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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波の電波を利用して物体を検知する物体検知装置に係わり、特に、極近距離内(数cm〜数m以内)の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知に好適な物体検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の高周波の電波を利用した静止状態も含めた物体検知装置は、物体の検出が無い状態で学習する更新可能な基準信号と、ドップラー信号のレベル(定在波により生じる検波信号のと同じもの)との差分信号のレベルと所定の閾値との比較により検知するものが提案されている。(例えば特許文献1参照)
また同一文献中には、ドップラ信号の交流成分を併用して、物体の有無を判別するものも提案されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−62526号公報(第1−7頁、図1−図13)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の物体検知装置において、複数ある検知領域中で、静止を含めて検知したい検知領域の物体検知装置との最短距離が数cm程度で、逆に前記の検知領域よりも遠い検知領域の最長距離が数m程度といったレベルの場合には、信号の大きさが距離の2乗の反比例で変化してしまうため、同一レベルの信号を利用すると、マイコンが利用する信号を得るためのA/D変換部に十分な分解能がないと、遠い側の検知領域に対して、適正な閾値の設定ができず、判定精度が大きく下がってしまうことがある。(例えば10cmと1mでは1/100の信号の大きさになり、分解能が10ビットであれば、10段階分しか得られない。)これは、前記差分信号のレベルを利用した場合にも、さらにドップラー信号の交流成分を併用する場合においても、同一レベルの信号を利用している場合には、同様な不具合が発生する。
【0005】
また、非検知中に基準信号を更新可能としているため、遠い検知領域で物体を検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況(例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等)下では、基準信号が不適切なものとなり、差分信号のレベルそのものがずれたものとなり、誤検知しやすいという問題も発生する。
また上記不具合の対策として、前記交流成分を併用した場合でも、移動方向や完全な静止状態ではなく微少範囲での動きであるふらつき具合で、明確な周波数の移動を観測できない場合があり、十分に不具合を補いきれないことがある。
さらに差分信号のレベル自身も、距離に依存した1/2波長毎の節となる差分信号レベルの低い部分が存在し、この節の位置近辺の距離で静止された場合には、設定された閾値を下回っている状態が継続する可能性が高く、非検知となりやすくなる。
本発明は、上記課題を少なくとも1つ解決するためになされたもので、本発明の目的は、極近距離内(数cm〜数m以内)の複数の検知対象領域における静止を含めた物体の検知を、安定して精度良く検知可能な物体検知装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記目的を達成するために、高周波の送信波と物体によって跳ね返された受信波とが干渉した定在波を検波し、この検波信号を増幅して第1増幅信号を出力する第1増幅部と、前記第1増幅信号から所定周波数以上の信号を取り出す高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタからの出力を増幅して第2増幅信号を出力する第2増幅部と、前記第1増幅信号および第2増幅信号の各々の平均値に基づいて、第1基準信号および第2基準信号を設定する基準信号設定部と、前記第2増幅信号と第2基準信号との差分である第2レベル信号に基づいて、第2検知領域の物体の有無を判定する第2判定部と、前記第2判定部によって第2検知領域に物体が存在すると判断されると、前記第1増幅信号と前記第1基準信号との差分である第1レベル信号または前記第2レベル信号に基づいて、物体検知装置から検知領域の中心までの距離が前記第2検知領域よりも近い第1検知領域内の物体の有無を判定する第1判定部と、前記第2増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部と、を備え、前記移動方向判定部は、前記第2増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第2検知領域から前記第1検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第2増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第1検知領域から前記第2検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記移動方向判定部により前記第2検知領域から前記第1検知領域に向けた移動を検知した後、前記第1判定部は前記第1検知領域の物体の有無の判定を行うよう構成されていることを特徴とする物体検知装置を提供する。
【0007】
従って、検知領域の中心距離が異なる2つの検知領域における物体の有無を、互いに適切な増幅信号を利用して判定することができ、また検知領域の中心距離が近い第1検知領域は、増幅率の高い増幅信号も利用することで、わずかな物体の動きもとらえることができるため、定在波の節近辺となる位置に物体が位置する場合においても十分に補うことができ、安定して精度良く検知することができる。また基準信号も、各々の増幅信号の平均値を利用して設定しているため、ズレも少なく抑えることができ、精度良く検知することができる。また、第1検知領域よりも遠い第2検知領域内の物体の検知がない場合には、第1検知領域の物体の有無の判定を行わないようにしているため、検知したい物体以外による基準信号からのズレが生じても誤って検知に移行することが無く、より安定して精度良く検知することができる。
【0009】
従って、第2検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況(例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等)となり、第1基準信号のレベルが変化してしまい、前記第1レベル信号が第1検知領域の物体を検知するレベルとなってしまっても、不用意に検知することを防止することができる。
【0010】
請求項2では、前記物体検知装置は、前記第2増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部を備え、前記移動方向判定部は、前記第2増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第2検知領域から前記第1検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第2増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第1検知領域から前記第2検知領域に向かう離遠動作と判定し、前記第1判定部が第1検知領域の物体の検知判定中に、前記移動方向判定部により前記第1検知領域から前記第2検知領域に向けた移動を検知した後、前記第1判定部は第1レベル信号のレベルにかかわらず、前記第1検知領域の物体の非検知に移行するよう構成されていることを特徴としている。
【0011】
従って、第1検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況(例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置に離座動作で便座が浮き上がってしまった場合等)となり、第1基準信号のレベルが変化してしまい、前記第1レベル信号が第1検知領域の物体を検知するレベルを維持してしまっても、確実に非検知に移行することができる。
【0012】
請求項3では、前記物体検知装置において、基準信号設定部は、前記第1判定部が第1検知領域の物体の非検知状態であり、かつ、前記移動方向判定部が移動方向の判定結果を確定していない状態において、前記第1増幅信号の平均値の変化に基づいて、前記第1基準信号を更新するように構成されていることを特徴としている。
【0013】
従って、第2検知領域内での物体の検知中に、周りの状態が変化してしまうような状況(例えば、便座装置に利用している場合に、便座装置前の人体を検知して便蓋を開けた場合等)となり、第1基準信号のレベルが変化してしまった場合には、速やかに第1基準信号を更新することができ、適切な基準信号で物体の検知の判定をすることができる。また逆に、移動方向判定部の判定結果も利用することで、不用意に更新してしまうことも防止できる。
【0014】
請求項4では、前記物体検知装置において、前記第1判定部が第1検知領域の物体を検知中において、前記移動方向判定部による第1検知領域から第2検知領域に向けた移動の非検知状態が、所定時間経過することにより、第1検知領域内での物体の継続した検知を判定し、前記第1判定部とは独立に信号を出力する第3判定部を備えたことを特徴としている。
【0015】
従って、第1検知領域内での物体の検知の継続を判定することにより、物体検知装置を組み込んだ制御機器の使用を確定(例えば便器洗浄装置であれば、便器洗浄をする必要ありと判断する等)したり、必要以上に留まっていることを検出したりするのに有効な信号を得ることができる。また前記第1判定部とは独立に信号を出力することにより、信号出力のタイミングを自由に設定することもできる。さらに検知対象となる物体が人体である場合等で、検知中に動きも無い状態が続けば、人体に異常が発生していることを検出することもでき、様々な用途への応用が可能となる。
【0016】
請求項5では、前記物体検知装置は、送信波と物体によって跳ね返された受信波とを各々同数に分割し、位相差生成部を介して干渉させることによって得られる互いに位相の異なる定在波を各々検波して複数の検波信号を得るものであり、前記第1増幅部は、前記複数の検波信号を各々増幅して複数の第1増幅信号を出力するものであり、また、前記第2増幅部は、前記複数の第1増幅信号を各々高域通過フィルタを通過させた後に増幅し、複数の第2増幅信号を出力するものであり、さらに前記基準信号設定部は、前記複数の第1増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第1基準信号を設定すると共に、前記複数の第2増幅信号の各々の平均値に基づいて、複数の第2基準信号を設定するように構成されていることを特徴としている。
【0017】
従って、位相の異なる複数の検波信号を各々増幅し、これらを利用しているので、定在波による1/2波長毎の節を互いに補うことができ、第1増幅信号を利用した判定だけでも、より安定した物体の検知をすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施例の物体知装置1の構成を示すブロック図であり、図2は、物体検知装置1の基準信号設定部1gの構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施例の物体検知装置1は、10.525GHz近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波S1として送信する送信部1a、前記送信波S1が前方の人体等の物体で反射して得られる反射波を受信波S2として受信する受信部1b、前記送信波S1の一部と前記受信波S2を干渉させて検波信号S3を得る検波部1c、前記検波信号S3を増幅して第1増幅信号S4’を得る第1増幅部1d、前記第1増幅信号S4’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、交流成分信号S5とする高域通過フィルタ1e、前記交流成分信号S5を増幅して第2増幅信号S6’を得る第2増幅部1f、前記第1増幅信号S4’および第2増幅信号S6’を取り込んでA/D変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部1z、前記取込信号処理部1zにて得られた第1増幅信号S4および第2増幅信号S6各々のレベル判定の基準となる第1基準信号S7および第2基準信号S8を設定および供給する基準信号設定部1g、物体検知装置1の検知領域間の移動方向を前記第2増幅信号S6と第2基準信号S8により判定して移動方向判定結果S11を出力する移動方向判定部1j、前記第1増幅信号S4および第2増幅信号S6と、前記第1基準信号S7および第2基準信号S8と、前記移動方向判定結果S11とにより、物体検知装置1が備える2つの検知領域の内で検知領域の中心距離の近い第1検知領域の物体の有無を判定して第1検知信号S9を出力する第1判定部1h、前記第2増幅信号と前記第2基準信号S8とにより、検知領域の中心距離が遠い第2検知領域の物体の有無を判定して第2検知信号S10を出力する第2判定部1iで構成されている。
また基準信号設定部1gには、前記第1増幅信号S4および第2増幅信号S6各々の第1平均値S12および第2平均値S13を演算する平均値演算部1n、前記第1基準信号S7および第2基準信号S8を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記第1平均値S12および第2平均値S13をもとに設定し直す更新判定部1k、前記更新判定部1kにて設定された前記第1基準信号S7および第2基準信号S8を記憶保持する基準信号記憶部1mから構成されている。
【0021】
次に各部で行う制御フローについて説明する。
図3は、前記第1判定部1hの第1検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずStep1zで、接近判定処理を移動方向判定部1jで行い、次のStep1aに進み、前記接近判定処理で判定された接近判定フラグを確認し、セット中であればStep1bに進み、クリア中ならそのままこの制御フローを抜ける。Step1bでは、第1増幅信号S4の現在値Wa(0)と第1基準信号S7の設定値Wazとの差分の絶対値が、第1オン判定閾値TH1以上かどうかを確認し、以上であればStep1dに進み、第1検知カウンタCnt1をカウントアップしてStep1eに進み、第1検知カウンタクリアタイマーTim1に第1検知カウンタクリア時間T1をセットし、さらにStep1hに進む。Step1hでは、前記第1検知カウンタCnt1が予め設定された第1検知カウント数N1に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。一方Step1bで、第1増幅信号S4の現在値Wa(0)と第1基準信号S7の設定値Wazとの差分の絶対値が、第1オン判定閾値TH1未満であればStep1cに進み、今度は第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第2オン判定閾値TH2以上かどうかを確認し、以上であればStep1gに進み、第2検知カウンタCnt2をカウントアップしてStep1iに進み、Step1eと同様に第1検知カウンタクリアタイマーTim1に第1検知カウンタクリア時間T1をセットし、さらにStep1jに進む。Step1jでは、前記第2検知カウンタCnt2が予め設定された第2検知カウント数N2に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。Step1hおよびStep1jで肯定された場合には、いずれもStep1kに進み、第1検知フラグをセットしてStep1nに進み、第1検知オフディレイタイマーTim2に第1検知オフディレイ時間T2をセットしてStep1pに進み、第1検知カウンタCnt1をクリアしてStep1qに進み、第2検知カウンタCnt2をクリアしてこの制御フローを抜ける。またStep1cで、第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第2オン判定閾値TH2未満であればStep1fに進み、第1検知カウンタクリアタイマーTim1が0かどうかを確認し、0でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。0の場合にはStep1p、Step1qと進み、前記第1検知カウンタCnt1および第2検知カウンタCnt2の両カウンタをクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、確実に物体が検知したい第1検知領域に近付いている状況下で、オン判定を行うことができる。また、増幅率の異なる2つの増幅信号を併用することで、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にもわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。さらにタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第1検知カウンタクリアタイマーTim1および第1検知オフディレイタイマーTim2は、明記していないが、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【0022】
図4は、前記第1判定部1hの第1検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずStep2zで、離遠判定処理を移動方向判定部1jで行い、次のStep2aに進み、前記離遠判定処理で判定された離遠判定フラグを確認し、セット中であればStep2bに進み、前記オン判定にてセットした前記第1検知オフディレイタイマーTim2をクリアしてStep2dに進み、離遠判定フラグをクリアしてさらにStep2hに進み、第1検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。一方離遠判定フラグがクリア中ならStep2cに進み、第1増幅信号S4の現在値Wa(0)と第1基準信号S7の設定値Wazとの差分の絶対値が、第1オフ判定閾値TH3未満かどうかを確認し、以上であればStep2eに進み、前記第1検知オフディレイタイマーTim2に再び前記第1検知オフディレイ時間T2をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればStep2fに進み、今度は第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第2オフ判定閾値TH4未満かどうかを確認し、以上であればStep2eに進み、同様に前記第1検知オフディレイタイマーTim2に再び前記第1検知オフディレイ時間T2をセットして、この制御フローを抜ける。未満であればStep2gに進み、前記第1検知オフディレイタイマーTim2が0かどうかを確認し、0でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。0ならStep2hに進み、第1検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、物体が検知したい第1検知領域から離れた状況下であれば、確実にオフ判定を行うことができる。またもう一方で、第1オン判定閾値TH1>第1オフ判定閾値TH3、第2オン判定閾値TH2>第2オフ判定閾値TH4とすることにより、定在波の節近辺の位置に物体がある場合にも、容易にオフしないようにすることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【0023】
図5は、前記第2判定部1iの第2検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。まずStep3aで、第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第3オン判定閾値TH5以上かどうかを確認し、以上であればStep3cに進み、第3検知カウンタCnt3をカウントアップしてStep3dに進み、第3検知カウンタクリアタイマーTim3に第3検知カウンタクリア時間T3をセットし、さらにStep3eに進む。Step3eでは、前記第3検知カウンタCnt3が予め設定された第3検知カウント数N3に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。前記第3検知カウンタCnt3が予め設定された第3検知カウント数N3に達している場合には、Step3fに進み、第2検知フラグをセットしてStep3gに進み、第2検知オフディレイタイマーTim4に第2検知オフディレイ時間T4をセットしてStep3hに進み、第3検知カウンタCnt3をクリアしてこの制御フローを抜ける。またStep3aで、第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第3オン判定閾値TH5未満であればStep3bに進み、第3検知カウンタクリアタイマーTim3が0かどうかを確認し、0でない場合はこのままこの制御フローを抜けるようにしている。0の場合にはStep3hに進み、前記第3検知カウンタCnt3をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、増幅率の高い第2増幅信号を利用することで、第1検知領域より検知領域の中心距離が遠い第2検知領域をわずかな動きだけでオン判定を成立させることができ、より確実に物体の検知が可能となっている。またタイマー等の時間要素を加えることで、不要なカウンタの累積等を防止でき、誤検知を防止することができる。
なお、前記第3検知カウンタクリアタイマーTim3および第2検知オフディレイタイマーTim4は、他のタイマーと同様に、別のタイマールーチンで独立にカウントダウンされるようになっている。
【0024】
図6は、前記第2判定部1iの第2検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。まずStep4aで、第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第3オフ判定閾値TH6未満かどうかを確認し、以上であればStep4bに進み、前記オン判定でセットした第2検知オフディレイタイマーTim4に再び前記第2検知オフディレイ時間T4をセットしてこの制御フローを抜ける。未満であればStep4cに進み、前記第2検知オフディレイタイマーTim4が0かどうかを確認し、0でない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。0ならStep4dに進み、第2検知フラグをクリアして、この制御フローを抜ける。
このような制御フローにし、さらに第3オン判定閾値TH5>第3オフ判定閾値TH6と、増幅率の高い第2増幅信号を利用することにより、第1検知領域より検知領域の中心距離が遠い第2検知領域をわずかな動きだけで、容易にオフしないようにすることができ、一方でタイマー等の時間要素を加えることで、不要なオン状態の継続を防止することができ、より確実に物体の検知が可能となっている。
【0025】
図7は、移動方向判定部1jの第2検知領域から第1検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。まずStep5aでは、前記第2基準信号S8の設定値Wbzに対して第2増幅信号S6の現在値Wb(0)が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならStep5bへ進み、それ以外はStep5cへ進む。正であれば直近の最大値WbH1を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値WbL1を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Step5b〜Step5gでは、最大値と最小値の差分が増加傾向にあるかどうか確認し、Step5bのルートであれ、Step5cのルートであれ、3ステップ分通過すればStep5hへ進み、それ以外ではStep5i
へ進み、Wb(0)の振幅は増加傾向にないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Step5hでは、Wb(0)の一番古い最大値と最小値の差分が接近判定閾値TH7を超えているかどうか確認し、超えていれば接近判定フラグをセットし、超えていなければ十分に接近した距離ではないと判断し、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第2検知領域から第1検知領域に向かう接近動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に接近検知してしまうことも防止できる。
【0026】
図8は、移動方向判定部1jの第1検知領域から第2検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。まずStep6aでは、前記第2基準信号S8の設定値Wbzに対して第2増幅信号S6の現在値Wb(0)が大きいかどうか、つまり差分が正か負かを確認し、正ならStep6bへ進み、それ以外はStep6cへ進む。正であれば直近の最大値WbH1を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。逆に負であれば最小値WbL1を書き換え中である可能性があるため、以降の処理で利用しないようにしている。Step6b〜Step6gでは、最大値と最小値の差分が減少傾向にあるかどうか確認し、Step6bのルートであれ、Step6cのルートであれ、3ステップ分通過すればStep6hへ進み、それ以外ではStep6i
へ進み、Wb(0)の振幅は減少傾向にないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。Step6hでは、Wb(0)の一番古い最大値と最小値の差分が離遠判定閾値TH8を下回っているかどうか確認し、下回っていれば離遠判定フラグをセットし、下回っていなければ十分に離遠した距離ではないと判断し、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。
このような制御フローにすることで、確実に第1検知領域から第2検知領域に向かう離遠動作を検知することができ、また閾値判定を加えることで、不要に離遠検知してしまうことも防止できる。
【0027】
図9は、基準信号設定部1gの更新判定部1kの第1基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Step7aでは、第1検知フラグの状態、つまり第1検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればStep7bへ進み、セット中であればStep7gへ進んで第1基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Step7bでは、移動方向判定部1jで判定された接近判定フラグを確認し、クリアされていればStep7cへ進み、セット中であればStep7gへ進んで第1基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Step7cでは、移動方向判定部1jで判定された離遠判定フラグを確認し、クリアされていればStep7dへ進み、セット中であればStep7gへ進んで第1基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。上記のように3つのフラグを利用している理由は、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。次のStep7dでは、第1増幅信号S4の現在値Wa(0)と第1基準信号S7の設定値Wazとの差分の絶対値が、第1更新判定閾値TH9以下かどうかを確認し、以下であればStep7eへ進み、越えていればStep7gへ進んで第1基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、上記で確認した3つのフラグはセットされていないが、この判定中であったり、判定直前であるような場合に検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Step7fでは、第1増幅信号S4の現在の平均値Waavg(0)と第1基準信号S7の設定値Wazとの差分の絶対値が、第2更新判定閾値TH10以上かどうか確認し、以上であればStep7fへ進んで第1基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればStep7gへ進んで第1基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第1基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【0028】
図10は、基準信号設定部1gの更新判定部1kの第2基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。Step8aでは、第2検知フラグの状態、つまり第1検知領域に物体を検知しているかどうかを確認し、クリア中であればStep78へ進み、セット中であればStep8eへ進んで第2基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。Step8bでは、第2増幅信号S6の現在値Wb(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第3更新判定閾値TH11以下かどうかを確認し、以下であればStep8cへ進み、越えていればStep8eへ進んで第2基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このようにフラグによる判定や閾値判定をしているのは、検知したい物体により変化した平均値を誤って認識し、不要意な更新を行ってしまうのを防止するためである。Step8cでは、第2増幅信号S6の現在の平均値Wbavg(0)と第2基準信号S8の設定値Wbzとの差分の絶対値が、第4更新判定閾値TH12以上かどうか確認し、以上であればStep8dへ進んで第2基準信号更新フラグをセットして抜けるようにしている。未満であればStep8eへ進んで第2基準信号更新フラグをクリアして抜けるようにしている。このように閾値判定をしているのは、平均値の変動が少なく安定状態である場合に第2基準信号の更新を行うことを防止することができるためである。
【0029】
図11は、基準信号設定部1gの更新判定部1kの第1基準信号設定フローを示すフローチャート図である。まずStep9aで、前記第1基準信号更新判定で判定される第1基準信号更新判定フラグを確認し、セット中であればStep9bに進み、第1増幅信号S4の現在の平均値Waavg(0)と第1増幅信号S4の過去の平均値Waavg(n)との差分の絶対値が、第1設定判定閾値TH13以下かどうかを確認し、以下であればStep9cに進み、第1設定カウンタCnt4をカウントアップしてStep9dに進み、第1設定カウンタCnt4が予め設定された第1設定カウント数N4に達したかを確認し、未達の場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。達している場合にはStep9eに進み、第1増幅信号S4の現在の平均値Waavg(0)を第1基準信号S7の設定値WazをセットしてStep9fに進み、第1基準信号更新フラグをクリアしてさらにStep9gに進み、第1設定カウンタCnt4をクリアしてこの制御フローを抜ける。一方Step9aで、第1基準信号更新フラグがクリア中であった場合と、Step9bで第1増幅信号S4の現在の平均値Waavg(0)と第1増幅信号S4の過去の平均値Waavg(n)との差分の絶対値が、第1設定判定閾値TH13を越えている場合にはStep9gに進み、前記第1設定カウンタCnt4をクリアしてこの制御フローを抜ける。
このような制御フローにすることで、第1増幅信号S4の平均値が一定時間安定している状態のその平均値を第1基準信号Wbzとすることができ、適切な基準信号を利用することで、より確実に物体の検知が可能となっている。
また改めて図示しないが、第2基準信号設定フローについても利用する信号は異なるが概ね同様の制御フローである。
さらに上記の制御フローを束ねる物体検知装置1のメインフローについて説明する。
【0030】
図20は、物体検知装置1の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
まず最初にStep13aで、2つの増幅部から出力される各部で利用する2つの増幅信号の取込信号処理部1zで取込信号処理を行い、次のStep13bに進む。図1でも記述したように、この取込信号処理ではアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換や、現在値を含めた複数の過去値や過去を含めた複数の極大極小値を、サンプリング更新による時間経過に伴うデータシフトをしながら記憶処理する等の信号処理が行われている。Step13bでは、第2検知フラグの状態を確認し、クリア中であればStep13cに進み、第2オン判定処理を行い、Step13i以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。セット中であればStep13dへ進み、第1検知フラグを確認する。第1検知フラグがセット中であればStep13fに進み、第1オフ判定処理を行い、Step13i以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリア中であればStep13eに進み、第1オン判定処理を行い、Step13gに進む。Step13gでは、前記第1オン判定処理で第1検知フラグがセットされたかを確認し、セットされていれば次に進み、Step13i以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。クリアのままならStep13hに進み、引き続き第2オフ判定処理を行い、Step13i以降の各処理を行い、この制御フローを抜けて次のサンプリングまで待機するようになっている。
このような制御フローにすることで、物体の有無の検知を適宜行うことができる。
なおここでは、物体検知装置1に対して物体は第2検知領域への侵入なしに第1検知領域に侵入することがない場合を前提としており、第2検知領域の物体の有無の検知を優先している。
【0031】
次に、本発明の第2実施例として2位相の物体検知装置について説明する。
図12は、本発明の第2実施例の物体検知装置2の構成を示すブロック図であり、また図13は、物体検知装置2の基準信号設定部2gの構成を示すブロック図である。
本発明の第2実施例の物体検知装置2も、位相の異なる2位相分の信号がある点を除けば、第1実施例の物体検知装置1とほぼ同様な構成で、10.525GHz近傍の周波数を中心周波数とする高周波の電波を送信波S21として送信する送信部2a、前記送信波S21が人体等の物体で反射して得られる反射波を、受信波S22として受信する受信部2b、前記送信波S21の一部と前記受信波S22をそれぞれ2つに分割して、前記送信波S21の分割した2つの送信波の位相を90度ずらす位相差生成部2c、位相差生成部2xで得られた位相の異なる2つの送信波S23と分割された受信波S24を、それぞれ干渉させて90度位相の異なる第1位相検波信号S25と第2位相検波信号S29を得る検波部2c、前記第1位相検波信号S25を増幅して、第1位相第1増幅信号S26’を得る第1位相第1増幅部2d、前記第2位相検波信号S29を増幅して、第2位相第1増幅信号S30’を得る第2位相第1増幅部2k、前記第1位相第1増幅信号S26’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第1位相交流成分信号S27とする第1位相高域通過フィルタ2e、前記第2位相第1増幅信号S30’の信号レベルを振幅可能な範囲の中心レベルに変換し、第2位相交流成分信号S31とする第2位相高域通過フィルタ2m、前記第1位相交流成分信号S27を増幅して、第1位相第2増幅信号S28’を得る第1位相第2増幅部2f、前記第2位相交流成分信号S31を増幅して、第2位相第2増幅信号S32’を得る第2位相第2増幅部2n、前記各々の増幅信号を各々取り込んでA/D変換処理や過去値をシフトしながら記憶する等の信号処理を行う取込信号処理部2z、前記取込信号処理部2zにて得られた各々の増幅信号の各々のレベル判定の基準となる第1位相第1基準信号および第2位相第1基準信号S33と、第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34とを、設定および供給する基準信号設定部2g、物体検知装置2の検知領域間の移動方向を、前記第1位相第2増幅信号S28および第2位相第2増幅信号S32と、第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34とにより判定して移動方向判定結果S37を出力する移動方向判定部2j、前記全増幅信号と前記全基準信号および前記移動方向判定結果S37とにより、物体検知装置2が備える複数の検知領域の内で最も中心距離の近い第1検知領域の物体の有無を判定して第1検知信号S35を出力する第1判定部2h、前記第1位相第2増幅信号S28および第2位相第2増幅信号S32と前記第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34とにより、第1検知領域より中心距離が遠い第2検知領域の物体の有無を判定して第2検知信号S36を出力する第2判定部2i、さらに前記第1検知信号S35と移動方向判定結果S37と、前記第1位相第2増幅信号S28および第2位相第2増幅信号S32と、前記第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34とにより、前記第1検知領域内での物体の継続した検知を判定し検知継続判定信号S40を出力する第3判定部2pから構成されている。
【0032】
また基準信号設定部2gには、前記第1位相第1増幅信号S26および第2位相第1増幅信号S30の各々の平均値S38と、前記第1位相第2増幅信号S28および第2位相第2増幅信号S32の各々の平均値S39を演算する平均値演算部2S、前記第1位相第1基準信号および第2位相第1基準信号S33と、第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34を更新すべきかどうか判定し、その結果に応じて前記各々の平均値をもとに設定し直す更新判定部2r、前記更新判定部2rにて設定された前記第1位相第1基準信号および第2位相第1基準信号S33と、第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号S34を記憶保持する基準信号記憶部2qから構成されている。
上記のように、第2の実施例の物体検知装置2では、第1実施例の人体検知装置2と比較し、2つの90度位相の異なる検波信号を利用し、定在波の波長の1/2の距離を周期とした節に対して互いの節の部分を効率的に補うことができるような構成としている。 次に、上記本発明の第2の実施例である物体検知装置2を制御機器に組み込んだ実施例として便器装置について図面に基づいて説明する。
【0033】
図14は、本発明の第2実施例の物体検知装置2を組み込んだ便器装置3をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
便器装置3は大きく分けて、陶器で構成された土台となる便器部7、便器装置3の備える用便後の局部を温水で洗浄する局部洗浄や用便後に便器部7内に洗浄水を流す便器洗浄といった各機能を司る各機能生成手段と、前記各機能生成手段を制御する制御手段、および便器装置3の前記各機能の不用意な動作の防止や、使用者が適切に使用するための手段として組み込まれている使用者を検知する本発明の第2実施例の物検知装置2を、内部に収納する本体部4、内部に加熱手段を備えて本体部4に回転自在に枢軸された便座部5、そして便座部5の開口部を閉止状態にて塞ぐ便座部5と同様に本体部4に回転自在に枢軸された便蓋部6から構成されている。また、高周波の電波は、本体部4の外郭部材であるABS樹脂や、便蓋部6の構成部材であるPPを透過することが可能であるため、フィルタ等の別部材を組み込むような切り欠き等を本体部4の外郭部材の人体検知方向には設けておらず、本体部4に被水等が起きても内部への浸水することがないようになっている。
ここで物体検知装置2は、便座部5と便蓋部6が回転自在に枢軸されている位置の後方で、左右方向において略中央に配置されており、高さ方向は、枢軸されている高さとほぼ同等の位置に配置している。また本体部4内への組込状況は、本体部4の対向する外郭部材の内壁面と略平行に配置されている。このように配置しているのは、高周波の電波は本体部4や便蓋部6等の構成部材である樹脂を透過する一方で、誘電率の異なる境界面での反射や、構成部材内を透過する際の屈折が少なからず発生してしまためで、本体部4の外郭部材や開放状態の便蓋部6を透過する際において、入射角が垂直なので、垂直方向への反射は発生するが、屈折や反射による不要な方向への分散を抑えることができる。これにより、本体部4内に物体検知装置2を配置したことによる本来物体検知装置2が備えている検知感度の低下を抑えることができる。
【0034】
図21は、便器装置3に組み込んだ場合の物体検知装置2が物体の有無を検知する2つの検知領域を示す側面図である。検知領域の中心距離が近い第1検知領域は、便器装置3が備える便座部5に着座した人体C1を検知するための検知領域である着座検知領域Aである。前記着座検知領域Aは、便座部5上方で本体部前方に位置し、検知領域の中心点A1は標準的な位置に着座した人体C1の中心部近辺となっており、物体検知装置2からの距離A2はおよそ10cm〜20cm程度である。また検知領域の中心距離が遠い第2検知領域は、便器装置3の前方に立ち、脱衣や着衣といった動作を行う立ち姿勢の人体C2を検知するための検知領域である遠方検知領域Bである。前記遠方検知領域Bは、前記着座検知領域Aと同一直線上にあり、検知領域の中心点B1は標準的な位置に立つ立ち姿勢の人体C2の中心部近辺となっており、物体検知装置2からの距離B2はおよそ60cm〜80cm程度である。
次に、検知したい物体である人体検知中に起こる便蓋部6の開閉姿勢変化による影響について、信号波形の一例をもとに説明する。
【0035】
図15は、便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の第1位相第1増幅信号の信号波形の1例を示す図である。(a)は使用状況全体を示す図であり、(b)は便蓋部6の開放時近傍の拡大図であり、(c)は便座部5への着座動作近傍の拡大図である。
図15において、大きめの振幅をともなった信号波形は、図12で示した第1位相第1増幅信号S26の離散時間領域での信号波形W1(z)であり、前記信号波形の振幅の略中心を通った振幅の少ない信号波形は、図13で示した平均値演算部2sで演算された平均値S38の1つである第1位相第1増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形W1avg(z)である。また1点鎖線で示しているのは、前記第1位相第1基準信号および第2位相第1基準信号S33の1つである第1位相第1第1基準信号の設定値W1Zである。なおこの第1位相第1基準信号の設定値W1Zは、平均値の信号波形W1avg(z)が安定した状態で更新されるため、図15(b)に示すように更新点P2’でステップ状に変化する。
【0036】
(a)に示す信号波形をもとに便器装置3の使用状況を時間的流れで説明する。
まず左端は便蓋部6の閉止状態での待機状態である。その後トイレ内への入室点P1に達し、人体の遠方領域での動きによりW1(z)の振幅が若干大きくなる。次に便蓋部6の開放動作開始点P2に達し、この便蓋部6の動きによりW1(z)が振幅の中心も含めて大きく変動すると共に、W1avg(z)も大きく変動する。さらに脱衣動作等を行った後、着座に向けた接近動作開始点P3に達し、W1avg(z)は安定したままW1(z)の振幅が連続的に増加傾向となる。着座点P4に達すると、W1(z)の振幅はほとんどなくり、W1avg(z)も含め着座に向けた接近動作中のW1avg(z)からはずれた状態で安定する。用便終了後の離座動作開始点P5に達すると、W1(z)の振幅が連続的に減少傾向となり、W1avg(z)は着座に向けた接近動作中と同レベルに安定する。その後の着衣動作等では先の脱衣動作と同様な状態が続く。また図示していないが、便蓋部6の閉止動作が入れば、先述した便蓋部6の開放動作開始点P2以前と同様な状態となる。
図15(b)と(c)を比較して分かるように、単純に信号波形と基準信号との差分信号のレベルだけで着座領域での人体を検知するようにしていると、便蓋部6の開放動作を着座領域での人体検知と判断してしまう恐れがあるのに対して、W1(z)の振幅の連続的な増加傾向等の接近判定を経由しない限り、着座領域での人体検知はないとしておけば、人体の着座動作と便蓋部6の開閉動作を区別することができる。つまり、遠方領域から着座領域に向けた移動を判定する必要がある。このため、図12に示すように、移動方向判定部2jで判定される移動方向判定結果S37を着座領域の判定に利用するようにしている。また、便蓋部6の開閉動作によるズレを補正するために、遠方領域において人体検知中であっても、基準信号を更新する必要があり、図9で示したStep7eの第1更新判定閾値TH9を、人体の動きにより生ずる差分信号のレベルよりも大きい値としている。このように設定しておけば、便蓋部6により、大きく平均値が変動した場合にも、適切に基準信号の更新を行うことができる。
【0037】
図16は、便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の2つの第2増幅信号の位相の関係を示すグラフである。(a)は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、(b)は接近時、(c)は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
2つの検波信号から得られる第1位相第2増幅信号W3および90度位相をずらした第2位相第2増幅信号W4は、互いに(a)に示すような関係にある。この状況において、2点差線で示す位置から左方向に動くことは接近を意味し、逆に右方向に動くことは離遠を意味している。これをそれぞれ時間軸で記載した図が(b)と(c)である。まず(b)で接近方向について説明すると、W4(z)が基準信号の設定値に向かう時に、W3(z)は最大値に向かう動きをする。またW3(z)は位相の90度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはW4(z)がW3(z)に対して先行することになる。次に(c)で離遠方向について説明すると、、W3(z)が基準信号の設定値に向かう時に、W4(z)は最大値に向かう動きをする。またW4(z)は位相の90度分遅れて基準信号の設定値に向かう動きとなる。このため、接近方向への動きに対してはW3(z)がW4(z)に対して先行することになる。つまり、移動方向の違いで互いの時間領域での遅れと進みが逆転することになる。これを利用することで移動方向の判定は可能である。
【0038】
以下に、上記を利用した接近判定のフローを説明する。
図17は、便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の移動方向判定部2jの接近判定フローを示すフローチャート図である。
まずStep10aでは、W4(z)の直前値W4(1)と現在値W4(0)の差分が第2増幅信号変動判定閾値THA以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならStep10bへ進み、未満ならStep10gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW4(z)が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にStep10bでは、現在値W4(0)と第2位相第2基準信号の設定値W4Zとの差分の絶対値が第2位相第2基準信号の設定値近傍判定閾値THB以内かどうか確認し、以内ならStep10cへ進み、超えるならStep10gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW4(z)が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Step10cでは、現在値W3(0)と第1位相第2基準信号の設定値W3Zとの差分の絶対値が接近判定閾値THC以上かどうか確認し、以上ならStep10dへ進み、未満ならStep10gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW3(z)が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認と十分に大きな振幅が発生しているかの確認をしており、振幅が小さければ無視するようにしている。Step10dでは、接近検知カウンタCCNTをカウントアップし、さらにStep10eに進み、接近判定継続タイマーCTIMに接近判定継続時間TAを設定してStep10fへ進み、Step10fでは、接近検知カウンタCCNTの値が接近検知カウント数NAに達したかどうか確認し、達したならStep10jへ進み、接近判定フラグをセットし、未達ならStep10kへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Step10gでは、前記接近判定継続タイマーCTIMが0かどうかを確認し、0でないならそのままStep10kへ進み、また0となっているならStep10hに進み前記接近検知カウンタCCNTをクリアし、さらにStep10iに進み、前記接近判定継続タイマーCTIMをクリアしてStep10kへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。
【0039】
次に、逆向きの離遠判定のフローを説明する。
図18は、便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の移動方向判定部2jの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
まずStep11aでは、W3(z)の直前値W3(1)と現在値W3(0)の差分が第2増幅信号変動判定閾値THD以上かどうか大小関係も含めて確認し、以上ならStep11bへ進み、未満ならStep11gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW3(z)が基準信号の設定値に向かう状態かどうかの確認をしており、また変動量が少ない場合は無視するようにしている。次にStep11bでは、現在値W3(0)と第1位相第2基準信号の設定値W3Zとの差分の絶対値が第1位相第2基準信号の設定値近傍判定閾値THE以内かどうか確認し、以内ならStep11cへ進み、超えるならStep11gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW3(z)が基準信号の設定値に達したかどうかの確認をしており、きっちりその瞬間を検出できるか不明であるため、閾値を設けてある程度の範囲をカバーするようにしている。Step11cでは、現在値W4(0)と第2位相第2基準信号の設定値W4Zとの差分の絶対値が離遠判定閾値THF以下かどうか確認し、以下ならStep11dへ進み、越えるならStep11gへ進むようにしている。ここでは、図16(b)で示したW4(z)が最大値に向かう状態となっているかどうかの確認とある程度振幅が小さくなっているかの確認をしており、振幅が大きければ無視するようにしている。Step11dでは、離遠検知カウンタRCNTをカウントアップし、さらにStep11eに進み、離遠判定継続タイマーRTIMに離遠判定継続時間TBを設定してStep11fへ進み、Step11fでは、離遠検知カウンタRCNTの値が離遠検知カウント数NBに達したかどうか確認し、達したならStep11jへ進み、離遠判定フラグをセットし、未達ならStep11kへ進み、離遠判定フラグをクリアして抜けるようにしている。一方Step11gでは、前記離遠判定継続タイマーRTIMが0かどうかを確認し、0でないならそのままStep11kへ進み、また0となっているならStep11hに進み前記離遠検知カウンタRCNTをクリアし、さらにStep11iに進み、前記離遠判定継続タイマーRTIMをクリアしてStep11kへ進み、接近判定フラグをクリアして抜けるようにしている。ここでは、単発の動作ではなく連続的な動作を検知するようにしており、複数回の検知とまた所定時間の継続を考慮させている。もちろん継続性がなければ、無視することができる。上記実施例では、時間領域において先行する側が基準信号の設定値に向かうポイントを移動方向の判定に利用しているが、逆に遅れ側が基準信号の設定値に向かうポイントや、最大値や最小値近傍の上昇方向と下降方向との切り替わりポイントを利用することも可能である。
【0040】
次に、第3判定部2pの制御フローについて説明する。
図19は、第3判定部2pの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
Step12aでは、着座検知中かどうかを確認し、検知中であればStep12bへ進み、移動方向判定部2jでの接近もしくは離遠のいずれかの判定フラグがセットされているかどうかを確認し、いずれもクリアされていればStep12cへ進み、2位相分のいずれか一方でも第2増幅信号に所定以上の振幅があるかどうか確認し、いずれの第2増幅信号も振幅が少ないのであれば、Step12dへ進み、検知継続カウンタECNTをカウントアップし、Step12fに進み、前記検知継続カウンタECNTが検知継続判定カウント数NXに達したかどうか確認し、達していればStep12gに進み、検知継続フラグをセットしてこの制御フローを抜けるようにしている。達していない場合はそのままこの制御フローを抜けるようにしている。また一方でStep12aで着座非検知中であった場合や、Step12bで移動方向判定部2jでの接近もしくは離遠のいずれか一方でも判定フラグがセットされている場合や、Step12cで2位相分のいずれか一方でも第2増幅信号に所定以上の振幅がある場合、Step12eへ進み、前記検知継続カウンタECNTをクリアし、さらにStep12hに進み、検知継続フラグをクリアしてこの制御フローを抜けるようにしている。このような制御フローにしているのは、人体は例え着座していてもある程度の動きがあるはずだが、もし仮に動きが完全に無くなってしまった場合には、何らかその人体に異常があったと考えるため、これを物体検知装置2自身で行えるようにするためであり、逆に少しでも、動きがあれば容易に前記検知継続カウンタECNTはクリアできるため、本当に異常な時だけ検知継続フラグをセットすることができ、便座装置3に直接判定信号を送ることができる。また、物体の存在の継続だけを判定する場合には、この制御フローからStep12cを省くことで容易に対応することができ、さらに、カウンタのクリア条件に時間的要素を加味することで累積的に処理して、便座装置3の利用判定を行い自動便器洗浄等の機能を確定させることもできる。
【0041】
なお、ここでは改めて他の制御フローについては記載していないが、各部が行う制御フローは、本発明の第1の実施例にて説明してきた図3から図11および図20に示す制御フローが適用できる。例えば、図3の制御フローを例に上げると、Step1bでは1つ第1増幅信号を利用しているが、ここを2位相分の第1増幅信号で判定し、いずれか一方でも満足すればStep1dに進むようにできる。このようにすることでより確実にオン判定ができる。
また、本発明の実施例では、人体検知装置は10.525GHz近傍の周波数を送信波の中心周波数とする電波で検知するもので記載したが、マイクロ波やミリ波と称される高周波の電波であれば、特に使用する周波数を限定するものではない。
また、本発明の人体検知装置を組み込んだ制御機器に、便器部と一体となった便器装置を例として記載したが、便器装置としては便器部と別体となったものでも良く、また、可動部等を備えた人体以外の定在波の影響を受けるような他の制御機器にも好適であり、特に制御機器を限定するものではない。
また本発明では、着座検知領域Aと遠方検知領域Bの2つの間についての説明であったが、例えば、さらに遠い検知領域を持つような場合等では、もととなる信号である検波信号を各々検知したい検知領域に応じた適切な第1増幅部で増幅し、さらに高域通過フィルタと第2増幅部を設けて、隣り合う検知領域の組合せで検知するよう構成することで、容易に対応することができ、さらに複数の検知領域の物体の有無を検知することを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の物体知装置1の構成を示すブロック図である。
【図2】物体検知装置1の基準信号設定部1gの構成を示すブロック図である。
【図3】第1判定部1hの第1検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図4】第1判定部1hの第1検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図5】第2判定部1iの第2検知領域における物体検知のオン判定フローを示すフローチャート図である。
【図6】第2判定部1iの第2検知領域における物体検知のオフ判定フローを示すフローチャート図である。
【図7】移動方向判定部1jの第2検知領域から第1検知領域に向かう接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図8】移動方向判定部1jの第1検知領域から第2検知領域に向かう離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図9】基準信号設定部1gの更新判定部1kの第1基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図10】基準信号設定部1gの更新判定部1kの第2基準信号更新判定フローを示すフローチャート図である。
【図11】基準信号設定部1gの更新判定部1kの第1基準信号設定フローを示すフローチャート図である。
【図12】本発明の第2実施例の物体検知装置2の構成を示すブロック図である。
【図13】物体検知装置2の基準信号設定部2gの構成を示すブロック図である。
【図14】本発明の第2実施例の物体検知装置2を組み込んだ便器装置3をトイレに設置した状態を示す全体斜視図である。
【図15】便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の第1位相第1増幅信号の信号波形の1例を示す図である。(a)は使用状況全体を示す図であり、(b)は便蓋部6の開放時近傍の拡大図であり、(c)は便座部5への着座動作近傍の拡大図である。
【図16】便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の2つの第2増幅信号の位相の関係を示すグラフである。(a)は検知対象物との距離による出力レベルと位相の関係を示すグラフであり、(b)は接近時、(c)は離遠時の時間領域での出力レベルと位相の関係を示す図である。
【図17】便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の移動方向判定部2jの接近判定フローを示すフローチャート図である。
【図18】便器装置3に組み込んだ物体検知装置2の移動方向判定部2jの離遠判定フローを示すフローチャート図である。
【図19】第3判定部2pの検知継続判定フローを示すフローチャート図である。
【図20】物体検知装置1の物体検知のメインフローを示すフローチャート図である。
【図21】便器装置3に組み込んだ場合の物体検知装置2が物体の有無を検知する2つの検知領域を示す側面図である。
【符号の説明】
1、2 … 物体検知装置, 1a、2a …送信部, 1b、2b … 受信部,
1c、2c … 検波部, 1d … 第1増幅部, 1e … 高域通過フィルタ,
1f … 第2増幅部, 1g、2g … 基準信号設定部,
1h、2h … 第1判定部, 1i、2i … 第2判定部,
1j、2j … 移動方向判定部, 1k、2r … 更新判定部,
1m、2q … 基準信号記憶部, 1n、2s … 平均値演算部,
1z、2z … 取込信号処理部,
2d … 第1位相第1増幅部, 2e … 第1位相高域通過フィルタ,
2f … 第1位相第2増幅部, 2k … 第2位相第1増幅部,
2m … 第2位相高域通過フィルタ, 2g … 第2位相第2増幅部,
2p … 第3判定部, 2x … 位相差生成部, 3 … 便器装置,
4 … 本体部, 5 … 便座部, 6 … 便蓋部, 7 … 便器部,
S1、S21 … 送信波, S2、S22 … 受信波, S3 … 検波信号,
S4 … 第1増幅信号, S4‘ … 取込信号処理前の第1増幅信号,
S5 … 交流成分信号, S6 … 第2増幅信号,
S6‘ … 取込信号処理前の第2増幅信号,
S7 … 第1基準信号, S8 … 第2基準信号,
S9、S35 … 第1検知信号, S10、S36 … 第2検知信号,
S11、S37 … 移動方向判定結果,
S12 … 第1平均値, S13 … 第2平均値,
S23 … 位相の異なる2つの送信波, S24 … 分割された受信波,
S25 … 第1位相検波信号, S26 … 第1位相第1増幅信号,
S26‘ … 取込信号処理前の第1位相第1増幅信号,
S27 … 第1位相交流成分信号, S28 … 第1位相第2増幅信号,
S28‘ … 取込信号処理前の第1位相第2増幅信号,
S29 … 第2位相検波信号, S30 … 第2位相第1増幅信号,
S30‘ … 取込信号処理前の第2位相第1増幅信号,
S31 … 第2位相交流成分信号, S32 … 第2位相第2増幅信号,
S32‘ … 取込信号処理前の第2位相第2増幅信号,
S33 … 第1位相第1基準信号および第2位相第1基準信号,
S34 … 第1位相第2基準信号および第2位相第2基準信号,
S35 … 第1検知信号, S36 … 第2検知信号,
S37 … 移動方向判定結果, S40 … 検知継続判定信号,
S38 … 第1位相および第2位相の第1増幅信号各々の平均値,
S39 … 第1位相および第2位相の第2増幅信号各々の平均値,
Wa(0) … 第1増幅信号の現在値, WaZ … 第1基準信号の設定値,
Waavg(0) … 第1増幅信号の現在の平均値,
Waavg(n) … 第1増幅信号の過去の平均値,
Wb(0) … 第2増幅信号の現在値, WbZ … 第2基準信号の設定値,
Wbavg(z) … 第2増幅信号の現在の平均値,
WbH1、WbH2、WbH3 … 第2増幅信号最大値[末尾1が直近],
WbL1、WbL2、WbL3 … 第2増幅信号最小値[末尾1が直近],
W1(z) … 第1位相第1増幅信号の離散時間領域での信号波形,
W1avg(z) … 第1位相第1増幅信号平均値の離散時間領域での信号波形,
※[W1(0)他のz=0は現在値を示す]
W1Z … 第1位相第1基準信号の設定値,
W3(z) … 第1位相第2増幅信号[W3(0)は現在値],
W4(z) … 第2位相第2増幅信号[W4(0)は現在値],
W3Z … 第1位相第2基準信号の設定値,
W4Z … 第2位相第2基準信号の設定値,
P1 … 入室点, P2 … 便蓋部開放動作開始点,
P2’ … 更新点, P3 … 着座動作開始点,
P4 … 着座点, P5 … 離座動作開始点,
TH1 … 第1オン判定閾値, TH2 … 第2オン判定閾値,
TH3 … 第1オフ判定閾値, TH4 … 第2オフ判定閾値,
TH5 … 第3オン判定閾値, TH6 … 第3オフ判定閾値,
TH7 … 接近判定閾値, TH8 … 離遠判定閾値,
TH9 … 第1更新判定閾値, TH10 … 第2更新判定閾値,
TH11 … 第3更新判定閾値, TH12 … 第4更新判定閾値,
TH13 … 第1設定判定閾値, THL … 着座検知閾値
THA … 第2増幅信号変動判定閾値,
THB … 第2位相第2基準信号の設定値近傍判定閾値,
THC … 接近判定閾値,
THD … 第1位相第2基準信号の設定値近傍判定閾値,
THE … 離遠判定閾値1, THF … 離遠判定閾値2,
Cnt1 … 第1検知カウンタ, Cnt2 … 第2検知カウンタ,
Cnt3 … 第3検知カウンタ, Cnt4 … 第1設定カウンタ,
CCNT … 接近検知カウンタ, RCNT … 離遠検知カウンタ,
ECNT … 検知継続カウンタ,
Tim1 … 第1検知カウンタクリアタイマー,
Tim2 … 第1検知オフディレイタイマー,
Tim3 … 第3検知カウンタクリアタイマー,
Tim4 … 第2検知オフディレイタイマー,
CTIM … 接近判定継続タイマー, RTIM … 離遠判定継続タイマー,
CTIM … 接近判定継続タイマー, RTIM … 離遠判定継続タイマー,
N1 … 第1検知カウント数, N2 … 第2検知カウント数,
N3 … 第3検知カウント数, N4 … 離遠検知カウント数,
NA … 接近検知カウント数, NB … 離遠検知カウント数,
NX … 検知継続カウント数,
T1 … 第1検知カウンタクリア時間, T2 … 第1検知オフディレイ時間,
T3 … 第3検知カウンタクリア時間, T4 … 第2検知オフディレイ時間,
Step1a〜Step13g … 制御ステップ,
A … 着座(第1)検知領域, A1 … 着座検知領域の中心(狙い)点,
A2 … 着座検知領域の中心距離, B … 遠方(第2)検知領域,
B1 … 遠方検知領域の中心(狙い)点, B2 … 遠方検知領域の中心距離,
C1 … 着座した人体, C2 … 立ち姿勢の人体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an object detection device that detects an object using high-frequency radio waves, and particularly to detection of an object including stillness in a plurality of detection target regions within a very short distance (within several cm to several m). The present invention relates to a suitable object detection device.
[0002]
[Prior art]
A conventional object detection device that uses a high-frequency radio wave, including a stationary state, has an updatable reference signal that is learned without detecting an object, and a Doppler signal level (the same as a detection signal generated by a standing wave). ) And a signal detected by comparing the level of a difference signal with a predetermined threshold value. (For example, see Patent Document 1)
In the same document, there is also proposed one that uses the AC component of a Doppler signal to determine the presence or absence of an object.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-62526 (page 1-7, FIGS. 1 to 13)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional object detection device, the shortest distance from the object detection device of the detection region to be detected including a stationary state is about several centimeters in a plurality of detection regions, and conversely the longest of the detection regions farther than the detection region. When the distance is at a level such as several meters, the magnitude of the signal changes in inverse proportion to the square of the distance. Therefore, if a signal at the same level is used, A / D for obtaining a signal used by the microcomputer. If the conversion unit does not have sufficient resolution, an appropriate threshold value cannot be set for the far-side detection region, and the determination accuracy may be greatly reduced. (For example, the signal size is 1/100 at 10 cm and 1 m, and if the resolution is 10 bits, only 10 steps can be obtained.) This also applies to the case where the level of the differential signal is used. Even when the AC component of the Doppler signal is used in combination, the same problem occurs when the same level signal is used.
[0005]
In addition, since the reference signal can be updated during non-detection, a situation in which the surrounding state changes while an object is detected in a far detection area (for example, when the toilet seat is used in a toilet seat device) In the case of detecting the human body in front of the apparatus and opening the toilet lid, etc.), the reference signal becomes inappropriate, the level of the difference signal itself is shifted, and the problem that it is easy to detect erroneously occurs.
In addition, as a countermeasure against the above-mentioned problem, even when the AC component is used in combination, there may be a case where it is not possible to observe a clear frequency movement due to the movement in the movement range or the state of fluctuation in a minute range rather than in a completely stationary state. There is a case that the defect cannot be compensated.
Furthermore, the difference signal level itself also has a portion with a low difference signal level that becomes a node for every ½ wavelength depending on the distance. When the difference signal level stops at a distance near the position of this node, the set threshold value is set. There is a high possibility that the state of lowering will continue, and it will be easier to detect non-detection.
The present invention has been made to solve at least one of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to detect an object including stillness in a plurality of detection target regions within a very short distance (within several cm to several m). An object of the present invention is to provide an object detection apparatus that can detect a stable and accurate state.
[0006]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the above object, a first amplifying unit that detects a standing wave in which a high-frequency transmission wave and a reception wave bounced off by an object interfere, amplifies the detection signal, and outputs a first amplified signal; A high-pass filter that extracts a signal having a predetermined frequency or more from the first amplified signal; a second amplifier that amplifies an output from the high-pass filter and outputs a second amplified signal; and the first amplified signal And a reference signal setting unit that sets the first reference signal and the second reference signal based on the average value of each of the second amplified signal and a second level that is a difference between the second amplified signal and the second reference signal A second determination unit configured to determine the presence or absence of an object in the second detection region based on the signal; and when the second determination unit determines that an object exists in the second detection region, the first amplification signal and the first 1st level signal which is the difference from 1 reference signal Alternatively, based on the second level signal, a first determination unit that determines the presence or absence of an object in the first detection region whose distance from the object detection device to the center of the detection region is closer than the second detection region; A movement direction determination unit that determines a movement direction based on a temporal change of the two amplified signals, and the movement direction determination unit starts from the second detection region when the amplitude of the second amplification signal tends to increase. It is determined as an approaching operation toward the first detection region, and when the amplitude of the second amplified signal is decreasing, it is determined as a separation operation from the first detection region toward the second detection region, and the moving direction determination is performed. The first determination unit is configured to determine the presence or absence of an object in the first detection region after detecting a movement from the second detection region to the first detection region by the unit. An object detection device is provided.
[0007]
Therefore, the presence or absence of an object in two detection areas with different center distances of the detection areas can be determined using amplification signals that are appropriate to each other. By using a high-amplification signal, even a small amount of object motion can be detected, so even when the object is located near the node of the standing wave, it can be compensated sufficiently and stable and accurate. It can be detected well. Further, since the reference signal is also set using the average value of each amplified signal, the deviation can be suppressed and can be detected with high accuracy. In addition, when there is no detection of an object in the second detection area farther than the first detection area, the presence / absence of an object in the first detection area is not determined, so that a reference signal other than the object to be detected is detected. Even if a deviation occurs, detection is not erroneously shifted to detection, and detection can be performed more stably and accurately.
[0009]
Accordingly, a situation in which the surrounding state changes during the detection of an object in the second detection region (for example, when using the toilet seat device, the human body in front of the toilet seat device is detected to detect the toilet lid. If the level of the first reference signal changes and the first level signal becomes a level at which an object in the first detection area is detected, it may be detected inadvertently. Can be prevented.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the object detection device includes a movement direction determination unit that determines a movement direction based on a temporal change of the second amplification signal, and the movement direction determination unit has an amplitude of the second amplification signal. When it is in an increasing tendency, it is determined that the approaching action is from the second detection area toward the first detection area, and when the amplitude of the second amplified signal is in a decreasing tendency, the movement from the first detection area is toward the second detection area. After determining that the operation is a separation operation, and when the first determination unit detects a movement from the first detection region to the second detection region while the detection determination of the object in the first detection region is performed, The first determination unit is configured to shift to non-detection of the object in the first detection region regardless of the level of the first level signal.
[0011]
Therefore, a situation in which the surrounding state changes during the detection of an object in the first detection region (for example, when the toilet seat device is used for the toilet seat device, the toilet seat is lifted by the separation operation). Even if the level of the first reference signal changes and the level of the first level signal maintains the level for detecting the object in the first detection area, it is surely shifted to non-detection. be able to.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the object detection device, the reference signal setting unit is configured such that the first determination unit is in a non-detection state of the object in the first detection region, and the movement direction determination unit displays the determination result of the movement direction. The first reference signal is configured to be updated based on a change in the average value of the first amplified signal in an undefined state.
[0013]
Accordingly, a situation in which the surrounding state changes during the detection of an object in the second detection region (for example, when using the toilet seat device, the human body in front of the toilet seat device is detected to detect the toilet lid. If the level of the first reference signal has changed, the first reference signal can be updated quickly, and the detection of the object can be determined with an appropriate reference signal. Can do. Conversely, by using the determination result of the moving direction determination unit, it is possible to prevent inadvertent updating.
[0014]
5. The non-detection of movement from the first detection region to the second detection region by the movement direction determination unit in the object detection device while the first determination unit is detecting an object in the first detection region. A third determination unit is provided that determines whether or not the object is continuously detected in the first detection region when a predetermined time has elapsed, and outputs a signal independently of the first determination unit. Yes.
[0015]
Therefore, the use of the control device incorporating the object detection device is confirmed by determining the continuation of the detection of the object in the first detection region (for example, if the toilet cleaning device is used, it is determined that the toilet cleaning is necessary). Etc.), or a signal effective for detecting that it stays more than necessary can be obtained. In addition, the signal output timing can be freely set by outputting the signal independently of the first determination unit. Furthermore, if the object to be detected is a human body, etc., and there is no movement during detection, it is possible to detect that an abnormality has occurred in the human body, which can be applied to various purposes. Become.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, the object detection device divides the transmission wave and the reception wave bounced back by the object into equal numbers, and obtains standing waves having different phases obtained by interfering with each other via the phase difference generation unit. A plurality of detection signals are obtained by each detection, and the first amplification unit amplifies each of the plurality of detection signals and outputs a plurality of first amplification signals, and the second amplification The unit amplifies the plurality of first amplification signals after passing through each of the high-pass filters, and outputs a plurality of second amplification signals. Further, the reference signal setting unit includes the plurality of first amplification signals. A plurality of first reference signals are set based on the average values of the amplified signals, and a plurality of second reference signals are set based on the average values of the plurality of second amplified signals. It is characterized by being.
[0017]
Accordingly, since a plurality of detection signals having different phases are amplified and used, the nodes at every half wavelength due to the standing wave can be supplemented with each other, and only the determination using the first amplification signal is possible. It is possible to detect a more stable object.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
The
The reference signal setting unit 1g includes an average value calculation unit 1n for calculating a first average value S12 and a second average value S13 of the first amplified signal S4 and the second amplified signal S6, the first reference signal S7, It is determined whether the second reference signal S8 should be updated, and is set by the update determination unit 1k and the update determination unit 1k that are reset based on the first average value S12 and the second average value S13 according to the result. The reference
[0021]
Next, a control flow performed in each unit will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing an on determination flow of object detection in the first detection region of the first determination unit 1h. First, at Step 1z, the approach determination process is performed by the movement direction determination unit 1j, and the process proceeds to the next Step 1a to check the approach determination flag determined at the approach determination process. If it is being set, the process proceeds to Step 1b. Exit this control flow. In Step 1b, the current value W of the first amplified signal S4 a (0) and the set value W of the first reference signal S7 az It is confirmed whether or not the absolute value of the difference with the first ON determination threshold value TH1 is greater than or equal to, and if so, the process proceeds to Step 1d, the first detection counter Cnt1 is incremented and the process proceeds to Step 1e, and the first detection counter clear timer Tim1 Is set to the first detection counter clear time T1, and the process proceeds to Step 1h. In Step 1h, it is confirmed whether or not the first detection counter Cnt1 has reached a preset first detection count number N1, and if not, the control flow is left as it is. On the other hand, at Step 1b, the current value W of the first amplified signal S4 a (0) and the set value W of the first reference signal S7 az If the absolute value of the difference between the two is less than the first ON determination threshold TH1, the process proceeds to Step 1c, and this time the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz Whether or not the absolute value of the difference between the two and the second ON determination threshold value TH2 is greater than or equal to the threshold value, proceeds to Step 1g, increments the second detection counter Cnt2, proceeds to Step 1i, and performs the first detection in the same manner as Step 1e. The first detection counter clear time T1 is set in the counter clear timer Tim1, and the process proceeds to Step 1j. In Step 1j, it is confirmed whether or not the second detection counter Cnt2 has reached a preset second detection count number N2. If the second detection counter Cnt2 has not been reached, the control flow is directly exited. If both Step 1h and Step 1j are affirmed, the process proceeds to Step 1k, the first detection flag is set and the process proceeds to Step 1n, the first detection off-delay timer Tim2 is set to the first detection off-delay time T2 and Step 1p is set. Then, the first detection counter Cnt1 is cleared and the process proceeds to Step 1q. The second detection counter Cnt2 is cleared and the control flow is exited. At Step 1c, the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz If the absolute value of the difference between the two is less than the second ON determination threshold TH2, the process proceeds to Step 1f to check whether or not the first detection counter clear timer Tim1 is 0. Yes. In the case of 0, the process proceeds to Step 1p and Step 1q, and both the first detection counter Cnt1 and the second detection counter Cnt2 are cleared and the control flow is exited.
By using such a control flow, it is possible to perform the ON determination under a situation where the object is surely approaching the first detection region to be detected. In addition, by using two amplified signals with different amplification factors in combination, it is possible to establish an ON determination with only a slight movement even when there is an object near the node of the standing wave. Detection is possible. Further, by adding a time element such as a timer, unnecessary accumulation of counters and the like can be prevented, and erroneous detection can be prevented.
Although the first detection counter clear timer Tim1 and the first detection off-delay timer Tim2 are not specified, they are counted down independently by another timer routine.
[0022]
FIG. 4 is a flowchart showing an object detection OFF determination flow in the first detection region of the first determination unit 1h. First, at Step 2z, the distance determination process is performed by the movement direction determination unit 1j, the process proceeds to the next Step 2a, the distance determination flag determined at the distance determination process is confirmed, and if set, the process proceeds to Step 2b. The first detection off-delay timer Tim2 set in the on determination is cleared and the process proceeds to Step 2d. The separation determination flag is cleared and the process proceeds to Step 2h. The first detection flag is cleared and the control flow is exited. On the other hand, if the separation determination flag is being cleared, the process proceeds to Step 2c, and the current value W of the first amplified signal S4 a (0) and the set value W of the first reference signal S7 az It is confirmed whether or not the absolute value of the difference between is less than the first off determination threshold TH3, and if it is above, the process proceeds to Step 2e, and the first detection off delay time T2 is set again in the first detection off delay timer Tim2. To exit this control flow. If it is less, the process proceeds to Step 2f, and this time the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz Whether or not the absolute value of the difference between the first detection off-delay time TH4 is less than the second off-determination threshold TH4, the process proceeds to Step 2e. Similarly, the first detection off-delay time T2 is set again in the first detection off-delay timer Tim2. Set and exit this control flow. If it is less, the process proceeds to Step 2g to check whether or not the first detection off-delay timer Tim2 is 0. If it is not 0, the control flow is left as it is. If 0, the process proceeds to Step 2h, the first detection flag is cleared, and the control flow is exited.
By adopting such a control flow, it is possible to reliably perform the off determination if the object is away from the first detection region to be detected. On the other hand, when the first on-determination threshold value TH1> the first off-determination threshold value TH3 and the second on-determination threshold value TH2> the second off-determination threshold value TH4, there is an object near the node of the standing wave. In addition, it can be prevented from being turned off easily, and an object can be detected more reliably.
[0023]
FIG. 5 is a flowchart showing an on determination flow of object detection in the second detection region of the second determination unit 1i. First, at Step 3a, the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz It is confirmed whether or not the absolute value of the difference with the third ON determination threshold value TH5 is greater than or equal to, and if so, the process proceeds to Step 3c, the third detection counter Cnt3 is incremented and the process proceeds to Step 3d, and the third detection counter clear timer Tim3 Is set to the third detection counter clear time T3, and the process proceeds to Step 3e. In Step 3e, it is confirmed whether or not the third detection counter Cnt3 has reached a preset third detection count number N3. If the third detection counter Cnt3 has not been reached, the control flow is immediately exited. When the third detection counter Cnt3 has reached the preset third detection count N3, the process proceeds to Step 3f, sets the second detection flag, proceeds to Step 3g, and proceeds to the second detection off-delay timer Tim4. 2 detection off delay time T4 is set and it progresses to Step3h, the 3rd detection counter Cnt3 is cleared, and this control flow is exited. In Step 3a, the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz If the absolute value of the difference between the two is less than the third ON determination threshold TH5, the process proceeds to Step 3b to check whether the third detection counter clear timer Tim3 is 0 or not. Yes. In the case of 0, the process proceeds to Step 3h, the third detection counter Cnt3 is cleared and the control flow is exited.
By using such a control flow and using a second amplified signal having a high amplification factor, it is possible to establish an ON determination with only a slight movement in the second detection area whose center distance is farther than the first detection area. This makes it possible to detect an object more reliably. In addition, by adding a time element such as a timer, unnecessary accumulation of counters and the like can be prevented, and erroneous detection can be prevented.
The third detection counter clear timer Tim3 and the second detection off-delay timer Tim4 are configured to be counted down independently by another timer routine, like the other timers.
[0024]
FIG. 6 is a flowchart showing an object detection OFF determination flow in the second detection region of the second determination unit 1i. First, in Step 4a, the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz Whether or not the absolute value of the difference between the first detection value and the second detection value is less than the third OFF determination threshold value TH6, the process proceeds to Step 4b, and the second detection OFF delay time Tim4 set in the ON determination is set again. Time T4 is set and the control flow is exited. If it is less, the process proceeds to Step 4c to check whether or not the second detection off-delay timer Tim4 is 0. If it is not 0, the control flow is left as it is. If 0, the process proceeds to Step 4d, the second detection flag is cleared, and the control flow is exited.
By using such a control flow and further using the second amplified signal having a high amplification factor and the third on determination threshold TH5> the third off determination threshold TH6, the center distance of the detection region is longer than the first detection region. 2 It is possible to prevent the detection area from being easily turned off with only a slight movement. On the other hand, by adding a time element such as a timer, it is possible to prevent the continuation of an unnecessary on-state, and more reliably the object. Can be detected.
[0025]
FIG. 7 is a flowchart showing an approach determination flow from the second detection region to the first detection region of the movement direction determination unit 1j. First, at Step 5a, the set value W of the second reference signal S8. bz For the current value W of the second amplified signal S6 b Whether (0) is large, that is, whether the difference is positive or negative is checked. If it is positive, the process proceeds to Step 5b, and otherwise, the process proceeds to Step 5c. If positive, the latest maximum value W bH1 Is not being used in subsequent processing. Conversely, if it is negative, the minimum value W bL1 Is not being used in subsequent processing. In Step 5b to Step 5g, it is confirmed whether or not the difference between the maximum value and the minimum value tends to increase. Whether the route is Step 5b or Step 5c, the process proceeds to Step 5h if three steps are passed, otherwise Step 5i is performed.
Go to W b It is determined that the amplitude of (0) does not tend to increase, and the approach determination flag is cleared to exit. In Step 5h, W b Check whether the difference between the oldest maximum value and the minimum value of (0) exceeds the approach determination threshold TH7. If it exceeds, the approach determination flag is set. If not, the distance is not sufficiently close. Judgment is made and the approach determination flag is cleared to exit.
By adopting such a control flow, it is possible to reliably detect the approaching action from the second detection area to the first detection area, and to prevent unnecessary approach detection by adding a threshold determination. it can.
[0026]
FIG. 8 is a flowchart showing a separation determination flow from the first detection region to the second detection region of the movement direction determination unit 1j. First, at Step 6a, the set value W of the second reference signal S8. bz For the current value W of the second amplified signal S6 b It is checked whether (0) is large, that is, whether the difference is positive or negative. If it is positive, the process proceeds to Step 6b, and otherwise, the process proceeds to Step 6c. If positive, the latest maximum value W bH1 Is not being used in subsequent processing. Conversely, if it is negative, the minimum value W bL1 Is not being used in subsequent processing. In Step 6b to Step 6g, it is confirmed whether or not the difference between the maximum value and the minimum value is decreasing. Whether the route is Step 6b or Step 6c, the process proceeds to Step 6h after passing 3 steps. Otherwise, Step 6i is performed.
Go to W b It is determined that the amplitude of (0) does not tend to decrease, and the separation determination flag is cleared to exit. In Step 6h, W b Check whether the difference between the oldest maximum value and the minimum value of (0) is below the separation determination threshold TH8. If it is below, the separation determination flag is set. It is determined that it is not, and the distant determination flag is cleared to exit.
By adopting such a control flow, it is possible to reliably detect the separation operation from the first detection region to the second detection region, and to detect the separation unnecessarily by adding a threshold determination. Can also be prevented.
[0027]
FIG. 9 is a flowchart showing a first reference signal update determination flow of the update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g. In Step 7a, the state of the first detection flag, that is, whether or not an object is detected in the first detection area is checked. If clear, the process proceeds to Step 7b, and if set, the process proceeds to Step 7g to update the first reference signal. It clears the flag and leaves it. In Step 7b, the approach determination flag determined by the moving direction determination unit 1j is confirmed, and if cleared, the process proceeds to Step 7c, and if set, the process proceeds to Step 7g to clear the first reference signal update flag and exit. ing. In Step 7c, the distance determination flag determined by the moving direction determination unit 1j is confirmed, and if cleared, the process proceeds to Step 7d, and if set, the process proceeds to Step 7g to clear the first reference signal update flag and exit. I have to. The reason for using the three flags as described above is to prevent the average value changed depending on the object to be detected from being erroneously recognized and performing unnecessary updating. In the next Step 7d, the current value W of the first amplified signal S4 a (0) and the set value W of the first reference signal S7 az Whether or not the absolute value of the difference between and the first update determination threshold value TH9 is less than or equal to, if not, the process proceeds to Step 7e, and if it exceeds, the process proceeds to Step 7g to clear the first reference signal update flag and exit. ing. The threshold value is determined in this way because the three flags confirmed above are not set, but the average value changed depending on the object to be detected when this determination is in progress or immediately before the determination is made. This is to prevent erroneous recognition and unnecessary updating. In Step 7f, the current average value W of the first amplified signal S4 aavg (0) and the set value W of the first reference signal S7 az Whether or not the absolute value of the difference between the two is greater than or equal to the second update determination threshold value TH10, and if so, the process proceeds to Step 7f to set the first reference signal update flag so as to exit. If it is less, the process proceeds to Step 7g to clear the first reference signal update flag and exit. The threshold determination is performed in this way because it is possible to prevent the first reference signal from being updated when there is little fluctuation of the average value and the state is stable.
[0028]
FIG. 10 is a flowchart showing a second reference signal update determination flow of the update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g. In Step 8a, the state of the second detection flag, that is, whether or not an object is detected in the first detection area is checked. If clear, the process proceeds to Step 78. If set, the process proceeds to Step 8e to update the second reference signal. It clears the flag and leaves it. In Step 8b, the current value W of the second amplified signal S6 b (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz Whether or not the absolute value of the difference between the two is less than or equal to the third update determination threshold TH11, and if it is less, the process proceeds to Step 8c, and if it exceeds, the process proceeds to Step 8e to clear the second reference signal update flag and exit. ing. The reason why the determination by the flag and the threshold determination are performed in this way is to prevent the average value changed by the object to be detected from being erroneously recognized and performing unnecessary updating. In Step 8c, the current average value W of the second amplified signal S6 bavg (0) and the set value W of the second reference signal S8 bz Whether or not the absolute value of the difference between the two is greater than or equal to the fourth update determination threshold value TH12, and if so, the process proceeds to Step 8d to set the second reference signal update flag and exit. If it is less, the process proceeds to Step 8e to clear the second reference signal update flag and exit. The threshold determination is performed in this way because it is possible to prevent the second reference signal from being updated when the average value is small and stable.
[0029]
FIG. 11 is a flowchart showing a first reference signal setting flow of the update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g. First, in Step 9a, the first reference signal update determination flag determined in the first reference signal update determination is confirmed. If the flag is being set, the process proceeds to Step 9b, and the current average value W of the first amplified signal S4 is determined. aavg (0) and the past average value W of the first amplified signal S4 aavg It is confirmed whether or not the absolute value of the difference from (n) is equal to or less than the first setting determination threshold TH13. If it is equal to or less, the process proceeds to Step 9c, the first setting counter Cnt4 is incremented, and the process proceeds to Step 9d. It is confirmed whether Cnt4 has reached a preset first set count number N4, and if not reached, the control flow is left as it is. If it has, the process proceeds to Step 9e, where the current average value W of the first amplified signal S4 aavg (0) is the set value W of the first reference signal S7 az Is set and the process proceeds to Step 9f, the first reference signal update flag is cleared and the process proceeds to Step 9g, and the first setting counter Cnt4 is cleared and the control flow is exited. On the other hand, when the first reference signal update flag is being cleared at Step 9a, and the current average value W of the first amplified signal S4 at Step 9b. aavg (0) and the past average value W of the first amplified signal S4 aavg If the absolute value of the difference from (n) exceeds the first setting determination threshold TH13, the process proceeds to Step 9g, where the first setting counter Cnt4 is cleared and the control flow is exited.
By adopting such a control flow, the average value of the first amplified signal S4 in a state where the average value is stable for a certain period of time is used as the first reference signal W. bz By using an appropriate reference signal, an object can be detected more reliably.
Although not shown in the figure again, the second reference signal setting flow is generally the same control flow although the signal to be used is different.
Furthermore, the main flow of the
[0030]
FIG. 20 is a flowchart showing a main flow of object detection of the
First, in
By using such a control flow, it is possible to appropriately detect the presence or absence of an object.
Here, it is assumed that the object does not enter the first detection area without entering the second detection area, and priority is given to detection of the presence or absence of the object in the second detection area. is doing.
[0031]
Next, a two-phase object detection apparatus will be described as a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating the configuration of the
The
[0032]
The reference signal setting unit 2g includes an average value S38 of each of the first phase first amplified signal S26 and the second phase first amplified signal S30, the first phase second amplified signal S28, and the second phase second signal. An average value calculation unit 2S that calculates an average value S39 of each of the amplified signals S32, the first phase first reference signal and the second phase first reference signal S33, the first phase second reference signal, and the second phase second It is determined whether or not the reference signal S34 should be updated, and the first phase first reference set by the update determination unit 2r and the update determination unit 2r that are reset based on the respective average values according to the result. The signal and the second phase first reference signal S33, and the reference signal storage unit 2q that stores and holds the first phase second reference signal and the second phase second reference signal S34.
As described above, in the
[0033]
FIG. 14 is an overall perspective view showing a state in which the
The
Here, the
[0034]
FIG. 21 is a side view showing two detection areas in which the
Next, the influence of the opening / closing posture change of the
[0035]
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a signal waveform of the first phase first amplified signal of the
In FIG. 15, the signal waveform with a larger amplitude is the signal waveform W in the discrete time domain of the first phase first amplified signal S26 shown in FIG. 1 (Z), and the signal waveform having a small amplitude passing through the approximate center of the amplitude of the signal waveform is the first phase S1 which is one of the average values S38 calculated by the average value calculation unit 2s shown in FIG. Signal waveform W in discrete time domain of average value of one amplified signal 1 avg (Z). Also, a one-dot chain line indicates a set value W of the first phase first reference signal which is one of the first phase first reference signal and the second phase first reference signal S33. 1Z It is. The set value W of the first phase first reference signal 1Z Is the average signal waveform W 1 avg Since (z) is updated in a stable state, as shown in FIG. 2 'Changes in steps.
[0036]
Based on the signal waveform shown to (a), the use condition of the
First, the left end is a standby state when the
As can be seen by comparing FIGS. 15B and 15C, when the human body in the seating region is simply detected based on the level of the difference signal between the signal waveform and the reference signal, the
[0037]
FIG. 16 is a graph showing a phase relationship between two second amplified signals of the
First phase second amplified signal W obtained from two detection signals 3 And the second phase second amplified signal W with the phase shifted 90 degrees. 4 Are in a relationship as shown in FIG. In this situation, moving to the left from the position indicated by the two-point difference line means approaching, and conversely moving to the right means moving away. Figures (b) and (c) show this on the time axis, respectively. First, the approach direction will be described in (b). 4 When (z) goes to the set value of the reference signal, W 3 (Z) moves toward the maximum value. W 3 (Z) is a movement toward the set value of the reference signal delayed by 90 degrees of the phase. For this reason, W 4 (Z) is W 3 Will precede (z). Next, in (c), the distance direction will be described. 3 When (z) goes to the set value of the reference signal, W 4 (Z) moves toward the maximum value. W 4 (Z) is a movement toward the set value of the reference signal delayed by 90 degrees of the phase. For this reason, W 3 (Z) is W 4 Will precede (z). In other words, the delay and advance in each time domain are reversed due to the difference in moving direction. By using this, it is possible to determine the moving direction.
[0038]
Hereinafter, a flow of approach determination using the above will be described.
FIG. 17 is a flowchart showing an approach determination flow of the movement direction determination unit 2j of the
First, in Step 10a, W 4 The immediately preceding value W of (z) 4 (1) and current value W 4 Whether or not the difference of (0) is greater than or equal to the second amplification signal fluctuation determination threshold THA is checked, including the magnitude relationship. If it is greater, the process proceeds to Step 10b, and if smaller, the process proceeds to Step 10g. Here, the W shown in FIG. 4 It is checked whether (z) is in a state where the reference signal is set to the set value, and when the amount of fluctuation is small, it is ignored. Next, at Step 10b, the current value W 4 (0) and the set value W of the second phase second reference signal 4Z It is checked whether the absolute value of the difference between and the second phase second reference signal is within the set value vicinity determination threshold THB. If within the predetermined value, the process proceeds to Step 10c, and if it exceeds, the process proceeds to Step 10g. Here, the W shown in FIG. 4 It is confirmed whether or not (z) has reached the set value of the reference signal, and since it is unclear whether the instant can be detected exactly, a threshold is provided to cover a certain range. In Step 10c, the current value W 3 (0) and set value W of the first phase second reference signal 3Z Whether or not the absolute value of the difference between the two is greater than or equal to the approach determination threshold THC is checked. Here, the W shown in FIG. 3 It is confirmed whether (z) is in a state of reaching the maximum value and whether a sufficiently large amplitude is generated. If the amplitude is small, it is ignored. In Step 10d, the approach detection counter CCNT is incremented, and the process further proceeds to Step 10e, the approach determination continuation time TA is set in the approach determination continuation timer CTIM, and the process proceeds to Step 10f. It is confirmed whether or not NA has been reached. If it has been reached, the process proceeds to Step 10j to set an approach determination flag. If it has not been reached, the process proceeds to Step 10k to clear the approach determination flag and exit. On the other hand, in
[0039]
Next, the flow of reverse separation determination will be described.
FIG. 18 is a flowchart illustrating a separation determination flow of the movement direction determination unit 2j of the
First, in Step 11a, W 3 The immediately preceding value W of (z) 3 (1) and current value W 3 Whether or not the difference of (0) is greater than or equal to the second amplification signal fluctuation determination threshold value THD is checked, including the magnitude relationship. If it is greater, the process proceeds to Step 11b, and if smaller, the process proceeds to Step 11g. Here, the W shown in FIG. 3 It is checked whether (z) is in a state where the reference signal is set to the set value, and when the amount of fluctuation is small, it is ignored. Next, at Step 11b, the current value W 3 (0) and set value W of the first phase second reference signal 3Z Whether or not the absolute value of the difference between the first phase and the second reference signal is within the set value vicinity determination threshold THE is checked, and if it is within, the process proceeds to Step 11c, and if it exceeds, the process proceeds to Step 11g. Here, the W shown in FIG. 3 It is confirmed whether or not (z) has reached the set value of the reference signal, and since it is unclear whether the instant can be detected exactly, a threshold is provided to cover a certain range. In Step 11c, the current value W 4 (0) and the set value W of the second phase second reference signal 4Z Whether or not the absolute value of the difference between the two is less than or equal to the separation determination threshold THF is checked. If it is less, the process proceeds to Step 11d. Here, the W shown in FIG. 4 It is confirmed whether (z) is in a state of reaching the maximum value and whether the amplitude is small to some extent. If the amplitude is large, it is ignored. At Step 11d, the remote detection counter RCNT is incremented, and the process further proceeds to Step 11e, the remote determination determination duration timer RTIM is set to the remote determination determination duration TB, and the process proceeds to Step 11f. At Step 11f, the value of the remote detection counter RCNT is set. It is confirmed whether or not the distance detection count number NB has been reached. If it has reached, the process proceeds to Step 11j, the distance determination flag is set, and if not reached, the process proceeds to Step 11k to clear the distance determination flag and exit. On the other hand, in Step 11g, it is confirmed whether or not the separation determination continuation timer RTIM is 0. If it is not 0, the process proceeds directly to Step 11k, and if it is 0, the process proceeds to Step 11h, and the separation detection counter RCNT is cleared, and further to Step 11i. Then, the distance determination continuation timer RTIM is cleared and the process proceeds to Step 11k, and the approach determination flag is cleared to exit. Here, a continuous operation is detected instead of a single operation, and a plurality of detections and a continuation of a predetermined time are taken into consideration. Of course, if there is no continuity, it can be ignored. In the above embodiment, the point where the leading side in the time domain heads toward the set value of the reference signal is used for the determination of the moving direction, but conversely the point where the lagging side heads toward the set value of the reference signal, the maximum value or the minimum value It is also possible to use a switching point between the upward direction and the downward direction in the vicinity.
[0040]
Next, the control flow of the third determination unit 2p will be described.
FIG. 19 is a flowchart showing a detection continuation determination flow of the third determination unit 2p.
In Step 12a, it is confirmed whether seating is being detected, and if it is being detected, the process proceeds to Step 12b, where it is confirmed whether either the approaching or separating flag is set in the moving direction determination unit 2j. If it is cleared, the process proceeds to Step 12c, and it is confirmed whether or not the second amplified signal has an amplitude greater than or equal to a predetermined value in either one of the two phases. If any of the second amplified signals has a small amplitude, the process proceeds to Step 12d. Then, the detection continuation counter ECNT is incremented, and the process proceeds to Step 12f to check whether the detection continuation counter ECNT has reached the detection continuation determination count number NX. If it has reached, the process proceeds to Step 12g and the detection continuation flag is set. The control flow is exited. If not, the control flow is exited as it is. On the other hand, when the seating is not detected at Step 12a, when the determination flag is set at either the approach or separation at the moving direction determination unit 2j at Step 12b, or at any of the two phases at Step 12c On the other hand, if the second amplified signal has a predetermined amplitude or more, the process proceeds to Step 12e, the detection continuation counter ECNT is cleared, and the process further proceeds to Step 12h, where the detection continuation flag is cleared to exit this control flow. . The control flow is such that the human body should move to some extent even if it is seated, but if the movement is completely lost, there is something wrong with the human body. This is because the
[0041]
Although the other control flow is not described here again, the control flow performed by each unit is the control flow shown in FIGS. 3 to 11 and 20 described in the first embodiment of the present invention. Applicable. For example, taking the control flow in FIG. 3 as an example, one first amplified signal is used in Step 1b, but this is determined by the first amplified signal for two phases, and if either one is satisfied, Step 1d You can proceed to By doing so, the ON determination can be made more reliably.
In the embodiments of the present invention, the human body detection device is described as detecting with a radio wave having a frequency in the vicinity of 10.525 GHz as the center frequency of the transmission wave, but with a high frequency radio wave called a microwave or a millimeter wave. If there is, the frequency to be used is not particularly limited.
Moreover, although the toilet apparatus integrated with the toilet bowl is described as an example in the control apparatus incorporating the human body detection apparatus of the present invention, the toilet apparatus may be a separate body from the toilet bowl, and is movable. It is also suitable for other control devices that are affected by standing waves other than a human body equipped with a unit or the like, and the control device is not particularly limited.
Further, in the present invention, the description was made between the seating detection area A and the far detection area B. For example, in the case of having a further far detection area, the detection signal that is the original signal is used. Amplifying with the appropriate first amplifying unit according to the detection area to be detected, and providing a high-pass filter and second amplifying unit to detect with the combination of adjacent detection areas In addition, it is possible to detect the presence or absence of objects in a plurality of detection areas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a reference signal setting unit 1g of the
FIG. 3 is a flowchart showing an on determination flow of object detection in a first detection region of a first determination unit 1h.
FIG. 4 is a flowchart showing an object detection OFF determination flow in a first detection region of a first determination unit 1h.
FIG. 5 is a flowchart showing an on determination flow of object detection in a second detection region of the second determination unit 1i.
FIG. 6 is a flowchart showing an object detection OFF determination flow in a second detection region of a second determination unit 1i.
FIG. 7 is a flowchart showing an approach determination flow from the second detection region to the first detection region of the movement direction determination unit 1j.
FIG. 8 is a flowchart showing a separation determination flow from the first detection region to the second detection region of the movement direction determination unit 1j.
FIG. 9 is a flowchart showing a first reference signal update determination flow of an update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g.
FIG. 10 is a flowchart showing a second reference signal update determination flow of the update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g.
FIG. 11 is a flowchart showing a first reference signal setting flow of the update determination unit 1k of the reference signal setting unit 1g.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of an
13 is a block diagram illustrating a configuration of a reference signal setting unit 2g of the
FIG. 14 is an overall perspective view showing a state in which a
15 is a diagram illustrating an example of a signal waveform of a first phase first amplified signal of the
16 is a graph showing the phase relationship between two second amplified signals of the
17 is a flowchart showing an approach determination flow of a movement direction determination unit 2j of the
FIG. 18 is a flowchart showing a separation determination flow of a movement direction determination unit 2j of the
FIG. 19 is a flowchart showing a detection continuation determination flow of the third determination unit 2p.
20 is a flowchart showing a main flow of object detection of the
FIG. 21 is a side view showing two detection areas in which the
[Explanation of symbols]
1, 2 ... Object detection device, 1a, 2a ... transmission unit, 1b, 2b ... reception unit,
1c, 2c ... detector, 1d ... first amplifier, 1e ... high-pass filter,
1f ... 2nd amplification part, 1g, 2g ... reference signal setting part,
1h, 2h ... 1st determination part, 1i, 2i ... 2nd determination part,
1j, 2j ... movement direction determination unit, 1k, 2r ... update determination unit,
1m, 2q: reference signal storage unit, 1n, 2s: average value calculation unit,
1z, 2z ... Capture signal processing unit,
2d ... 1st phase 1st amplification part, 2e ... 1st phase high-pass filter,
2f ... 1st phase 2nd amplification part, 2k ... 2nd phase 1st amplification part,
2m 2nd phase high-pass filter 2g 2nd phase 2nd amplification part,
2p ... 3rd determination part, 2x ... Phase difference production | generation part, 3 ... Toilet device,
4 ... body part, 5 ... toilet seat part, 6 ... toilet lid part, 7 ... toilet bowl part,
S1, S21 ... transmission wave, S2, S22 ... reception wave, S3 ... detection signal,
S4 ... 1st amplified signal, S4 '... 1st amplified signal before acquisition signal processing,
S5: AC component signal, S6: Second amplified signal,
S6 ′: Second amplified signal before acquisition signal processing,
S7: first reference signal, S8: second reference signal,
S9, S35 ... first detection signal, S10, S36 ... second detection signal,
S11, S37 ... Moving direction determination result,
S12: first average value, S13: second average value,
S23: Two transmitted waves with different phases, S24: Received waves divided,
S25: first phase detection signal, S26: first phase first amplified signal,
S26 ′: first phase first amplified signal before acquisition signal processing,
S27: first phase AC component signal, S28: first phase second amplified signal,
S28 ': first phase second amplified signal before acquisition signal processing,
S29: second phase detection signal, S30: second phase first amplified signal,
S30 ': second phase first amplified signal before acquisition signal processing,
S31: second phase AC component signal, S32: second phase second amplified signal,
S32 '... second phase second amplified signal before acquisition signal processing,
S33 ... 1st phase 1st reference signal and 2nd phase 1st reference signal,
S34: first phase second reference signal and second phase second reference signal,
S35 ... 1st detection signal, S36 ... 2nd detection signal,
S37: Movement direction determination result, S40: Detection continuation determination signal,
S38: average values of the first amplified signals of the first phase and the second phase,
S39: Average values of the second amplified signals of the first phase and the second phase,
W a (0) ... Current value of the first amplified signal, W aZ ... Set value of first reference signal,
W aavg (0) ... Current average value of the first amplified signal,
W aavg (N) ... past average value of the first amplified signal,
W b (0) ... Current value of the second amplified signal, W bZ ... second reference signal setting value,
W bavg (Z) ... current average value of the second amplified signal,
W bH1 , W bH2 , W bH3 ... second amplified signal maximum value [
W bL1 , W bL2 , W bL3 ... 2nd amplified signal minimum value [
W 1 (Z) ... signal waveform in the discrete time domain of the first phase first amplified signal,
W 1 avg (Z) ... signal waveform in the discrete time domain of the first phase first amplified signal average value,
* [W 1 (0) Other z = 0 indicates current value]
W 1Z ... Set value of first phase first reference signal,
W 3 (Z) ... first phase second amplified signal [W 3 (0) is the current value],
W 4 (Z) Second phase second amplified signal [W 4 (0) is the current value],
W 3Z ... Set value of first phase second reference signal,
W 4Z ... Setting value of second phase second reference signal,
P 1 … Entry point, P 2 … The toilet lid opening movement starting point,
P 2 '… Update point, P 3 … The starting point of the seating movement,
P 4 ... Sitting point, P 5 … Separation start point,
TH1 ... 1st ON judgment threshold value, TH2 ... 2nd ON judgment threshold value,
TH3: first off determination threshold, TH4: second off determination threshold,
TH5 ... third on determination threshold, TH6 ... third off determination threshold,
TH7: Approach determination threshold, TH8: Distance determination threshold,
TH9: first update determination threshold, TH10: second update determination threshold,
TH11 ... third update determination threshold, TH12 ... fourth update determination threshold,
TH13: first setting determination threshold, THL: seating detection threshold
THA ... second amplification signal fluctuation determination threshold,
THB ... second-phase second reference signal set value vicinity determination threshold,
THC ... Approach determination threshold,
THD: set value vicinity determination threshold value of the first phase second reference signal,
THE ...
Cnt1 ... first detection counter, Cnt2 ... second detection counter,
Cnt3 ... third detection counter, Cnt4 ... first setting counter,
CCNT ... proximity detection counter, RCNT ... remote detection counter,
ECNT: Detection continuation counter,
Tim1 ... first detection counter clear timer,
Tim2 ... First detection off-delay timer,
Tim3 3rd detection counter clear timer,
Tim4 ... 2nd detection off delay timer,
CTIM… Approaching determination continuation timer, RTIM… Distance determination continuation timer,
CTIM… Approaching determination continuation timer, RTIM… Distance determination continuation timer,
N1 ... first detection count, N2 ... second detection count,
N3 ... third detection count, N4 ... remote detection count,
NA ... approach detection count, NB ... remote detection count,
NX ... Detection continuation count,
T1 ... first detection counter clear time, T2 ... first detection off-delay time,
T3 ... third detection counter clear time, T4 ... second detection off delay time,
Step 1a to Step 13g ... control step,
A: Seating (first) detection area, A1: Center (target) point of the seating detection area,
A2 ... Center distance of the seating detection area, B ... Distant (second) detection area,
B1: Center (target) point of the far detection area, B2: Center distance of the far detection area,
C1 ... Sitting human body, C2 ... Standing human body
Claims (5)
前記第1増幅信号から所定周波数以上の信号を取り出す高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタからの出力を増幅して第2増幅信号を出力する第2増幅部と、
前記第1増幅信号および第2増幅信号の各々の平均値に基づいて、第1基準信号および第2基準信号を設定する基準信号設定部と、
前記第2増幅信号と第2基準信号との差分である第2レベル信号に基づいて、第2検知領域の物体の有無を判定する第2判定部と、
前記第2判定部によって第2検知領域に物体が存在すると判断されると、前記第1増幅信号と前記第1基準信号との差分である第1レベル信号または前記第2レベル信号に基づいて、物体検知装置から検知領域の中心までの距離が前記第2検知領域よりも近い第1検知領域内の物体の有無を判定する第1判定部と、
前記第2増幅信号の時間的変化に基づき、移動方向を判定する移動方向判定部と、
を備え、
前記移動方向判定部は、前記第2増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第2検知領域から前記第1検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第2増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第1検知領域から前記第2検知領域に向かう離遠動作と判定し、
前記移動方向判定部により前記第2検知領域から前記第1検知領域に向けた移動を検知した後、前記第1判定部は前記第1検知領域の物体の有無の判定を行うよう構成されていることを特徴とする物体検知装置。A first amplification unit that detects a standing wave in which a high-frequency transmission wave and a reception wave bounced off by an object interfere, amplifies the detection signal, and outputs a first amplified signal;
A high-pass filter for extracting a signal having a predetermined frequency or more from the first amplified signal;
A second amplifier for amplifying the output from the high-pass filter and outputting a second amplified signal;
A reference signal setting unit that sets a first reference signal and a second reference signal based on an average value of each of the first amplified signal and the second amplified signal;
A second determination unit that determines the presence or absence of an object in the second detection region based on a second level signal that is a difference between the second amplified signal and the second reference signal;
When the second determination unit determines that an object is present in the second detection region, based on the first level signal or the second level signal that is a difference between the first amplified signal and the first reference signal, A first determination unit that determines the presence or absence of an object in the first detection region, the distance from the object detection device to the center of the detection region being closer than the second detection region;
A moving direction determination unit that determines a moving direction based on a temporal change of the second amplified signal;
With
The movement direction determination unit determines that the approaching action is from the second detection area toward the first detection area when the amplitude of the second amplification signal tends to increase, and the amplitude of the second amplification signal tends to decrease. If there is, it is determined as a remote operation from the first detection area toward the second detection area,
After the movement direction determination unit detects movement from the second detection region toward the first detection region, the first determination unit is configured to determine whether there is an object in the first detection region. An object detection device characterized by that.
前記移動方向判定部は、前記第2増幅信号の振幅が増加傾向にあると前記第2検知領域から前記第1検知領域に向かう接近動作と判定し、前記第2増幅信号の振幅が減少傾向にあると前記第1検知領域から前記第2検知領域に向かう離遠動作と判定し、
前記第1判定部が第1検知領域の物体の検知判定中に、前記移動方向判定部により前記第1検知領域から前記第2検知領域に向けた移動を検知した後、前記第1判定部は第1レベル信号のレベルにかかわらず、前記第1検知領域の物体の非検知に移行するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載の物体検知装置。The object detection device includes a movement direction determination unit that determines a movement direction based on a temporal change of the second amplification signal,
The movement direction determination unit determines that the approaching action is from the second detection area toward the first detection area when the amplitude of the second amplification signal tends to increase, and the amplitude of the second amplification signal tends to decrease. If there is, it is determined as a remote operation from the first detection area toward the second detection area,
After the first determination unit detects the movement from the first detection region to the second detection region during the detection determination of the object in the first detection region, the first determination unit The object detection device according to claim 1, wherein the object detection device is configured to shift to non-detection of an object in the first detection region regardless of a level of the first level signal.
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