JP2007324812A - 物体反射型センサ装置およびこれを具備した照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体検出精度が高く、物体誤検出に基づく誤動作を防止または低減することができる物体反射型センサ装置およびこれを具備した照明装置を提供する。
【解決手段】赤外線を発光する発光器２と；この発光器で周期的に発光する赤外線の発光時間デューティ比を周期毎に制御して複数周期で所要の発光パターンを形成する発光信号パルス幅制御手段３と；赤外線を受光する受光器５と；この受光器で受光した赤外線の上記複数周期での発光パターンが発光信号パルス幅制御手段により形成された発光パターンと一致するか否かを判定し、その発光パターンが一致したときに、物体検出信号を出力する受光信号パルス幅判定手段１１と；この受光信号パルス幅判定手段から物体検出信号を受けたときに、負荷の駆動を制御する制御信号を出力する出力手段１２と；を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、赤外線反射光に応動して負荷をオンオフ制御する近接スイッチ等の物体反射型センサ装置およびこれを具備した照明装置に関する。

一般に、近接スイッチとしては、発光器と受光器を備え、発光器が放射する赤外線等の直接光が被検出物体により反射され、その反射光が受光器へ入射されて、入射光量が変化したときに、被検出物体の存在を検出するものがある。

例えば、光信号を発光する投光器と、その反射光等光を受光する受光器を備え、これらの前方を人が手等をかざしたときに、この手により発光器からの光信号が受光器へ反射され、この反射光が受光器により受光されることにより、負荷であるランプを点、消灯するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−２８０３９８号公報

しかしながら、このような従来の近接スイッチでは、投光器の発光タイミング（周期）が一定であり、かつその周期毎の発光時間が一定であるので、照明装置による照明光中の周期的な赤外線やリモコン送信器等から放射される周期的な赤外線信号等のノイズを受光器が受光して物体を誤検知し、負荷を誤動作させるという課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、物体検出精度が高く、物体誤検出に基づく誤動作を防止または低減することができる物体反射型センサ装置およびこれを具備した照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、赤外線を発光する発光手段と；この発光手段で周期的に発光する赤外線の発光時間のデューティ比を周期毎に制御して複数周期で所要の発光パターンを形成する発光制御手段と；赤外線を受光する受光手段と；この受光手段で受光した赤外線の上記複数周期での発光パターンが上記発光制御手段により形成された発光パターンと一致するか否かを判定し、その発光パターンが一致したときに、物体検出信号を出力する物体検出手段と；この物体検出手段から物体検出信号を受けたときに、負荷の駆動を制御する制御信号を出力する出力手段と；を具備していることを特徴とする物体反射型センサ装置である。

請求項２に係る発明は、上記発光パターンは、３周期以上で形成されることを特徴とする請求項１記載の物体反射型センサ装置である。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の物体反射型センサ装置と；この物体反射型センサ装置からの制御信号により光源の駆動を制御する点灯装置と；この光源、点灯装置および物体反射型センサ装置を配設した照明器具本体と；を具備していることを特徴とする照明装置である。

請求項１に係る発明によれば、受光器により受光された赤外線は、その所定周期における発光パターンが発光器で発光した赤外線の所定周期における発光パターンと一致するか否かが物体検出手段により判定される。これら発光パターンが一致したときに、物体検出手段は物体を検出したと判断して物体検出信号を出力する。

すなわち、受光器には、発光器からの赤外線以外に、リモコン送信器からの周期的な赤外線信号や照明光中に含まれる周期的な赤外線等、種々のノイズも受光されるが、物体検出手段は、これらノイズと、発光器からの赤外線とを判別するので、物体検出精度を向上させることができる。

そして、物体検出手段からの物体検出信号が出力手段に与えられると、この出力手段から負荷の駆動を制御する制御信号が出力され、負荷が制御される。

したがって、発光器で発光された赤外線により負荷の駆動を制御することができるので、発光器の例えば前方で人手等の物体をかざし、その反射光を受光器に受光させることにより、負荷の駆動を制御することができる。

そして、発光器で発光した赤外線以外のノイズ、例えばリモコン送信器の赤外線信号や照明光中の赤外線は物体検出手段により除去されるので、これらノイズによる負荷の誤動作を防止または低減することができる。

また、受光器により受光された赤外線が発光器で発光された赤外線であるか否かの判定は、予め設定された複数の周期により形成される発光パターンが受光器で受光された赤外線の発光パターンと一致するか否かにより行なうので、常に予め設定されている複数の周期、つまり一定時間内に判定することができる。

このために、かかる判定のための赤外線の発光周期が変動する場合に比して、制御信号が与えられる負荷側の制御動作時間を常に一定にすることができる。これにより、負荷側の動作時間のばらつきを低減し、制御信号処理回路の簡素化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、物体検出手段は３周期以上の赤外線発光周期により形成される発光パターンにより物体の有無を検出するので、例えば１周期や２周期により形成される発光パターンによりパターンの一致を検出する場合よりも物体検出精度をさらに一段と向上させることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１または２に係る物体反射型センサ装置を照明器具本体に配設しているので、発光器の発光を例えば手かざし等により発光器へ反射させることにより、照明装置を高精度かつほぼ一定時間でオンオフ制御等の制御を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る物体反射型センサ装置１のブロック構成図である。この第１の実施形態では負荷がランプである場合を示しており、以下、ランプの点消灯を制御する場合について説明する。

物体反射型センサ装置１は、発光器２、発光信号パルス幅制御手段３、パルス発振手段４、受光器５等を具備している。発光器２は所定レベルの赤外線を出力する赤外発光ダイオードを備え、発振手段４は所定周波数（例えば３８ＫＨｚの搬送周波数）のクロックパルスＰｃを発光信号パルス幅制御手段３に与えるものである。

発光信号パルス幅制御手段３は発振手段４からのクロックパルスＰｃの発振期間を時間制御することで発光器２の発光／停止のデューティ比を制御して、連続する所要数の周期（例えば３周期）において発光時間のデューティ比が異なる１単位の所要の発光パターンを形成し、３周期毎に１単位の発光パターンが繰り返すように制御して発光器２に与えるものである。

図２はこの発光パターン２の一例を示すタイミングチャートであり、発光器２に与えられる発光信号パルス列は、例えば３周期３Ｔで１単位の発光パターンを形成している。

この発光パターンは、例えば図２中、最小パルス幅（発光時間）Ｐｓのパルス幅を基準にして、他のパルス幅を最小パルス幅Ｐｓの非整数倍に形成している。例えば図２中、第１周期のパルスＰ１のパルス幅が基準の最小パルス幅Ｐｓの１．５倍であり、第３周期のパルスＰ３のパルス幅が基準最小パルス幅Ｐｓの２．５倍である。

すなわち、リモコン送信器の制御用赤外線信号や照明光中の赤外線等のノイズには、パルス幅が整数倍で相違する複数種類のパルスが含まれているので、これらノイズと区別するためである。

受光器５は、赤外線を受光すると、その受光を電気信号に変換する。受光器５の出力側には、フィルタ回路７、増幅回路８、ゲート手段９、波形整形手段１０、受光信号パルス幅判定手段１１、出力手段１２、負荷の一例である照明装置１３をこの順に順次接続している。

フィルタ回路７は、発光器２で発光した赤外線の周波数の受光パルス電気信号のみを通過させて増幅回路８に与えることにより、所定周波数以外のクロックパルス信号の通過を阻止することによりノイズを除去または低減する。

増幅回路８はこのノイズが除去された受光信号パルス電気信号を増幅して波形整形手段１０に与え、ここで発光信号パルスと同形の矩形パルスに整形してから受光信号パルス幅判定手段１１に与える。

受光信号パルス幅判定手段１１は、例えばマイクロプロセッサ等により構成され、これに入力された受光、すなわち、受光器５により受光された赤外線が発光器２で発光された赤外線の反射光であると判断したときに、発光器２が検出物体により遮光されたものと判定する物体検出手段の一例である。

すなわち、受光信号パルス幅判定手段１１は、図示しないメモリを備えており、このメモリには、発光器２で発光する赤外線の所要の発光パターンを、予め記憶してある。そして、受光信号パルス幅判定手段１１は、受光器５で受光された受光信号が受光信号パルス幅判定手段１１に入力されたときに、このメモリから発光パターンを読み出し、この受光パターンが発光パターン（発光信号パルス幅のパターン）と一致するか否かのパターンマッチングを行ない、その発光パターンが一致したときに、この受光が発光器２で発光した赤外線であると判断して物体検出信号を出力手段１２に与える。一方、受光信号パルス幅判定手段１１はこの受光パターンが発光器２の発光パターンと一致しないと判定したときは、ノイズと判断して物体検出信号を出力手段１２に出力しない。

出力手段１２はこの物体検出信号を負荷の一例である照明装置１３に与える。照明装置１３は制御回路１４、点灯装置１５、ランプ１６を具備している。この制御回路１４は出力手段１２から物体検出信号を受ける毎に制御信号のオン／オフを反転させるトグル機能を有する。これにより制御回路１４は物体反射型センサ装置１の出力手段１２から物体検出信号を受ける毎に、点灯装置１５の点灯を制御する制御信号をオンまたはオフに反転し、ランプ１６を点灯または消灯させる。

したがって、この物体反射型センサ装置１によれば、例えば発光器２の前方等で人手等の物体をかざすと、この発光器２からの赤外線が人手等の物体により反射されて受光器５により受光され、電気信号に変換される。

すると、この受光電気信号は、フィルタ回路７により、発光器２により発光された赤外線と同一の周波数の赤外線のみが通過されて増幅回路８に与えられ、ここで増幅されてから、波形整形手段１０に与えられる。ここで再び矩形パルスに整形されてから受光信号パルス幅判定手段１１に与えられる。

受光信号パルス幅判定手段１１はこの受光信号の受光パターンが発光器２の発光パターンと一致していると判定したときは、例えば発光器２の前方で手かざし等により発光器２の発光が受光器５へ反射されて受光器５により受光されたと判断して物体検出信号を出力手段１２に与える。

出力手段１２は、この物体出力信号を受けて制御信号を負荷の一例である照明装置１３の制御回路１４に与える。制御回路１４は、制御信号を受ける毎にオンまたはオフ（オン／オフ）の制御信号を反転させる。

これにより、点灯装置１５はオン／オフ制御信号に応じてランプ１６を点灯、または消灯させる。

したがって、この物体反射型センサ装置１によれば、受光器５により受光した赤外線が発光器２で発光した赤外線であるか否かを受光信号パルス幅判定手段１１により判定するので、物体検出精度を向上させることができる。

そして、受光信号パルス幅判定手段１１により物体を検出したときに、負荷１３の駆動を制御するので、リモコン送信器の赤外線信号や照明光中の赤外線等のノイズにより負荷１３が制御され、誤動作するのを防止または低減することができる。

また、受光信号パルス幅判定手段１１は、３周期以上の赤外線発光周期により形成される発光パターンにより物体の有無を検出するので、例えば１周期や２周期により形成される発光パターンによりパターンの一致を検出する場合よりも物体検出精度をさらに一段と向上させることができる。

なお、上記発振手段４、波形整形手段１０、出力手段１２、受光信号パルス幅判定手段１１は、ハードウエアで構成してもよいし、マイクロプロセッサで構成してもよい。これらをマイクロプロセッサで構成する場合には、マイクロプロセッサのソフトウエアの変更だけで受光信号パルス幅判定手段１１を追加できるので、新たな部品の追加の必要がなく、コストを増加させることなく、物体反射型センサ装置を実現できる。

そして、この物体反射型センサ装置１によれば、発光器２の発光を、人手等の物体をかざし、その物体の反射光を受光器５により受光させることにより、負荷１３の駆動を高精度に制御することができるので、台所の流し上照明装置や換気扇、トイレの水洗装置、手洗のカラン等の近接スイッチとして使用できる。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る照明装置２１の外観構成図である。照明装置２１は横長角筒状の照明器具本体２２内に、上記制御回路１４、点灯装置１５および物体反射型センサ装置１を内蔵するとともに、透光カバー２３の内側にランプ１６を配設している。また、照明器具本体２２の側面部には照明選択スイッチ２４が設けられ、透光カバー２３が設けられた前面部には上記発光器２および受光器５が設けられている。受光器５は発光器２からの反射波以外の光（ノイズ）を極力受光しないように、受光器５と共に凹状段部２５の底部に奥まって配設されている。

照明選択スイッチ２４は、ＡＵＴＯ，ＯＦＦ，ＯＮの３個の状態を選択できるスイッチであり、「ＡＵＴＯ」は物体反射型センサ装置１による自動点消灯を可能状態にし、「ＯＦＦ」は物体反射型センサ装置１による自動点消灯を除外してランプ１６を消灯し、ＯＮは物体反射型センサ装置１による自動点消灯を除外してランプ１６を点灯するスイッチ位置である。

この照明装置２１によれば、照明選択スイッチ２４により「ＡＵＴＯ」を選択し、発光器２の前方で手をかざす等、物体をかざすことにより、その都度ランプ１６を点灯し、または消灯することができる。

このために、例えば水仕事等で水に濡れた手で直接スイッチを入，切りの操作をした場合には、感電等が発生する虞があるが、この照明装置２１によれば、水で濡れた手を発光器２の前にかざすことによりランプ１６の点消灯を自動制御できるので、感電等を未然に防止できる。したがって、この照明装置２１は台所の流し上用照明装置として好適である。

本発明の第１の実施形態に係る物体反射型センサ装置の全体構成を示すブロック図。 図１で示す発光信号パルス幅判定手段により発光器側と受光器側の発光パターンのパターニングする場合の波形図。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の外観斜視図。

符号の説明

１…物体反射型センサ装置、２…発光器、３…発光信号パルス幅制御手段、４…発振手段、５…受光器、６…被検出物体、７…フィルタ回路、８…増幅回路、１０…波形整形手段、１１…受光信号パルス幅判定手段、１２…出力手段、１３…照明装置（負荷）、１４…制御回路、１５…点灯装置、１６…ランプ、２１…照明装置、２２…照明器具本体、２３…透光カバー、２４…照明選択スイッチ、２５…凹状段部。

Claims (3)

1. 赤外線を発光する発光手段と；
   この発光手段で周期的に発光する赤外線の発光時間のデューティ比を周期毎に制御して複数周期で所要の発光パターンを形成する発光制御手段と；
   赤外線を受光する受光手段と；
   この受光手段で受光した赤外線の上記複数周期での発光パターンが上記発光制御手段により形成された発光パターンと一致するか否かを判定し、その発光パターンが一致したときに、物体検出信号を出力する物体検出手段と；
   この物体検出手段から物体検出信号を受けたときに、負荷の駆動を制御する制御信号を出力する出力手段と；
   を具備していることを特徴とする物体反射型センサ装置。
2. 上記発光パターンは、３周期以上で形成されることを特徴とする請求項１記載の物体反射型センサ装置。
3. 請求項１または２記載の物体反射型センサ装置と；
   この物体反射型センサ装置からの制御信号により光源の駆動を制御する点灯装置と；
   この光源、点灯装置および物体反射型センサ装置を配設した照明器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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