｅｃとなるので、平均値と最新値との差が閾値３以下の状態（自動水栓が未使用で反射光レベルが比較的安定している状態）が１分１０秒以上継続したことを示している。上記チェックの結果、１分１０秒以上継続していれば、自動水栓は未使用状態で受光素子１１が受光する反射光のレベルは安定していると判断し、ステップＳ１２７で求めた平均値を、陶器レベルＳとしてメモリに記憶し（ステップＳ１３５）、メインルーチンに復帰する。ここで、ステップＳ１３８は図１に示す学習条件成立判断部４０４に相当し、またステップＳ１３５は図１に示す第一基準レベル設定部４０５に相当する。一方、ステップＳ１３０でカウンタＡがリセットされたり、或いは、カウンタＡのカウント値が５６０に満たないことにより１分１０秒以上継続していないと判断したときは、そのままメインルーチンに復帰することになる。
【００６０】
再び、図３のメインルーチンに戻って、センサ切りスイッチ３５のオフ（即ち、センサ入りモード）を確認すると（ステップＳ１０６）、センサ切りＳＷ状態フラグをリセットし（ステップＳ１０７）、その後、センサ部１の検知動作における吐水条件である陶器レベルＳと、上記平均値との差が閾値２よりも大きいか否かチェックする（ステップＳ１０８）。この結果、大きいときは吐水要求フラグをセットした後（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１１に移行し、小さいときは吐水要求フラグをセットせずにそのままステップＳ１１１に移行する。一方、ステップＳ１０６において、センサ切りスイッチ３５のオン（即ち、センサ切りモード）を確認したときは、センサ切りＳＷ状態フラグをセットし（ステップＳ１１０）、その後は、ステップＳ１０８、Ｓ１０９で示した処理を行なわずにステップＳ１１１に移行することになるため、センサ部１の検知動作により吐水要求フラグがセットされることはない。
【００６１】
次に、吐水要求フラグがセットされているか否かをチェックする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１以降の処理は、センサ入りモード、センサ切りモードのいずれが設定されている場合も共通である。
【００６２】
上記両モードにおいて吐水スイッチ３３がオンか、或いは、センサ入りモードにおいてセンサ部１の検知動作における吐水条件（即ち、平均値−陶器レベルＳ≧閾値２）が成立していれば（ステップＳ１０８）、吐水要求フラグがセットされている（ステップＳ１１１）。この場合、吐水中であるか否かをチェックし（ステップＳ１１２）、吐水中であればそのままステップＳ１１４に移行する。吐水中でなければ吐水要求フラグがセットされているため、バルブ（図示しない）を開方向に駆動するようソレノイド１７を制御し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１４に移行する。一方、吐水要求フラグがセットされていないときには（ステップＳ１１１）、止水中であるか否かをチェックし（ステップＳ１１５）、止水中であればそのままステップＳ１１４に移行する。止水中でなければ吐水要求フラグがセットされていないため、バルブ（図示しない）を閉方向に駆動するようソレノイド１７を制御し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１１４に移行する。
【００６３】
最後に、ステップＳ１０１でタイマーをリセット（初期化）してから１２５ｍｓｅｃ経過したか否かをチェックし、１２５ｍｓｅｃ経過した時点でメインルーチンのスタートに戻る（ステップＳ１１４）。これにより、メインルーチンの処理が一定周期で実行されることになる。
【００６４】
図５及び図６は、図３及び図４においてフローチャートで示した水制御装置各部の制御状態の例を、タイミングチャートによって示したものである。
【００６５】
はじめに図５を用いて説明する。図５において、マイコン２９を始め、水制御装置各部が駆動状態となった時刻ｔ０では、センサ切りスイッチ３５は図５（ａ）に示すようにオフであり、センサ入りモードになっている。また、吐水スイッチ３３も図５（ｂ）に示すようにオフである。さらに、スパウト下方に手が伸びていたり、洗面器上に異物が載置されてはいないため、図５（ｃ）においてセンサ部１が受光する反射光レベルの平均値と、陶器レベルＳ及び陶器レベルＬとは一致している。このように、反射光レベルの平均値と陶器レベルＳとが一致しているため、図５（ｄ）に示すようにバルブも止水状態にある。
【００６６】
次に、時刻ｔ１でスパウト下方に手が差出されると、平均値は急激に上昇し閾値２のレベルを超えるため、バルブ吐水を開始する。この吐水は、スパウト下方に差出されていた手が引込められることにより、平均値が急激に低下して閾値２のレベル以下になる時刻ｔ２で停止される。
【００６７】
そして、時刻ｔ３で水溜めを行なうために吐水スイッチ３３をオンする。また、センサ切りスイッチ３５をオンすることでセンサ切りモードに設定される。このときセンサ部１が受光する反射光レベルは、ボウル面からの反射光レベルに比べて低い。これは吐出水により光が吸収されるためである。
【００６８】
次に、上記吐水スイッチ３３のオン操作による吐水中での、陶器レベルＳ及び、陶器レベルＬの更新処理について説明する。時刻ｔ３における止水状態から吐水状態への変化により、反射光レベルの最新データと平均値との差が閾値３を超えるため、カウンタＡがリセットされる。その結果、そのときの平均値による陶器レベルＳ及び陶器レベルＬの更新処理が一時中断される。その後、閾値３以下の状態に安定すると、カウンタＡはカウントアップを始める。一方、記憶されている陶器レベルＬと吐水中の平均値との差が、平均値＜陶器レベルＬ−１の関係にあるため、カウンタＡのカウントアップ値が１分１０秒経過するまで陶器レベルＳの更新は中断されたままとなる。また、陶器レベルＬについても同様に、３分経過するまで更新されない。
【００６９】
やがて時刻ｔ４で水溜めを終了させるために吐水スイッチ３３をオフする。また、センサ切りスイッチ３５をオフすることでセンサ入りモードに設定される。一般的に、手動の吐水スイッチによる吐水時間は、長くても１分弱である。また、吐水スイッチ３３によるオフ操作が省略された場合でも、自動的に１分後に止水させるような構成のものもある。このときセンサ部１が受光する反射光レベルは、吐出水による吸収がされなくなるため再びボウル面からの反射光レベルまで上昇する。一方、陶器レベルＳ及び陶器レベルＬは、上述した１分１０秒を経過するよりも以前に、吐水状態から止水状態への変化が生じるため、カウンタＡがリセットされ、時刻ｔ３よりも以前に更新された値を保持したままである。よって、平均値−陶器レベルＳ＜閾値２の関係にあるため誤動作が発生しない。
【００７０】
次に図６を用いて説明する。図６においては、手動の吐水スイッチ３３及びセンサ切りスイッチ３５とは共にオフ状態、即ち、センサ入りモードに設定されているものとする。
【００７１】
時刻ｔ１でボウル面上に静止物が置かれた場合、反射光レベルが上昇し誤吐水に至る。この場合は、従来例同様、時刻ｔ２で速やかに陶器レベルＳが静止物からの反射光レベルで更新され止水することができる。尚、時刻ｔ１からｔ２までの間隔は概ね１５秒前後が妥当で、今回は１５秒とした。
【００７２】
やがて、時刻ｔ３で静止物が取り除かれると、時刻ｔ４で陶器レベルＳを更新するが、この時刻ｔ３からｔ４までの間は、記憶されている陶器レベルＳの値は上記した静止物からの高い反射光レベルであるため、この間、手を検知させるには、通常よりもセンサ部１に手を近づける必要があり、使い勝手が悪い。従来例では、この場合でも上述した時刻ｔ１からｔ２までの時間（概ね１５秒前後）と同じ時間まで経過しないと陶器レベルが更新されないため、使い勝手の悪い状態がなかなか解除されない。これに対して、本発明では、陶器レベルＬ−１よりも高い値で陶器レベルＳを更新する場合、時刻ｔ１からｔ２までの時間とは別の時間（今回は８秒とした）で
更新されるようになるため、従来例に比べて使い勝手が向上できる。
【００７３】
さらに、以上の実施例に示した各所定時間の値を不揮発性メモリ内に格納し外部より書換え可能とすることで、物体検知装置が取り付けられる洗面器等の形状や光の反射率の違いあるいは使用される頻度等により最適な値への変更が簡単にできるようになり、特殊な環境での誤動作及び使い勝手の悪化を個別に防止することが容易となる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、センサ機能と手動の吐水スイッチの機能との併用に起因する誤動作や、ボウル面上に静止物が置かれたことに起因する誤動作及び使い勝手の悪化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るブロック図
【図２】 本発明の一実施例に係る水制御装置の回路構成を示すブロック図
【図３】 図２に示した水制御装置各部の制御動作を示すフローチャート
【図４】 センサ部による吐水条件設定のためのサブルーチンを示すフローチャート
【図５】 図２に示した水制御装置各部の制御動作例を示すタイミングチャート図
【図６】 図２に示した水制御装置各部の別の制御動作例を示すタイミングチャート図
【図７】 従来例の水制御装置各部の制御動作を示すタイミングチャート図
【符号の説明】
１…センサ部
３…バルブ駆動部
５…信号処理部
７…直流電源
９…投光素子
１１…受光素子
１３…センサ回路
１５…トランジスタ
１７…ラッチングソレノイド
１９…トランジスタ
２１…トランジスタ
２３…トランジスタ
２５…トランジスタ
２７…Ｈブリッジ回路
２９…マイクロコンピュータ
３１…発振子
３３…吐水スイッチ
３５…センサ切りスイッチ
Claims (3)
- 伝播波の送信および物体で反射した伝播波の受信を行なうセンサ投受光手段と、前記センサ投受光手段が受信した反射光の最新データを含む連続してサンプリングされた複数のデータより平均値及び標準偏差値を含む統計値を算出するデータ演算手段と、前記データ演算手段の前記標準偏差が所定範囲内のとき動体なしと判断する動体有無判断部と、前記動体有無判断部により動体なしと判断された前記平均値が所定時間継続すると第一基準レベルとして設定する第一基準レベル設定部を有する第一基準レベル学習手段とを備え、前記第一基準レベルと比較して対象物の有無を検知する物体検知装置において、前記第一基準レベル学習手段は前記学習条件である所定時間の値を選択して設定する学習条件判断部と、前記所定時間より大きい一定時間が経過したときに前記平均値を第二基準レベルに定め第二基準レベルとして設定する第二基準レベル設定部と、前記第二基準レベルと前記平均値と比較し大小判別して前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を変更設定させる学習条件変更判断部を有するとともに、前記学習条件変更手段により変更された所定時間で設定された第一基準レベルで対象物の有無を検知することを特徴とする物体検知装置。
- 請求項１に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して大きいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を大きく設定させることを特徴とする物体検知装置。
- 請求項１又は２に記載の物体検知装置において、前記学習条件変更判断部は前記第二基準レベルが前記平均値と比較して小さいと判断したら前記第一基準レベル学習手段に前記所定時間の値を小さく設定させることを特徴とする物体検知装置。
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