(57)【要約】【課題】使用者自身や被洗浄物の接近を的確に判別して、吐止水制御を行なう自動水栓を提供すること。【解決手段】本発明の自動水栓は、吐水部と、放射した電波の反射波信号を受信し、送信信号の一部とミキサ部でミキシングし、フィルタ回路を通して得られるドップラ信号を生成する、吐水部付近に配置されたセンサ部と、センサ部が生成したドップラ信号の周波数と振幅に基づいて被検知体の接近を判別する判別部とを備え、判別部は、ドップラ信号の周波数と振幅に基づいて、被検知体が使用者であるか、使用者よりも小さい被洗浄物であるかを判別して、さらに使用者の吐水部付近への接近と、使用者よりも小さい被洗浄物の吐水部付近への接近とを、判別し、判別部の判別結果に応じて吐水部の吐水制御を行なう。【選択図】図８
2014190139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水部と、
放射した電波の反射波信号を受信し、送信信号の一部とミキサ部でミキシングし、フィルタ回路を通して得られるドップラ信号を生成する、前記吐水部付近に配置されたセンサ部と、
前記センサ部が生成した前記ドップラ信号の周波数と振幅に基づいて被検知体の接近を判別する判別部とを備えた自動水栓であって、
前記判別部は、前記ドップラ信号の周波数と振幅に基づいて、前記被検知体が使用者であるか、前記使用者よりも小さい被洗浄物であるかを判別して、さらに前記使用者の前記吐水部付近への接近と、前記使用者よりも小さい被洗浄物の前記吐水部付近への接近とを、判別し、
前記判別部の判別結果に応じて前記吐水部の吐水制御を行なう、自動水栓。
【請求項２】
前記使用者の前記吐水部付近への接近の判別は、前記判別部により、前記ドップラ信号の振幅値が所定値以上となったか否か、により行なわれ、
前記被検知体が前記被洗浄物であることの判別及び前記被洗浄物の前記吐水部付近への接近の判別は、前記使用者が前記受信部に最も接近した時点の前記ドップラ信号の振幅値を第１振幅閾値とし、前記第１振幅閾値よりも小さな値を有する第２振幅閾値を設け、前記第１振幅閾値よりも小さくかつ前記第２振幅閾値よりも大きい振幅値を有するドップラ信号が前記第１時間閾値以上継続したか否か、又は、前記第１振幅閾値よりも小さくかつ前記第２振幅閾値よりも大きい振幅値を有する前記ドップラ信号の周波数に基づいて前記ドップラ信号を生じさせる被検知体の移動の速さを求め、前記速さについて時間積分して求めた前記被検知体の移動距離が、第１距離閾値以上となったか否か、により行なわれる、
請求項１記載の自動水栓。
【請求項３】
前記吐水制御における吐水の開始は、
前記判別部が、さらに、前記第１振幅閾値よりも大きな値を有する第３振幅閾値を設け、前記被洗浄物が前記吐水部付近への接近を開始したと判別した後、
前記被洗浄物からのドップラ信号の振幅値が前記第３振幅閾値よりも大きくなり、
前記被洗浄物からのドップラ信号の周波数が第１周波数閾値以下となった場合に行なわれる、
請求項２記載の自動水栓。
【請求項４】
前記判別部は、さらに、前記ドップラ信号の周波数に基づいて前記ドップラ信号を生じさせる被検知体の移動の速さを求め、前記第３振幅閾値を超えたドップラ信号の振幅値を計測した時点と、前記ドップラ信号の周波数が第１周波数閾値以下になった時点との間の移動距離が、第２距離閾値以上となった場合、前記吐水部付近を前記被洗浄物が通過したと判断して、吐水を行なわない、請求項３記載の自動水栓。
【請求項５】
前記判別部は、さらに、前記ドップラ信号の振幅値が前記第１振幅閾値よりも大きな値を有する第４振幅閾値を設け、吐水中に、前記第４振幅閾値以下の振幅値を有する前記ドップラ信号が第２時間閾値以上継続した場合、又は前記ドップラ信号の周波数に基づいて求められた前記第４振幅閾値以下の振幅値を有するドップラ信号を生じさせる被検知体の移動距離が、第３距離閾値以上となった場合、前記使用者の洗浄動作が終了したと判断し、吐水を停止する、請求項３記載の自動水栓。
【請求項６】
前記第１振幅閾値は、前記判別部が、前記被検知体を検知していない状態から、前記ドップラ信号の振幅値が前記被検知体の検知を示す信号の最小振幅値である検知下限値以上の振幅を有するドップラ信号となった場合、使用者を検知したと判別し、その後前記ドップラ信号の周波数が所定速さを表す第２周波数閾値以下となった場合、前記使用者の移動が止まって前記使用者が前記受信部に最も接近したと判別して、この過程におけるドップラ信号の振幅値の最大値を前記第１振幅閾値として設定する、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の自動水栓。
【請求項７】
前記判別部は、前記ドップラ信号の振幅値が所定値以上となった場合であっても、前記ドップラ信号の周波数が所定速さを表す第２周波数閾値以下となる前に、前記ドップラ信号の振幅値が前記被検知体の検知を示す信号の最小振幅値である検知下限値以下となった場合、前記使用者が前記センサ部の検知範囲を通り過ぎたと判別する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の自動水栓。
【請求項８】
前記被検知体の前記吐水部付近に接近する方向の移動は、前記判別部が、所定の被検知体が生じさせるドップラ信号の振幅について、所定時間間隔をおいて複数回検知し、時間経過につれて信号振幅が大きくなった場合に判別され、
時間経過につれて信号振幅が小さくなった場合、前記被検知体は前記吐水部付近から離反する方向に移動していると判別する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の自動水栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動水栓に係り、自動水栓を動作させる際にマイクロ波などの電波センサを用いて人間の手のような被洗浄物の接近を検知し、吐止水を制御する自動水栓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、使用者の存在を検知して吐水・止水を自動的に行なう自動水栓が広く用いられている。このような自動水栓は洗面台などに用いられ、例えば汚れた手を洗うために吐水部（スパウト、吐水口）付近に手を差し出すだけで吐水を開始し、手洗いが終わって吐水部付近から手を離すと止水する。便利なうえに、汚れた手でハンドルなどに触れる必要がなく衛生的でもあることから、広く一般的に普及している。このような自動水栓において、吐水・止水の制御のため、使用者の手やコップといった被洗浄物の接近や離反を的確に判別する必要がある。これまで、特許文献１に示すように、人体を検知するためにマイクロ波を用い、マイクロ波センサから放射したマイクロ波の反射波を受信して、ドップラ周波数信号のパワースペクトルを求め、そのピーク値と所定の閾値とを比較して、人体を検知する装置が知られている。また、特許文献２に示すように、マイクロ波センサを自動水栓の吐止水制御に応用して、さらに吐水流のみを被検知体として誤検知することを防ぐような自動水栓も知られている。このようなマイクロ波センサでは、被検知体の移動速度や加速度を検知して、使用者が吐水部へ接近することを検知していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８０１５０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電波センサを用いた自動水栓の制御では、上述したように、被検知体（すなわち使用者自身や被洗浄物である手など）の移動速度や加速度を検知して自動水栓の吐止水制御を行なっていた。
このような自動水栓が、洗面台などに設けられている場合、電波センサが使用者の洗面台への接近や離反を検知することによって自動水栓の吐止水制御を行なうが、使用者が洗面台に接近するケースとして、手などを洗うためではなく、洗面台の鏡を用いて身づくろいをするために洗面台に近づく、ということが考えられる。この場合も、従来の電波センサを用いた自動水栓では、使用者自身の洗面台への接近、すなわち使用者の胴体などが洗面台に接近することを検知して吐水するため、使用者が特に吐水を望んでいない状況であるにも関わらず、吐水が行なわれてしまう。
また、一旦被洗浄物を検知して吐水している状態でも、吐水口付近で手やコップなどを水溜のために静止させると移動速度や加速度だけでの吐水制御では吐水を中止し、水溜できない問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、電波センサを用いた自動水栓で、ドップラ信号の周波数や振幅などから使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、吐水部と、放射した電波の反射波信号を受信し、送信信号の一部とミキサ部でミキシングし、フィルタ回路を通して得られるドップラ信号を生成する、吐水部付近に配置されたセンサ部と、センサ部が生成したドップラ信号の周波数と振幅に基づいて被検知体の接近を判別する判別部とを備えた自動水栓であって、判別部は、ドップラ信号の周波数と振幅に基づいて、被検知体が使用者であるか、使用者よりも小さい被洗浄物であるかを判別して、さらに使用者の吐水部付近への接近と、使用者よりも小さい被洗浄物の吐水部付近への接近とを、判別し、判別部の判別結果に応じて吐水部の吐水制御を行なう。
このように構成された本発明においては、使用者自身が吐水部付近に接近しただけでは吐水されず、使用者が被洗浄物、例えば手やコップなどを吐水部付近に接近させることで、吐水が行なわれるようになるため、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【０００７】
本発明において、好ましくは、使用者の吐水部付近への接近の判別は、判別部により、ドップラ信号の振幅値が所定値以上となったか否か、により行なわれ、被検知体が被洗浄物であることの判別及び被洗浄物の吐水部付近への接近の判別は、使用者が受信部に最も接近した時点のドップラ信号の振幅値を第１振幅閾値とし、第１振幅閾値よりも小さな値を有する第２振幅閾値を設け、第１振幅閾値よりも小さくかつ第２振幅閾値よりも大きい振幅値を有するドップラ信号が第１時間閾値以上継続したか否か、又は、第１振幅閾値よりも小さくかつ第２振幅閾値よりも大きい振幅値を有するドップラ信号の周波数に基づいてドップラ信号を生じさせる被検知体の移動の速さを求め、速さについて時間積分して求めた被検知体の移動距離が、第１距離閾値以上となったか否か、により行なわれる。
このように構成された本発明においては、使用者自身の吐水部付近への接近の後、被洗浄物の吐水部付近への接近を開始したことを判別でき、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、吐水制御における吐水の開始は、判別部が、さらに、第１振幅閾値よりも大きな値を有する第３振幅閾値を設け、被洗浄物が吐水部付近への接近を開始したと判別した後、被洗浄物からのドップラ信号の振幅値が第３振幅閾値よりも大きくなり、被洗浄物からのドップラ信号の周波数が第１周波数閾値以下となった場合に行なわれる。
このように構成された本発明においては、被洗浄物の吐水部付近への到達を判別して吐水を開始するので、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、判別部は、さらに、ドップラ信号の周波数に基づいてドップラ信号を生じさせる被検知体の移動の速さを求め、第３振幅閾値を超えたドップラ信号の振幅値を計測した時点と、ドップラ信号の周波数が第１周波数閾値以下になった時点との間の移動距離が、第２距離閾値以上となった場合、吐水部付近を被洗浄物が通過したと判断して、吐水を行なわない。
このように構成された本発明においては、例えば被洗浄物が吐水部付近を通過して、洗面台の奥へと手を伸ばしたような場合もこれを的確に判別して、吐水を行なわないようにすることができるので、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、判別部は、さらに、ドップラ信号の振幅値が第１振幅閾値よりも大きな値を有する第４振幅閾値を設け、吐水中に、第４振幅閾値以下の振幅値を有するドップラ信号が第２時間閾値以上継続した場合、又はドップラ信号の周波数に基づいて求められた第４振幅閾値以下の振幅値を有するドップラ信号を生じさせる被検知体の移動距離が、第３距離閾値以上となった場合、使用者の洗浄動作が終了したと判断し、吐水を停止する。
このように構成された本発明においては、使用者が洗浄動作を終了した後、手を引っ込める動作を的確に判別できるので、手を引っ込めずに水溜するような状況でも吐水が中止されることなく、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、判別部が、被検知体を検知していない状態から、ドップラ信号の振幅値が被検知体の検知を示す信号の最小振幅値である検知下限値以上の振幅を有するドップラ信号の場合、使用者を検知したと判別し、その後ドップラ信号の周波数が所定速さを表す第２周波数閾値以下となった場合、使用者の移動が止まって使用者が受信部に最も接近したと判別して、この過程におけるドップラ信号の振幅値の最大値を第１振幅閾値として設定する。
このように構成された本発明においては、使用者の接近を検知した後、使用者が接近して停止した状態を基準として被洗浄物の動作を判別するため、使用者自身の動作と被洗浄物との動作とを的確に判別でき、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、判別部は、ドップラ信号の振幅値が所定値以上となった場合であっても、ドップラ信号の周波数が所定速さを表す第２周波数閾値以下となる前に、ドップラ信号の振幅値が被検知体の検知を示す信号の最小振幅値である検知下限値以下となった場合、使用者がセンサ部の検知範囲を通り過ぎたと判別する。
このように構成された本発明においては、使用者が洗面台の前を通過したことを判別できるため、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、被検知体の吐水部付近に接近する方向の移動は、判別部が、所定の被検知体が生じさせるドップラ信号の振幅について、時間間隔をおいて複数回検知し、時間経過につれて信号振幅が大きくなった場合に判別され、時間経過につれて信号振幅が小さくなった場合、被検知体は吐水部付近から離反する方向に移動していると判別する。
このように構成された本発明においては、使用者や被洗浄物のような被検知体の動きの方向を判別できるため、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自動水栓によれば、電波センサが生成したドップラ信号に基づいて、使用者自身の動きと使用者の手などの被洗浄物の動きとをそれぞれ判別して、吐止水制御を行なうので、使用者の動作を的確に判別し、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による自動水栓を洗面台に設置した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による自動水栓を洗面台に設置した状態を概略的に示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施形態による自動水栓の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による自動水栓の電波センサが生成したドップラ信号の波形の例及び閾値について示す波形図である。
【図５】本発明の実施形態による自動水栓の電波センサが生成したドップラ信号の波形の例及び閾値について示す波形図である。
【図６】本発明の実施形態による自動水栓の電波センサが生成したドップラ信号の波形の例及び閾値について示す波形図である。
【図７】本発明の実施形態による自動水栓の電波センサが生成したドップラ信号の波形の例及び閾値について示す波形図である。
【図８】本発明の実施形態による自動水栓の電波センサが生成したドップラ信号の波形の例及び閾値について示す波形図である。
【図９】本発明の実施形態による電波センサが生成したドップラ信号に基づく自動水栓の制御処理を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の実施形態による電波センサが生成したドップラ信号に基づく自動水栓の制御処理を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、添付図面により、本発明の実施形態による自動水栓を説明する。
まず、図１乃至図３により、本発明の実施形態による自動水栓の構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態による自動水栓を洗面台に設けた状態を示す斜視図であり、図２は本発明の実施形態による自動水栓を洗面台に設けた状態を概略的に示す側面断面図である。また、図３は本発明の実施形態による自動水栓の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態による自動水栓１は洗面台に設けられている。洗面台はシンク部２を備えており、このシンク部２に吐水するスパウト３（吐水部、吐水口）が設けられている。スパウト３はシンク部２に対して、斜め上方から斜め下方に向けて吐水するように配置されている。スパウト３には給水管４が接続されている。給水管４は可撓性を有する管状部材であり、スパウト３に対して水を供給する。給水管４には吐水弁５が設けられている。吐水弁５は電磁弁であり、制御部１０からの制御信号により開閉動作を行なうように構成されている。また、吐水弁５は定流量弁であり、開動作時には一定流量の水が給水管４を通ってスパウト３に向けて供給される。
【００１８】
制御部１０は通常、シンク部２の下方で、使用者が洗面台を使用する際には見えない位置に設置されている。制御部１０は吐水弁５や電波センサ２０と電気的に接続されており、後述するように、電波センサ２０からの信号に基づいて、吐水弁５の開閉を制御し、スパウト３からの吐水、止水を制御する。
電波センサ２０はシンク部２の正面奥側の、壁面の裏側に設置されており、スパウト３の下方に位置するように設けられている。電波センサ２０はマイクロ波ドップラーセンサーであり、使用する周波数は例えば約１０ＧＨｚ又は約２４ＧＨｚである。電波センサ２０は、その検知範囲１００が、洗面台のシンク部２の正面奥側から、洗面台の横から見て、斜め上方に向けて広がるように配置されている。シンク部２の使用者から見て正面手前側にあるシンク部２の縁が検知範囲１００にかからない程度の角度を有することが好ましい。これはシンク部２の正面手前側の縁によって電波センサ２０から送信されるマイクロ波が乱反射しないようにするためである。一方で、洗面台を使用する使用者の接近を検知できる程度に、前方への広がりを有することが好ましい。
【００１９】
図３に示すように、制御部１０は判別部１２、メモリ部１３を有している。判別部１２及びメモリ部１３はマイコン等で構成されている。判別部１２は、後述する電波センサ２０内のフィルタ回路２５を介してドップラ信号を受け取る。この信号から周波数の情報と信号振幅に関する情報を得ることができる。判別部１２は信号に関する各種情報をメモリ部１３に格納し、後述する判別プロセスの際に使用する。判別部１２はドップラ信号の波形に基づいて、ドップラ信号の振幅や周波数、時間や距離に関する各条件について判別を行い、使用者自身や、手・コップなどの被洗浄物の電波センサ２０への接近や離反、通過などを判断して、後述するスパウト３からの吐止水制御を実行する。この吐止水制御は制御部１０に接続された吐水弁５の開閉制御により実行される。また、図３に示すように、電波センサ２０は電子部品で構成される送信部２２、受信部２３、ミキサ部２４、マイクロ波の送信と反射波の受信を行なうアンテナ２１、と、ミキサ部２４の出力信号の低周波成分を取り出すフィルタ回路２５を備えている。これらの送信部２２、受信部２３、ミキサ部２４、アンテナ２１、フィルタ回路２５は電気的に接続されており、電波センサ２０は送信部２２からアンテナ２１を介して送信波（送信信号）を送信し、この送信波が洗面台の使用者や被洗浄物などに当たって反射した反射波（受信信号）をアンテナ２１を介して受信部２３が受信する。そして、これらの送信信号と受信信号をミキサ部２４が混合し、ドップラ効果を反映した出力信号が、ドップラ信号として制御部１０に対して出力される。
【００２０】
被検知物が静止している場合は、送信波（送信信号）と反射波（受信信号）の周波数が同一であるので、電波センサ２０は被検知物の有無を検知できない。しかし、被検知物が動いている場合は、反射波の周波数が変化するため、ミキサ部２４の出力にいわゆるドップラ信号があらわれる。被検知物の動きが速いほど、ドップラ信号の周波数は大きくなり、被検知物の動きが遅いほど、ドップラ信号の周波数は小さくなる。
また、制御部１０の判別部１２が被検知物からのドップラ信号の周波数に基づいて被検知物の移動の速さを求め、求められた速さについて時間積分を行なうことで、被検知物の移動距離を計算することができる。
【００２１】
電波センサ２０はドップラ信号の信号強度について、信号振幅の値を含む情報を制御部１０に送出する。なお、マイクロ波の反射波信号の強度は、マイクロ波を反射する被検知物の大きさや、電波センサ２０と被検知物との間の距離に依存する。被検知物の大きさが大きいほど反射波の信号強度は大きくなり、また、被検知物が電波センサ２０に近づくほど反射波の信号強度は大きくなる。特に電波センサ２０と被検知物との間の距離の影響が大きく、マイクロ波センサを用いた場合、反射波の信号強度はセンサと被検知物との距離の４乗に反比例することが知られている。一方、ドップラ信号の振幅強度はミキサ部に加算される振幅強度が一定の放射電波の一部と反射波信号の振幅の積となるため、ドップラ信号の振幅強度は反射波信号の振幅強度と同じく、センサと被検知物との距離の４乗に反比例する。後述するように、使用者自身（使用者の上半身や胴体など）の方が被洗浄物である手やコップなどよりも大きいが、洗面台の前に立った使用者自身よりもスパウト３付近に近づけられた被洗浄物の方が、電波センサ２０に近い位置にある。また被洗浄物は何らかの動きを伴うため、反射波はドップラ効果を反映し、使用者が洗面台に接近する際の使用者自身により反射された反射波の信号強度よりも、スパウト３付近に近づけられて洗浄動作をされる被洗浄物により反射された反射波の信号強度の方が大きくなる。判別部１２はこの電波センサ２０からのドップラ信号の信号振幅の値について、予め被検知体の検知を示す信号の最小振幅値として検知下限値を設定しており、この検知下限値未満の振幅を有する信号についてはノイズとして判別対象とはしないようにしている。
本発明は、上述の自動水栓の構成に基づき、電波センサ２０が生成したドップラ信号の周波数と振幅に基づいて、使用者自身の動きや被洗浄物の動きを検知し、この検知結果をもとに使用者による洗面台の使用目的や使用状況を判別・判断して吐水制御や止水制御を行なうものである。
【００２２】
以下、図４〜図８を参照して、使用者による洗面台の使用目的や使用状況によるドップラ信号の波形の違いや、後述する判別処理で用いられる各閾値等について説明し、その後、これらの波形の違いに基づく判別処理の流れについて図９及び図１０のフローチャート図を参照して説明する。
なお、各測定値や閾値に関して、簡明に表すため、振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）に関するものについては「Ａ」、周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に関するものについては「Ｆ」、距離（Ｄｉｓｔａｎｃｅ）に関するものについては「Ｄ」、時間（Ｔｉｍｅ）に関するものについては「Ｔ」、といった各種の符号を用いる場合がある。
【００２３】
図４は、自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号の例である。使用者が洗面台に接近して、静止し、手を洗うためにスパウト３に向けて手を出すまでの一連の動作に関するドップラ信号の一例を示している。以下、図４乃至図８の各図中で、横方向が時間軸であり、左から右に向かって時間が流れるように方向付けられている。まず、使用者が洗面台に接近する過程において、波形の振幅が徐々に大きくなっている（図４中、「接近（体動）」の部分）。これは使用者が電波センサ２０に近づいていることを表している。なお、ドップラ信号の周波数は、使用者が洗面台に接近する速さに対応しており、洗面台に接近する速さがほぼ一定である場合、ドップラ信号の周波数もほぼ一定の値となる。ここで、ドップラ信号の振幅の最大値、すなわち使用者が洗面台に最も接近した地点でのドップラ信号の振幅を第１振幅閾値Ａ１とする（ここで、Ｓ５１０は後に説明するフローチャート図での対応するステップを指している。以下同様。）。使用者が洗面台に接近して静止すると、ドップラ信号の振幅も小さくなり、周波数も小さくなる。判別部１２はこのドップラ信号の振幅と周波数から、使用者が静止したと判断する（図４中、「静止」の部分）。後述するように、具体的には、ドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上であり、かつ周波数が第２周波数閾値Ｆ２以下であるかを判別する。その後、使用者が手を洗おうとしてスパウト３に向けて手を出すと、再び、ドップラ信号にその動作が現れる。即ち、静止していた状態の信号から一転して、手を出すときの手の動きの速さを反映した周波数を有し、手と電波センサ２０との間の距離が縮まっていくことを反映して徐々に振幅が大きくなるような、ドップラ信号が検知される（図４中「手出し（手の動き）」の部分）。ここで、上述した第１振幅閾値Ａ１よりも小さい第２振幅閾値Ａ２が手の動きが始まる付近の信号振幅の閾値として設定されている。
【００２４】
なお、ドップラ信号の振幅値は制御部１０のメモリ部１３に格納され、判別部１２は、信号の波形に関するデータをこのメモリ部１３に格納された振幅値のデータに基づいて計算する。各振幅閾値との比較もメモリ部１３に格納された振幅値のデータに基づいて実行される。さらに、取得された振幅値についてその時間変化を見ることで、ドップラ信号の周波数値が計算される。また、上述したように、ドップラ信号の周波数は被検知物の移動の速さに対応するため、ドップラ信号の周波数に基づいて被検知物の移動の速さを求め、求められた速さについて時間積分を行なうことで被検知物の移動距離も計算される。
【００２５】
このように、判別部１２は、洗面台に向かって接近する使用者自身の動きと、洗面台に接近した後、スパウト３に向けて手を出したときの、手（すなわち被洗浄物）の動きについて、電波センサ２０が生成したドップラ信号の周波数や振幅によって判別することができる。また、使用者がスパウト３に向けて手を出したときに、制御部１０は吐水制御を行ない、吐水弁５を開いてスパウト３から吐水させるようにする。スパウト３への手の接近後の吐水制御や、手洗い後の動作等の詳細については図７や図８を参照して後述することとし、まず比較対照のため、洗面台に向かって接近する使用者が別の動作をする場合の、比較的単純な、ドップラ信号の波形等について、図５や図６を参照して以下のように説明する。
【００２６】
図５は、図４と同様に、自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号の例である。使用者が洗面台に接近して静止し、その後、洗面台の前から退去する、という一連の動作に関するドップラ信号の一例を示している。このような一連の動作は、例えば使用者が手洗いのためではなく、洗面台に設けられた鏡などで身づくろいをするために、洗面台に接近する場合に相当する。すなわち、使用者が洗面台に接近し、鏡を見ながら身づくろいをした後、手洗い等をすることなくそのまま洗面台の前から退去する、という場合である。
【００２７】
使用者が洗面台に接近する過程において、波形の振幅が徐々に大きくなっている（図５中、「接近（体動）」の部分）。これは使用者が電波センサ２０に近づいていることを表している。ドップラ信号の周波数は、使用者が洗面台に接近する速さに対応している。ここで、使用者自身（使用者の胴体）が洗面台に最も接近した地点でのドップラ信号の振幅、すなわち、この接近過程におけるドップラ信号の振幅の最大値を第１振幅閾値Ａ１とする。使用者が洗面台に接近した後、静止すると、周波数も小さくなり、あわせてドップラ信号も弱まる。制御部１０はこのドップラ信号の周波数から、使用者が静止したと判断する（図５中、「静止」の部分）。具体的には、後述するように、ドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上であり、かつ周波数が第２周波数閾値Ｆ２以下であるか否かを判別する。その後、図４で示した例とは異なり、図５に示した例では、使用者がその場で鏡を見ながら身づくろいをするため、手をスパウト３に向けて差し出すことはない。従って、図４に示した波形とは異なり、差し出された手に由来するドップラ信号は生じず、身づくろいに伴う使用者の軽い動きに伴う、小さい振幅のドップラ信号が生じる。このようなドップラ信号の振幅Ａは、第２振幅閾値Ａ２よりも小さいか、時々第２振幅閾値Ａ２より大きくなったとしてもそのような振幅を示す時間はごく限られた時間となる。身づくろいが終わると、使用者はそのまま洗面台の前から退去（離反）し、ドップラ信号にはこの退去の動作が表れる（図５中、「退去（体動）」の部分）。すなわち、使用者が洗面台に最も接近した地点でのドップラ信号の振幅、すなわち第１振幅閾値Ａ１に準じた値を有する振幅から、時間が経つにつれて徐々に振幅が弱まっていく波形となって表れる。
【００２８】
使用者が洗面台から退去する際、使用者は最も接近した地点から、徐々に離れていくことになるため、退去動作を開始した際の信号の振幅値は、第１振幅閾値Ａ１に準じた値、すなわち第１振幅閾値Ａ１とほぼ同じ大きさの振幅値となる。使用者の姿勢などの関係もあって、第１振幅閾値Ａ１と完全に同じ値を用いるのではなく、第１振幅閾値Ａ１とほぼ同じ大きさの振幅を有する信号が生じたかどうかを判別するのが好ましい。第１振幅閾値Ａ１に準じた値として、第１振幅閾値Ａ１の値±１０％程度の値を用いることも可能である。退去動作を開始した後、使用者は徐々に洗面台から離れていくため、信号の振幅も徐々に小さくなっていく。使用者の洗面台に対する接近と退去の速さが同程度であれば、接近の際の波形と退去の際の波形は振幅や周波数に関してほぼ対称的な形となる。
このように、洗面台に向かって接近する使用者自身の動きと、洗面台の前で身づくろいをしている状態、その後洗面台から退去する使用者自身の動きを電波センサ２０が生成したドップラ信号の周波数や振幅によって判別することができる。
【００２９】
図６は、図４や図５と同様に、自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号の例である。使用者が洗面台に接近して、洗面台の前で静止することなく、そのまま洗面台の前から退去する、一連の動作に関するドップラ信号の一例を示している。このような動作は、例えば使用者が単に洗面台の前面、電波センサ２０の検知範囲１００を横切るように通過していく場合に相当する。
【００３０】
使用者が洗面台に接近する過程（図６中「接近」の部分）において、ドップラ信号の振幅が徐々に大きくなっており、使用者が電波センサ２０に近づいていることを表している。判別部１２が使用者の動作を判別するために用いる、振幅の接近静止基準値が図６に示されている。（なお、煩雑さを避けるため、図４や図５に示した例では表示しなかったが、図４や図５に示した例でも同様に振幅の接近静止基準値は使用されている。詳細は図９、図１０のフローチャート図を参照しながら後述する。）ドップラ信号の振幅値がこの接近静止基準値を超えると、使用者が充分に電波センサ２０、すなわち自動水栓１が備えられた洗面台に接近したと判断できる。図６に示す例では、図４や図５に示した例とは異なり、使用者は洗面台の前で静止することなく、そのまま通過し、退去していく。従って、使用者が洗面台に接近する過程から、洗面台から退去する過程（図６中「退去」の部分）へと移り変わる時点の信号振幅が一連の動作を示す波形の中で一番大きな振幅Ａｍａｘを有することになる。そして、使用者が洗面台から退去する過程において、ドップラ信号の振幅は徐々に小さくなっていく。この使用者が退去する過程におけるドップラ信号の周波数は、使用者が洗面台に接近する際のドップラ信号の周波数とほぼ同じものとなっており、洗面台の前を通過する使用者の移動速度が、洗面台へ接近する際と洗面台から退去する際とでほぼ同じであることを表している。
【００３１】
具体的に、使用者が洗面台から離反（退去）したか否かを判断するには、信号の振幅が減少していく過程で、ドップラ信号の周波数Ｆが上述した第２周波数閾値Ｆ２よりも大きく、かつドップラ信号の振幅Ａが上述した振幅Ａｍａｘよりも小さくなっているかを判別する。第２周波数閾値Ｆ２は、図４や図５でも示されていた、被検知体が静止したか否かを判別する基準となる周波数の閾値であり、この第２周波数閾値Ｆ２よりもドップラ信号の周波数が大きい場合、被検知体は移動をしていると判断される。そして、被検知体が移動を続けて、ドップラ信号の振幅がＡｍａｘよりも小さくなったことをもって、被検知体、すなわち使用者の移動が洗面台への接近から退去へと移行したと判断する。なお、使用者が洗面台から離れていくにつれて、ドップラ信号の振幅は小さくなっていく。ドップラ信号の振幅が検知下限値を下回った場合、自動水栓１は使用者が充分に離れた、すなわち不在状態となったと判断して、検知動作を打ち切り、初期状態へと戻る。
このように、洗面台に向かって接近する使用者自身の動きと、洗面台の前を通過してそのまま洗面台から退去する使用者自身の動きを電波センサ２０が生成したドップラ信号の周波数や振幅によって判別することができる。
【００３２】
図４乃至図６を参照して、使用者が洗面台に接近し、その後の動作の違いをドップラ信号によって判別することが出来ることを説明した。使用者が洗面台でスパウト３に向けて手を伸ばす場合は、上述した図４のようなドップラ信号がまず得られるが、その後に続く動作として、主に２通りの動作が考えられる。まず、使用者が洗面台の前で静止して、手をスパウト３に向けて伸ばすものの、手洗いは行なわずに、スパウト３の奥にある物を取るためにスパウト３付近を通りすぎて奥へと手を伸ばす動作が考えられる。この場合、手を出したものの、スパウト３前を通過して、スパウト３の奥の方で手が静止することになる。
もう一つの動作は、通常の使用のように、使用者がスパウト３に向けて手を伸ばして、スパウト３からの吐水を受けて手洗いを行ない、手洗いが終了した後、手を引っ込めて、その後洗面台から退去する、という一連の動作である。以下、図７及び図８を参照して、これらの動作に関するドップラ信号の波形等について説明する。
【００３３】
まず、図７を参照して、使用者がスパウト３付近を通りすぎて奥へと手を伸ばす場合のドップラ信号の波形について説明する。図７は、自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号の例である。
まず、使用者が洗面台に接近する過程において、波形の振幅が徐々に大きくなっている（図７中、「接近」の部分）。これは使用者が電波センサ２０に近づいていることを表している。なお、ドップラ信号の周波数は、使用者が洗面台に接近する速さに対応していることは、図４を参照して説明した使用者が洗面台に接近する過程と同様である。ここで、使用者が洗面台に最も接近した地点でのドップラ信号の振幅を第１振幅閾値Ａ１とする。使用者が洗面台に接近して止まると、ドップラ信号も弱まり、判別部１２はこのドップラ信号の振幅と周波数から、使用者が静止したと判別する（図７中、「静止」の部分）。具体的には、後述するように、ドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上であり、かつ周波数が第２周波数閾値Ｆ２以下であるかを判別する。その後、使用者が手を洗おうとしてスパウト３に向けて手を出すと、再び、ドップラ信号にその動作が現れる。即ち、静止していた状態の信号から一転して、ドップラ信号は手を出すときの手の動きの速さを反映した周波数を有し、手と電波センサ２０との間の距離が縮まることを反映して徐々に振幅が大きくなる、ドップラ信号が検知される（図７中「手出し通過で吐水口前以外で静止」の初めの部分）。ここで、上述した第１振幅閾値Ａ１よりも小さい第２振幅閾値Ａ２が手の動きが始まる付近の信号振幅として設定されている。
【００３４】
本発明の実施形態に係る自動水栓１の判別部１２は、ドップラ信号の振幅値Ａがこの手の動きを反映した第２振幅閾値Ａ２以上でかつ第１振幅閾値Ａ１未満となっている状態について、時間を計測し、ドップラ信号の振幅値Ａが第２振幅閾値Ａ２以上でかつ第１振幅閾値Ａ１未満となっている時間が第１時間閾値Ｔ１以上継続しているか、またはドップラ信号の振幅Ａが第２振幅閾値Ａ２以上でかつ第１振幅閾値Ａ１未満となっている状態で、手の移動距離が第１距離閾値Ｄ１以上となると、使用者の手（被洗浄物）の移動が開始されたと判断される。Ｄ１の具体的な値については、通常、使用者が洗面台の前に立った状態からスパウト３付近に手を差し出した状態までの手の移動距離について一般的な値（例えば数十センチ）を用いることが可能である。
ここで、手（被洗浄物）の移動距離については、被検知物の移動距離の求め方として上述したように、判別部１２が使用者の手（被洗浄物）からのドップラ信号の周波数に基づいて使用者の手の移動の速さを求め、求められた速さについて時間積分を行なうことで、計算することができる。
【００３５】
その後、第１振幅閾値Ａ１よりも大きな第３振幅閾値Ａ３と、ドップラ信号の振幅値Ａとを比較し、振幅Ａが第３振幅閾値Ａ３よりも大きい状態となり、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となった場合、使用者の手（被洗浄物）がスパウト３付近に到達したと判断される。一方、図７に示す使用状況は、スパウト３の更に奥にある石鹸などを取るために、使用者が手を差し出す場合である。この場合、スパウト３付近を通過する際は、反射波の信号振幅値はそれほど変化せず、手の移動も所定速度で継続するため、手の移動速度に対応した周波数成分を有した信号が継続する（図７中、「吐水口付近通過」の部分）。そして、使用者の手がスパウト３付近を通過して、スパウト３のさらに奥へと差し出され続けると、使用者の手と電波センサ２０との距離も離れていくため、ドップラ信号の振幅も徐々に小さくなっていく（図７中、「吐水口から離れる」の部分）。具体的には、この反射波の信号振幅が第３振幅閾値を下回ったことを検知したところで、使用者の手がスパウト３付近を通過して離れる方向に移動したと判断する。そして、使用者が手をのばして、目的物に手が届いた場合、のばした手の動きが止まる。この手の静止については、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１を下回ったことによって判別することができる（図７中、「手の静止」の部分）。
【００３６】
ここで、判別部１２は、使用者の手がスパウト３付近を通過してから目的物に届いて静止するまでの移動距離を計算して求める。具体的には、ドップラ信号の信号振幅Ａが第３振幅閾値Ａ３を下回ったことを検知してから、ドップラ信号の信号周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１を下回ったことを検知するまでの間、使用者の手の移動距離を計算し、この移動距離Ｄ、すなわち使用者の手がスパウト３を通過してから静止するまでの間の移動距離Ｄが第２距離閾値Ｄ２以上となったか否かを判別する。使用者の手の移動距離が第２距離閾値Ｄ２以上となった場合、判別部１２は、この一連の手の動きは手洗い動作ではない、と判別して、スパウト３からの吐水処理は行なわない。
このように、洗面台に向かって接近する使用者自身の動きと、洗面台の前に立ってから使用者が手を差し出した場合に、スパウト３付近に接近してから通過する、という使用者の手の動きを、電波センサ２０に受信されたドップラ信号の周波数や振幅によって判別することができる。
【００３７】
次に、図８を参照して、使用者がスパウト３に向けて手を伸ばして、スパウト３からの吐水を受けて手洗いを行ない、手洗いが終了した後、手を引っ込めて、その後洗面台から退去する、という一般的な使用の場合のドップラ信号の波形等について説明する。なお、これまで煩雑となるのを避けるために説明を省略していた、その他の閾値等についても、図８においてあわせて説明する。図８は、自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号の例である。
まず、本発明に係る自動水栓１の制御部１０において、使用者や被洗浄物の移動を検知するための検知下限値が予め設定されている。この検知下限値を超える振幅値を有するドップラ信号になると、制御部１０は使用者や被洗浄物の移動を検知する。その後、使用者が洗面台（すなわち電波センサ２０）に向けて接近すると、接近速度に応じた周波数を有するドップラ信号が生じ、このドップラ信号の振幅も徐々に大きくなる（図８中、「接近」の部分）。そして、ドップラ信号の振幅が、接近静止基準値の振幅（図６で示した振幅の接近静止基準値と同じ）を超えると、判別部１２は使用者が充分に電波センサ２０、すなわち洗面台に接近したと判断することができる。さらに使用者が洗面台に接近し、洗面台の前で静止すると、これに伴ってドップラ信号の周波数も小さくなる。ここで判別部１２は、ドップラ信号の信号振幅が上述した接近静止基準値以上の値をとり、かつドップラ信号の周波数Ｆが第２周波数閾値Ｆ２以下となった場合、使用者が洗面台に接近して停止したと判断する（図８中、「静止」の部分）。
【００３８】
後にフローチャート図を参照して説明するが、このような使用者の洗面台への接近過程において、測定されたドップラ信号の振幅値の最大値をＡｍａｘとしてメモリ部１３に格納・更新している。上述したドップラ信号の周波数に基づいて使用者が洗面台に接近して停止したと判断された時点でのＡｍａｘの値を第１振幅閾値Ａ１として設定する。
【００３９】
続いて、使用者が手を洗おうとしてスパウト３に向けて手を出すと、図４で示したドップラ信号の波形と同様に、再びドップラ信号にその動作が表れる。この手の動きが開始したか否かを判別する閾値は、第１振幅閾値Ａ１よりも小さい第２振幅閾値Ａ２である。ドップラ信号の振幅値Ａがこの第２振幅閾値Ａ２以上の大きさとなっている時間が、第１時間閾値Ｔ１以上継続しているか、第２振幅閾値Ａ２以上の大きさとなっている移動距離が第１距離閾値Ｄ１以上である場合、スパウト３に向けた手の移動開始と判別する。スパウト３に向けて手が出されると、電波センサ２０との距離も縮まり、ドップラ信号の振幅も大きくなる。上述したように、ドップラ信号の振幅の大きさは電波センサ２０と被検知物との距離に大きく依存するため、スパウト３に向けて出された手（被洗浄物）の大きさが使用者自身よりも小さくとも、ドップラ信号の振幅は大きくなる。従って、スパウト３に向けた手の移動が開始されてからスパウト３付近への到達に至るドップラ信号の振幅は、洗面台に使用者が接近してきた際のドップラ信号の振幅に関する第１振幅閾値Ａ１よりも大きな第３振幅閾値Ａ３を基準として判別される。ここで、使用者の手によるドップラ信号の振幅が第３振幅閾値Ａ３よりも大きくなっていれば、スパウト３付近に到達したと判断することが可能である（図８中「手出し」の部分）。さらに、スパウト３付近で手（被洗浄物）の移動が止まったこと（つまり、スパウト３の奥にあるものを取ろうとして手をのばしたわけではない、ということ）を判別するために、手（被洗浄物）によるドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下になったことを判別する。これにより、手（被洗浄物）がスパウト３付近に到達して吐水を待つ状態となったと判断される。
【００４０】
この判別結果を受けて、制御部１０は吐水弁５を開にするため、制御信号を吐水弁５に送出し、スパウト３からの吐水を開始する。吐水が始まると、使用者は手をすり合わせたりして、手を洗うことができる。この手洗い動作に伴い、スパウト３付近で使用者が手を動かすと、ドップラ信号は、その振幅が大きく、また洗う際の手の動きに応じた周波数を有する信号となる（図８の「手洗い」の部分）。
手洗いが終わると、使用者は手をスパウト３付近から引っ込めることになる。この手を引っ込める際の起点となるのは、スパウト３付近である。スパウト３付近で手洗いを終えた手を使用者が引っ込める際の動きも、スパウト３付近から離反する方向への手の移動としてドップラ信号に現れる。まず、手を引っ込め始める際の基準となる第４振幅閾値４は、第３振幅閾値Ａ３と同様の大きさを有している。ここで、手はスパウト３付近から離れることから、ドップラ信号の振幅強度は徐々に小さくなっていく。このドップラ信号の振幅値Ａが、第４振幅閾値Ａ４以下となっている時間が第２時間閾値Ｔ２以上継続しているか、このドップラ信号の振幅値Ａが、第４振幅閾値以下となっている状態で手の移動距離が第３距離閾値Ｄ３程度となると、判別部１２は、手洗いが終わって手を引っ込めたものと判断する（図８の「手引っ込め」の部分）。そして制御部１０は電磁弁５を動作させて、止水制御を行なう。
【００４１】
使用者が手を引っ込めた後、使用者は洗面台から退去（離反）することになるが、この動きを捉えるために用いられる振幅に関する閾値が、第１振幅閾値Ａ１に準じた値Ａ１’である。上述したように、第１振幅閾値Ａ１は、洗面台に使用者が接近して、手をスパウト３に出す前におけるドップラ信号の振幅の最大値であり、被洗浄物ではなく使用者自身の胴体などによる反射に由来するドップラ信号の振幅であった。電波センサ２０に対する接近と離反とは対称的な動作であるため、第１振幅閾値Ａ１を洗面台からの使用者の離反の際の閾値として用いることも可能であるが、この値は必ずしも一致するとは限らない。そこで、本実施形態において、使用者の洗面台からの退去の際に用いる閾値として、第１振幅閾値Ａ１に準じた値を用いる。この第１振幅閾値Ａ１に準じた値として、例えば第１振幅閾値Ａ１の±１０％程度の幅を設けることが可能である。
【００４２】
ここで、ドップラ信号の振幅が、第１振幅閾値Ａ１に準じた値Ａ１’程度であった場合、使用者自身の体が移動している、と判別部１２は判別する。そして、この使用者自身の体が移動している、と判別された時点のドップラ信号の振幅値Ａを判別部１２はメモリ部１３に格納し、この時点から、第３時間閾値Ｔ３が経過するか、もしくは、使用者自身の体が第４距離閾値Ｄ４だけ移動した後における、ドップラ信号の振幅値Ａ’が上述した振幅値Ａよりも小さくなっているかどうかを判別する。ここで、振幅値Ａ’の方が振幅値Ａよりも小さいということは、振幅値Ａの時点での使用者の位置よりも振幅値Ａ’の時点での使用者の位置の方が電波センサ２０、すなわち洗面台から離れた位置にあると考えられる。従って、振幅値Ａ’の方が振幅値Ａよりも小さい場合、使用者は洗面台から退去する方向に移動していると判断される（図８の「退去」の部分）。さらに、使用者が洗面台から退去する方向へと移動を続けると、ドップラ信号の振幅は更に小さくなり、最終的にはドップラ信号の振幅は検知下限値以下となる。このようにドップラ信号の振幅が検知下限値以下となると、使用者の一連の動きが終了したこととなる。
【００４３】
以上、図４乃至図８を参照して説明したように、使用者の動作によって、電波センサ２０が生成したドップラ信号の振幅や周波数に特徴があらわれるため、この特徴を各種閾値等を用いて判別し、判別結果に応じて自動水栓１の吐水・止水制御を行なうことが可能となる。以下、これらの各場合を含むドップラ信号について、適切に判別を行い、自動水栓１の動作制御を行なう流れを、図９及び図１０のフローチャート図を参照して、説明する。フローチャートに対応するタイミングや各閾値等については、各状況に対応する波形図として図４乃至図８を適宜参照して説明する。
【００４４】
図９及び図１０は本発明の実施形態による自動水栓１の電波センサ２０が生成したドップラ信号に基づいた吐止水処理について示すフローチャート図である。図９のフローチャート図と図１０のフローチャート図とは結合子１乃至４で結合されている。
まず、制御部１０は電波センサ２０を使用しながら、ドップラ信号を用いた、使用者の接近の検知を開始する（ステップＳ５０１）。制御部１０は電波センサ２０からのドップラ信号に関する情報を受信して、振幅値の計算を行なう（ステップＳ５０２）。この計算は主に判別部１２がメモリ部１３使用して行なうことができる。続いて、判別部１２は、ドップラ信号の振幅値Ａが、検知下限値以上であるか否かを判別する（ステップＳ５０３）。判別部１２が、ドップラ信号の振幅値Ａは、検知下限値を下回っていると判別した場合、制御部１０と電波センサ２０は、検知下限値以上の振幅値Ａを有するドップラ信号の検知まで、ループを続ける（ステップＳ５０３のＮｏからステップＳ５０３。）一方、判別部１２が、ドップラ信号の振幅値Ａが検知下限値以上であると判別した場合、判別部１２は、使用者の移動を検知したと判断し、先の処理へと進む（ステップＳ５０３のＹｅｓからステップＳ５０４）。
【００４５】
制御部１０の判別部１２が使用者の移動を検知したと判断すると、引き続き判別部１２はドップラ信号の周波数計算を実行する（ステップＳ５０４）。そして、この周波数計算の結果から得られた被検知物（ここでは使用者）の累積移動距離を計算する（ステップＳ５０６）。この移動距離は上述したように、周波数計算から得られた被検知物の動きの速さを時間積分することで得られる。判別部１２はこれらの振幅値のデータや、累積移動距離に関するデータ、そして被検知物の移動を検知してからの振幅値のうち、最大の値を最大振幅値Ａｍａｘとして、メモリ部１３に格納し、保管する（ステップＳ５０７）。
次に判別部１２は、ドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上であり、かつドップラ信号の周波数Ｆが第２周波数閾値Ｆ２以下であるか否かを判別する（ステップＳ５０８）。ステップＳ５０８での判別は、使用者が洗面台付近で静止したか否かの判断に相当する。まず、使用者が洗面台付近で静止しない場合について説明する。
【００４６】
（使用者が洗面台付近で静止しない場合）
まず、判別部１２がドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上とはならず、又はドップラ信号の周波数Ｆが第２周波数閾値Ｆ２よりも大きいと判別した場合について説明する（ステップＳ５０８のＮｏからステップＳ５１３）。このような状況は、換言すると使用者が洗面台に充分に接近していないか、使用者の移動速度が速い、ということを表しており、上述した図６の波形図の状況に対応する。ステップＳ５０８に続いて判別部１２は、判別部１２が被検知物の移動を検知して以降のドップラ信号の振幅の最大値Ａｍａｘとドップラ信号の振幅Ａとを比較し、振幅Ａの値が振幅の最大値Ａｍａｘ以下であるか否かを判別する（ステップＳ５１３）。ここで、振幅Ａの値がＡｍａｘ以下である場合、洗面台に最接近した状態（Ａｍａｘの時点）と比べて、使用者が自動水栓１から遠ざかりつつあると判別部１２は判断する（ステップＳ５１３のＹｅｓからステップＳ５１４）。すなわち、使用者が洗面台に接近し、そのまま立ち止まることもなく洗面台から退去（離反）するように動くため、使用者は洗面台の前を通り抜けたと判断する（ステップＳ５１４）。判別部１２が使用者の通り抜けを判別した後、判別部１２は、ドップラ信号の振幅Ａが検知下限値以下となったか否かを判別する（ステップＳ５２７）。ドップラ信号の振幅Ａが検知下限値以下となった場合（ステップＳ５２７のＹｅｓ）、判別部１２は使用者が洗面台付近からいなくなった、すなわち不在と判別し、一連の処理でメモリ部１３に格納したドップラ信号の振幅値や累積移動距離、Ａｍａｘなどのデータを初期化する（ステップＳ５２８）。図６に示したドップラ信号の波形の場合に、このようなステップＳ５０１〜Ｓ５０８まで、そしてステップＳ５０８からＳ５１３、Ｓ５１４、Ｓ５２７、Ｓ５２８という流れで処理が進む。
【００４７】
上述した流れの中で、途中、ステップＳ５１３でドップラ信号の振幅Ａの値が振幅の最大値Ａｍａｘよりも大きいと判別された場合（ステップＳ５１３のＮｏ）、判別部１２はドップラ信号の振幅がまだ大きいことから、使用者が洗面台付近から離れていないと判別する。そして、ステップＳ５０８に戻り、引き続き使用者が静止するか、洗面台付近から離れるまで、ループ処理を行なう（ステップＳ５１３のＮｏからステップＳ５０８）
【００４８】
また、上述した流れの中で、通り抜け判別（ステップＳ５１４）の後、ステップＳ５２７で、ドップラ信号の振幅Ａが検知下限値よりも大きいと判別された場合（ステップＳ５２７のＮｏ）、使用者が一旦通り抜けた後、再び洗面台付近に戻ってくる可能性があるため、ステップＳ５０８に戻り、引き続き使用者が静止するか、ドップラ信号の振幅Ａが検知下限値以下となって、不在判別がなされるまでループ処理を行なう（ステップＳ５２７のＮｏからステップＳ５０８）。以上がステップＳ５０８でＮｏと判別されてからの処理、すなわち、使用者が洗面台付近で静止しない場合の処理の流れである。
【００４９】
（使用者が洗面台付近で静止した場合）
続いて、ステップＳ５０８で、判別部１２が、ドップラ信号の振幅Ａが接近静止基準値以上であり、かつドップラ信号の周波数Ｆが第２周波数閾値Ｆ２以下であると判別した場合について説明する。この場合、判別部１２は使用者が洗面台付近で静止したと判断する（ステップＳ５０８のＹｅｓからステップＳ５０９）。判別部１２は静止判別を行った後、メモリ部１３に保管していたＡｍａｘの値を第１振幅閾値Ａ１として設定する（ステップＳ５１０）。この状況は、上述した図４、図５、図７、図８の波形図のうち、接近〜静止の部分に相当する。なお、接近の部分で最大振幅を「Ａ１」としているが、これはステップＳ５０８からステップＳ５０９で判別部１２が静止判別を行なった後、ステップＳ５１０でＡｍａｘの値を第１振幅閾値Ａ１として設定したことを反映させたものである。
【００５０】
（使用者が洗面台付近で静止した後、手を差し出さない場合）
続いて、判別部１２は、ドップラ信号の振幅Ａと、第２振幅閾値Ａ２とを比較し、ドップラ信号の振幅Ａが第２振幅閾値Ａ２以上となっている時間が第１時間閾値Ｔ１以上継続しているか、またはドップラ信号の振幅Ａが第２振幅閾値Ａ２以上となっている状態で、このドップラ信号に基づいて計算された被検知物の移動距離が第１距離閾値Ｄ１以上となったかどうかを判別する（ステップＳ５１１）。ここで、これらの条件がいずれも満たされていない場合、スパウト３（吐水部）に向けた手の移動が開始されていないと判断される（ステップＳ５１１のＮｏから結合子２へ）。手の移動が開始されていないと判断された場合、次に判別部１２は、ドップラ信号の振幅Ａについて、第１振幅閾値Ａ１に準じた値の振幅Ａが発生したか否かを判別する（図１０の結合子２からステップＳ５２３）。第１振幅閾値Ａ１に準じた値の振幅Ａが発生していないと判別された場合（ステップＳ５２３のＮｏ）、再びステップＳ５１１に戻る（ステップＳ５２３のＮｏから結合子３を経て図９のステップＳ５１１）。このように、ステップＳ５１１でＹｅｓとなるか、ステップＳ５２３でＮｏとなるまでループ処理が行なわれる。この状況は、洗面台の前に使用者がいる状態で、手をスパウト３に向けて差し出すこともなく、また、洗面台の前から退去することもない状況、すなわち、洗面台の前で使用者が身づくろいをしているような状況を表しており、図５の波形図の「静止」の部分がこの状況に対応する。
【００５１】
このような状況から、ドップラ信号の振幅Ａについて、第１振幅閾値Ａ１に準じた値の振幅Ａが発生した場合、判別部１２は使用者の体の移動が起きたと判別する（ステップＳ５２３のＹｅｓからステップＳ５２４）。続いて、判別部１２は、この移動開始直後のドップラ信号の振幅Ａと、移動開始後、第３時間閾値Ｔ３が経過した後、又はドップラ信号から計算された使用者の移動距離が第４距離閾値だけ移動した後のドップラ信号の振幅Ａ’とを比較し、振幅Ａ’が振幅Ａより小さいか否かを判別する（ステップＳ５２５）。振幅Ａ’が振幅Ａ以上である場合、振幅Ａ’が振幅Ａより小さくなるまでステップＳ５２５のループ処理を継続する（ステップＳ５２５のＮｏからステップＳ５２５）。振幅Ａ’が振幅Ａよりも小さくなった場合、判別部１２は、使用者が退去方向に移動中であると判断する（ステップＳ５２５のＹｅｓからステップＳ５２６）。その後、結合子４を経て図９のステップＳ５２７に合流し、ステップＳ５２７でドップラ信号の振幅Ａが検知下限値以下か否かを判別して以降の処理は上述した処理と同様である。
【００５２】
（使用者が洗面台付近で静止した後、手を差し出した場合）
判別部１２が、ステップＳ５１１で、ドップラ信号の振幅Ａが第２振幅閾値Ａ２以上でかつ第１振幅閾値Ａ１未満となっている時間が第１時間閾値Ｔ１以上継続しているか、またはドップラ信号の振幅Ａが第２振幅閾値Ａ２以上でかつ第１振幅閾値Ａ１未満となっている状態で、このドップラ信号に基づいて計算された被検知物の移動距離が第１距離閾値Ｄ１以上となった、と判別した場合、手の移動が開始されたと判断する（ステップＳ５１１のＹｅｓからステップＳ５１２）。判別部１２は、手の移動が開始されたと判断した場合、続いて、ドップラ信号の振幅Ａが、第１振幅閾値Ａ１よりも大きい第３振幅閾値Ａ３以上となって、そしてドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となったか否かを判別する（ステップＳ５１５）。ここで、ドップラ信号の振幅Ａが、第１振幅閾値Ａ１よりも大きい第３振幅閾値Ａ３以上となったことによって、洗面台付近で静止した使用者がさらにスパウト３付近へと手を差し出したことが示され、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となったことによって、スパウト３付近の手の動きがゆっくりになったことが示される。すなわち、これらの条件が満たされたことによって、使用者の手がスパウト３付近（吐水部）に到達したと判断される（ステップＳ５１５のＹｅｓからステップＳ５１６）。
判別部１２が使用者の手がスパウト３付近に到達したと判断した後、制御部１０は吐水弁５を制御して、水栓を開にする（ステップＳ５１７）。これにより、スパウト３からの吐水が行なわれ、使用者がスパウト３に向けて差し出した手などの被洗浄物を洗うことができる。
【００５３】
吐水中も判別部１２はドップラ信号のモニターを継続しており、ドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている時間が第２時間閾値Ｔ２以上継続しているか、又はドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている状態で、使用者の手（被洗浄物）の移動距離が第３距離閾値Ｄ３以上となったか否かを判別し、更にドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４未満の状態で継続しているか否かを判別する（ステップＳ５１９）。ドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている時間が第２時間閾値Ｔ２以上継続せず、かつドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている状態で使用者の手（被洗浄物）の移動距離が第３距離閾値Ｄ３に満たないと判別した場合は手洗いが継続していると判別して、ステップＳ５１９のループ処理を継続する（ステップＳ５１９のＮｏからステップＳ５１９）。また、ドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている時間が第２時間閾値Ｔ２以上継続し、又はドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている状態で、使用者の手（被洗浄物）の移動距離が第３距離閾値Ｄ３以上となっても、ドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４未満の状態で継続していない場合、同様に手洗いが継続していると判断して、ステップＳ５１９のループ処理を継続する（ステップＳ５１９のＮｏからステップＳ５１９）。
【００５４】
一方、ドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている時間が第２時間閾値Ｔ２以上継続し、又はドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４以下となっている状態で、使用者の手（被洗浄物）の移動距離が第３距離閾値Ｄ３以上となり、更にドップラ信号の振幅Ａが第４振幅閾値Ａ４未満の状態で継続している場合、判別部１２は手洗いが終了したと判断する（ステップＳ５２１のＹｅｓからステップＳ５２１）。そして、制御部１０は吐水弁５を制御して水栓を閉にする（ステップＳ５２２）。水栓を閉にした後は、上述した、使用者が洗面台付近から退去するか否かを判別するステップＳ５２３へと進み、それ以降の処理は上述したように進められる。
【００５５】
（使用者が洗面台付近で静止した後、手を差し出してスパウト付近を通過した場合）
ステップＳ５１５において、ドップラ信号の振幅Ａが、第１振幅閾値Ａ１よりも大きい第３振幅閾値Ａ３以上となって、そしてドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下とならなかった場合（ステップＳ５１５のＮｏ）、使用者の手がスパウト３付近を通過して奥のものを取ろうとしている動きである可能性がある。この場合、次に判別部１２はドップラ信号の振幅Ａが第３振幅閾値Ａ３となった時点の位置と、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となった時点の位置との間の距離が第２距離閾値Ｄ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ５１５のＮｏからステップＳ５１８）。（上述したように、被検知物の移動距離はドップラ信号の周波数から求められた速さについて時間積分することで求められる。）ドップラ信号の振幅Ａが第３振幅閾値Ａ３となった時点の位置と、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となった時点の位置との間の距離が第２距離閾値Ｄ２未満であると判別された場合、再びステップＳ５１５に戻り、ステップＳ５１５とＳ５１８のループ処理を行なう。ドップラ信号の振幅Ａが第３振幅閾値Ａ３となった時点の位置と、ドップラ信号の周波数Ｆが第１周波数閾値Ｆ１以下となった時点の位置との間の距離が第２距離閾値Ｄ２以上であると判別された場合、この被検知物の動きは手洗いに関する動作ではないと判断し、第１時間閾値Ｔ１と第１距離閾値Ｄ１を初期化する（ステップＳ５１８のＹｅｓからステップＳ５２０）。その後、結合子３を介して図９のステップＳ５１１へと進み、それ以降の処理は上述したように進められる。
【００５６】
このように、制御部１０により一連の処理が実行され、使用者の各使用状況に応じた自動水栓１の吐止水制御を行なうことが可能である。なお、上述した各種閾値について、閾値間の大小関係を規定しているが、これらの閾値の具体的な値は、自動水栓１のシステム構成や、電波センサ２０の配置等にも依存するため、事前に、大人や子供など様々な体格を有する被験者による試験を行なって、閾値の具体的な数値について最適化を行なうことが好ましい。
【００５７】
また、一連の処理において、所定の閾値を用いた判別に加えて、所定の被検知体が生じさせるドップラ信号の振幅について所定時間間隔をおいて複数回検知してその相対的な変化を見ることで被検知体の動きに関する情報を得ることも可能である。このドップラ信号の振幅について、時間経過につれて信号振幅が大きくなった場合、被検知体はスパウト３付近に接近する方向に移動していると判別できる。また、時間経過につれて信号振幅が小さくなった場合、被検知体はスパウト３付近から離反する、すなわち退去する方向に移動していると判別できる。
【００５８】
次に、上述した本発明の実施形態による自動水栓の効果を説明する。
上述した本発明の実施形態による自動水栓によれば、使用者自身の動きと、使用者の手などの被洗浄物の動きとをそれぞれ的確に判別することが可能である。そして、使用者が本発明の自動水栓を備えた洗面台に単に近づくだけで手洗いを行なわない場合も、的確にこれを判別することができる。これらの判別された使用状況に応じて吐止水制御を行なうことができるため、使用者にとって使い勝手の良い自動水栓を提供することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１            自動水栓
２            シンク部
３            スパウト
４            給水管
５            吐水弁
１０          制御部
１２          判別部
１３          メモリ部
２０          電波センサ
２１          アンテナ
２２          送信部
２３          受信部
２４          ミキサ部
２５          フィルタ回路
１００        検知範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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