(57)【要約】【課題】ドップラセンサを用いて、所定の位置から対象物までの相対的な接近／離反を精度よく検出し、対象物の状態を正確に判定することのできる物体状態判定装置を提供すること【解決手段】異なる周波数の発振波を出力するＶＣＯからなる局部発振器１１ｃと、各発振波と反射波とを混合し混合信号Ｍ１，Ｍ２を出力する混合器１１ｂを有するドップラセンサ１１と、複数の混合信号から対象物の接近，離反を解析する動作解析部１２と、Ｍ２信号に基づきドップラ波の発生を検出するドップラ波サイクル検出部１３と、ドップラ波サイクル検出手段の出力と、動作解析手部の出力からドップラ波の発生サイクルを計数するドップラ波サイクル計数部１４と、ドップラ波サイクル計数部の計数値の変化状況から物体の状態（存在、離反等）を判定する状態判定・制御部１５を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数の局部発振信号を発生する局部発生手段と、その前記局部発生手段で発生される複数の局部発振信号からなる各送信波を出射する送信アンテナと、その送信波が対象物で反射されて戻ってきた反射波を受信する受信アンテナと、その受信アンテナで受信した前記反射波と前記局部発振信号を混合し、混合信号を出力する混合器を有するドップラセンサと、
前記混合器から出力される前記反射波に基づく周波数の複数の混合信号から対象物の動きを解析する動作解析手段と、
前記複数の混合信号のうちの一つの混合信号に基づきドップラ波の発生を検出するドップラ波サイクル検出手段と、
前記ドップラ波サイクル検出手段の出力と、動作解析手段の出力からドップラ波の発生サイクルを計数するドップラ波サイクル計数手段と、
少なくとも前記ドップラ波サイクル計数手段からの出力に基づいて物体の状態を判定する状態判定手段を備えたことを特徴とする物体状態判定装置。
【請求項２】
前記動作解析手段は、前記複数の混合信号うちの少なくとも２つの混合信号に基づき、接近，離反を判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の物体状態判定装置。
【請求項３】
前記状態判定手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化から、前記対象物の存在を検知するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の物体状態判定装置。
【請求項４】
前記状態判定手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化から、前記対象物の通過を検知するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項５】
前記複数の混合信号のうちの少なくとも一つを基にドップラ信号の信号強度を判定する信号強度判定手段を設け、
前記ドップラ波サイクル計数手段における計数は、前記信号強度判定手段の出力を加味して行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項６】
前記対象物が所定の基準点に達したことを検知する基準点検知手段を備え、
前記状態判定手段は、前記基準点からの前記ドップラ波サイクル計数手段の計数値の変化量から対象物の状態を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項７】
ドップラ信号の発生周波数を判定する周波数測定手段を設け、
前記基準点検知手段は、前記周波数測定手段の出力が所定の周波数変化が所定時間内に発生した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６に記載の物体状態判定装置。
【請求項８】
ドップラ信号の信号強度を検出する信号強度検出手段を設け、
前記基準点検知手段は、前記信号強度検出手段の出力に基づき前記信号強度が所定以上の強度である状態が所定時間連続した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６または７に記載の物体状態判定装置。
【請求項９】
前記基準点検知手段は、対象物が接近状態から離反状態に反転した場合にその対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項１０】
前記基準点検知手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項１１】
前記基準点検知手段は、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である状態から、所定値以上になった場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項１２】
前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が対象物の接近を検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御することを特徴とする請求項６から１１のいずれか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項１３】
前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が、連続的に対象物が接近してから離反したことを検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御することを特徴とする請求項３から１２の何れか１項に記載の物体状態判定装置。
【請求項１４】
前記状態判定手段の判定結果に基づき、所定の機器を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の物体状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドップラセンサを用いて所定の位置から対象物までの相対的な接近／離反を精度よく検出することができる物体状態判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
便器の自動水洗装置，自動便座装置，車両用のセキュリティシステムには、人等の対象物の動きの状態をセンサにより検出して所定の動作を行わせるセンサシステムが搭載されている。この種のセンサシステムでは、何れも人の接近，離反，停止，不在等を検出するために、マイクロ波センサや赤外線センサを用いるのが一般的である。
【０００３】
たとえば、特許文献１のセンサシステム（検知装置）では、マイクロ波を小便器正面側から発射し、人から反射されたマイクロ波を受信し、そのドップラ周波数信号のパワースペクトルを求め、人の小便器への接近あるいは小便器からの離反を検出できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−０８０１５０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のセンサシステムは、小用者以外の者の動きをも検出してしまう等、周囲の状況に影響されやすく、正確な動作を行わせることが難しい場合がある。人の動きの状態を確実に判定するためには、検知装置への人の接近，離反を正確に求めることが必要とされるが、上記した従来の装置では対応できなかった。
【０００６】
また、光やミリ波パルスの反射時間によるパルスレーダも距離測定に用いられることがある。このパルスレーダでは、対象物から反射されるパルスの応答時間を測定するため、近距離の対象物に対する測定には不向きである。
【０００７】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ドップラセンサを用いて対象物の存在，通過，所定の位置からの移動等の状態を精度よく検出することができる物体状態判定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の物体状態判定装置は、複数の周波数の局部発振信号を発生する局部発生手段と、その前記局部発生手段で発生される複数の局部発振信号からなる各送信波を出射する送信アンテナと、その送信波が対象物で反射されて戻ってきた反射波を受信する受信アンテナと、その受信アンテナで受信した前記反射波と前記局部発振信号を混合し、混合信号を出力する混合器を有するドップラセンサと、前記混合器から出力される前記反射波に基づく周波数の複数の混合信号から対象物の動きを解析する動作解析手段と、前記複数の混合信号のうちの一つの混合信号に基づきドップラ波の発生を検出するドップラ波サイクル検出手段と、前記ドップラ波サイクル検出手段の出力と、動作解析手段の出力からドップラ波の発生サイクルを計数するドップラ波サイクル計数手段と、少なくとも前記ドップラ波サイクル計数手段からの出力に基づいて物体の状態を判定する状態判定手段を備えるようにした。
【０００９】
混合信号は、実施の形態ではＭ１信号，Ｍ２信号に対応する。なお、本明細書において物体状態判定装置は、「物」の判定のみならず「人」の判定を行うことができることは言うまでもない。
【００１０】
また本発明では、前記動作解析手段は、前記複数の混合信号うちの少なくとも２つの混合信号に基づき、接近，離反を判断するように構成できる。また、ドップラセンサは、２周波ドップラセンサとすることができる。一例としては、ドップラセンサは、局部発振器と、当該局部発振器の出力ラインの端部に設けたアンテナと、当該出力ライン上の所定位置に設置した混合器を備えて構成することができる。
【００１１】
また、前記状態判定手段で判定する動作状態は各種の物があるが、例えば、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化（周波数等）から、前記対象物の存在を検知するものとしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値の変化（周波数等）から、前記対象物の通過を検知するものとしたりすることができる。さらには、所定の位置に移動したことなどを検知する他、各種の状態を検知できる。
【００１２】
前記複数の混合信号のうちの少なくとも二つを基に、対象物の移動方向（接近，離反等）等を求めることができる。さらに、少なくとも１つの混合信号の出力から、ドップラ波の発生サイクルを検知することができ、しかも、ドップラ波の周波数から、ドップラ波が１サイクル発生するために必要な対象物の移動距離を求めることができる。従って、仮に対象物が同一方向に移動しているとすると、ドップラ波サイクル検出手段が１サイクル検出する都度、ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値をインクリメント或いはデクリメントすることにより、計数値の変化量から対象物の移動距離を求めることができる。また、対象物が移動しない場合には計数値も変化せず、対象物の移動速度が遅いと、計数値の変化もゆっくりとなる。さらに、移動方向が逆転した場合に、計数値の増減も反転させるようにすれば、計数値の変化を監視することにより、対象物の接近／停止／離反等の状態を判断することができる。そして、移動が停止したことが検知できれば、対象物がその位置にとどまっていることがわかり、存在検知を行うことができる。また、接近と離反を検知することにより、対象物がドップラセンサ１１の前を通過したことと判定することができる。
【００１３】
また、前記混合器の少なくとも一方からの出力を基にドップラ信号の信号強度を判定する信号強度判定手段を設け、前記ドップラ波サイクル計数手段における計数は、前記信号強度判定手段の出力（重み）を加味して行うことができる。信号強度判定手段は、実施の形態では信号強度測定部と動作解析手段内での信号強度に応じた重みを決定する機能部分により実現される。係る構成を取ることにより、物体状態判定装置（ドップラセンサ）に近い対象物の移動の影響が大きくなるので、周囲に存在する物体の移動に伴う誤動作を抑制できる。
【００１４】
一方、上記した発明を前提とし、前記対象物が所定の基準点に達したことを検知する基準点検知手段を備え、前記状態判定手段は、前記基準点からの前記ドップラ波サイクル計数手段の計数値の変化量から対象物の状態を判定するように構成すると良い。上記したように、計数値の変化量から対象物の移動距離を求めることができるので、基準点を検知することにより、その基準点からの移動距離に基づき、対象物が所望位置に離反／接近したという状態を知ることができる。
【００１５】
そして、基準点を検知するための構成としては、各種のものを用いることができ、ドップラセンサの出力を利用するものとしては、例えば、ドップラ信号の発生周波数を判定する周波数測定手段を設け、前記基準点検知手段は、前記周波数測定手段の出力が所定の周波数変化が所定時間内に発生した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するように構成できる。また、別の方法としては、ドップラ信号の信号強度を検出する信号強度検出手段を設け、前記基準点検知手段は、前記信号強度検出手段の出力に基づき前記信号強度が所定以上の強度である状態が所定時間連続した場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するように構成できる。なお、信号強度検出手段は、実施の形態では信号強度測定部に対応する。そして、この信号強度検出手段は、ドップラ波サイクル計数手段の計数の重み付け等を行うための前記信号強度判定手段の一部と共有するようにしても良いし、別部材として構成しても良い。
【００１６】
さらに、前記基準点検知手段は、対象物が接近状態から離反状態に反転した場合にその対象物が前記基準点に存在するものと判定するようにしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するようにしたり、前記ドップラ波サイクル計数手段における所定時間毎の計数値の変化が所定値以下である状態から、所定値以上になった場合に対象物が前記基準点に存在するものと判定するなど、各種の判定アルゴリズムにより実現できる。上記した基準点検知手段の具体的な検知アルゴリズムは、単独で用いても良いし、適宜のものを組み合わせて実施することもできる。もちろん、例示列挙した上記のものに限定されるものでもない。
【００１７】
また、前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が対象物の接近を検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御するようにすることができる。さらにまた、前記基準点検知手段によって対象物が前記基準点に存在するものと判定した後に、前記動作解析手段が前記動作解析手段が、連続的に対象物が接近してから離反したことを検知した場合には、その検知の元となるドップラ信号を誤動作信号と判定して前記ドップラ波サイクル計数手段を制御するようにすることもできる。ここで、ドップラ波サイクル計数手段を制御するとは、例えば、ドップラ波サイクルが検出されても「計数処理しない」ようにすることがある。
【００１８】
本発明の物体状態判定装置は、さらに電磁弁，ランプ，警報等、所定の機器を制御する制御手段を備えることができる。この制御手段により、物体の動きに応じて電磁弁，ランプ，警報等の起動、停止等を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好適な一実施の形態を示している。図１（ａ）に示すように、本実施の形態の物体状態判定装置１０は、ドップラセンサ１１と、動作解析部１２と、ドップラ波サイクル検出部１３と、ドップラ波サイクル計数部１４と、状態判定・制御部１５とを備えている。
【００２０】
ドップラセンサ１１は、ホーンアンテナ（送信アンテナ，受信アンテナを兼ねる）１１ａと、混合器１１ｂと、異なる周波数の局部発振信号を出力可能な局部発振器１１ｃと、局部発振器１１ｃの出力を切替制御する周波数切替部１１ｄと、混合器１１ｂの出力側に接続された切替スイッチ１１ｅを備えている。そして、切り替えスイッチ１１ｅの出力が動作解析部１２並びにドップラ波サイクル検出部１３に与えられる。
【００２１】
より具体的には、局部発振器１１ｃが生成したマイクロ波をホーンアンテナ１１ａから発射し、反射してきたマイクロ波（ドップラ信号）を当該ホーンアンテナ１１ａで受信する。そして、係る受信したドップラ信号と、局部発振器１１ｃから出力される局部発振信号が混合器１１ｂにて周波数混合される。
【００２２】
なお、図１（ａ）では、ホーンアンテナ１１ａ，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃ，周波数切替部１１ｄ並びに切替スイッチ１１ｅを線で接続しているが、これは、信号の伝達経路等を示すために便宜的に記載したものである。そして、ホーンアンテナさらにはそれに続く導波管は立体回路であって内部は空間となっており、その空間内の適宜位置に各部品を設置することで、信号の伝送・注入を行う。つまり、ホーンアンテナ１１ａと一体に形成された導波管の他端を閉塞し、その他端に局部発振器を設ける。そして、同一線路上にホーンアンテナ１１ａ，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃを設けることにより構成できる。そして周波数切替部１１ｄ並びに切替スイッチ１１ｅは導波管の外部に設置する。もちろん、図示省略されているが局部発振器１１ｃから出力される局部発振信号はミキサに注入される。
【００２３】
また、図１（ｂ）に示すように、マイクロストリップラインを用いた平面回路によっても構成することができる。すなわち、直線状のマイクロストリップラインＳＬに対し、端から所定の間隔をおいてパッチアンテナ１１ａ′，混合器１１ｂ，局部発振器１１ｃを接続する。もちろん、具体的な回路構成は、図示したものに限られないのは言うまでもない。なお、以下の説明では、ドップラセンサ１１を構成するアンテナとして、ホーンアンテナ１１ａを用いた例を説明するが、図１（ｂ）に示すようなパッチアンテナ１１ａ′を用いた平面回路でも同様である。
【００２４】
さらに、局部発振器１１ｃは、ＶＣＯのように制御電圧を変えることにより１つの発振器で異なる発振周波数の局部発振信号を出力するものを用いている。この制御電圧は、周波数切替部１１ｄが与える。すなわち、本実施の形態では、周波数切替部１１ｄは、局部発振器１１ｃに対して交互に異なる２つの制御電圧（ＶＣ１，ＶＣ２）を与える。これにより、局部発振器１１ｃからは、その切替タイミングに合わせて制御電圧に対応する周波数ｆ１，ｆ２の局部発振信号を出力する。
【００２５】
また、周波数切替部１１ｄは、切替スイッチ１１ｅの切替も制御する。つまり、局部発振器１１ｃに対して与える制御電圧の切替タイミングに同期して、切替スイッチ１１ｅも切替動作するようにする。これにより、制御電圧をＶＣ１に切り替えている間の局部発振信号（ｆ１）に対応した混合器１１ｂから出力される混合出力Ｖ１Ｄ（ドップラ信号と局部発振信号の混合出力）をＭ１信号として出力し、局部発振器１１ｃをＶＣ２に切り替えている間の局部発振信号（ｆ２）に対応した混合器１１ｂから出力される混合出力Ｖ２Ｄ（ドップラ信号と局部発振信号の混合出力）をＭ２信号として出力することができる。
【００２６】
そして、Ｍ１信号並びにＭ２信号はともに動作解析部１２に与えられ、そこにおいて２つの信号に基づいて動作解析を行う。さらに、Ｍ２信号はドップラ波サイクル検出部１３に与えられ、そこにおいて移動距離が求められる。なお、具体的な解析・算出処理アルゴリズムは、後述する。
【００２７】
動作解析部１２は、ホーンアンテナ１１ａが受け取った対象物からの反射波を混合器１１ｂを介して受け取り、対象物の動きを判断する。本実施の形態では、２つの周波数ｆ１，ｆ２の局部発振信号に伴う反射波に基づく混合器１１ｃ殻の出力信号Ｖ１Ｄ（Ｍ１），Ｖ２Ｄ（Ｍ２）が受信する位相の変化から、接近／離反を判断している。さらに、判定する物体の状態によっては、動作解析部１２は、対象物が基準点に来たことを特定する機能も備えるようにする。もちろん、この基準点に来たことを検知する基準点検知機能は、動作解析部１２とは別途独立して設けても良いのは言うまでもない。
【００２８】
動作解析部１２における動作原理は以下の通りである。まず、２周波ドップラのそれぞれの周波数をｆ１、ｆ２であらわす正弦波とすると、時間ｔにおける正弦波の振幅値（電圧）Ｖ１、Ｖ２は以下の式で表される。
Ｖ１＝ｓｉｎ（２πｆ１ｔ＋φ１）
Ｖ２＝ｓｉｎ（２πｆ２ｔ＋φ２）
φ１、φ２は初期位相角
【００２９】
上記よりドップラシフトｆＤ１，ｆＤ２を受けた時の反射波Ｖ１Ｒ，Ｖ２Ｒは反射物体までの距離をＲ０（ｔ＝０のした時），光速をｃとすると以下の式で表される。
【００３０】
【数１】
2004361355.tif 000003
【００３１】
さらに、２つの周波数ｆ１とｆ２をほぼ等しくした場合、両周波数ｆ１，ｆ２の差であるΔｆは、Δｆ＜＜ｆ１，ｆ２であるので、
【数２】
2004361355.tif 000004
【００３２】
となる。つまり、たとえば、ｆ１＝２４．１４ＧＨｚ，ｆ２＝２４．１５ＧＨｚとすると、２つの周波数の差は１０ＭＨｚとなる。両周波数に比べて周波数差は非常に小さいので、各周波数の局部発振周波数に基づくドップラ信号の周波数（ドップラ周波数）は略等しいとみなすことができる。
【００３３】
上記式より受信信号の２つの周波数成分を分離して、ドップラ周波数成分を時間ｔにおける正弦波の振幅値（電圧）Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄは、物体が近づいている場合と物体が遠ざかっている場合でそれぞれ以下の式で表される。
【００３４】
【数３】
2004361355.tif 000005
【００３５】
一方、Ｖ１ＤとＶ２Ｄの距離Ｒ０における位相差Δφは、以下の式で表される。
【００３６】
【数４】
2004361355.tif 000006
【００３７】
上記した各式（１）から（５）にて特定される位相角を図示すると、図２のようになる。すなわち、ドップラ信号の位相変化における所定時間ｔの時の位相（２πｆＤｔ）を基準とした時、式（１）から（４）によりＶ１ＤとＶ２Ｄとの位相角は図２のように示すことができる。ここでΔφは式（５）で表されるように距離Ｒ０により変化するが、２ｆＤｔとの関係は変わらない。
【００３８】
ここで、図２より物体がセンサに近づいているときは位相角の変化は左まわりになるためＶ１ＤをＶ２Ｄが追いかけるように回転し、センサから遠ざかっているときは位相角の変化は右まわりになるためＶ２ＤをＶ１Ｄが追いかけるようにより回転することがわかる。
【００３９】
つまり、図２の位相角の変化をＶ１Ｄを基準とした波形に書き直すと図３のようになり、Ｖ１Ｄの位相を基準（ａ点）とした時のＶ１ＤとＶ２Ｄの位相関係は、物体が近づいている時にはＶ２ＤはＶ１Ｄより遅れ（ｂ点）、遠ざかっている時にはＶ２ＤはＶ１Ｄより進む（ｃ点）ことが確認できる。
【００４０】
したがってＶ１ＤとＶ２Ｄのどちらが先頭で回っているかが判別でき、係る判別により物体の接近／離反を認識することができる。そして、係る接近／離反の判定を行うための手段としては、例えば図４に示すようにＶ１Ｄの周期をＴとしたときＶ１ＤとＶ２Ｄの位相差がＴ／２より小さいときは接近と判定し、Ｔ／２より大きいときは離反と判定することができる。そして、係る判定を行うための具体的な回路としては、例えばＶ１Ｄ，Ｖ２Ｄの各信号の正弦波を２値化してＶ１Ｄの周期Ｔを測定するとともにＶ１ＤとＶ２Ｄの同一エッジ（立ち上がりまたは立下り）の間隔を測定することで、その間隔が周期Ｔの半分よりも大きいか否かを判断することによって実現することができる。もちろん、他の方法を用いても実現できることは言うまでもない。
【００４１】
さらに、Ｍ１出力，Ｍ２出力は、周波数切換部１１ｄからの切替命令に伴い切換周波数に応じて交互に出力されるため連続性はない。従って、例えば積分処理や補完処理により波形整形した信号に基づいて各処理を行うことになる。
【００４２】
ドップラ波サイクル検出部１３は、混合器１１ｂの出力からドップラ波の発生を検出するものである。そして、そのドップラ波サイクル検出部１３の出力を受けたドップラ波サイクル計数部１４は、ドップラ波の発生サイクルを計数するものである。
【００４３】
つまり、ドップラ波は、波長の１／２の距離（送信周波数ｆ＝２４．２ＧＨｚだとすると、たとえば０．６２ｃｍ相当距離）を移動すると１サイクル発生する。そこで、ドップラセンサ１１から出力されるＭ１信号，Ｍ２信号からは、対象物がλ／２の距離を移動するとドップラ信号が１サイクル発生する。ドップラ波を位相の変化で考えたとき、ドップラセンサ１１から対象物までの距離が、１波長λ分変化する（実際には、往復する信号を検出するため半波長λ／２分変化する）ということは、位相が連続的に３６０度変化するということになる。
【００４４】
一方、ドップラセンサ１１は、送信波（局部発振信号）と対象物から反射される反射波を混合器１１ｅにより混合するとき、送信波と反射波の位相差がその出力（ドップラ信号）に現れるため、反射波の位相が３６０度変化すればドップラ信号の位相も３６０度変化する。すなわちドップラセンサ１１から対象物までの距離が半波長λ／２分移動することで、１サイクル分（３６０度位相が変化した信号）のドップラ信号が出力されることになる。
【００４５】
そこで、混合器１１ｅから出力される２つの信号のうち一方の信号（本実施の形態ではＭ２信号）の出力をドップラ波サイクル検出部１３に与えるようにし、そのドップラ波サイクル検出部１３にて１サイクル分のドップラ信号を検出すると、１パルス出力するようにしている。このことから、ドップラ波が連続して発生したサイクル数に応じて出力する上記パルス数をドップラ波サイクル計数部１４により計数することで、移動距離を算出することができる。
【００４６】
但し、１サイクル分のドップラ信号は、対象物がλ／２分移動することにより出力され、その移動方向は問わない。つまり、対象物がλ／２だけ接近した場合にもドップラ波サイクル検出部１３から１パルス出力され、対象物がλ／２離反した場合にもドップラ波サイクル検出部１３から１パルス出力される。
【００４７】
そこで、上記したように１サイクルのドップラ信号が発生すれば、動作解析部１２にてその１サイクルのドップラ信号が接近か離反かを判定できるため、動作解析部１２から接近／離反の判定結果情報をドップラ波サイクル計数部１４に与え、発生した１サイクルが離反であればサイクル数をプラス計数とし、接近であればマイナス計数とすることで対象物の移動量を正確に測定することが可能となる。つまり、１サイクル分離反方向に移動したら計数を＋１とし、１サイクル分接近したら計数を−１とすれば計数と１サイクル分の距離から測定開始点（基準点）からの相対距離を算出することができる。
【００４８】
具体的には、ドップラ波サイクル計数部１４は、図５に示すフローチャートを実行するようになる。まず、１サイクルのドップラ信号の発生を検出するのを待つ（ＳＴ１１）。具体的には、ドップラ波サイクル検出部１３からパルスが出力されたか否かを判断する。そして、１サイクルのドップラ信号が検出された場合には、それが接近または離反のいずれに基づくものかを判定する（ＳＴ１２）。具体的には、動作解析部１２からの判定結果信号に基づいて判断する。そして、発生した１サイクルが離反であれば、サイクル数をプラス計数とし（ＳＴ１３）、接近であればマイナス計数する（ＳＴ１４）。そして、上記した処理を繰り返し実行することにより、ドップラ波サイクル計数部１４には、移動方向を加味した移動距離に伴う累計値（計数値）が格納される。
【００４９】
これにより、対象物の移動を定量的に測定することが可能となる。すなわち、ドップラ波を１サイクル分検出する都度、ドップラ波サイクル検出部１３の累積値を、離反方向に移動したら計数を「＋１」とし、接近方向に移動したら計数を「−１」とすれば、異なる２つの時刻におけるドップラ波サイクル計数部１４に格納されている累計値の差分と、１サイクル分の移動距離から、当該２つの時刻のときに存在していた地点間の距離を算出することができる。さらに、上記２つの時刻のうち一方を、対象物がある基準位置（基準点）に存在していた時とすると、基準点からの相対距離を算出することができる。
【００５０】
なお、ドップラ波サイクル計数部１４は、上記したようにソフトウェア処理で動作するものではなく、例えば、アップダウンカウンタ等を用いたハードウェアで構成することもできる。
【００５１】
状態判定・制御部１５は、少なくともドップラ波サイクル計数部１４の出力に基づいて物体の状態を判定するものである。また、判定する状態の種類によっては動作解析部１２からの判定結果信号も判定する際の情報として用いる。具体的に判定する状態の種類と判定アルゴリズムは以下に示すようになっている。もちろん、全て或いは複数の機能を組み込み、切替スイッチその他の手段によって任意の機能を実現させるようにしても良いし、予め定めた１つの機能のみを組み込むものでも良い。さらに、状態判定・制御部１５は、図示省略した制御対象機器に対し、判定した物体の状態に応じて電磁弁の制御，モータの制御，警告の制御等を行うことができるようになっている。
【００５２】
ここで、状態判定・制御部１５における状態判定機能の１つである存在検知機能は、対象物（例えば人）が接近してきて停止した状態を判定するものである。すなわち、対象物が接近してドップラセンサ１１の前で停止すると、新たに離反信号が発生するまではその場所に人が存在していることになる。この判定方法によると人が接近して停止した状態を判定できるので、自動ドアや、椅子や便器の着座センサや、駐車場での車両の有無に使用するセンサ等として広く利用できる。
【００５３】
実際には、ドップラセンサ１１の分解能を考慮すると、対象物が人間の場合には、姿勢全体を含めて完全に停止するのは困難であり、たとえ両足が同一位置で停止していても上体は微動してしまいため、それに伴い接近／離反信号も発生してしまう。
【００５４】
一方、ドップラセンサ１１からは、対象物が所定距離（λ／２）だけ移動するとドップラ信号が１サイクル分出力される。従って、ドップラ信号の発生周波数により対象物の動作速度が検出できる。つまり、ドップラ信号の周波数が低いときは対象物の動作が遅く、周波数が高くなると対象物の動作は速くなるといえる。
【００５５】
たとえば、図６に示した男子用小便器２１などに用いられる物体状態判定装置１０（自動水洗装置等に連携される）の場合、対象物である人は、図示した状態から通常歩行（秒速１ｍ程度）で小便器に近づいた後に、停止するが、そのときには、人は所用の準備のため体をわずかに動かすことになる。
【００５６】
そこで、係る上記した状況におけるドップラ信号の発生周波数は以下のようになる。すなわち、まず、人が近づいてくるときのドップラ信号は、所定以上の高い周波数が発生する。また、男子用小便器の前で停止しているときのドップラ信号は、低い周波数が発生する。しかも、近づいてくる期間並びに、男子用小便器の前に停止している期間は、ある一定の時間以上となる。
【００５７】
この周波数の変化は、所定時間単位で考えられる速度の変化であり、所定時間（例えば１秒間）の間に移動した接近または離反の距離の長短に現れる。つまり、所定時間内でのドップラ波サイクル計数部１４の計数値（累積値）の変化量が多いほど早いといえる。
【００５８】
従って、ドップラ信号の周波数が、所定期間、所定以上の状態が継続した後、低い周波数（０を含む）に変わった状態が所定時間連続した時点で男子用小便器の前で停止していると推定できる。
【００５９】
また、上記したごとく対象物がドップラセンサに接近する場合は接近状態が連続して続き、その後ドップラセンサの前で停止した場合は細かい接近離反の状態が続くこととなる。そこで、上記と別の判定アルゴリズムとしては、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変化状況を監視し、計数値が一定期間減少していき、その後比較的狭い所定範囲内で増減を繰り返す場合には停止していると判定でき、その場所には対象物（人）が存在することが検知できる。
【００６０】
もちろん、対象物が車両その他のように、完全に停止することができるものの場合、計数値が一定期間減少していった後、計数値の変化が一定期間無い場合にその場所に物体が停止した状態で存在していると判断することができる。
【００６１】
また、状態判定・制御部１５における物体の状態判定の別の態様としては、物体の通過を検知することができる。すなわち、人が通過する場合は通常ドップラセンサ１１に対して接近してから離反することになる。具体的には、ドップラ波サイクル計数部１４に格納された計数値を監視し、その計数値が一定期間減少していき（接近している）、その後、計数値が増加していった（離反している）場合には、通過したと判断することができる。なお、この増加／減少の判断であるが、微小範囲内での増減の変化は無視するようにし、全体として増加傾向／減少傾向にあるか否かにより判断するようにすると好ましい。
【００６２】
さらにまた、状態判定・制御部１５における物体の状態判定の別の態様としては、物体の離反を検知することができる。すなわち、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値からは、対象物体の移動距離を精度良く求めることができるものの、例えば物体状態判定装置１０から離反していったこと、さらには所定の距離以上離れたことなどを精度良く検出することはできない。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、動作解析部１２にて対象物体が所定の基準位置（基準点）に来たことを検知し、この基準点に来たことを検知後、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値が増加していった場合には、対象物体が離反していったと判断することができる。また、基準点に来たことをトリガとしてドップラ波サイクル計数部１４の計数値をリセットすることにより、計数値が所定のしきい値を越えた場合に、物体状態判定装置１０から所望距離以上離反したと判定することもできる。もちろん、このようにリセットするのではなく、基準点に来たことを検知した際の計数値を記憶保持し、その記憶保持した値と現在の計数値との差を求めることによっても同様の判断を行うことができる。
【００６４】
そして、基準点の算出アルゴリズムとしては、以下に示す各種のものを用いることができる。もちろん、本発明における基準点の算出アルゴリズムは、以下に例示列挙したものに限られるものではない。また、本実施の形態では、基準点の検出アルゴリズムを動作解析部１２側で行うようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、必要な情報を状態判定・制御部１５に与え、そこにおいて基準点の検出を行うとともに、所定の状態判定を行うようにしても良く、さらには、独立した基準点検出部を設けてももちろん良い。
【００６５】
＊周波数変化を用いた検出
基本的には存在探知アルゴリズムと同様にすることができる。すなわち、検知ドップラ信号の発生周波数により対象物の動作速度が検出できる。周波数が低いときは対象物の動作が遅く、周波数が高くなると対象物の動作は速くなる。そこで、所定時間所定以上の周波数が発生していて、その後低い周波数に変わった状態が所定時間連続した時点でその位置を基準点とすることができる。この場合、周波数が急激に低くなった場合は対象物が動作状態から停止したことを示しているためさらに基準点の位置が明確になる。
【００６６】
係る周波数を用いた基準点の検出を行うための具体的な装置構成としては、例えば、図７（ａ）に示すようにすることができる。すなわち、この例は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置１０に、周波数測定部１７を付加した実施の形態を示している。この周波数測定部１７は、図７（ｂ）に示すように直列接続された通過アンプ１７ａと低域アンプ１７ｂとを備え、ドップラ信号の発生周波数を測定することができる。より具体的には、混合器１１ｂから出力されるドップラ波のうち、Ｍ２信号を周波数測定部１７の通過アンプ１７ａに与える。この通過アンプ１７ａは、対象物が取り得る移動速度の周波数帯域を通過するものであり、移動速度が速く周波数が高い場合と移動速度が遅く周波数が低い場合のいずれの場合も通過アンプ１７ａを通過する。そして、通過アンプ１７ａの出力は、後段の低域アンプ１７ｂと動作解析部１２に与えるようになっている。
【００６７】
低域アンプ１７ｂは、上記した基準点付近に来たときの低い周波数のみを通過させるように設定され、その出力は動作解析部１２へ与えられるようになっている。
【００６８】
これにより、対象物が移動中でドップラ信号の周波数が高い場合には、通過アンプ１７ａのみ出力があり、低域アンプ１７ｂを通過することができない。また、対象物が停止と腕ドップラ信号の周波数が低い場合には、通過アンプ１７ａ並びに低域アンプ１７ｂのいずれのアンプからも信号が出力される。係る出力信号の状態に基づき動作解析部１２は、対象物が基準点Ｘに来たか否かの判断を行う。
【００６９】
具体的には図８に示すフローチャートを実行するアルゴリズムにより実現することができる。もちろんこのアルゴリズムに限るものではない。すなわち、所定時間、所定以上の高い周波数が発生しているかを判断する（ＳＴ２１）。ここで所定時間か否かは内部タイマなどにより求めることかできる。また、高い周波数か否かは、通過アンプ１７ａのみから信号が出力されているか否かにより判断できる。
【００７０】
そして、この分岐判断がＹｅｓとなると、次は、低い周波数に変わった状態が所定時間連続したかを判断する（ＳＴ２２）。すなわち、通過アンプ１７ａと低域アンプ１７ｂの両方から信号が出力されているか否かにより判断できる。そして、所定時間連続していればその位置を基準点とする（ＳＴ２３）。
【００７１】
また、上記の例では、対象物の状態が移動から停止した点を基準点としたが、このように停止状態になったことを基準点にするのではなく対象物が所定の位置から離れ始めた点を基準点とすることもできる。例えば座席にドップラセンサを組み込み、座席から人が立ちあがったことを検知する場合において、座席に人が座っている間はゆっくりとした人の動きがあるが立ち上がる場合は早い動きとなる。したがって一定以上の早い動き（ドップラ信号が一定の周波数以上）を検知した場合にそれを基準点とすることができる。この場合に、所定距離移動したら退席とみなすこと等の判定に有効に利用できる。
【００７２】
このようにすれば動作状態から停止した点を基準点とする場合に比べ、停止状態が長い場合の計数の累積誤差の蓄積を防ぐことができ、より確実な対象物の状態判定を行うことができる。
【００７３】
また、上記した実施の形態では、混合器１１ｂのＭ２出力をフィルタからなる周波数測定部１７に与え、そこにおいて周波数の高低の判断を行うようにしたが、Ｍ１信号を用いても良いのはもちろんである（この点は、他の実施の形態も同様である）。さらには、上記した存在探知機能と同様に、周波数の高低の判断を、所定期間内でのドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変化から求めることができる。つまり、図１（ａ）に示した実施の形態では、動作解析部１２からドップラ波サイクル計数部１４に対して制御命令（接近／離反）を与えるというように情報の伝達を一方通行としていたが、本発明はこれに限ることはなく情報の伝達を双方向とし、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値を動作解析部１２が読み出し、計数値の変化状況等から基準点に位置しているか否かを判断するようにすることができる。
【００７４】
これにより、例えば図６の場合、人がドップラセンサの前（男子用小便器）まで進み停止することになるので基準点として判定することができる。そして、基準点は、接近してきた対象物が所定位置で停止することを利用し、その所定位置を基準点としたため、そのように基準点に達した後は、対象物は離反していくことになる。そこで、状態判定・制御部１５は、基準点に達したことを認識後、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値が増加した場合には離反したと判定することができる。また、計数値の変動量から所定距離以上離反したと判定することもできる。このとき、基準点に達した際に計数値をリセットするようにした場合には、計数値が所定の値を超えると、対象物が所定距離以上離反した状態にあると判定できる。係る状態の判断は、以下に示す他の方法で基準点を検知した場合も同様である。
【００７５】
さらには、この基準点の検知機能を状態判定・制御部１５側で行うこともできる。その場合に、周波数測定部１７を用いる場合には、図７に示す周波数測定部１７の出力を状態判定・制御部１５に与えるように変更すればよい。もちろん、ドップラ波サイクル計数部１４に格納された計数値を用いる場合には、図１（ａ）に示すブロック図と同様の構成をとり、状態判定・制御部１５で行う処理アルゴリズムとして、図８に示すフローチャートを実施する機能を組み込むことにより対応できる。そして、状態判定・制御部１５における状態の判定が所定距離離反した状態を検知するものである場合、基準点の検知からの一連の処理アルゴリズムとしては、例えば図９に示すようなフローチャートを実施する機能を組み込むことになる。ここで、ステップ２４の「所定距離移動したか」とは、基準点を検知したときのドップラ波サイクル計数部１４の計数値（リセットをかけた場合には０）に対する現在の計数値の増加分が一定値以上か否かを判断することになる。
【００７６】
物体の状態判定として、このような基準点からの離反を検知するようにした物体状態判定装置１０によれば、例えば、図１０（ａ）に示す男子用小便器２１の自動水洗装置に、物体状態判定装置１０を適用した場合、対象物である人がＰ１の位置から男子用小便器２１に接近し、Ｐ２の基準点で停止した後、離反していく。このとき、Ｐ２の基準点から一定距離離反したＰ３の位置まで離れたことを検知した場合に、例えば自動水洗装置を動作させ、男子用小便器２１に水を流すようにする。
【００７７】
また、図１０（ｂ）に示すように、物体状態判定装置１０のドップラセンサ１１を車両３１の底面に対し、対象物である地面に向けて配置することで車両３１のセキュリティのためのジャッキアップ検出（ジャッキアップ前の距離Ｐ１とジャッキアップ後の距離Ｐ２との差の検出）を行うことができる。すなわち、図１０（ｂ）中実線で示すように通常の停車状態では、対象物である地面との距離がＰ１で一定となる。そこで、変動が無いので周波数も０または低い値となるし、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値の変動もほとんど無いので、基準点と認識できる。この状態で車両３１がジャッキアップされて物体状態判定装置１０（ドップラセンサ１１）と地面との距離Ｐ２が離れると、対象物が相対的に離反した状態と判断できる。これに伴い、状態判定・制御部１５の制御機能は、警報手段を動作させたり、無線により遠隔地にいる車両の持ち主が持つ携帯機等に知らせる処理を行う。
【００７８】
また、物体状態判定装置１０を車両３１の室内に設置した場合、乗員判定に応用することができる。すなわち、乗員が車両３１内に乗り込むと、乗り込んだ当初は移動に伴うドップラ信号が出力されるが、乗車してシートに座ると大きく移動することは無いので、ドップラ信号が出力されないか、されたとしても低周波数となったり、トップラ波サイクル計数部１４の計数値は、微小範囲内で増減を繰り返すため、基準点Ｘとすることができる。この後、乗員が車両３１から降車していくと、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値は増加していくため、状態判定・制御部１５は、離反つまり降車したことを検知することができる。これに伴い、状態判定・制御部１５の制御機能は、例えば、盗難警報装置をＯＮにしたり、車両のドアロックを施錠するなどの各種の制御を行うことができる。
【００７９】
なお、上記した基準点検知以降の処理アルゴリズムも、以下に示す各種のアルゴリズムによって基準点を検知した場合にも同様の処理が行えるのはもちろんである。
【００８０】
＊ドップラ信号の累積サイクル数（計数値）による判定
対象物がドップラセンサに接近の後に停止すると、ドップラ信号が出力されなくなるか人のわずかな揺らぎによりドップラ信号が発生するがそのドップラ信号は接近と離反が細かく繰り返されている。この場合にドップラ信号の発生とその時の接近離反の判定条件からドップラ信号の発生数を計数した場合、人の動作は平均化されその値が所定値以下である場合に停止しているとして基準点と安定することができる。同様に基準点から離れるときもこの計数値が所定以上離反側に大きくなれば基準点から離反したものであると判定することができる。
【００８１】
すなわち、ドップラ波サイクル計数部１４の計数値を監視し、所定時間毎のドップラ信号の累積サイクル数（計数値）が所定値以下である状態から所定値以上になった場合に対象物が基準点Ｘに存在するものと判定することができる。
【００８２】
対象物がドップラセンサに接近の後に停止すると、ドップラ信号が出力されなくなるか人のわずかな揺らぎによりドップラ信号が発生するがそのドップラ信号は接近と離反が細かく繰り返されている。この場合にドップラ信号の発生とその時の接近／離反の判定条件からドップラ信号の発生数を計数した場合、人の動作は平均化されその値が所定値以下である場合に停止しているとして基準点Ｘを安定にすることができる。同様に基準点から離れるときもこの計数値が所定以上離反側に大きくなれば基準点から離反したものであると判定することができる。
【００８３】
＊接近離反状態を用いた検出
対象物がドップラセンサ１１に接近する場合は接近状態が連続して続き、その後ドップラセンサの前で停止した場合は細かい接近離反の状態が続くこととなる。例えば図６，図１０（ａ）などの状態において人がドップラセンサ１１の前で停止すると、所用のための動作から接近離反を細かく繰り返すことになることはすでに述べた通りである。そして、ドップラセンサ１１の発振周波数が２４ＧＨｚの場合、接近離反を判定するのに必要なドップラ信号の１サイクル分に該当する移動距離は０．６２ｃｍであり、十分判定に利用できる。すなわち接近判定の後の離反判定は対象物である人がドップラセンサの前で停止したことになり基準点として利用できる。
【００８４】
なお、上記の例では接近してから離反した点を基準点と判定したが、係る構成をとると、接近中において対象物の動きにより（例えば手の動き）によって離反判定が行われてしまうことがある。そのため、瞬間的、一時的に離反したとしても全体として接近しているような場合には、実際には離反していないと判断するようにするとよい。具体的には、「所定以上離反したこと」を条件に離反したと判定するようにすることができる。
【００８５】
そのようにすると、例えば図１０（ａ）に示す例において、ＡからＢの位置に人が接近する間の所定位置で手の動きなどにより離反信号が発生する場合があるが、離反が一時的であると離反とは判定されない。そして、Ｂの位置に来た後、離反していきＣ点まで離反したときに初めて離反と判定する。この場合の実際の基準点はＢ点であるため、ＢからＣまでの移動分（ドップラ波サイクル計数部１４から取得した連続した離反信号の距離の累積値）を記憶し、離反判定を行ったときにその記憶値より実際の基準点を算出することができる。これにより、以後、現在の対象物のＢ点からの正確な離反距離を算出することができる。なお、ここでいうＣ点とは、Ｐ３と意味が異なり、図１０では便宜上同一位置に記載しているが、実際の距離は異なることはもちろんある。
【００８６】
なお、所定以上離反したとは、ドップラ波サイクル計数部１４の値が一定期間増加している（増加傾向にある）場合や、動作解析部１２から出力される離反／接近判定結果が一定期間「離反」であることなどから判断できる。
【００８７】
＊ドップラ信号の信号強度による判定
ドップラ信号の信号強度は対象物がドップラセンサに近づくほど強くなる。したがってドップラ信号が所定以上の強度である状態が所定時間以上継続した点を基準点とすることができる。これは単純に所定以上の強度である時間を測定してもよいし、接近するにつれで信号強度も増加することから、信号強度が徐々に上昇してきて所定値以上で所定時間経過した時点を基準点としてもよい。
【００８８】
また、対象物がドップラセンサ１１に近づく場合、ドップラ信号強度が連続的に増加するがドップラセンサの手前で停止した場合にはドップラ信号が検出できなくなることもあるため、ドップラ信号号強度が連続的に所定値まで増加し急激に低下する時点、もしくはなくなった時点を基準点とすることもできる。
【００８９】
そして、係る信号強度を加味した基準点検知機能を実現するための具体的な装置構成としては、例えば、図１１に示すように信号強度測定部１６を設けることにより対応できる。つまり、混合器１１ｂから出力されるＭ２信号を信号強度測定部１６に与え、そこにおいてドップラ信号の信号強度を求め、それを動作解析部１２に与える。動作解析部１２内の基準点検知機能は、取得したドップラ信号の信号強度に基づいて、上記した条件を具備するか否かを判断する。そして、条件を具備する場合には基準点とする。
【００９０】
なお、この信号強度に基づく基準点検知機能も、信号強度測定部１６の出力を状態判定・制御部１５に与えることで、状態判定・制御部１５側で行うこともできる。そして、基準点を検出後、所定距離離反した状態を検知する一連の処理を行うためには、例えば図１２に示すフローチャートを実施する機能を状態判定・制御部１５に組み込むことで対応できる。
【００９１】
なお、ステップ３１の分岐判断であるが、ドップラ信号が検出できずに信号強度が急激に低下することを条件に入れていないが、これは、対象物が人の場合、ドップラ信号が出力されないように完全に停止することはほとんどできないためである。従って、仮に完全に停止しドップラ信号が出力されなくなるような対象物の場合には、ステップ３１の分岐判断は、一定以上の信号強度が所定時間検出後、信号強度が急に低下するというように適宜変更することになる。
【００９２】
また、本装置が例えば男子用小便器の自動水洗装置のように対象物が人で、基準点付近で停止するような場合でも、停止した状態においても人のわずかの揺れでドップラ信号が発生し、その発生時においてその人はドップラセンサ１１の直近にいるため信号強度は最大になる。この状態が所定時間続けば基準点を検出することができる。
【００９３】
さらにまた、後述するように最終的に行う物体の状態判定が、基準点よりさらに所定距離接近したことを検知するようにした場合には、係る接近したときの信号強度は、基準点における信号強度よりも大きくなるので、基準点における信号強度が必ずしも最大とはいえない。そこで、ステップ３１の判断条件である一定以上の信号強度のレベルは、検出対象・状態判定の種類に応じて適宜設定するのはもちろんである。
【００９４】
さらに、ステップ３４の処理は、基準点位置からさらに所定距離近づいた（積算値が減少した）場合には基準点とドップラセンサ１１間の所望位置に到達したと判断し、逆に、離反方向に所定距離移動した場合には、上記した各例と同様に、離れていったと判断することができる。
【００９５】
係る物体状態判定装置１０は、例えば人の検出により玄関灯などの自動ライトを自動的に点灯させる場合において所定レベル以上のドップラ信号を検出後一定距離近づいたら状態判定・制御部１５からの制御信号に基づき当該自動ライトを点灯させることができる。このようにすれば自動ライトの近くに植木の枝等があった場合、風で枝の動きを検知し基準点として判定されることがあるが枝は揺れるのみで一定の距離以上は近づかないため誤動作を防ぐことができる。
【００９６】
また、基準点から離反する場合の自動ライトの点灯制御としては、例えば、基準点に来たときに点灯させ、そこから所定距離離反したことを検知した場合に消灯するように制御することもできる。
【００９７】
また、トイレの自動便座などは、トイレのドアを開けて対象物である人が中に入ってきたことを検知し、便器の便座を自動的に開けるが、トイレ空間が狭いとドアからの反射が大きく基準点を判定することは難しい。このような場合は所定時間の間にドップラ信号の信号強度（信号レベル）の変化が発生した場合を基準点とし、そこから一定距離ドップラセンサに近づいた場合に便座を開けるようにすればよい。
【００９８】
＊ドップラ信号の信号強度と周波数を用いた検出
上記したように、対象物が近づいてくるときは所定以上の周波数のドップラ信号が発生する。そして、対象物までの距離が近ければ発生するドップラ信号も大きくなるため、ドップラセンサの直近に対象物がいるときのドップラ信号は所定以上の信号強度があることになり、しかもドップラ信号の周波数は低い状況となる。従って、これらの条件を複合的に判断することにより、より正確な基準点の検出を行うことができる。
【００９９】
そして、具体的な構成としては、例えば、図１３に示すようにすることができる。この図１３は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置１０に信号強度測定部１６および周波数測定部１７を付加した実施の形態を示す図である。動作解析部１２では、信号強度測定部１６および周波数測定部１７から取得した情報に従って総合的に基準点か否かの判断を行うことになる。この判断の一例としては、周波数に基づいて基準点が検出され、かつ、信号強度に基づいて基準点が検出された場合に、はじめて基準点達したと判断することができる。また、これ以外にも、両者の条件に重み付けをし、例えばいずれか一方をメインにし、他方を補助的に用いて判断するなど、各種の方式をとることができる。
【０１００】
ところで、上述したように対象物の基準点を特定した後、ドップラ信号の発生数と接近／離反情報により基準点からの相対距離を算出することが可能になる。しかし、別の移動物体の影響を受け、対象物が動作していないのにドップラ信号が発生し、または対象物の移動中に発生するドップラ信号が別の移動物体の影響により正確なドップラ信号を計数できないという不都合が生じる場合がある。
【０１０１】
すなわち、例えば図１４は化粧室を平面的に示す図であり、人Ａが物体状態判定装置１０のドップラセンサ１１の前で停止し、基準点が決定された後に、その人Ａの後ろを別の人Ｂが通過した場合、ドップラセンサ１１は、その人Ｂの移動による影響を受け、接近判定されるドップラ信号が発生してしまい、さらに、人Ａの後ろを通り過ぎていった場合には、離反判定されるドップラ信号が発生することがある。係る接近／離反判定されるドップラ信号は、人Ａの状態判定にとっては悪影響を与えるため、係る場合、例えば基準点が決定された後の接近信号を無視するようにするとよい。
【０１０２】
さらにこの時、周波数測定部１７が検出した一定の周波数以上のドップラ信号のみを誤動作信号として検出すると停止している対象物による揺らぎの影響を検出することなく誤動作であることを確実に判定できるのでより好ましい。
【０１０３】
さらに、接近判定されるドップラ信号から連続的に離反判定されるドップラ信号に変化した場合はこれらの信号を無視するようにしてもよい。すなわち、図１４のような状態において人Ａの後ろを通過する人Ｂはドップラセンサ１１へ接近してドップラセンサ１１の正面を通過すると離反に反転して遠ざかる。すなわち接近から連続的に離反することになる。
【０１０４】
そこで、動作解析部１２が、対象物が基準点に存在するものと判定した後に連続的に離反したと判定した場合にそのドップラ信号を誤動作信号と判定してドップラ波サイクル計数部１４を制御することができる。接近判定されるドップラ信号から連続的に離反判定されるドップラ信号に変化した場合はこれらの信号を無視すればよい。
【０１０５】
一般的な用途において、ドップラセンサ１１の近くの対象物の状態を検知したいが、少し離れた場所での変化は検知したくない場合が多々ある。たとえば、人が展示物に近づいたらアナウンスをする展示物解説装置や、人が接近または着座したときに動作自動便座，自動ライト，自動ドアなどではある。これらの場合においては、所定以上離れた場所にいる人は検知の対象としないようにすることが好ましい。このように、ドップラ信号の強度により、人の接近や離反を識別することができる。
【０１０６】
ところが、対象物の大きさ（たとえば、大人や子供）や周囲の反射物の影響により、信号強度が異なることがある。また、ドップラ波のホーンアンテナＨＡからの放出は遠くなるほど広がっていくため、遠いほど広い範囲の移動物を検出することになる。したがって、信号強度が所定レベル以上のドップラ信号を対象としても近くの動きよりも、遠くの動きの方が広範囲に検知されてしまい誤動作の原因となる。
【０１０７】
この問題を解決するため計数時に、例えば図１１に示す信号強度測定部１６を付加した構成において、動作解析部１２等の処理アルゴリズムを適宜修正することにより誤動作の排除を行うことができる。すなわち、動作解析部１２が、信号強度を基に重み付けを行うことで対応することができる。
【０１０８】
具体的には、ドップラ信号の信号強度をたとえば５段階に分類し、信号強度が強くなるに従って１から５まで重み付けを行う。そして、ドップラ信号が、１サイクル発生したときの信号強度の重みを累積する。つまり、上記した各実施の形態では、動作解析部１２からドップラ波サイクル計数部１４に対して接近離反判定結果を与え、ドップラ信号が１サイクル発生した際に、判定結果が離反の場合には計数値を「＋１」し、離反の場合には「−１」するようにしている。換言すると、信号強度の重みは常時「１」であったため、計数値は１ずつ増減していた。
【０１０９】
これに対し、本実施の形態では、信号強度の重みに応じて、ドップラ信号が１サイクル発生した際の１計数値の回の増減量が、「１〜５」のいずれになる。具体的には、ドップラ信号が１サイクル発生したとき信号強度の重みが「＋５」であり接近信号である場合は計数値を「−５」し、離反信号の場合には計数値を「＋５」する。同様に、信号強度の重みが「１」である場合には、接近信号の時は「−１」し、離反信号の時は「＋１」する。もちろん、信号強度の重みが「２」，「３」，「４」の時も同様である。
【０１１０】
このようにすれば、遠くの動きによる影響は少なく近くの動きによる影響は大きくなる。たとえば、男子用小便器の自動水洗装置において、基準点からの離反距離を検知して水洗する場合に、図１４に示すように公衆化粧室等では周囲にも人の動きが多く誤動作する可能性が高くなる。
【０１１１】
そこで、本実施の形態のように、比較的離れている周囲の人の動きと、男子用小便器の直近にいる対象物の動きに重み付けをすることにより誤動作を低減できる。また、基準点を特定する際にも上記と同様に重み付けをすることにより、誤動作を低減することができる。
【０１１２】
上記した各実施の形態によれば、対象物の状況判定を正確に行うことができるため、自動水洗装置や自動便座，人が近づくと点灯する自動ライト，車両のジャッキアップ検出，乗員判定などのセキュリティ分野等の対象物との距離の変化により対象物の状態を判定する装置や、距離の変動状態から自動ドア等や駐車場での車の駐車等の対象物の存在の検知を行う装置にも応用することができる。
【０１１３】
対象物の接近／離反と移動時のドップラ波の発生サイクル数を累積することで、対象物との間の正確な距離の変化を判定することができ、対象物の不在、停止をも判定することができる。
【０１１４】
また、上記した各実施の形態では、いずれも局部発振器１１ｃとしてＶＣＯを用い、１つの局部発振器で異なる複数の局部発振信号を生成するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、局部発振周波数の異なる複数の局部発振器を用いても良い。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明は、ドップラセンサの出力に基づいて対象物の存在，通過，所定の位置からの移動等の状態を精度よく検出することができる。すなわち、ドップラ波サイクル計数手段に格納された計数値から、対象物の移動距離を求めることができ、それに伴い対象物の状態を正確に判定することができる。また、回路を煩雑化することなく距離の分解能を高めることで対象物の状態をより確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図３】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図４】２つのドップラ信号の位相関係，動作解析部の動作原理を説明する図である。
【図５】図１の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図６】作用を説明する図である。
【図７】（ａ）は、図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に周波数測定部が付加された実施の形態を示す図である。
（ｂ）は、周波数測定部の構成を示す図である。
【図８】図７の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図９】図７の物体状態判定装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）は、男子用化粧室の説明図である。
（ｂ）は、ドップラセンサを地面に向けて配置した車両用セキュリティのジャッキアップ検出の説明図である。
【図１１】図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に信号強度測定部が付加された実施の形態を示す図である。
【図１２】図１１の存在探知装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１（ａ）の構成の物体状態判定装置に信号強度測定部，信号強度測定部が付加された実施の形態を示す図である。
【図１４】男子用化粧室の平面説明図である。
【符号の説明】
１０  物体状態判定装置
１１  ドップラセンサ
１１ａ  ホーンアンテナ
１１ａ′  パッチアンテナ
１１ｂ  混合器
１１ｃ  局部発振器
１１ｄ  周波数切替部
１１ｅ  切替スイッチ
１２  動作解析部
１３  ドップラ波サイクル検出部
１４  ドップラ波サイクル計数部
１５  状態判定・制御部
１６  信号強度測定部
１７  周波数測定部
２１  男子用小便器
３１  車両
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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