JP2004251776A - 光測距式センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】赤外線測距式センサにおいて、検知対象に対し発光部からの光が一部しか照射されず受光素子上に半円形状等の結像を生じたときに起る、検知対象までの距離の誤判定を防止し、検知対象が確実に設定距離範囲内にあるときだけ検知ありと判断できるようにする。
【解決手段】発光部１４，１６から検知対象１２に向けて発光し、反射光を受光部１８の位置検出素子から成る受光素子２４で受光し、検知対象１２までの距離Ｌを測定する赤外線測距式センサ１０において、第１及び第２の２つの発光部１４，１６と１つの受光部１８とを、受光部１８が２つの発光部１４，１６の間に位置するように直線状に配置して、第１の発光部１４と受光部１８とにより第１センサ部２８を、第２の発光部１６と受光部１８とにより第２のセンサ部を構成する。そして第１及び第２のセンサ部の何れもが、検知対象１２の位置が設定距離範囲内と判定したとき、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあると判断する。
【選択図】 図３
【解決手段】発光部１４，１６から検知対象１２に向けて発光し、反射光を受光部１８の位置検出素子から成る受光素子２４で受光し、検知対象１２までの距離Ｌを測定する赤外線測距式センサ１０において、第１及び第２の２つの発光部１４，１６と１つの受光部１８とを、受光部１８が２つの発光部１４，１６の間に位置するように直線状に配置して、第１の発光部１４と受光部１８とにより第１センサ部２８を、第２の発光部１６と受光部１８とにより第２のセンサ部を構成する。そして第１及び第２のセンサ部の何れもが、検知対象１２の位置が設定距離範囲内と判定したとき、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあると判断する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光部と受光部とを有し、検知対象までの距離を測定して検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体等の検知対象を検知するためのセンサが自動水栓や便器の自動洗浄装置その他において広く用いられている。
例えば自動水栓では、人体検知センサにより人体（差し出された手）を検知することで、吐水口より自動吐水するようになしており、また便器の自動洗浄装置では、同じく人体検知により便器に自動給水を行って便器を洗浄するようにしている。
【０００３】
この種の人体等の検知対象を検知するセンサとして、発光部から発光し、検知対象からの反射光を受光部で受光して、その反射光量の大小に応じて設定距離範囲内に検知対象があるか否かを判定する形式のものが従来広く用いられているが、この種のものは使用者の着ている服の色によって、例えば黒い服を着ている場合と白い服を着ている場合とで反射光量が大きく異なったとき、検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを誤判定してしまう問題が指摘されている。
【０００４】
そこで検知対象からの反射光量の大小によらず、検知対象までの距離を測定することによって、設定距離範囲内に検知対象があるか否かを判定する光測距式センサを用いることが下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
この光測距式センサでは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、そして検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、反射光の検知対象からの反射角度に応じて変化する受光素子上の受光位置を検出することで、検知対象までの距離を測定し、以って検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３０１５２０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの光測距式センサの場合、検知対象が発光部の丁度正面になく、その端の一部だけに発光部からの光が当って反射したようなときに検知対象までの距離、即ち検知対象の位置を実際よりも近く或いは遠く誤って判定してしまうといった（以下半欠けと称する）問題がある。
【０００８】
図９及び図１０はこれを詳しく示したものである。
同図において２００は検知対象、２０２は発光素子２０４と集光レンズ２０６とを有する発光部で、２０８は発光部２０２から距離Ｓだけ離れた位置に設けられた、１次元の位置検出素子から成る受光素子２１０と集光レンズ２１２とを有する受光部である。
【０００９】
この光測距式センサの場合、発光素子２０４からの光は集光レンズ２０６で絞られて検知対象２００に対し円形状のスポット光として照射（発光）され、その反射光が受光部２０８における集光レンズ２１２を通して受光素子２１０上に結像する。
このとき受光素子２１０上には反射光が円形状のスポット光として受光され、その重心Ｇの位置に応じて検知対象２００までの距離Ｌが求められる。
【００１０】
即ち検知対象２００までの距離Ｌが短く、反射光の反射角度θが大きいときには、反射光の重心Ｇの位置は受光素子２１０の中心位置からより離れた位置となり、また一方検知対象２００までの距離Ｌが長く、反射光の反射角度θが小さいときには、重心位置Ｇの位置は受光素子２１０の中心により近い位置となる。
従って受光素子２１０の中心から重心Ｇまでの距離ｄの大小を知ることによって、検知対象２００までの距離Ｌを知ることができる。
【００１１】
詳述すると、受光素子２１０は両端の出力端子から電流Ｉ１，Ｉ２を出力し、それら電流Ｉ１とＩ２との電流比は受光素子２１０上に結像するスポット光の重心Ｇの位置に応じて変化する。
例えば受光素子２１０の長さをＣ、重心Ｇの受光素子２１０端からの距離をＸとすると、
Ｉ１：Ｉ２＝Ｘ：（Ｃ−Ｘ）
となり、両端からの電流値Ｉ１，Ｉ２を知ることによって検知対象２００までの距離Ｌを知ることができる。
【００１２】
ところが検知対象２００が図１０に示すような位置にあって、発光部２０２から発光した光が同図に示しているように検知対象２００に対し左半円状に照射されたとき、その反射光は集光レンズ２１２で反転して受光素子２１０上に右半円状に受光される。
【００１３】
このときの重心Ｇ２は本来の重心Ｇから図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となり、その結果反射光の反射角度が本来θであるべきところを、これよりも角度の大きい反射角度θ１で反射されたのと同様の状態となって、恰も実際の距離Ｌよりも短い距離Ｌ１離れた位置に検知対象２００Ａがあるかの如く誤判定されてしまうのである。
【００１４】
図１０は検知対象２００の図中右端が発光部２０２からの光の照射領域に一部かかった状態の場合であるが、逆に検知対象２００の図中左端が発光部２０２からの光の照射領域に一部かかった状態の場合にはこれと逆の現象、即ち検知対象２００の位置が実際の距離Ｌよりも遠いものと誤判定されてしまう。
【００１５】
その結果として、検知対象２００が設定距離範囲に近い位置にあるとき設定距離範囲内に検知対象２００があると誤って判定されてしまったり、或いは逆に設定距離範囲内に検知対象２００がないと誤って判定されてしまう問題を生ずるのである。
【００１６】
尚、特許文献１では複数の発光部を設け、各発光部を異なる範囲に向けて発光するようにしている。
この特許文献１に記載のものは、人体等の検知対象が発光素子の発光領域からずれた位置に存在しているときであっても確実に人体等を検知できるように、複数の発光部からそれぞれ異なった範囲に向けて発光するようにしたもので、ここに記載のものは上記した半欠けの問題の解決を意図したものではない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光測距式センサはこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、第１及び第２の２つの前記発光部と１つの前記受光部とを該受光部が該第１及び第２の２つの発光部の間に位置するように直線状に配置して、該第１の発光部と受光部とにより第１のセンサ部を、該第２の発光部と受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項２のものは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、第１及び第２の２つの前記受光部と１つの前記発光部とを該発光部が該第１及び第２の２つの受光部の間に位置するように直線状に配置して、該発光部と第１の受光部とにより第１のセンサ部を、該発光部と第２の受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする。
【００１９】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記発光部から赤外線を発光する赤外線式の光測距式センサであることを特徴とする。
【００２０】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光素子が１次元の半導体位置検出素子から成っていることを特徴とする。
【００２１】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、第１及び第２の２つの発光部と１つの受光部とを、その受光部が２つの発光部の間に位置するように直線状に配置して、第１の発光部と受光部とにより第１のセンサ部を、第２の発光部と受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが設定距離範囲内に検知対象ありと判定したとき、そこで初めて実際に設定距離範囲内に検知対象があると判断するようになしたものである。
【００２２】
この光測距式センサにおいては、検知対象が丁度上記のような光の半欠けを生ずる位置にあるとき、第１のセンサ部及び第２のセンサ部の一方は検知対象を実際よりも遠い位置にあるものと判定し、逆に今一方のセンサ部は検知対象を実際よりも近い位置にあるものと判定する。
【００２３】
従って本発明のセンサにおいては、第１のセンサ部及び第２のセンサ部の何れもが設定距離範囲内に検知対象ありと判定したとき、確実に検知対象が設定距離範囲内に位置していることになり、従って本発明のセンサによれば、検知対象が設定距離範囲の遠限近くにあり且つ半欠けを生じるような状態にある場合であっても、設定距離範囲外にある検知対象を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまう問題を確実に解消することができる。
【００２４】
但し本発明のセンサでは、設定距離範囲の遠限近くに検知対象があるとき、設定距離範囲内にあるものを、半欠けの発生によって設定距離範囲外と判断することもあり得る。これを防ぐには、第１及び第２のセンサで示された検知対象までの距離の平均をとる演算を行えば良いが、処理が複雑となり高価になる。
しかしながら使用者が実際に自動水栓その他光測距式センサの備えられている自動装置を使用しようとするときには、人体がその後必ずセンサに接近することとなるから、その時点で確実にこれを検知でき、従って上記のような判断を下したとしても特に支障は生じない。
【００２５】
本発明のセンサの場合、１つの受光部が第１のセンサ部及び第２のセンサ部の共通の受光部として構成されており、この場合値段的に高価な受光部の数が少なくて済み、センサを低コストで構成できる利点が得られる。
【００２６】
次に請求項２のものは、上記請求項１と異なって第１及び第２の２つの受光部と１つの発光部とを、その発光部が第１及び第２の２つの受光部の間に位置するように直線状に配置し、そして発光部と第１の受光部とにより第１のセンサ部を、また発光部と第２の受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成したもので、この請求項２のセンサにおいても、上記と同様の理由によって光の半欠けにより、検知対象が設定距離範囲外にあるものを設定距離範囲内にあるものと誤判定してしまうのを防止することができる。
【００２７】
この請求項２のセンサの場合、受光部が２つあることから、共通の１つの発光部からの光を２つの受光部で同時に受光でき、従って検知対象までの距離を同時に判定できる利点が得られる。
【００２８】
ここで本発明の光測距式センサは、発光部から赤外線を発光する赤外線式のものとなしておくことができる（請求項３）。
また上記受光素子は、１次元の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）から成るものとすることができる（請求項４）。
【００２９】
本発明の光測距式センサは、自動水栓の人体検知センサ，便器の自動洗浄装置における人体検知センサ，便器における便蓋の自動開閉装置の人体検知センサ，便器に備えられる人体の局部洗浄装置の人体検知センサ，トイレへの人体の入室を検知して照明を自動的に点灯し又は消灯するトイレの照明装置の人体検知センサ，或いはその他の自動装置の人体検知センサ等としてそれぞれ使用することが可能である。
【００３０】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は小便器や大便器の自動洗浄装置等に用いられている赤外線測距式人体検知センサ（以下単にセンサとする）で、１２は検知対象である。検知対象１２は通常は人体となる。
【００３１】
センサ１０は、図１の部分拡大図に示しているように第１の発光部１４，第２の発光部１６の２つの発光部と１つの受光部１８とを有しており、そして受光部１８が第１の発光部１４と第２の発光部１６との間に位置するように直線状に、詳しくは検知対象１２に対する検知方向と直角方向に直線状に配置されている。尚、ここで第１の発光部１４及び第２の発光部１６はそれぞれ同一方向、即ち同一範囲に向けて発光する。
【００３２】
これら第１の発光部１４，第２の発光部１６はそれぞれ発光素子２０と集光レンズ２２とを有している。
また受光部１８は、受光素子２４と集光レンズ２６とを有している。
ここで受光素子２４は１次元の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）から成っている。
【００３３】
本例では、図１中右側の第１の発光部１４と受光部１８とによって図３に示す第１のセンサ部２８が構成され、また図１中左側の第２の発光部１６と受光部１８とによって図４の第２のセンサ部３０が構成されている。
【００３４】
本例のセンサ１０の場合、図３に示しているように検知対象１２の図中右端が第１及び第２の発光部１４，１６からの光の照射（発光）領域に一部かかる状態、即ち上記した半欠けを生じる状態にあるとき、第１のセンサ部２８における第１の発光部１４から発せされた光の検知対象１２に対するスポット光は、同図に示しているように左半円状となり、その反射光は受光部１８における集光レンズ２６を通過して受光素子２４上に反転形状の右半円状に結像（受光）する。
【００３５】
このときの結像の重心Ｇ１の位置は、受光素子２４上において本来の重心位置から図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
即ち、本来はその重心位置が受光素子２４上において中心から距離ｄだけ図中左側に離れた位置でなければならないところ、これよりも図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
その結果として、第１のセンサ部２８は検知対象１２までの距離を距離Ｌと判定しなければならないところを、恰もこれよりも遠い距離Ｌ２離れた位置に検知対象１２Ａがあるかの如く判定してしまう。
【００３６】
図４は同じ距離Ｌだけ離れた位置にある検知対象１２を、今度は第２のセンサ部３０で検知する場合を示している。
図４に示しているように第２のセンサ部３０では、第２の発光部１６から発せられた光の検知対象１２に対するスポット光が図３と同様に左半円状となる。
而してその反射光は受光部１８で受光されるに際し、集光レンズ２６で反転して受光素子２４上に右半円状に結像される。
【００３７】
その重心Ｇ２は、本来あるべき重心位置に対し図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
即ち重心Ｇ２のずれの方向が、図３の第１のセンサ部２８における重心Ｇ１のずれとは反対方向となり、そのずれの距離はそのＧ１の場合と実質同じ距離ｄ１となる。
その結果として、第２のセンサ部３０は検知対象１２までの距離を距離Ｌと判定しなければならないところを、恰もこれよりも近い距離Ｌ１離れた位置に検知対象１２Ｂがあるかの如く判定してしまう。
【００３８】
つまり本例において、検知対象１２が正しく第１，第２の発光部１４，１６の正面位置になく、光の半欠けを生じるような位置にあるとき、第１のセンサ部２８と第２のセンサ部３０とが全く逆の判定を行う。
【００３９】
そこで本例ではこれら第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の判定結果を受けて、それら何れもが検知対象１２が予め設定してある設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断し（センサ１０に含まれている信号処理及び判定回路により）、その結果を図２に示す電磁弁，ＬＥＤ等の負荷３１の駆動制御を行う制御部に信号出力する。
制御部はその信号を受けてそれら負荷３１を駆動制御する。
【００４０】
図５は第１のセンサ部２８による判定結果と、第２のセンサ部３０による判定結果と、センサ１０による最終的な判断との関係を一覧として示したものである。
図示のように本例のセンサ１０の場合、第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の何れもが、検知対象１２が設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断する（検知ありとする）。
【００４１】
本例のセンサ１０によれば、第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の何れもが設定距離範囲内に検知対象１２ありと判定したとき、確実に検知対象１２は設定距離範囲内に位置していることになる。
従って本例によれば、検知対象１２が設定距離範囲の遠限近くにあり且つ半欠けを生じるような位置にある場合であっても、設定距離範囲外にある検知対象１２を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまうことはない。
【００４２】
一方で検知対象１２、例えば人体がその後センサ１０の備えられた便器の自動洗浄装置等を使用しようとしてセンサ１０に接近して来たときには、その時点で確実にこれを検知でき、従って上記のように判断を下したとしても特に支障は生じない。
【００４３】
本例のセンサ１０の場合、１つの受光部１８が第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の共通の受光部として構成されているため、値段的に高価な受光部１８の数が少なくて済み、センサ１０を低コストで構成できる。
【００４４】
次に図６〜図８は本発明の他の実施例を示している。
図６に示しているように、この例は第１の受光部３４と第２の受光部３６との２つの受光部の間に１つの発光部３８が位置するように、それらを図６中横方向に直線状に配置し、そして第１の受光部３４と発光部３８とによって図７に示す第１のセンサ部３２を構成し、また第２の受光部３６と発光部３８とによって図８の第２のセンサ部３３を構成したものである。
【００４５】
このようにした場合においても、検知対象１２の位置によって上記のような半欠けを生じたとき、第１のセンサ部３２と第２のセンサ部３３とで検知対象１２の位置を、実際の検知対象１２の位置に対し図７に示すように近くに判定したり、図８に示すように遠くに判定したりして、全く逆の判定を行う。
【００４６】
本例においても、第１のセンサ部３２と第２のセンサ部３３との何れもが、検知対象１２が設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断をする。
【００４７】
従って本例のセンサ１０においても、設定距離範囲より遠い位置にある検知対象１２を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまうのを確実に防止することができる。
またこのセンサ１０の場合、第１，第２の受光部３４，３６の２つの受光部を設けていることから、共通の１つの発光部３８からの光を２つの受光部３４，３６で同時に受光でき、従って検知対象１２までの距離を同時に判定できる利点が得られる。
【００４８】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明は上記のような便器の自動洗浄装置の他、自動水栓その他様々な自動装置における人体検知センサとして適用可能なものであるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である光測距式センサを検知対象とともに示す図である。
【図２】同実施例のセンサを拡大して示した図である。
【図３】同実施例のセンサの要部をその作用とともに示す図である。
【図４】同実施例のセンサの要部を図３とは異なる作用とともに示す図である。
【図５】同実施例のセンサによる判断を第１のセンサ部及び第２のセンサ部の判定結果との関係において示した図である。
【図６】本発明の他の実施例のセンサの要部を示す図である。
【図７】図６のセンサの要部をその作用とともに示す図である。
【図８】図６のセンサの要部を図７とは異なる作用とともに示す図である。
【図９】従来の光測距式センサの作用の説明図である。
【図１０】従来の光測距式センサの不具合の説明図である。
【符号の説明】
１０ 赤外線測距式人体検知センサ
１２ 検知対象
１４ 第１の発光部
１６ 第２の発光部
１８ 受光部
２０ 発光素子
２２，２６ 集光レンズ
２４ 受光素子
２８，３２ 第１のセンサ部
３０，３３ 第２のセンサ部
３４ 第１の受光部
３６ 第２の受光部
３８ 発光部
Ｌ 検知対象までの距離
【発明の属する技術分野】
この発明は発光部と受光部とを有し、検知対象までの距離を測定して検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体等の検知対象を検知するためのセンサが自動水栓や便器の自動洗浄装置その他において広く用いられている。
例えば自動水栓では、人体検知センサにより人体（差し出された手）を検知することで、吐水口より自動吐水するようになしており、また便器の自動洗浄装置では、同じく人体検知により便器に自動給水を行って便器を洗浄するようにしている。
【０００３】
この種の人体等の検知対象を検知するセンサとして、発光部から発光し、検知対象からの反射光を受光部で受光して、その反射光量の大小に応じて設定距離範囲内に検知対象があるか否かを判定する形式のものが従来広く用いられているが、この種のものは使用者の着ている服の色によって、例えば黒い服を着ている場合と白い服を着ている場合とで反射光量が大きく異なったとき、検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを誤判定してしまう問題が指摘されている。
【０００４】
そこで検知対象からの反射光量の大小によらず、検知対象までの距離を測定することによって、設定距離範囲内に検知対象があるか否かを判定する光測距式センサを用いることが下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
この光測距式センサでは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、そして検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、反射光の検知対象からの反射角度に応じて変化する受光素子上の受光位置を検出することで、検知対象までの距離を測定し、以って検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３０１５２０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの光測距式センサの場合、検知対象が発光部の丁度正面になく、その端の一部だけに発光部からの光が当って反射したようなときに検知対象までの距離、即ち検知対象の位置を実際よりも近く或いは遠く誤って判定してしまうといった（以下半欠けと称する）問題がある。
【０００８】
図９及び図１０はこれを詳しく示したものである。
同図において２００は検知対象、２０２は発光素子２０４と集光レンズ２０６とを有する発光部で、２０８は発光部２０２から距離Ｓだけ離れた位置に設けられた、１次元の位置検出素子から成る受光素子２１０と集光レンズ２１２とを有する受光部である。
【０００９】
この光測距式センサの場合、発光素子２０４からの光は集光レンズ２０６で絞られて検知対象２００に対し円形状のスポット光として照射（発光）され、その反射光が受光部２０８における集光レンズ２１２を通して受光素子２１０上に結像する。
このとき受光素子２１０上には反射光が円形状のスポット光として受光され、その重心Ｇの位置に応じて検知対象２００までの距離Ｌが求められる。
【００１０】
即ち検知対象２００までの距離Ｌが短く、反射光の反射角度θが大きいときには、反射光の重心Ｇの位置は受光素子２１０の中心位置からより離れた位置となり、また一方検知対象２００までの距離Ｌが長く、反射光の反射角度θが小さいときには、重心位置Ｇの位置は受光素子２１０の中心により近い位置となる。
従って受光素子２１０の中心から重心Ｇまでの距離ｄの大小を知ることによって、検知対象２００までの距離Ｌを知ることができる。
【００１１】
詳述すると、受光素子２１０は両端の出力端子から電流Ｉ１，Ｉ２を出力し、それら電流Ｉ１とＩ２との電流比は受光素子２１０上に結像するスポット光の重心Ｇの位置に応じて変化する。
例えば受光素子２１０の長さをＣ、重心Ｇの受光素子２１０端からの距離をＸとすると、
Ｉ１：Ｉ２＝Ｘ：（Ｃ−Ｘ）
となり、両端からの電流値Ｉ１，Ｉ２を知ることによって検知対象２００までの距離Ｌを知ることができる。
【００１２】
ところが検知対象２００が図１０に示すような位置にあって、発光部２０２から発光した光が同図に示しているように検知対象２００に対し左半円状に照射されたとき、その反射光は集光レンズ２１２で反転して受光素子２１０上に右半円状に受光される。
【００１３】
このときの重心Ｇ２は本来の重心Ｇから図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となり、その結果反射光の反射角度が本来θであるべきところを、これよりも角度の大きい反射角度θ１で反射されたのと同様の状態となって、恰も実際の距離Ｌよりも短い距離Ｌ１離れた位置に検知対象２００Ａがあるかの如く誤判定されてしまうのである。
【００１４】
図１０は検知対象２００の図中右端が発光部２０２からの光の照射領域に一部かかった状態の場合であるが、逆に検知対象２００の図中左端が発光部２０２からの光の照射領域に一部かかった状態の場合にはこれと逆の現象、即ち検知対象２００の位置が実際の距離Ｌよりも遠いものと誤判定されてしまう。
【００１５】
その結果として、検知対象２００が設定距離範囲に近い位置にあるとき設定距離範囲内に検知対象２００があると誤って判定されてしまったり、或いは逆に設定距離範囲内に検知対象２００がないと誤って判定されてしまう問題を生ずるのである。
【００１６】
尚、特許文献１では複数の発光部を設け、各発光部を異なる範囲に向けて発光するようにしている。
この特許文献１に記載のものは、人体等の検知対象が発光素子の発光領域からずれた位置に存在しているときであっても確実に人体等を検知できるように、複数の発光部からそれぞれ異なった範囲に向けて発光するようにしたもので、ここに記載のものは上記した半欠けの問題の解決を意図したものではない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光測距式センサはこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、第１及び第２の２つの前記発光部と１つの前記受光部とを該受光部が該第１及び第２の２つの発光部の間に位置するように直線状に配置して、該第１の発光部と受光部とにより第１のセンサ部を、該第２の発光部と受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項２のものは、発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、第１及び第２の２つの前記受光部と１つの前記発光部とを該発光部が該第１及び第２の２つの受光部の間に位置するように直線状に配置して、該発光部と第１の受光部とにより第１のセンサ部を、該発光部と第２の受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする。
【００１９】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記発光部から赤外線を発光する赤外線式の光測距式センサであることを特徴とする。
【００２０】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光素子が１次元の半導体位置検出素子から成っていることを特徴とする。
【００２１】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、第１及び第２の２つの発光部と１つの受光部とを、その受光部が２つの発光部の間に位置するように直線状に配置して、第１の発光部と受光部とにより第１のセンサ部を、第２の発光部と受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが設定距離範囲内に検知対象ありと判定したとき、そこで初めて実際に設定距離範囲内に検知対象があると判断するようになしたものである。
【００２２】
この光測距式センサにおいては、検知対象が丁度上記のような光の半欠けを生ずる位置にあるとき、第１のセンサ部及び第２のセンサ部の一方は検知対象を実際よりも遠い位置にあるものと判定し、逆に今一方のセンサ部は検知対象を実際よりも近い位置にあるものと判定する。
【００２３】
従って本発明のセンサにおいては、第１のセンサ部及び第２のセンサ部の何れもが設定距離範囲内に検知対象ありと判定したとき、確実に検知対象が設定距離範囲内に位置していることになり、従って本発明のセンサによれば、検知対象が設定距離範囲の遠限近くにあり且つ半欠けを生じるような状態にある場合であっても、設定距離範囲外にある検知対象を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまう問題を確実に解消することができる。
【００２４】
但し本発明のセンサでは、設定距離範囲の遠限近くに検知対象があるとき、設定距離範囲内にあるものを、半欠けの発生によって設定距離範囲外と判断することもあり得る。これを防ぐには、第１及び第２のセンサで示された検知対象までの距離の平均をとる演算を行えば良いが、処理が複雑となり高価になる。
しかしながら使用者が実際に自動水栓その他光測距式センサの備えられている自動装置を使用しようとするときには、人体がその後必ずセンサに接近することとなるから、その時点で確実にこれを検知でき、従って上記のような判断を下したとしても特に支障は生じない。
【００２５】
本発明のセンサの場合、１つの受光部が第１のセンサ部及び第２のセンサ部の共通の受光部として構成されており、この場合値段的に高価な受光部の数が少なくて済み、センサを低コストで構成できる利点が得られる。
【００２６】
次に請求項２のものは、上記請求項１と異なって第１及び第２の２つの受光部と１つの発光部とを、その発光部が第１及び第２の２つの受光部の間に位置するように直線状に配置し、そして発光部と第１の受光部とにより第１のセンサ部を、また発光部と第２の受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成したもので、この請求項２のセンサにおいても、上記と同様の理由によって光の半欠けにより、検知対象が設定距離範囲外にあるものを設定距離範囲内にあるものと誤判定してしまうのを防止することができる。
【００２７】
この請求項２のセンサの場合、受光部が２つあることから、共通の１つの発光部からの光を２つの受光部で同時に受光でき、従って検知対象までの距離を同時に判定できる利点が得られる。
【００２８】
ここで本発明の光測距式センサは、発光部から赤外線を発光する赤外線式のものとなしておくことができる（請求項３）。
また上記受光素子は、１次元の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）から成るものとすることができる（請求項４）。
【００２９】
本発明の光測距式センサは、自動水栓の人体検知センサ，便器の自動洗浄装置における人体検知センサ，便器における便蓋の自動開閉装置の人体検知センサ，便器に備えられる人体の局部洗浄装置の人体検知センサ，トイレへの人体の入室を検知して照明を自動的に点灯し又は消灯するトイレの照明装置の人体検知センサ，或いはその他の自動装置の人体検知センサ等としてそれぞれ使用することが可能である。
【００３０】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は小便器や大便器の自動洗浄装置等に用いられている赤外線測距式人体検知センサ（以下単にセンサとする）で、１２は検知対象である。検知対象１２は通常は人体となる。
【００３１】
センサ１０は、図１の部分拡大図に示しているように第１の発光部１４，第２の発光部１６の２つの発光部と１つの受光部１８とを有しており、そして受光部１８が第１の発光部１４と第２の発光部１６との間に位置するように直線状に、詳しくは検知対象１２に対する検知方向と直角方向に直線状に配置されている。尚、ここで第１の発光部１４及び第２の発光部１６はそれぞれ同一方向、即ち同一範囲に向けて発光する。
【００３２】
これら第１の発光部１４，第２の発光部１６はそれぞれ発光素子２０と集光レンズ２２とを有している。
また受光部１８は、受光素子２４と集光レンズ２６とを有している。
ここで受光素子２４は１次元の半導体位置検出素子（ＰＳＤ）から成っている。
【００３３】
本例では、図１中右側の第１の発光部１４と受光部１８とによって図３に示す第１のセンサ部２８が構成され、また図１中左側の第２の発光部１６と受光部１８とによって図４の第２のセンサ部３０が構成されている。
【００３４】
本例のセンサ１０の場合、図３に示しているように検知対象１２の図中右端が第１及び第２の発光部１４，１６からの光の照射（発光）領域に一部かかる状態、即ち上記した半欠けを生じる状態にあるとき、第１のセンサ部２８における第１の発光部１４から発せされた光の検知対象１２に対するスポット光は、同図に示しているように左半円状となり、その反射光は受光部１８における集光レンズ２６を通過して受光素子２４上に反転形状の右半円状に結像（受光）する。
【００３５】
このときの結像の重心Ｇ１の位置は、受光素子２４上において本来の重心位置から図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
即ち、本来はその重心位置が受光素子２４上において中心から距離ｄだけ図中左側に離れた位置でなければならないところ、これよりも図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
その結果として、第１のセンサ部２８は検知対象１２までの距離を距離Ｌと判定しなければならないところを、恰もこれよりも遠い距離Ｌ２離れた位置に検知対象１２Ａがあるかの如く判定してしまう。
【００３６】
図４は同じ距離Ｌだけ離れた位置にある検知対象１２を、今度は第２のセンサ部３０で検知する場合を示している。
図４に示しているように第２のセンサ部３０では、第２の発光部１６から発せられた光の検知対象１２に対するスポット光が図３と同様に左半円状となる。
而してその反射光は受光部１８で受光されるに際し、集光レンズ２６で反転して受光素子２４上に右半円状に結像される。
【００３７】
その重心Ｇ２は、本来あるべき重心位置に対し図中右側に距離ｄ１だけずれた位置となる。
即ち重心Ｇ２のずれの方向が、図３の第１のセンサ部２８における重心Ｇ１のずれとは反対方向となり、そのずれの距離はそのＧ１の場合と実質同じ距離ｄ１となる。
その結果として、第２のセンサ部３０は検知対象１２までの距離を距離Ｌと判定しなければならないところを、恰もこれよりも近い距離Ｌ１離れた位置に検知対象１２Ｂがあるかの如く判定してしまう。
【００３８】
つまり本例において、検知対象１２が正しく第１，第２の発光部１４，１６の正面位置になく、光の半欠けを生じるような位置にあるとき、第１のセンサ部２８と第２のセンサ部３０とが全く逆の判定を行う。
【００３９】
そこで本例ではこれら第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の判定結果を受けて、それら何れもが検知対象１２が予め設定してある設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断し（センサ１０に含まれている信号処理及び判定回路により）、その結果を図２に示す電磁弁，ＬＥＤ等の負荷３１の駆動制御を行う制御部に信号出力する。
制御部はその信号を受けてそれら負荷３１を駆動制御する。
【００４０】
図５は第１のセンサ部２８による判定結果と、第２のセンサ部３０による判定結果と、センサ１０による最終的な判断との関係を一覧として示したものである。
図示のように本例のセンサ１０の場合、第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の何れもが、検知対象１２が設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断する（検知ありとする）。
【００４１】
本例のセンサ１０によれば、第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の何れもが設定距離範囲内に検知対象１２ありと判定したとき、確実に検知対象１２は設定距離範囲内に位置していることになる。
従って本例によれば、検知対象１２が設定距離範囲の遠限近くにあり且つ半欠けを生じるような位置にある場合であっても、設定距離範囲外にある検知対象１２を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまうことはない。
【００４２】
一方で検知対象１２、例えば人体がその後センサ１０の備えられた便器の自動洗浄装置等を使用しようとしてセンサ１０に接近して来たときには、その時点で確実にこれを検知でき、従って上記のように判断を下したとしても特に支障は生じない。
【００４３】
本例のセンサ１０の場合、１つの受光部１８が第１のセンサ部２８及び第２のセンサ部３０の共通の受光部として構成されているため、値段的に高価な受光部１８の数が少なくて済み、センサ１０を低コストで構成できる。
【００４４】
次に図６〜図８は本発明の他の実施例を示している。
図６に示しているように、この例は第１の受光部３４と第２の受光部３６との２つの受光部の間に１つの発光部３８が位置するように、それらを図６中横方向に直線状に配置し、そして第１の受光部３４と発光部３８とによって図７に示す第１のセンサ部３２を構成し、また第２の受光部３６と発光部３８とによって図８の第２のセンサ部３３を構成したものである。
【００４５】
このようにした場合においても、検知対象１２の位置によって上記のような半欠けを生じたとき、第１のセンサ部３２と第２のセンサ部３３とで検知対象１２の位置を、実際の検知対象１２の位置に対し図７に示すように近くに判定したり、図８に示すように遠くに判定したりして、全く逆の判定を行う。
【００４６】
本例においても、第１のセンサ部３２と第２のセンサ部３３との何れもが、検知対象１２が設定距離範囲内にあると判定したときのみ、検知対象１２が実際に設定距離範囲内にあるものと判断をする。
【００４７】
従って本例のセンサ１０においても、設定距離範囲より遠い位置にある検知対象１２を誤って設定距離範囲内にあると判定してしまうのを確実に防止することができる。
またこのセンサ１０の場合、第１，第２の受光部３４，３６の２つの受光部を設けていることから、共通の１つの発光部３８からの光を２つの受光部３４，３６で同時に受光でき、従って検知対象１２までの距離を同時に判定できる利点が得られる。
【００４８】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明は上記のような便器の自動洗浄装置の他、自動水栓その他様々な自動装置における人体検知センサとして適用可能なものであるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である光測距式センサを検知対象とともに示す図である。
【図２】同実施例のセンサを拡大して示した図である。
【図３】同実施例のセンサの要部をその作用とともに示す図である。
【図４】同実施例のセンサの要部を図３とは異なる作用とともに示す図である。
【図５】同実施例のセンサによる判断を第１のセンサ部及び第２のセンサ部の判定結果との関係において示した図である。
【図６】本発明の他の実施例のセンサの要部を示す図である。
【図７】図６のセンサの要部をその作用とともに示す図である。
【図８】図６のセンサの要部を図７とは異なる作用とともに示す図である。
【図９】従来の光測距式センサの作用の説明図である。
【図１０】従来の光測距式センサの不具合の説明図である。
【符号の説明】
１０ 赤外線測距式人体検知センサ
１２ 検知対象
１４ 第１の発光部
１６ 第２の発光部
１８ 受光部
２０ 発光素子
２２，２６ 集光レンズ
２４ 受光素子
２８，３２ 第１のセンサ部
３０，３３ 第２のセンサ部
３４ 第１の受光部
３６ 第２の受光部
３８ 発光部
Ｌ 検知対象までの距離
Claims (4)
- 発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、
第１及び第２の２つの前記発光部と１つの前記受光部とを該受光部が該第１及び第２の２つの発光部の間に位置するように直線状に配置して、該第１の発光部と受光部とにより第１のセンサ部を、該第２の発光部と受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする光測距式センサ。 - 発光素子と集光レンズとを有する発光部から検知対象に向けて発光し、該検知対象からの反射光を位置検出素子から成る受光素子と集光レンズとを有する受光部で受光して、該反射光の該検知対象からの反射角度に応じて変化する該受光素子上の受光位置を検出することにより該検知対象までの距離を測定し、該検知対象が設定距離範囲内にあるか否かを検知する光測距式センサにおいて、
第１及び第２の２つの前記受光部と１つの前記発光部とを該発光部が該第１及び第２の２つの受光部の間に位置するように直線状に配置して、該発光部と第１の受光部とにより第１のセンサ部を、該発光部と第２の受光部とにより第２のセンサ部をそれぞれ構成せしめ、それら第１及び第２のセンサ部の何れもが、前記検知対象の位置が前記設定距離範囲内と判定したとき、該検知対象が実際に該設定距離範囲内にあるものと判断するようになしてあることを特徴とする光測距式センサ。 - 請求項１，２の何れかにおいて、前記発光部から赤外線を発光する赤外線式の光測距式センサであることを特徴とする光測距式センサ。
- 請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光素子が１次元の半導体位置検出素子から成っていることを特徴とする光測距式センサ。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7515017B2 (en) | 2005-10-26 | 2009-04-07 | Fujitsu Media Devices Limited | Surface acoustic wave device utilizing a terminal routing pattern |
| JP2009544023A (ja) * | 2006-07-17 | 2009-12-10 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 光学距離測定方法及びそれを用いた光学距離測定装置 |
| JP2012145445A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Sharp Corp | 測距装置 |
| CN103729964A (zh) * | 2013-12-21 | 2014-04-16 | 公安部四川消防研究所 | 一种基于红外测距的感温探测器报警时间的预测方法 |
| CN110895330A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-20 | 罗姆股份有限公司 | 接近传感器 |
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2003
- 2003-02-20 JP JP2003042919A patent/JP2004251776A/ja active Pending
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