(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型の非接触アクティブセンサにより人体の有無を検出する人体検出装置において、
前記アクティブセンサからの反射信号レベルのデータを周期的にサンプリングし、最新のデータを含む連続してサンプリングされた複数個のデータから、平均値及び分散値、又は平均値及び標準偏差値を含む統計値を演算する統計演算手段と、
前記分散値又は標準偏差値が一定値より小さいという条件下で、前記平均値を、人体の無い状態を表す基準レベルとして定める基準レベル決定手段と、
前記統計値及び前記基準レベルに基づいて人体の有無を判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする人体検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記判断手段の判断結果が人体無しである時に、前記統計値から前記反射信号レベルの有意な変動を検出し、前記サンプリングの周期を高める周期制御手段を更に備えることを特徴とする人体検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記判断手段が、その判断結果が所定時間より長い時間にわたり人体無しである状態において前記統計値が所定の第１条件を満たした時に判断結果を人体有りに変更し、判断結果が人体有りである状態において前記統計値が所定の第２条件を満たした時に判断結果を人体無しに変更し、且つ、判断結果が前記所定時間より短い時間だけ人体無しである状態において前記統計値が所定の第３条件を満たした時に判断結果を人体有りに変更し、
前記第３条件が前記第１条件よりも満たし難いものであることを特徴とする人体検出装置。
【請求項４】
反射型の非接触アクティブセンサにより人体の有無を検出する人体検出装置において、
前記アクティブセンサからの反射信号レベルのデータを周期的にサンプリングし、最新のデータを含む連続してサンプリングされた複数個のデータから、少なくとも１種類の統計値を演算する統計演算手段と、
前記統計値に基づいて人体の有無を判断する判断手段と、
所定時間より短いインターバルをおいて連続的に繰り返された人体無しから有りへの判断変更の回数をカウントするカウンタと、
前記カウンタの値が所定値を超えた時、前記連続的な判断変更の繰り返しを禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする人体検出装置。
【請求項５】
反射型の非接触アクティブセンサにより人体の有無を検出する人体検出装置において、
前記アクティブセンサからの反射信号レベルのデータを周期的にサンプリングし、最新のデータを含む連続してサンプリングされた複数個のデータから、平均値、分散値、標準偏差値のいずれか少なくとも１種類の統計値を演算する統計演算手段と、 
前記統計値に基づいて人体の有無を判断する判断手段であって、その判断結果が所定時間より長い時間にわたり人体無しである状態において前記統計値が所定の第１条件を満たした時に判断結果を人体有りに変更し、判断結果が人体有りである状態において前記統計値が所定の第２条件を満たした時に判断結果を人体無しに変更し、且つ、判断結果が前記所定時間より短い時間だけ人体無しである状態において前記統計値が所定の第３条件を満たしたときに判断結果を人体有りに変更する判断手段と、
所定時間より短いインターバルをおいて連続的に繰り返された人体無しから有りへの判断変更の回数をカウントするカウンタと、 
前記カウンタの値が所定値を超えたとき、前記第１条件及び第３条件を一層厳しいものに変更する条件変更手段と、
を備えたことを特徴とする人体検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記統計演算手段は前記平均値及び分散値を含む統計値を演算するとともに、
前記カウンタの値が所定値を超えるまでは、前記第１条件は、前記平均値又は分散値のいずれか一方が各々の所定の条件を満足したという条件であり、
前記カウンタの値が所定値を超えた時には、前記第１条件は、少なくとも前記分散値が所定の条件を満足したという条件に変更されることを特徴とする人体検出装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置において、
前記分散値又は標準偏差値が一定値より小さいという条件下で、前記平均値を、人体の無い状態を表す基準レベルとして定める基準レベル決定手段を備え、
前記統計演算手段は前記平均値及び分散値、又は平均値及び標準偏差値を含む統計値を演算すると共に、
前記カウンタの値が所定値を超えるまでは、前記第１の条件は、前記基準レベルと平均値との差が第１の所定値以上であり且つ最新データの絶対値が第２の所定値以上であるという条件であり、
前記カウンタの値が所定値を超えた時には、前記第２の所定値が一層大きい値に変更されることを特徴とする人体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動水栓のように人体を検出して自動作動する装置で用いられる人体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型の非接触アクティブセンサを用いた自動給水装置、温水洗浄装置は既に公知であり、また特に自動水栓においては、洗面台等に人体検出装置を配設して、洗面台のスパウト下方に手などの人体を検出すると、自動的に水栓を開いてスパウトから吐水させるようにした水栓装置があり、この人体検出装置は、光や超音波等をスパウト下方に向けて発射し、その反射レベルを測定して、このレベルと設定値とを比較することにより、スパウト下方に存在する人体を検出するようにしている。
【０００３】
ところが、上記のように反射波のレベルによって人体の存否を検出するものでは、自動給水装置、温水洗浄装置の場合周囲の壁、また自動水栓においては、洗面台のボウル内底面の反射やスパウトからの吐出水による外乱を受けやすく、また、上記ボウルの汚れ等による内底面反射率の一時的な変化によって検出状態が不安定になり、また、内底面反射率の経時的な変化やセンサの劣化等を補正するために、上記設定値の更新を要するという問題がある。
【０００４】
こうした問題を解決するため、従来技術は、例えば、特公昭６２−４５５０３号公報に見られるように、超音波の発信クロックと受信クロック間に、センサと物体間を超音波が往復する時間に見合う位相差を設定することによって物体検出距離範囲を制限し、上記水流やボウル内底面を検出範囲から外すことで、水流等による外乱を避けるようにしている。
【０００５】
また、特開昭６１−５００２３２号公報では、センサと被検出部間を超音波が往復する時間から両者間の距離を測定して検出距離範囲を制限することで、上記外乱を避けるようにしている。
【０００６】
また、実開昭６３−１９９０８０号公報では、センサと被検出部間を超音波が往復する時間から、制限距離範囲内での物体の動きを検出することにより、上記外乱を避けるようにしている。
【０００７】
しかし、上記三者のように、検出距離範囲を制限する方式は、外乱に対する十分な対策が必要であるため、距離を検出する装置は回路構成が複雑となり、コスト高になるという難点がある。
【０００８】
また、実開昭６３−１３３６７３号公報では、物体からの反射レベルの微分から物体の動きを検出することにより、上記外乱を避けるようにしている。
【０００９】
しかし、物体の遅い動きには感知しにくく、逆に、スパイクノイズのような変化の大きいノイズによって誤動作しやすいという問題がある。
【００１０】
また、実開平４−２６２７０号公報では、反射波の受信信号の一部を遅延させ、これと遅延させない受信信号との比較から、物体の動きを検出するようにしているが、これも、外乱による誤動作に対する対策が成されておらず、物体検出が不安定になるという問題がある。
【００１１】
また、上記の従来技術では、反射レベルの時系列的なパターンの局部的な特徴を捉えて人体の有無を検出するものであり、上記局部的特徴に偶発的レベル変動が重畳すると、人体がないにもかかわらず水栓を動作させることがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、反射型の非接触アクティブセンサを用いた人体検出装置において、反射レベルの時系列的なパターンの局部的な特徴に偶発的レベル変動が重畳ても、人体のみを確実に検出できるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、反射型の非接触アクティブセンサにより人体の有無を検出する人体検出装置において、アクティブセンサからの反射信号レベルのデータを周期的にサンプリングし、最新のデータを含む連続してサンプリングされた複数個のデータから、少なくとも１種類の統計値を演算する統計演算手段と、統計値に基づいて人体の有無を判断する判断手段とを備えた人体検出装置が提供される。
【００１４】
統計値としては、例えば、平均値、分散値及び標準偏差の内の少なくとも一つを採用することができる。
【００１５】
好適な実施例では、分散値が一定値より小さいという条件下での平均値を、人体の無い状態を表す基準レベルとして定め、そして、平均値と基準レベルとの比較結果と、分散値と所定の閾値との比較結果との組合わせに基づいて、人体の有無を判断する。
【００１６】
或は、最新データと平均値との差が一定範囲内であるという条件下における平均値を基準レベルとして定め、そして、最新のデータと基準レベルとの比較結果に基づいて、人体の有無を判断するようにすることもできる。
【００１７】
人体が出現した時の応答性を高めるために、判断結果が人体無しである状態において上記統計値から反射信号レベルの有意な変動を検出し、サンプリングの周期を高めるようにすることが望ましい。
【００１８】
また、特に自動水栓に適用した場合、吐水停止時の吐水流の変動に起因する誤検知を防止するために、吐水停止直後に再び人体有りと判断する条件を、通常の人体有りの判断条件より厳しくすることが望ましい。
【００１９】
更に、特殊な状況での誤検知に起因する人体有り／無しの判断変更の無限繰り返しを防止するために、所定時間より短いインターバルをおいて連続的に繰り返された判断変更の回数をカウントし、このカウント値が所定値を超えた時、連続的な判断変更を禁止するようにすることが望ましい。
【００２０】
この禁止のための一つの方法は、上記カウント値が所定値を超えた時、人体有りと判断する条件を超える前より厳しい条件に変更することである。
【００２１】
【作用】
本発明の人体検出装置では、反射信号レベルのサンプリング値から求めた統計値を用いて人体の有無を判断するため、反射信号成分に含まれる外乱やノイズの影響を少なくして、人体の有無や異物（例えば、自動水栓の場合の吐水や洗面ボウル）の有無に応じた種々の状態を端的に表したデータ特徴を把握し、このデータ特徴を判断に反映させることができる。その結果、異物からの信号反射の影響を除去して、人体の有無を精度良く検知することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、自動水栓に適用した本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、自動水栓Ａの一実施例を具備した洗面Ｂの構成を示しており、Ｂ１はボウル、Ｂ２はスパウトであり、同スパウトＢ２は、洗面台Ｂの奥部上面に手前側にやや傾斜して立設した基部Ｂの上端部にやや下方に傾斜して連設されおり、同スパウトＢ２から斜め下方向に吐出された吐出水Ｂ４が放物線を描いてボウルＢ１中に落下流入するようにしており、スパウトＢ２と水源Ｂ６との間に電磁弁Ｂ５を介設してスパウトＢ２からの吐水を制御している。
【００２４】
物体検出装置は、前記基部Ｂ２の内部に配設されており、同基部Ｂ３の中途部正面に形成した透明窓でカバーされている。
【００２５】
人体検出装置Ｓは、図２に示すように、反射型の非接触アクティブセンサとしての光センサＳ１と演算部Ｓ２と出力部Ｓ３とから構成されている。
【００２６】
光センサＳ１は投光部Ｓ４と受光部Ｓ５と増幅部Ｓ６とで構成されており、投光部Ｓ４はスパウトＢ２下方の空間へ、スパウトＢ２よりも更に若干角度だけ下方へ傾いた方向に、図１のαで示す範囲（投光領域）に所定の周期で投光する。受光部Ｓ５は入射した光を電圧信号に変換して増幅部Ｓ６に出力するもので、その入射範囲（受光領域）は投光領域αにほぼ平行に指向した図１のβで示す範囲に設定されている。そして、この光センサＳ１は、投光領域αと受光領域βとが重なる図１のγで示す範囲（検知領域）に存在する物体を、良好に検知できるようになっている。
【００２７】
ここで、図１に示すように、検知領域γは吐出水Ｂ４と交差するように指向されており、その指向方向ｄと吐出水Ｂ４との交差角度（鉛直面内での交差角度）は、吐出水Ｂ４の軌跡が最小流量時に鉛直に近くなっても７０度（望ましくは６５度）より大きくならないように調整されている。
【００２８】
再び図２を参照して、演算部Ｓ２はＡ／Ｄ変換機能を具備するマイクロコンピュータで構成されており、上記Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数をプログラムで変更することが可能であり、同周波数は前記投光部Ｓ４の投光周期と同調させて、前記増幅部Ｓ６から入力するアナログ電圧を、ディジタルのデータとして記憶部に時系列的に記憶させ、このデータを統計的に演算処理して、その結果に基づき出力部Ｓ３に開弁又は閉弁信号を出力する。
【００２９】
出力部Ｓ３は演算部Ｓ２からの信号を弁駆動電力に変換して前記電磁弁Ｂ５に出力する。
【００３０】
統計的演算の説明に先立ち、各条件下における反射光レベルの原則的なパターンについて図３を参照して説明する。
【００３１】
待機状態、すなわち、スパウトＢ２からの吐水がなく、かつスパウト５０下方に手が存在しないときは、図３のａで示すように、ボウルＢ１表面からの反射光が受光部Ｓ５に入射するので、反射光レベルが一定しその変動が極めて少ない。
【００３２】
スパウトＢ２からの吐出水Ｂ４中で手洗いをしている状態では、図３のｂで示すように、手の動きと水撥ねによって反射光レベルが大きくまた変動が大きい。
【００３３】
スパウトＢ２下方に手がなく、吐出水Ｂ４だけの場合は、ボウルＢ１表面からの反射光が吐出水Ｂ４によって吸収されるため、図３のｃで示すように、反射光レベルが減少するが、吐出水Ｂ４の動きのため、反射光レベルの変動は不使用時と手洗い時との中間の値をとる。
【００３４】
かかる反射光レベルのパターンから、スパウトＢ２下方における手の有無を判別することができる。
【００３５】
しかしながら、上記パターンは原則的なものであって、外乱やノイズ等による偶発的なレベルの変動があるため、単なる反射光レベルと設定値との比較や、反射光レベル変動の微分と設定値との比較のように、上記パターンの局部的な特徴を捉えての判断では必ずしも正確ではなく、誤動作率が高いというのが実情である。
【００３６】
そこで、本実施例では、時系列的に入力する反射光レベルを統計的に処理して、上記レベルの移動平均値と設定値との比較と、分散値と設定値との比較とによって、検出範囲内の人体の有無を判断する。つまり、反射光レベルの全体的なパターンを認識することによって、偶発的なレベル変動の影響を消去する。加えて、待機状態での平均値を用いて、平均値と比較するための設定値を更新することにより、ボウルＢ１内底面の反射率の変化やセンサの劣化を補正する。その結果、人体の検出が正確に行われる。
【００３７】
すなわち、待機状態では、光センサＳ１の投光部Ｓ４から２Ｈｚの周波数で投光させ、投光部Ｓ５からの出力電圧を上記と同期した周期でサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、これをメモリに時系列的に記憶させる。そして、これら記憶データのうち、最新の８個のデータの平均値と、その分散値とを算出する。
【００３８】
そして、上記分散値が１以下の場合、この継続時間をカウントしカウンタが３０秒になると、上記平均値を基準レベル（ボウルＢ１表面からの反射光レベル）としてメモリに記憶させる。その後、投光の度に分散値が１以下である場合は、毎回、メモリが記憶した基準レベルを更新する。なお、上記カウントは３０秒まで行い、これ以上はカウントを進めない。もし、カウント途中で分散値が２以上になるとカウンタをリセットする。
【００３９】
このように、待機状態において、投光の度ごとにボウルＢ１表面からの反射レベルのデータを更新することによって、ボウルＢ１表面の反射率の変化や光センサＳ１の劣化を補正することができる。
【００４０】
そして、上記待機状態中に、上記平均値と基準レベルとの差が４以上になると、投光とサンプリングの周波数を１６Ｈｚに変更して、手検出の応答性を高めるための準備をする。なお、後述の第１条件を満足しないまま、１６Ｈｚの投光が１６回繰り返されると、元の２Ｈｚの周波数に戻る。ただし、上記１６回に達する前に基準レベルと平均値との差が４以上になると、その時点から１６回のカウントを再スタートする。
【００４１】
第１条件とは以下の条件▲１▼及び▲２▼の少なくとも一つを満足した場合をいう。
【００４２】
▲１▼  平均値≧基準レベル＋８
▲２▼  分散値≧６が４回以上継続する。
【００４３】
上記した１６Ｈｚの準備状態中、第１条件が満足されると、スパウトＢ２の下方に手が存在するものと判断して、バルブＶを開いてスパウトＢ２から吐水させる。
【００４４】
このようにして、スパウトＢ２からの吐水中、下記の第２条件を満足すると、バルブＶを閉じて止水させる。止水後１６Ｈｚの投光が４８回繰り返されると（３秒経過）投光とサンプリング周波数が２Ｈｚに戻る。
【００４５】
第２条件とは以下の条件▲１▼及び▲２▼の双方を満足した場合をいう。
【００４６】
▲１▼  平均値≦基準レベル＋４
▲２▼  分散値≦３が４回以上継続する。
【００４７】
なお、止水後、１６Ｈｚの投光とサンプリング回数が４８回に達する前に、以下の第３条件の一つでも満足すると吐水を再開させる。
【００４８】
第３条件とは以下の条件▲１▼及び▲２▼の少なくとも一つを満足した場合をいう。
【００４９】
▲１▼平均値≧基準レベル＋８
▲２▼  分散値≧６が１０回以上継続する。
【００５０】
このように、止水直後の再吐水のための第３条件を、第１条件よりも厳しくしたことで、止水直後の乱流による誤動作を防止することができる。
【００５１】
なお、本実施例では、消費電力の節約のために、待機状態での投光及びサンプリングの周波数を２Ｈｚの低速度としているが、省電力を要しない場合は、待機状態の上記周波数も準備状態と同じく１６Ｈｚの高速にして、応答を速くするとともに、プログラムを簡単にすることができる。
【００５２】
逆に、更に省電力を望む場合は、待機中だけでなく吐水中も一様に周波数を２Ｈｚとしてもよい。但し、一様に２Ｈｚの場合、前述した吐水開始、停止及び再開の条件がそれぞれ成立した時だけは、その条件成立を速やかに再確認して吐水の開始及び停止の応答性を高めるために、一時的に周波数を高くする（例えば、７ｍ秒周期）ことが望ましい。
【００５３】
また、本実施例では、手の有無を判断するために平均値と分散値とを併用しているが、分散値の代りに標準偏差を用いてもよい。或は、分散値や標準偏差を用いずに、最新の反射光レベルと基準レベル（待機中の平均値）のみ用いて判断するようにしてもよい。分散値又は標準偏差は状態の継続性を良く表す統計値であるため、これらを用いない場合には、手の有無の状態の変化を検出した時に、その状態の継続性を確認するための追加動作を行うことが望ましい。例えば、待機中に手が差し出されたことを検出した時、或は、吐水中に手が除去されたことを検出した時には、引続いて追加のデータサンプリングを何回（例えば、２回）か行って、検出した状態が継続するか否かチェックし、継続することが確認されて初めて吐水開始又は停止を実行するようにするべきである。尚、この場合、吐水開始又は停止の応答性を高めるために、追加のサンプリングは十分短い周期（例えば、７ｍ秒）で行うことが望ましい。更に、分散値や標準偏差を用いない場合には、基準レベルを決定する際、待機中の状態が安定していることを確認するために、最新データと平均値との差が一定の小さい範囲内であることをチェックするべきである。
【００５４】
或は、最新レベルと基準レベル（最新値を含まない平均値）との比較結果と、その最新レベルの絶対値と所定の閾値との比較結果の双方の結果により吐水開始、停止することで誤動作を少なくすることもできる。この場合、後に図８を参照して説明するように、基準レベルに誤った値を記憶した場合の吐水止水の繰り返し動作を中断させるため、吐水カウンタが所定数を満たす前に対して、満たした後は前記閾値を高めるように変更することが望ましい。
【００５５】
図４は上述の処理のメインルーチンを示しており、まず、ステップ（Ｓ５０）にて電源を投入すると、ステップ（Ｓ５１）〜（Ｓ５５）より成るメインルーチンに入る。このメインルーチンを回ることで自動水栓の動作が行われる。
【００５６】
ステップ（Ｓ５１）では、次の図５で説明する内容でメインルーチンを回る周波数を決定する。ステップ（Ｓ５２）ではステップ（Ｓ５１）で決められた周波数１６Ｈｚまたは２Ｈｚに対応した時間でメインルーチンが回るように時間を調整する。ただし、周期は１６Ｈｚで６２．５ｍｓｅｃ、２Ｈｚで５００ｍｓｅｃであり、ステップ（Ｓ５１）、（Ｓ５３）〜（Ｓ５５）の処理時間は数ｍｓｅｃ程度であるため、メインルーチンを回る時間の大半はこのステップ（Ｓ５２）で使用される。
【００５７】
ステップ（Ｓ５３）においてセンサ部の投光を行いデータを記憶しステップ（Ｓ５４）にてデータを統計的に演算する（前述）。
【００５８】
ステップ（Ｓ５５）は統計データに基づいて吐水、止水の制御を行うサブルーチンである。
【００５９】
図５は、周波数切換えのサブルーチン（Ｓ５）の詳細を示しており、まず、吐水中か（Ｓ５８）または止水後３秒以内か（Ｓ５９）をチェックし、いずれかの場合はステップ（Ｓ６１）へ進んで周波数に１６Ｈｚをセットする。
【００６０】
ステップ（Ｓ５８）（Ｓ５９）のいずれの条件も満たさない場合はステップ（Ｓ６０）へ進む。
【００６１】
ステップ（Ｓ６０）では平均値が基準レベル（ボウルＢ１表面からの反射光レベル）＋４以上であればステップ（Ｓ６１）へ、そうでなければステップ（Ｓ６３）へ進む。ステップ（Ｓ６１）ではメインループの回る周波数を１６Ｈｚに設定しステップ（Ｓ６２）で１６Ｈｚで回った回数をカウントするカウンタをリセットし、ステップ（Ｓ６７）よりサブルーチンを抜ける。
【００６２】
ステップ（Ｓ６３）では平均値が基準レベルに近い場合であり、まず周波数が１６Ｈｚであるかどうかチェックする。１６Ｈｚでない場合２Ｈｚであるが、ステップ（Ｓ６６）で２Ｈｚを再度確認しステップ（Ｓ６７）よりサブルーチンを抜ける。
【００６３】
ステップ（Ｓ６３）で１６Ｈｚの場合ステップ（Ｓ６４）で１６Ｈｚのカウンタが１６以上かチェックし、１６未満であればステップ（Ｓ６５）で１６Ｈｚのカウンタを１つ進めてステップ（Ｓ６７）へ進む。
【００６４】
つまり、信号の平均値が基準レベル＋４未満でありながら１６Ｈｚで投光している回数をメインループが回る度にカウントすることになる。
【００６５】
ステップ（Ｓ６４）にて１６Ｈｚのカウンタが１６になるとステップ（Ｓ６６）へ進み周波数を２Ｈｚにしてステップ（Ｓ６７）よりサブルーチンを抜ける。
【００６６】
吐水制御のサブルーチン（Ｓ５５）は、図６に示すように、基準レベル更新の機能を有しており、分散値≦１の場合（Ｓ７０Ｙ）、タイマを起動して３０秒が経過すると（Ｓ７１Ｙ）、基準レベルを更新し（Ｓ７２）、後述するステップ（Ｓ８０）に移行する。なお、タイマが３０秒未満の場合（Ｓ７１Ｎ）、ステップ（Ｓ８０）に移行する。また、分散値＞１の場合（Ｓ７０Ｎ）は、タイマをリセットして（Ｓ７３）、ステップ（Ｓ８０）に移行する。
【００６７】
ステップ（Ｓ８０）では、スパウトＢ２からの吐水状態を判断して、吐水中であり（Ｓ８０Ｙ）、かつ、分散値≦３であれば（Ｓ８１Ｙ）、第１カウンタをインクリメントし（Ｓ８２）、第１カウンタが４になり（Ｓ８３Ｙ）、かつ、平均値≦基準レベル＋４であれば（Ｓ８４Ｙ）、電磁便Ｂ５に閉弁出力し（Ｓ８５）、第１カウンタをリセットして（Ｓ８６）、周波数切換サブルーチンに移行する（Ｓ９９）。なお、分散値＞３であれば（Ｓ８１Ｎ）ステップ（Ｓ９８）で第１カウンタをリセットし、又は、第１カウンタが４以下で（Ｓ８３Ｎ）、又は、平均値＞基準レベル＋４であれば（Ｓ８４ｎ）、ステップ（Ｓ９９）に移行する。
【００６８】
また、吐水中の場合は（Ｓ８０Ｎ）、止水時間の計測を開始し（Ｓ８７）、分散値≧６であれば（Ｓ８８Ｙ）、第２カウンタをインクリメントし（Ｓ８９）、止水時間が３秒以上であり（Ｓ９０Ｙ）、かつ、第２カウンタが４になると（Ｓ９１Ｙ）、電磁弁Ｂ５に開弁出力し（Ｓ９２）、第２カウンタをリセットし（Ｓ９３）、止水時間の計測を止める（Ｓ９４）。また、第２カウンタが４以下の場合（Ｓ９１Ｎ）はステップ（Ｓ９６）に移行する。なお、分散値＜６であれば（Ｓ８８Ｎ）、第２カウンタをリセットし（Ｓ９５）、平均値≧基準レベル＋８であれば（Ｓ９６Ｙ）、ステップ（Ｓ９２）に移行する。また、平均値＜基準レベル＋８であれば（Ｓ９６Ｎ）、メインルーチンに戻る。更に、止水時間が３秒未満であり（Ｓ９０Ｎ）、かつ、第２カウンタが１０以上であれば（Ｓ９７Ｙ）、ステップ（Ｓ９２）に移行し、第２カウンタが１０未満であれば（Ｓ９７Ｎ）、ステップ（Ｓ９６）に移行する。
【００６９】
なお、分散値が所定値以上である事をカウントするステップ（Ｓ８２）のカウント値Ａ及びステップ（Ｓ８９）のカウント値Ｂは分散値がある時間継続するかどうかをチェックするためであり、これらカウント値用の参照値を変えることで条件の厳しさを調節できる。
【００７０】
図７に、反射光レベルｄ、その平均値及びその分散値の例を示す。
【００７１】
図中、ｄは反射光レベル、ｅは平均値、ｆは分散値である。
【００７２】
例えば、時刻Ｔ１において、平均値または分散値に関し前述の第１条件が満たされ、吐水を開始する。Ｔ２において平均値が図６のステップ（Ｓ８４）のしきい値を下回っても分散値が大きな値を維持し水は止まらない。
【００７３】
逆に、Ｔ３において分散値が小さな値になっても平均値で止水の条件が成立しない。
【００７４】
Ｔ４において信号の反射レベルが下がり、変化もなくなると平均、分散値のいずれの値も小さくなり止水条件が成立する。
【００７５】
また、止水後、実際にスパウトＢ２から吐水がなくなるまでには電磁弁の特性からある時間の遅れが生じ、しかも水が止まる際には吐出水Ｂ４の流れが乱れ、水の乱反射により大きな反射光が生じることがある（図７、Ｔ５のタイミング）。
【００７６】
この様な反射光は瞬間的なものであるため、一時的に分散が大きくなるが、すぐに小さくなる。図６のステップ（Ｓ９０）にて止水後３秒以内であれば、ステップ（Ｓ９７）にて「分散値≧６」である回数が１０回以上継続しない限り、再吐水しないため止水時の乱流によって誤って吐水することはない。
【００７７】
上記の制御によれば、次のような効果が得られる。
【００７８】
反射光レベルの平均値を使用することによって、単発的なノイズの影響を軽減できる。
【００７９】
反射光レベルの分散を併用することによって、手洗い動作を確実に検出できる。
【００８０】
即ち、微分はスパイク状のノイズに強く反応し、手洗いのようなゆっくりした動きには反応しにくいのに対し、分散または標準偏差は、ばらつきに関する値であるため、手洗い動作のように速度に個人差のある動きに対しても、その動作速度の差の影響を受けにくい。また、分散または標準偏差は、動きさえ継続すれば安定して出力される値であるため、手洗い動作のようなある時間継続する動きを検出するには最適である。
【００８１】
さらに、所定回数のデータを記憶しその変化をいくつかのパターンに分ける作業は非常に複雑になるが、平均や分散は単純な演算によって得られるため製品の開発、評価といった際の負荷が小さい。
【００８２】
また、変化のパターンで人体を判別するには、場合分けや組み合わせといった条件分岐の形になるが、分散は変化を定量化するため、その判断は数値との比較で行うことになり、人体検出の判定条件の作成、変更が容易に行える。
【００８３】
また、平均値と分散の値により基準となる値（ボウルＢ１の反射レベル）を判断し更新することで、ボウルＢ１の反射率の経時変化やセンサの劣化等の影響を除去できる。
【００８４】
以上のように、反射光レベルの統計的な処理を行なうことで、複雑な信号パターンや外乱を定量的に評価することが可能となり、正確な人体の有無の検出が可能になり、誤動作を防止することができる。
【００８５】
以上は通常の使用状況における制御動作であり、図６に示すように、止水直後とそれ以外で吐水する条件を変えることで吐水によるセンサ動作への影響を除くことができる。
【００８６】
しかし、上記制御の場合、未吐水時のボウルＢ１からの反射レベルを基準として吐水／止水の制御を行うため、基準レベルに誤った値を記憶すると誤動作の原因になる。
【００８７】
例えば、センサ部の投受光面が汚れてセンサの信号が減衰した場合や、洗面器のボウルＢ１面に光の反射の小さい雑巾やタオルが置かれた場合、本来のボウルＢ１の反射レベルよりも小さいレベルを基準として記憶する。この状態から、センサ面が掃除されたり雑巾が取り除かれると、それによって反射光の平均値が増加する。平均値が十分に増加し、吐水条件を満たす（図６ステップ（Ｓ９６Ｙ））と、手が差し出されていないにも拘らず吐水に至る。
【００８８】
一般的に自動水栓では永久に吐水してしまう事を避けるための安全処理が実施されている。例えば、センサ信号にかかわらず最長１分間で止水される。基準レベルに誤った値を記憶して誤吐水となっても、制限時間のために止水し、その後基準レベルに正しい値を記憶し直すことで通常状態に戻ることができる。
【００８９】
しかし、このような吐水時間を制限する処理では対処できない特殊なケースがある。例えば、上記のようにボウルＢ１から雑巾が取り除かれるとボウルＢ１からの反射光レベルが上がって誤吐水し、続いてボウルＢ１からの反射光が吐出水Ｂ４によって吸収され反射光レベルの平均値は再び低下する。止水する条件を満たすまで平均値が低下すると、止水となり、続いて反射光レベルは再びボウルＢ１の反射レベルまで上昇するので、再び吐水する。こうして吐水／止水を延々と繰り返す。
【００９０】
この繰り返し動作の対策を施した吐水制御サブルーチンを図８に示す。このサブルーチンは図６に示したルーチンにこの対策の処理を加えたもので、図６のルーチンと同じ部分は同じ参照番号を付してある。
【００９１】
図８の制御では、これから行う吐水は何回目であるかを示す「吐水カウンタ」を追加する。「吐水カウンタ」のリセットはステップ（Ｓ７２）の後で行う。即ち、分散が１以下の状態（Ｓ７０Ｙ）が３０秒以上継続する（Ｓ７１Ｙ）と、平均値を基準レベルとして記憶し（Ｓ７２）、次に、ステップ（Ｓ７０Ｙ）が上記吐水／止水の繰り返しが行われていない状態を意味しているので、吐水カウンタに初期値「１」をセットする。
【００９２】
この後、吐水の条件が成立すると、ステップ（Ｓ９２）で吐水を行い、ステップ（Ｓ１０１）で吐水カウンタを＋１だけインクレメントする。その後ステップ（Ｓ９３）以降は図６のルーチンと同じである。
【００９３】
まず、吐水中でない場合（Ｓ８０Ｙ）、吐水の条件が成立していないかチェックする。分散による吐水条件が成立していない場合は（Ｓ８８Ｎ）（Ｓ９１Ｎ）（Ｓ９７Ｎ）、平均値による吐水条件が成立しているかチェックする（Ｓ９６）前に、吐水カウンタが１０以下かどうかをチェックする（Ｓ１０３）。１０以下の場合（Ｓ１０３Ｙ）は図６の場合と同様に、平均値の吐水条件をチェックする（Ｓ９６）。１０より大きい場合（Ｓ１０３Ｎ）は、平均値による吐水のチェックを行わない。
【００９４】
結果として、平均値の誤りに起因して前述の吐水／止水を繰り返す誤動作が生じても、吐水／止水の繰り返し回数が１０回に達すると、平均値の条件による吐水が禁止されて、この誤動作が停止される。
【００９５】
図９に、吐水／止水繰り返し時の信号の例を示す。図９の時刻Ｔ１０までは雑巾等の障害でボウルＢ１の反射が遮られており、実際よりも低い基準レベルを記憶している。時刻Ｔ１０において障害物が外されると、信号の反射レベルがボウルＢ１の反射レベルに戻るが、これが時刻Ｔ１０までに記憶していた基準レベルに対して８以上大きいため電磁弁を開く（図７ステップ（Ｓ９６Ｙ））。実際には電磁弁の開動作から水がスパウトＢ２から吐出するまでに遅れがある。時刻Ｔ１１にて信号光を吐水が吸収すると反射レベルは低下し、吐水を継続する条件（Ｓ８４Ｎ）を満たせなくなり電磁弁を閉じる。
【００９６】
電磁弁の閉動作からスパウトから水が出なくなるまでにも遅れがある。時刻Ｔ１２にて信号がボウルＢ１からの反射レベルに戻ると平均値が高くなり、再び吐水する。
【００９７】
こうして吐水／止水が繰り返される。１０回目の吐水が終わった時刻Ｔ１３で、吐水カウンタが１１回の状態で信号の反射がボウルＢ１からの反射に戻る。ここで、平均値は高くなるが、平均値の条件による吐水は禁止されている（Ｓ１０３Ｎ）ため吐水には至らず、結果として吐水／止水を繰り返す誤動作は終了する。
【００９８】
吐水が終了すると分散は小さくなり（Ｓ７０Ｙ）、その後３０秒を経過する（Ｓ７１Ｙ）と、基準レベルとして正しい基準レベルの平均値を記憶する。同時にステップ（Ｓ１０１）で吐水カウンタが１にリセットされる。この時、正しい基準レベルを記憶しているため誤動作は再発生しない。誤動作でなく、実際に人が連続して使用し吐水／止水が繰り返された場合は、１１回目以降、分散の条件のみによって吐水するため、平均値と分散値の双方の条件に基づいて吐水する場合に比較すれば応答の迅速性は劣るものの、吐水は確実に行われるので、使い勝手として特に問題にはならない。尚、上記誤繰り返しを止める回数については１０回は一例であり、製品に応じて適切な数値を設定すれば良い。
【００９９】
尚、本実施例においては、吐水カウンタが所定回数に達するまでは、平均値による条件又は分散値による条件のいずれか一方を満たせば吐水し、吐水カウンタが所定回数に達した以降は分散値による条件のみを満たしたとき吐水するようにしている。しかし、吐水カウンタが所定回数を満たした以降は、吐水開始条件を厳しくすれば、同様の効果が得られる。条件を厳しくするやり方としては、例えば、平均値による条件及び分散値による条件の双方とも満たしたとき吐水するよう条件を変更することや、平均値又は分散値と比較する値を吐水しにくい値に変更する等が考えられる。
【０１００】
尚、分散による誤動作の吐水については図６のステップ（Ｓ９７Ｎ）で既に対策済である。
【０１０１】
以上のように、反射光レベルの分散及び平均値に関する種々の条件を組合わせたり、いずれかの条件を禁止するといった簡単な処置で、さまざまな判定条件を作ることにより、誤動作等の不具合対策が柔軟に行える。
【０１０２】
尚、本発明は、光センサに限らず、超音波センサ等の非接触型のアクティブセンサに広く応用することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自動水栓等で利用される反射型の非接触アクティブセンサを用いた人体検出装置において、反射レベルの時系列的なパターンの局部的な特徴に偶発的レベル変動が重畳ても、人体のみを精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動水栓の一実施例の使用状態を示す説明図である。
【図２】光センサの構成を示す説明図である。
【図３】受光部に入射する反射光レベルのパターンと電磁弁開閉及び投光・サンプリング周波数との関連を示すグラフである。
【図４】光センサからの信号の処理のメインルーチンのフローチャートである。
【図５】周波数切換えサブルーチンのフローチャートである。
【図６】吐水制御サブルーチンのフローチャートである。
【図７】反射光レベル、平均値及び分散値の例を示すグラフである。
【図８】吐水／止水繰り返しに対する対策処理を追加した吐水制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】吐水／止水繰り返し時の反射レベル及び平均値を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ  自動水栓
Ｓ  人体検出装置
Ｓ１  光センサ
Ｓ２  演算部
【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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