JP6383237B2 - ユーザ検出方法、ユーザ検出装置および画像形成装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

特開平７−１７４８４２号公報

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。

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。

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。

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。

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） 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） 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） 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） 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） 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）

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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）。

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）。

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）。

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。

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）。

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）。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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）

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。

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。

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）

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

「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。

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。

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。