JPH0980150A

JPH0980150A - 人体検知装置

Info

Publication number: JPH0980150A
Application number: JP7259438A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kayano; 雅弘茅野; Kengo Imai; 健吾今井
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1997-03-28
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: JP3379617B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小便器に用いられる人体検知装置において、
人の小用の為の進入及び小用後の退去を確実に検出でき
るようにする。【解決手段】マイクロ波を便器正面へ発射し、対象物
で反射されたマイクロ波を受信し、そのドップラ周波数
信号のパワースペクトルを求める。パワースペクトルの
ピーク値が所定の閾値以上に上昇し、且つその後閾値以
上のピーク値が一定時間以上継続したとき、人が小用の
為に進入したものと判断する。その後、パワースペクト
ルのピーク値が閾値以上の値から閾値以下に低下し、且
つその時点の直前にピーク値の周波数帯域のシフトが観
察されたとき、人が退去したものと判断する。或は、パ
ワースペクトルのピーク値が閾値以上の値から閾値以下
に低下し、且つその時点の直前にピーク値の周波数帯域
が所定の限定された帯域にあったとき、人が退去したも
のと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、一般には人体検知装置に
関わり、特に、伝播波のドップラ効果を利用して人の接
近又は離脱を検知する人体検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体検知装置は、人が利用する種々の装
置や施設に採用されている。特開昭６２−１３２４８４
号に示された人体検知装置は、小便器で使用の度に洗浄
水を自動的に流す制御に利用されたものである。特開昭
６２−１３２４８４号の装置は、マイクロ波を小便器の
正面の領域に発射し、対象物から反射されたマイクロ波
のドップラ周波数信号を、複数の異なる周波数帯域に分
けて検出する。そして、複数のドップラ周波数帯域での
信号検出が一定の順序で発生した時に制御動作を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】実際、小便器に対する
人の相対的な移動方向、速度などの移動態様は、時々の
状況に応じて様々に異なる。そうした様々な移動態様
は、様々なドップラ周波数信号のパターンを生じさせ
る。そのため、上記のように複数の周波数帯域での検出
が一定順序で生じたか否かを判断する従来の方法では、
様々な移動態様の中から小便器を使用する態様だけを確
実にピックアップすることが困難である。例えば、小便
器にゆっくり近付く使用者や、小便器の側方から突然現
れた使用者は必ずしも検知されない。また、小便器を通
過する人が誤検知されることもある。また、複数人が連
続的に小便器を使用する場合、各人の検知が困難であ
る。類似の問題は、小便器以外の装置や施設に設けられ
た人体検知装置においても存在する。

【０００４】従って、本発明の目的は、伝播波のドップ
ラ効果を利用した人体検知装置において、人の接近又は
離脱を精度良く検知できるようにすることにある。

【０００５】本発明の別の目的は、小便器のような人が
利用する装置や施設に適用される人体検知装置におい
て、その装置や施設を利用するための人の接近、又は利
用を終えた後の人の離脱を確実に検知できるようにする
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面に従
う人体検知装置は、人の接近を検知するためのもので、
ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出し、この
パワースペクトル中の少なくとも一つの周波数帯域のパ
ワー値が比較的小さい第１の値を上回ったことを検知す
ると、引続いて、このパワースペクトル中のいずれかの
周波数帯域のパワー値が比較的大きい第２の値を上回っ
たか否かをチェックする。そして、このチェックの結果
が肯定的であれば人体感知信号を発生する。

【０００７】一般に、人が接近した場合は、ドップラ周
波数スペクトルのピークのパワー値が増大するので、上
記のように２段階の比較でパワー値の増大を検出するこ
とにより、人の接近を検知することができる。また、側
方などから人が突然に接近した場合も検知することがで
きる。

【０００８】この人体検知装置では、望ましくは、パワ
ー値が所定時間長以上にわたって継続的又は反復的に第
２の値を上回っているときに、人体感知信号を発するよ
うにすることができる。これにより、人が一時的に通過
した場合を排除して、人が接近してきた場合だけを検知
するための精度が向上する。

【０００９】さらに望ましくは、パワー値が第２の値を
上回った否かのチェックを、上記所定時間長以上の長さ
の時間帯にわたって継続的又は反復的に行うことができ
る。こうすることにより、例えば人が通常よりゆっくり
と接近したために、パワー値が速やかに第２の値を上回
らなかった場合でも、これを検知することができる。
尚、上記時間帯の長さは、ゆっくり接近した場合でも高
々要する時間長に設定される。

【００１０】本発明の第２の側面に従う人体検知装置
は、一旦接近した人の退去を検知するためのもので、ド
ップラ周波数信号のパワースペクトルを検出し、この検
出されたパワースペクトルを時系列的に記憶する。そし
て、記憶された最新のパワースペクトルのピークパワー
値が第１の値を下回ったか否かの第１のチェックと、最
新より前の所定時点のパワースペクトルのピークパワー
値が第２の値を上回っているか否かの第２のチェックと
を行う。その結果、双方のチェック結果が肯定的であれ
ば、人体非感知信号を発生する。

【００１１】この装置では望ましくは、最新以前の所定
複数時点のパワースペクトル間で、ピークパワー値の周
波数帯域がシフトしているか否かお第３のチェックも更
に行い、上記第１、第２及び第３のチェック結果が全て
肯定的であるときに人体非検知信を出力するようにする
ことができる。第３のチェックは、人の退去動作があっ
たか否かの確認となるため、この第３のチェックを加え
ることにより人の退去をより精度良く検知できるように
なる。

【００１２】本発明の第３の側面に従う人体検知装置
も、人の退去を検知するためのものである。この装置
は、ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出し、
最新のパワースペクトルのピークパワー値が所定の閾値
を下回ったか否かの第１のチェックと、最新より前の所
定時点のパワースペクトル中の所定周波数帯域のパワー
値が前記閾値を上回っているか否かの第２のチェックと
を行う。この第２のチェックは、退去動作が行われたか
否かを確認するためのものであり、その目的から、退去
動作において通常的にピークパワー値が観察される周波
数帯域に上記所定周波数帯域が設定されている。

【００１３】本発明の第４の側面に従う人体検知装置
は、ドップラ周波数信号のパワースペクトルのピークパ
ワー値を検知して、このピークパワー値の時間的変化の
パターンに応じて、人体を感知したか否かを判断する。

【００１４】一般に、人が接近してから退去するまでの
間は、それ以外の時よりかなり大きいピークパワー値が
得られる。そこで、例えば、ピークパワー値の変化が所
定の増加パターンを示せば、人が接近してきたとみて人
体感知、所定の現象パターンを示せば、人が退去したと
みて人体非感知と判断することができる。また、単なる
通過と接近とを区別するために、ピークパワー値が増加
し且つその後一定時間以上高いパワー値が維持されるパ
ターンが観察された時に人体感知と判断するようにして
もよい。

【００１５】また、望ましくは、更に、パワースペクト
ルのピークパワー値がどの周波数帯域にあるかを検知し
て、このピーク周波数帯域の時間的変化のパターンも考
慮に入れることもできる。例えば、人の接近時や退去時
には、ピーク周波数帯域のシフトが見られるので、その
ようなシフトのパターンが観察されたか否かを判断材料
に加えてもよい。或は、接近、小用、退去の各動作にお
いて、それぞれ特有の周波数レンジにピークパワー値が
現れるため、そのような特有の周波数レンジにピーク周
波数帯域が存在したか否かを判断材料に加えてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の小便器に適用した一実施
形態では、図１に示すように、陶器製の小便器２の上部
正面壁の内側に人体検知装置４が取付けられる。使用者
６からは人体検知装置４が見えないため、小便器２の見
栄えが良い。ドップラ周波数信号を生じる伝播波には、
陶器を良好に透過するマイクロ波が用いられる。

【００１７】人体検知装置４はアンテナから便器２の正
面へ向けて一定角度でマイクロ波８を発射し、使用者６
から反射したマイクロ波１０をアンテナで受信する。両
マイクロ波８、１０の周波数の差ΔＦはドップラ周波数
と呼ばれ、周知の通り次式で表される。

【００１８】ΔＦ＝２・Ｆｓ・（ｖ／ｃ）ここに、Ｆｓは発射マイクロ波８の周波数（例えば１０
ＧＨｚ）、ｖは使用者６の検知装置４（つまり便器２）
に対して近づく又は遠ざかる歩行速度、ｃは光速度であ
る。１０ＧＨｚのマイクロ波を用いた場合、ドップラ周
波数ΔＦは歩行速度ｖに応じて約５〜２００Ｈｚのレン
ジにおいて観測される。

【００１９】図２（Ａ）に示すように人が便器の正面に
進入し、静止して小用をし、退去するという３つの場面
において、ドップラ周波数信号は図２（Ｂ）に例示する
ような波形となり、これをフーリエ変換すると、図２
（Ｃ）に例示するような周波数スペクトルが得られる。

【００２０】一般に、進入時には２０Ｈｚ〜４０Ｈｚの
レンジに周波数スペクトルのピークが見られ、小用中は
２０Ｈｚ以下のレンジに、また、退去時には２０Ｈｚ〜
４０Ｈｚのレンジにピークがあることが多い。人体検知
装置４は、このようなドップラ周波数スペクトルのピー
クの位置及びピークの移動に着目することにより、使用
者の進入、小用、退去の３つの動きを捉える。

【００２１】図３に示すように、人体検知装置４は、マ
イクロ波送受信器１２及び処理回路１４を備える。マイ
クロ波送受信器１２は、送信アンテナ及び受信アンテナ
を有し、図１に示したように、便器２の前方の一定角度
範囲（例えば、左右の開き１５度）へ向けてマイクロ波
８を発射し、かつ対象物で反射され戻って来たマイクロ
波１０を受信し、そして、受信したマイクロ波信号をド
ップラ周波数信号に変換する。処理回路１４は、ドップ
ラ周波数信号の交流成分を増幅するＡＣアンプ１６と、
増幅された信号からドップラ周波数スペクトルを求める
ＣＰＵ２０とを備える。ＣＰＵ２０は、ドップラ周波数
スペクトルから使用者の進入、小用、退去の動作の有無
を判定し、それら動作が有る間だけ感知信号を出力す
る。このＣＰＵ２０からの感知信号の立ち上がり及び立
ち下がり応答して、弁コントローラ２２が電磁弁２４を
制御して、洗浄水を流したり止めたりする。それによ
り、小用の直前及び直後において小便器に洗浄水が流さ
れることになる。

【００２２】ＣＰＵ２０での信号処理の概略は、図４に
示すように、まず、ドップラ周波数信号（図３（Ａ））
の交流成分を例えば５ｍ秒の間隔でサンプリングしてＡ
／Ｄ変換する（図４（Ｂ））。これと並行して、例えば
０．６４秒周期で、前周期中にサンプリングされた１２
８個のドップラ周波数データに対し高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）を行う（図４（Ｃ））。これにより、前周期
におけるドップラ周波数スペクトルが求まる。このＦＦ
Ｔは例えば０．４８秒程度かかる。０．６４秒周期の残
り時間では、ドップラ周波数スペクトルに基づいて、使
用者の進入、小用、退去の動作の有無を判定する（図４
（Ｄ））。この判定をこの明細書では感知判定と呼ぶ。

【００２３】ＣＰＵ２０は、図５に示すように、電源が
入るとまずイニシャル設定プログラム３０を実行し、Ｃ
ＰＵ２０内のバッファやフラグやカウンタ等を所定の初
期状態に設定する。その後、ＣＰＵ２０はメインプログ
ラム４０を実行する。メインプログラムでは、図６に示
すように、ますＦＦＴ演算が行われてドップラ周波数ス
ペクトルが求められ（Ｓ１）、次にそのドップラ周波数
スペクトルを用いて感知判定が行われる（Ｓ２）。既に
述べたように、このメイン処理は０．６４秒の周期で繰
り返し実行される。

【００２４】また、このメイン処理の実行中５ｍ秒毎
に、図７に示すデータサンプリングの処理が割り込む。
この割り込み処理では、まず、データ数カウンタの値を
チェックし（Ｓ１１）、カウンタ値が１２８に達してな
ければ、カウンタ値を１だけ増加させ（Ｓ１２）、そし
てＡ／Ｄ変換されたドップラ周波数データを取り込んで
所定のバッファに格納する（Ｓ１３）。また、カウンタ
の値が１２８に達した場合、つまり１２８個のデータが
バッファに既に格納された場合には、別の新たなバッフ
ァにデータ格納先を切替え（Ｓ１４）、カウンタ値を１
にリセットし（Ｓ１５）、ＦＦＴ演算開始のフラグを立
て（Ｓ１６）、そしてＡ／Ｄ変換されたドップラ周波数
データを取り込んで新たなバッファに格納する（Ｓ１
３）。

【００２５】このようにして０．６４秒の周期で２つの
バッファが交互に切替られ、各周期に５ｍ秒置きでサン
プリングされた合計１２８個のデータが各バッファに格
納される。各バッファに書込まれた１２８個のデータ
は、次の周期のメイン処理でＦＦＴ演算される。

【００２６】このＦＦＴ演算の結果として、図８に示す
ように、まず０Ｈｚから６０Ｈｚまで各々１．５６２５
Ｈｚ幅の４２本のドップラ周波数帯のパワー値からなる
パワースペクトル５０が得られる。次に、このスペクト
ル５０内の連続する７本の周波帯のパワー値が加算さ
れ、それにより、０Ｈｚから６０Ｈｚまで各々１０Ｈｚ
幅の６つの周波数帯（以下、チャネルという）ＣＨ１〜
ＣＨ６のパワー値からなるパワースペクトル５２が得ら
れる。次に、このパワースペクトル５２の中から最大の
パワー値（ピーク値）と、そのピーク値を与えるチャネ
ル（ピークチャネル）の番号とが認識される。その結
果、このスペクトル５２のピークチャネル番号とピーク
値と全チャネルのパワー値とをセットにしたデータブロ
ック５４が形成される。そして、最新５周期分のデータ
ブロック５４ａ〜５４ｅが常に保持され、引続く感知判
定処理で利用される。

【００２７】感知判定処理の全体の概要を図９に示す。
感知判定処理は待機、進入、小用、退去の４つの状態モ
ードの間を遷移する。待機モードＳ２０は小便器前に誰
もいなことが認識されているときの状態で、電源投入直
後の最も初期には、この待機モードＳ２０から処理が開
始される。待機モードＳ２０では進入判定Ｓ２１が行わ
れて、小便器に使用者が近づいて来たか否かが判断され
る。進入判定Ｓ２１の結果が否定的であれば、処理は待
機モードＳ２０を維持するが、進入判定の結果が肯定的
であれば、処理は進入モードＳ２２に遷移する。進入モ
ードＳ２２に入ると、小用判定Ｓ２３が行われて、進入
した使用者が小用をする意図があるか否かが判断され
る。その判定結果が否定的であれば処理は待機モードＳ
２０に戻るが、その判定結果が肯定的であれば処理は小
用モードＳ２４に遷移する。

【００２８】小用モードＳ２４に入ると感知信号がオン
にされ（立ち上げられ）、これにより小用直前の便器洗
浄が行われる。そして、退去判定Ｓ２５が行われて、使
用者が小便器正面から立ち去ったか否かが判断される。
その判定結果が否定的であれば小用モードＳ２４が維持
され、肯定的であれば退去モードＳ２６へ遷移する。退
去モードＳ２６に入ると感知信号がオフにされ（立ち下
げられ）、これにより小用終了後の便器洗浄が行われれ
る。そして処理は再び待機モードＳ２０に遷移する。

【００２９】このように感知判定処理は幾つかの状態モ
ードをとるが、実際には図１０に示すようにプログラム
スイッチＰＲＯＳＷの値によって状態モードが示され
る。即ち、感知判定処理に入った時にプログラムスイッ
チＰＲＯＳＷをチェックし（Ｓ３０）、ＰＲＯＳＷ＝０
（待機モード）であれば進入判定Ｓ２１を実行し、ＰＲ
ＯＳＷ＝１（進入モード）であれば小用判定Ｓ２３を実
行し、またＰＲＯＳＷ＝２（小用モード）であれば退去
判定Ｓ２５を実行する。

【００３０】進入判定Ｓ２１では、判定結果が肯定的で
あればプログラムスイッチＰＲＯＳＷが１（進入モー
ド）に変更され、その結果、次の周期から小用判定Ｓ２
３に入ることができる。但し、後述するように、使用者
が進入の確実性が高い場合には、次の周期まで待つこと
なく直ちに小用判定Ｓ２３に移行するルートも用意され
ている。

【００３１】小用判定Ｓ２３では、判定結果の程度に応
じてプログラムスイッチＰＲＯＳＷは０、１、２の何れ
かに設定される。つまり、判定結果が否定的であればＰ
ＲＯＳＷは０（待機モード）に戻され、結果が不確実な
ら１（進入モード）のまま維持され、結果が肯定的なら
ば２（小用モード）に変えられる。

【００３２】退去判定Ｓ２５では、判定結果が肯定的で
あればプログラムスイッチＰＲＯＳＷが０（待機モー
ド）に戻される。このＰＲＯＳＷが２から０に戻る時点
が退去モードである。

【００３３】進入判定Ｓ２１では、図１１に示すよう
に、まず、最新の（つまり前周期にサンプリングした）
パワースペクトルのデータブロック（以下、現データと
いう）を参照して、全チャネルＣＨ１〜ＣＨ６のパワー
値が所定のトリガレベルを越えているか否かをチェック
する（Ｓ４０）。ここで、トリガレベルとはマイクロ波
センサの検知範囲に何等かのマイクロ波反射物が存在す
るときに得られるパワー値の最低値、つまり、反射波が
受信されているとき得られる最低のパワー値である。第
１チャネルＣＨ１（０Ｈｚ〜１０Ｈｚ）については、ノ
イズが他のチャネルより大きいため若干大きめのトリガ
レベルが設定され、他のチャネルＣＨ２〜ＣＨ６につい
ては全て同じ値のトリガレベルが設定されている。

【００３４】チャネルＣＨ１〜ＣＨ６の内のいずれかの
チャネルにてパワー値がトリガレベルを越えると、セン
サの検知範囲に使用者が存在するものとみなして、プロ
グラムスイッチＰＲＯＳＷを１に変更する（Ｓ４１）。
続いて、現データのピーク値が所定の閾値を越えている
か否かをチェックする（Ｓ４２）。ここで、閾値とは、
使用者の進入、小用中及び退去の場面で通常得られるパ
ワー値の最低値である。一般に、進入中及び退去中には
大きいパワー値が得られることは当然であると共に、小
用中であっても相当のパワー値が得られることが実験的
に判明している。これは、小用中も身体が微妙に揺れた
り顔や腕など僅かに動いていて、厳密に静止しているこ
とはないためと推測される。閾値は、こうした実験の結
果に基づいて、進入、小用及び退去の状態をそれ以外の
状態から区別するのに適切な値が定められており、上記
トリガレベルよりは遙かに大きい値である。この閾値を
現在のピーク値が越えた場合には、使用者が進入してい
る確実性が高いため、直ちに小用判定Ｓ２３に入る。

【００３５】一方、現在のピーク値が閾値を越えていな
い場合には、人が検知範囲を単に通過しただけの可能性
もあるため、この周期では小用判定Ｓ２３に入らない。
この場合には、ＰＲＯＳＷ＝１であるから、次の周期で
小用判定Ｓ２３に入ることになる。

【００３６】以上のように、進入判定Ｓ２１では、現デ
ータがトリガレベルを越えたか否か、及び現データのピ
ーク値が閾値を越えたか否かの２段階のチェックを行な
う。そして、第１段階のチェック結果だけが肯定的であ
る場合は、使用者が近づいてくる可能性はあるものの確
実ではないため、次の周期で小用判定を行うこととす
る。また、第２段階のチェック結果が肯定的である場合
は、使用者が近づいて来ている確実性が高いため、直ち
に小用判定を行うことにより、使用者が小用する意図が
あるのかどうかを確認する。

【００３７】小用判定Ｓ２３は図１２に示すような流れ
で行われる。ここでは、２つのカウンタＩとＪ、及びフ
ラグＫが用いられる。カウンタＩは、小用判定が行われ
た周期の連続回数を示すもので、初期値は０である。カ
ウンタＪは、ピーク値が閾値を越えた周期の連続回数を
示すもので、初期値は０である。また、フラグＫは、小
用判定の２周期目で初めて現データのピーク値が閾値を
越えた場合に１にセットされるもので、初期値は０であ
る。

【００３８】小用判定Ｓ２３に入るとまずフラグＫがチ
ェックされる（Ｓ５０）。最初に小用判定に入った周期
では、Ｋ＝０、Ｉ＝０、Ｊ＝０となっているため、ステ
ップＳ５１に進んでＩ＝１とし、次に現データのピーク
値が閾値を越えているかをチェックする（Ｓ５２）。そ
の結果、越えていればＪ＝１とし（Ｓ５３）、越えてな
ければＪ＝０のままとする。これで、最初の周期の小用
判定は終わる。

【００３９】続く次の周期では、Ｋ＝０、Ｉ＝１となっ
ているため、ステップＳ５１に進んでＩ＝２とし、次に
現データのピーク値が閾値を越えているかをチェックす
る（Ｓ５２）。その結果、越えていればＪが１だけ増や
される（Ｓ５３）。この場合、前周期でもピーク値が閾
値を越えていたならばＪ＝２となり、一方、前周期では
越えていなかった場合はＪ＝１となる。続くステップ５
４ではＩ＝２であるため、次にステップ５５へ進んでＪ
＝２かどうかをチェックする。その結果、Ｊ＝２なら
ば、つまり、２周期（約１．４秒間）にわたってピーク
値が閾値を越えているならば、使用者は小用をする意図
があるものと判断して、プログラムスイッチＰＲＯＳＷ
を２に変更する（Ｓ５６）。これにより、感知信号がオ
ンにされ便器に洗浄水が流され、そして次の周期では退
去判定Ｓ２５が行われることになる。

【００４０】一方、ステップＳ５５でＪ＝２でなかった
場合、つまり、まだ２周期続けてピーク値が閾値を越え
ていない場合には、ステップ５７へ進んでピーク値が閾
値より高いか否か再度チェックする。その結果、ピーク
値が閾値より低ければ、待機モードに戻るためにプログ
ラムスイッチＰＲＯＳＷを０に戻す（Ｓ５６）。何故な
ら、この場合、ピーク値が閾値以下に落ちてしまったわ
けであるから、仮に前回又は前々回の周期でデータがト
リガレベルを越えたり又はピーク値が閾値を越えたこと
があったしても、それはセンサの検知領域を一時的に通
過した人を検知したのに過ぎないと判断できるからであ
る。

【００４１】また、ステップＳ５７のチェックの結果、
ピーク値が閾値より高い場合には、プログラムスイッチ
ＰＲＯＳＷを１に維持したまま、フラグＫを１にセット
する（Ｓ５８）。この場合は、小用判定の２周期目で初
めてピーク値が閾値を越えた場合であるから、例えば使
用者がゆっくりと進入して来た場合などを想定すると、
次の３周期目でもう一度小用判定を行ってみる価値があ
るからである。

【００４２】この３周期目の小用判定では、まずステッ
プＳ６０でフラグＫを０に戻し、次に現データのピーク
値が閾値を越えているかチェックする（Ｓ６１）。その
結果、越えていれば、２周期続けて閾値を越えたことに
なるため、使用者は小用の意図があると判断し、プログ
ラムスイッチＰＲＯＳＷを２にセットする（Ｓ６３）。
一方、越えていなければ、小用の意図なしと判断し、Ｐ
ＲＯＳＷを０に戻す（Ｓ６２）。

【００４３】以上のように、小用判定は少なくとも２周
期にわたって繰り返される。その結果、連続する２周期
でピーク値が閾値を越えていれば、使用者は小用の意図
が有るものと判断し、便器に洗浄水を流し、次の周期で
退去判定Ｓ２５へ進む。一方、前の周期でピーク値が閾
値を越えても後の周期で閾値以下になった場合には、セ
ンサの検知領域を人が通過した場合のように小用の意図
がないものと判断し、次の周期で待機モードへ戻り再び
進入判定Ｓ２１を行う。また、小用判定は原則として２
周期だけ繰り返すが、１周期目でピーク値が閾値以下で
あっても、２周期目で閾値を越えた場合は、使用者がゆ
っくり進入した可能性があるため、次の３周期目でもう
一度小用判定を繰り返す。

【００４４】小用判定Ｓ２３で小用の意図が確認される
と、次の周期では退去判定Ｓ２５に入る。退去判定Ｓ２
５では、図１３に示すように、まず現データのピークレ
ベルが所定の第２の閾値以下に落ちたか否かをチェック
する（Ｓ７０）。この退去判定で用いる閾値は、使用者
が退去し終わったことを確認できるパワー値であり、こ
れは前述のトリガレベルよりは大きいが、進入判定や小
用判定で用いた閾値よりは小さい値である。さて、上記
チェックの結果、依然としてピーク値が第２の閾値を越
えていれば、まだ小用中又は退去中であると判断し、こ
の周期の退去判定を終える。一方、ピーク値が第２の閾
値以下に落ちた場合は、次に、過去３周期のデータブロ
ックを参照し、過去３周期（約２秒間）のいずれかの時
点でピークチャネルのシフトがあるか否かをチェックす
る（Ｓ７１）。もし、過去３周期にピークチャネルのシ
フトがあるならば、これは小用中の立ち止っている状態
から退去する状態への移行が有った可能性が高いことを
示す。この場合には、次に、１周期前のデータブロック
（つまり、前々周期にサンプリングされたデータのスペ
クトル）のピーク値が第２の閾値より高いか否かチェッ
クする（Ｓ７２）。その結果、１周期前のピーク値が第
２の閾値より高ければ、それは退去動作があった可能性
が高いことを意味する。このステップＳ７２のチェック
結果が肯定的であれば、使用者は退去し終わったものと
判断し、プログラムスイッチＰＲＯＳＷを０に戻す（Ｓ
７３）。これにより、感知信号がオフにされ、便器に洗
浄水が流され、次の周期から待機モードへ戻ることにな
る。

【００４５】また、ステップＳ７１のチェックの結果、
過去３周期中にピークチャネルのシフトがなかった場合
は、ステップＳ７４へ進んで、１周期前のデータの第３
チャネルＣＨ３（２０Ｈｚ〜３０Ｈｚ）又は第４チャネ
ルＣＨ４（３０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）のパワー値が第２の閾
値より高いか否かをチェックする。その結果、高けれ
ば、退去動作があった可能性が高いことを意味する。よ
って、この場合は退去完了と判断して、プログラムスイ
ッチＰＲＯＳＷを０に戻す（Ｓ７３）。

【００４６】以上のように、退去判定では、まず現在の
ピークレベルが第２の閾値以下に落ちたことを前提条件
として、近い過去にピークチャネルのシフトがあり且つ
直前のピークレベルが第２閾値以上であったかをチェッ
クすることにより、又は、直前の第３、第４チャネルの
ピーク値が第２閾値以上であったかをチェックすること
により、退去動作の有無を判断し、退去動作が有った場
合に退去完了と判断する。

【００４７】このように本実施形態は、ドップラ周波数
スペクトルのピーク値のレベルと位置に着目することに
より、使用者の進入、小用、退去を判定している。

【００４８】上記の進入、小用、退去の判定処理は一例
であり、それ以外の処理方法を採用することもできる。
例えば、進入時や退去時には特にその前後で人の移動速
度に変化が生じるため、通常はピークチャネルのシフト
が生じる。このことを利用して上記実施形態では退去判
定でピークチャネルのシフトをチェックしてるが、進入
判定又は小用判定でもピークチャネルのシフトをチェッ
クしてもよい。この場合、ピーク値が閾値を越えている
ことと、ピークチャネルがシフトしていることとの双方
の条件が満たされたときに、進入や退去を検知したと判
断してもよい。或は、シフト前のピーク値が閾値を越え
ていることと、シフト後のピーク値がシフト前のピーク
値より大きく（又は小さく）なっていることとの双条件
が満たされたときに、シフト後のピーク値がシフト前よ
り大きくなっていれば進入を検知した、小さくなってい
れば退去を検知したと判断してもよい。

【００４９】更に、ピーク値が閾値以上であることに加
えて、ピークチャネルがどの周波数レンジにあるかをチ
ェックしてもよい。例えば、ピーク値が閾値を越えてい
ると共に、ピークチャネルが２０Ｈｚ以上のレンジにあ
れば進入か退去と判断し、２０Ｈｚ以下のレンジに有れ
ば小用中と判断するようにしてもよい。

【００５０】図１４は、人体検知装置を腰掛式便器又は
便器に装着される衛生洗浄装置に適用した場合の実施形
態を示す。人体検知６０は例えば便座６２の後部の内部
に配置され、人の便所内への入室、便座６２への着座、
及び退去を検知するための入室・着座センサとして機能
する。この検知結果を利用することにより、衛生洗浄装
置６４がもつ各種機能をイネーブルやディセーブルに切
換えたり、特定の機能部分を駆動したりすることができ
る。例えば、入退室に応答して便蓋６６を自動的に開閉
したり、退室に応答して便器を自動的に洗浄したりする
ことができる。退去時の便器の自動洗浄については、そ
の前に着座が検知されたか否かに応じて、着座が検知さ
れた場合は大便用の洗浄を、検知されなかった場合は小
便用の洗浄を選択したり、或は、着座が検知された場合
でも着座時間の長短に応じて、着座時間がある程度以上
長ければ大便用の洗浄を、短ければ小弁用の洗浄を選択
するなどの細かい選択も可能である。更には、検知結果
に基づき、便所内の照明や換気ファンや冷暖房装置など
の設備を自動的に起動したり停止したりすることもでき
る。

【００５１】図１５は、この入室・着座センサ６０の判
断処理の流れを示す。センサ６０は初期的に待機モード
にあり（Ｓ８０）、このモードにおいて人の入室がある
か否かを図１１に示した進入判定と同様の処理で判断す
る（Ｓ８１）。入室が検知されると、入室モードに遷移
し（Ｓ８２）、便蓋を開く。この入室モードでは、まず
人が退去したか否かを判定する（Ｓ８３）。この退去判
定は、図１３に示したようにして行われ、その結果、退
去が検知されると、退去モードに遷移する（Ｓ８４）。
退去モードでは便蓋を閉じ、そして待機モードに戻る。
一方、入室モードで退去が検知されなかった場合は、次
に、人の着座があるか否かを判断する（Ｓ８５）。着座
の検知は、ドップラ周波数信号に基づいて行ってもよい
が、圧力センサや容量センサなどで人の荷重や接触を検
知する方法で行うこともできる。着座が検知されると着
座モードに遷移し（Ｓ８６）、衛生洗浄装置６４がもつ
局部洗浄や脱臭等の各種機能を、人の要求に応じて動作
できるようにイネーブル状態にする。この着座モードで
は、人が離座したか否かの判定を行い（Ｓ８７）、離座
が検知されると離座モードＳ８８に遷移する。離座モー
ドでは、イネーブル状態になっていた各種機能をディセ
ーブル状態に戻し、そして入室モードの場合と同じ退去
判定Ｓ８３のステップに戻る（Ｓ８５）。

【００５２】図１６は、人体検知装置を洗面シンクに適
用した実施形態を示すものである。人体検知装置７０
は、洗面シンク７２の水栓７４を取付けた箇所の近傍に
内蔵され、水栓正面への人の手の進入や離脱を検知する
ための手センサとして機能する。その検知結果に基づ
き、水栓７４の開栓及び閉栓を自動的に行うことができ
る。手センサ７０をシンク７２内に隠蔽して内蔵するこ
とにより、手センサ内蔵タイプの従来の自動水栓よりも
水栓７４が小型化され且つデザインの自由度も高まり、
更に、シンク全体の外観も改善され得る。

【００５３】図１７は、このセンサ７０の処理を示すも
のである。まず待機モード（Ｓ９０）ではシンク内に人
の手が有るか否かを判断し（Ｓ９１）、手が検知される
と、手有りモードに遷移し（Ｓ９２）、水栓を開いて水
を出し（Ｓ９３）、再び手の有無を判断する（Ｓ９
１）。手が検知されなければ、手無しモードになり（Ｓ
９４）、水栓を閉じて水を止め（Ｓ９５）、再び待機モ
ード（Ｓ９０）に戻る。

【００５４】図１８は、人体検知装置を浴室に設けた実
施形態を示す。人体検知装置８０は、浴室壁面に設置さ
れ、浴室内への人８２の入室及び退室を検知し、更に
は、浴室内に人８２が居るが静止している状態も検知す
る。この検知結果を利用することにより、浴室の各種機
能、例えば給湯機の自動風呂保温・給湯機能の優先の設
定や解除の切替や、照明や暖房のオン／オフなどが自動
的に行え、更に、急病等による人８２の倒れを検知して
ナースコールや警報を発生させることも可能である。浴
室だけでなく、リビングルームや台所などでも同様の実
施形態が適用できる。

【００５５】図１９は、この浴室やリビング等に設置さ
れた人体検知装置の処理流れを示す。待機モード（Ｓ１
００）では、人が部屋内に入って来たか否かを判断し
（Ｓ１０１）、人の入室を検知すると入室モードに遷移
し（Ｓ１０２）、部屋の照明を点けたり、浴室内の給湯
機のリモコン装置或はリビングルーム内の冷暖房やオー
ディオビジュアル装置などの各種設備を、人の操作に応
じられるようイネーブル状態にする。入室モードでは、
人が倒れるなどして一定時間以上にわたって全く動かな
い状態（ナースコール状態）の有無のチェックと（Ｓ１
０３）、人が退室したか否かのチェックと（Ｓ１０４）
を行う。ナースコール状態が検知されると、緊急警報モ
ードに遷移し（Ｓ１０５）、ナースコールなどの緊急通
報を行う。また、退室が検知されると、退室モードに遷
移し（Ｓ１０６）、部屋の照明を消したり、各種設備を
ディセーブル状態にしたりした後、再び待機モードに戻
る。

【００５６】以上の実施形態以外にも多くの実施形態が
考え得る。例えば、玄関の壁面や窓枠等に人体検知装置
を設置し、これを家人の外出時にアクティブにセットし
ておくことにより、不法侵入者の検知などにも利用でき
る。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
伝播波のドップラ効果を利用した人体検知装置におい
て、人の接近又は離脱を精度良く検知できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を適用した小便便器の全体
を示す斜視図。

【図２】同実施形態において、人の進入、小用、退去の
各場面で観察されれるドップラ周波数信号を例示する説
明図。

【図３】同実施形態のハードウェア構成を示すブロック
図。

【図４】同実施形態の信号処理の概略流れを示す説明図

【図５】同実施形態の電源投入後の全体処理流れを示す
フローチャート。

【図６】メイン処理の概略流れを示すフローチャート。

【図７】割り込み処理の概略流れを示すフローチャー
ト。

【図８】ＦＦＴ演算の結果の処理流れを示す説明図。

【図９】感知判定の全体流れを示すフローチャート。

【図１０】感知判定の全体流れを別の側面から示すフロ
ーチャート。

【図１１】進入判定の流れを示すフローチャート。

【図１２】小用判定の流れを示すフローチャート。

【図１３】退去判定の流れを示すフローチャート。

【図１４】人体検知装置を腰掛式便器又は便器に装着さ
れる衛生洗浄装置に適用した実施形態を示す斜視図。

【図１５】図１４の人体検知装置の判断処理の流れを示
すフローチャート。

【図１６】人体検知装置を洗面シンクに適用した実施形
態を示す斜視図。

【図１７】図１６の人体検知装置の判断処理の流れを示
すフローチャート。

【図１８】人体検知装置を浴室に設けた実施形態を示す
斜視図。

【図１９】図１８の人体検知装置の判断処理の流れを示
すフローチャート。

【符号の説明】

４人体検知装置１２マイクロ波センサ１４信号処理装置１６ＡＣアンプ１８ＤＣアンプ２０ＣＰＵ２２弁コントローラ２４電磁弁５０、５２ドップラ周波数信号のパワースペクトル５４パワースペクトルのデータブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物からの伝播波の反射によるドップ
ラ周波数信号を利用した人体検知装置において、前記ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出する
スペクトル検出手段と、前記パワースペクトル中の少なくとも一つの周波数帯域
のパワー値が第１の値を上回ったことを検知する第１の
比較手段と、前記第１の比較手段による検知に引続いて、前記パワー
スペクトル中のいずれかの周波数帯域のパワー値が前記
第１の値より大きい第２の値を上回ったことを検知する
第２の比較手段と、前記第２の比較手段による検知に応答して人体感知信号
を発生する感知信号発生手段とを備えたことを特徴とす
る人体検知装置。
【請求項２】請求項１記載の人体検知装置において、前記第２の比較手段による検知が所定時間長以上にわた
って継続又は反復したとき、前記感知信号発生手段が前
記人体感知信号を発することを特徴とする人体検知装
置。
【請求項３】請求項２記載の人体検知装置において、前記第２の比較手段が、前記第１の比較手段による検知
に引続いて、前記所定時間長以上の長さの時間帯の間、
継続的又は反復的に、前記いずれかの周波数帯域のパワ
ー値と前記第２の値とを比較することを特徴とする人体
検知装置。
【請求項４】対象物からの伝播波の反射によるドップ
ラ周波数信号を利用した人体検知装置において、前記ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出する
スペクトル検出手段と、前記スペクトル検出手段からのパワースペクトルを時系
列的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された最新のパワースペクトルのピ
ークパワー値が第１の値を下回ったことを検知する第１
の比較手段と、前記記憶手段に記憶された最新より前の所定時点のパワ
ースペクトルのピークパワー値が第２の値を上回ってい
ることを検知する第２の比較手段と、前記第１及び第２の比較手段の双方による検知に応答し
て人体非感知信号を発生する非感知信号発生手段とを備
えたことを特徴とする人体検知装置。
【請求項５】請求項４記載の人体検知装置において、前記記憶手段に記憶された最新以前の所定複数時点のパ
ワースペクトル間で、ピークパワー値の周波数帯域がシ
フトしていることを検知するシフト検知手段を更に備
え、前記非感知信号発生手段が、前記第１及び第２の比較手
段並びに前記シフト検知手段の全てによる検知に応答し
て前記人体非検知信号を出力することを特徴とする人体
検知装置。
【請求項６】対象物からの伝播波の反射によるドップ
ラ周波数信号を利用した人体検知装置において、前記ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出する
スペクトル検出手段と、前記スペクトル検出手段からのパワースペクトルを時系
列的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された最新のパワースペクトルのピ
ークパワー値が所定の閾値を下回ったことを検知する第
１の比較手段と、前記記憶手段に記憶された最新より前の所定時点のパワ
ースペクトル中の所定周波数帯域のパワー値が前記閾値
を上回っていることを検知する第２の比較手段と、前記第１及び第２の比較手段の双方による検知に応答し
て人体非感知信号を発生する非感知信号発生手段とを備
えたことを特徴とする人体検知装置。
【請求項７】対象物からの伝播波の反射によるドップ
ラ周波数信号を利用した人体検知装置において、前記ドップラ周波数信号のパワースペクトルを検出する
スペクトル検出手段と、前記パワースペクトルのピークパワー値を検知するピー
ク値検知手段と、前記ピーク値検知手段により検知されたピークパワー値
の時間的変化のパターンに応じて、人体を感知したか否
かを判断する感知判定手段とを備えたことを特徴とする
人体検知装置。
【請求項８】請求項７記載の人体検知装置において、前記パワースペクトルのピークパワー値がどの周波数帯
域にあるを検知するピーク帯域検知手段を更に備え、前記感知判定手段が、前記ピークパワー値の時間的変化
のパターンだけでなく、前記ピーク帯域検知手段により
検知された周波数帯域の時間的変化のパターンにも応じ
て、人体を感知したか否かを判断することを特徴とする
人体検知装置。