JP2013164910A

JP2013164910A - 検出装置

Info

Publication number: JP2013164910A
Application number: JP2012026167A
Authority: JP
Inventors: So Yamamoto; 壮山本; Kenji Adachi; 研治安達; Noriyuki Kitachi; 範行北地; Hisanori Shibata; 尚紀柴田; Yoshiyasu Ito; 良泰伊藤; Tomohiro Akita; 朋弘穐田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP5771783B2

Abstract

【課題】精度良く物体の有無を検出する。
【解決手段】第一センサー１１は、検出領域３に光を照射する測距反射型光電センサーである。第二センサー１２は、光照射領域が検出領域３より遠方に設けられた反射物に設定され、照射光を検出領域３に通過させる第二投光部１７と、第二投光部１７から照射されて反射物で反射した光を受光する第二受光部１８を備えた光電センサーである。第三センサー１３は、検出領域３に光を照射する第三投光部２０と、第三投光部２０から照射されて検出領域３に存在する物体４で反射した光を受光する第三受光部２１を備えた光電センサーである。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の有無を検出する検出装置に関する。

特許文献１には、投光素子より発した赤外線を物体に当てて反射させ、この反射光を集光レンズで受光素子に集光して物体検知を行う検出装置が開示されている。

特開平４−２１５２２１号公報

ところで、この種の反射型光電センサーを用いて物体を検出する場合、物体が黒い（反射率が低い）と物体が照射光を吸収し、物体の有無を正確に検出できない可能性がある。

また、対象物が黒であっても精度良く物体を検出できる三角側距方式の測距反射型光電センサーが知られている。この測距反射型光電センサーでは、対象物までの距離を測定することや、物体の有無を検出することが可能である。しかし、測距反射型光電センサーは外乱や汚れによって誤検知が生じる可能性が低くない。また、測距反射型光電センサーは、湯気等を誤検知する場合もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、精度良く物体の有無を検出できる検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の検出装置は、第一センサー、第二センサー、及び第三センサーを具備し、前記第一センサーは、検出領域に向けて光を照射する測距反射型光電センサーであり、前記第二センサーは、光照射領域が前記検出領域より遠方に設けられた反射物に設定され、照射光を前記検出領域に通過させる第二投光部と、この第二投光部から照射されて前記反射物で反射した光を受光する第二受光部を備えた光電センサーであり、前記第三センサーは、前記検出領域に向けて光を照射する第三投光部と、この第三投光部から照射されて前記検出領域に存在する物体で反射した光を受光する第三受光部を備えた光電センサーであることを特徴とする。

また、前記第一センサーで測定した対象物までの距離が所定距離以下になり、且つ、前記第二受光部の出力が第一の所定値以下になった場合、及び、前記第三受光部の出力が第二の所定値を超える値になった場合にのみ、前記検出領域に物体が有ると判定することが好ましい。

また、前記反射物は吐水部から吐出された水を受ける水受部であり、前記検出領域は前記吐水部と前記水受部の間に位置し、前記検出領域に物体が有ると判定したときには前記吐水部から水を吐出し、前記検出領域に物体が無いと判定したときには前記吐水部からの吐水を停止することが好ましい。

測距反射型光電センサーである第一センサーは、第二センサーや第三センサーと比較して、反射率の低い物体の有無を検出するのに適している。また、第二センサー及び第三センサーは、検出領域に湯気等が存在しても検出領域に物体が存在しないことを検出することができ、この点で第一センサーよりも有利である。このため、例えば検出領域に湯気が存在する場合に、第二センサー及び第三センサーによって検出領域に物体が無いことを検出し、検出領域に物体が存在しなことを正確に検出できる。このように本発明では、検出領域における物体の有無を正確に検出することができる。

本発明の検出装置を設けた流し台の斜視図である。同上の検出装置の説明図であり、（ａ）は第一センサーの照射光の様子を示し、（ｂ）は第二センサーの照射光の様子を示し、（ｃ）は第三センサーの照射光の様子を示している。同上の検出装置のブロック図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。本実施形態の検出装置は、図１に示す流し台１に設けられる。検出装置は、カラン２の先端部の下側の検出領域３における皿やこれを持つ手等の物体４の有無を検出する。そして、検出装置は、前記検出情報に基づいて、カラン２からシンク５に水を吐出するか否かを切り替える。なお、以下の説明では、流し台１の利用者が立つ側を前側として説明する。

流し台１に設けられたシンク５の底部６の上面は略水平な面になっている。流し台１のシンク５に設けられたカラン２は、水又は湯のいずれかを選択して吐出可能なものである。カラン２はベース７と吐水管８で構成されている。ベース７はシンク５の後縁部から立ち上げられている。ベース７はカラン２の突出基部を構成する。

吐水管８はベース７の上面から突出している。吐水管８は、ベース７から上方に突出した後に前側において下方に折り返されており、側方から見て逆Ｕ字状に屈曲している。吐水管８の先端部には、吐水部として下方に開口する吐水口９が設けられている。吐水口９から下方に吐出された水は、水受部を構成するシンク５の略水平な底部６によって受けられる。

本実施形態の検出装置は、図３に示す第一センサー１１、第二センサー１２、第三センサー１３、及び制御部１４を具備している。図１に示すように、検出装置の検出領域３は、吐水口９とシンク５の底部６の間に位置し、吐水口９から吐出される水の吐出領域に存在する。検出領域３は、吐水口９とシンク５の底部６の間における上部に位置している。すなわち、検出装置は、吐水口９から吐出された水を用いて皿等を洗浄する際における皿やこれを持つ手等が検出領域３に存在するか否かを検出するために用いられる。

（第一センサー）
第一センサー１１は、三角測距方式で対象物までの距離を測定する測距反射型光電センサー（距離設定型光電センサー）である。第一センサー１１は、第一投光部１５（図１参照）と第一受光部１６（図２（ａ）参照）を備えている。第一投光部１５及び第一受光部１６はベース７に設けられている。

第一投光部１５は、照射光として赤外線又は可視光を照射する投光素子で構成されている。第一投光部１５の光照射方向は、前斜め下方に設定されている。第一投光部１５から照射した光は、検出領域３を通過してシンク５の底部６の上面に到達するように設定されている。

第一受光部１６は、位置検出素子（例えばＰＳＤ素子（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｅｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）で構成されており、検出領域３及びシンク５の底部６上面から来た光を受けるように設定されている。

第一投光部１５から照射した光は、検出領域３に存在する物体４やシンク５の底部６等の対象物で反射した後、第一受光部１６に到達するように設定されている。

図２（ａ）に二点鎖線で示すように、検出領域３に物体４が存在する場合、第一投光部１５から照射した光は、例えば物体４で反射した後に矢印ａ１で示すように第一受光部１６に到達する。この時、第一受光部１６には第一投光部１５側の位置に光スポットが形成される。

検出領域３に物体４が存在しない場合、第一投光部１５から照射した光は、シンク５の底部６の上面で反射した後に矢印ａ２で示すように第一受光部１６に到達する。このとき、第一受光部１６には第一投光部１５から離れた位置に光スポットが形成される。すなわち、第一受光部１６に形成される光スポットの位置は、第一投光部１５から対象物までの距離に応じて変化する。従って、第一センサー１１は、第一受光部１６に形成された光スポットの位置を検出し、これにより対象物までの距離を測定することができる。

図示は省略するが、第一投光部１５の近傍には、投光部用レンズが設けられている。このため、第一投光部１５から照射した光束は、投光部用レンズで集光されて照射される。また、第一受光部１６の近傍には、受光部用レンズが設けられている。受光部用レンズは、第一投光部１５から照射されて対象物で反射した光を集光し、第一受光部１６において光スポットを作る。

（第二センサー）
第二センサー１２は限定反射型光電センサーで構成されている。限定反射型光電センサーは、強い受光出力を得るために投受光の指向角度を小さくしたものである。また、限定反射型光電センサーは、投光軸と受光軸が比較的大きな角度で交差する。このため、限定反射型光電センサーの動作領域は、投光光芒と受光光芒が交差する限られた距離範囲のみの領域（限定領域）に限定されている。

第二センサー１２は、図１に示す第二投光部１７と第二受光部１８を備えている。

吐水管８の先端部には、後方に突出するセンサー設置部１９が設けられている。第二投光部１７はセンサー設置部１９に設けられている。第二投光部１７は、照射光としての赤外線又は可視光線を下方に向けて照射する投光素子で構成されている。

第二受光部１８は第二投光部１７の照射光を受ける受光素子で構成されている。第二受光部１８はカラン２のベース７に設けられている。第二受光部１８は、第二投光部１７の後側に位置する。第二受光部１８の受光方向は前斜め下方に設定されており、シンク５の底部６の上面で反射した照射光を受けるように設定されている。

第二投光部１７の投光軸と第二受光部１８の受光軸は、シンク５の底部６の上面で交差するように設定されている。すなわち、第二センサー１２の動作領域は検出領域３よりも遠方となるシンク５の底部６の上面に限定され、第二投光部１７の照射光は反射物である底部６の上面で反射して、第二受光部１８側に進行するように設定されている。

第二投光部１７から光照射領域であるシンク５の底部６に向けて照射した照射光は、検出領域３を通過するように設定されている。

図２（ｂ）に二点鎖線で示すように、検出領域３に物体４が存在する場合、第二投光部１７から照射した照射光は、物体４によって遮られ、シンク５の底部６の上面に到達し難い。このため、第二受光部１８には、第二投光部１７の照射光が到達し難くなっている。

検出領域３に物体４が存在しない場合、第二投光部１７の照射光は、検出領域３を通過してシンク５の底部６に至る。このため、当該照射光は、底部６において矢印ａ３に示す方向に反射して第二受光部１８に到達し易くなっている。すなわち、第二受光部１８の受光量の変化を検出することにより、検出領域３における物体４の有無を区別できる。

図示は省略するが、第二投光部１７の近傍には、投光部用レンズが設けられている。この投光部用レンズは、第二投光部１７から照射した照射光を集光して照射する。また、第二受光部１８の近傍には受光部用レンズが設けられている。この受光部用レンズは、第二投光部１７から照射されてシンク５の底部の上面で反射した光を第二受光部１８に集光する。
（第三センサー）
第三センサー１３は第二センサー１２と同様に限定反射型光電センサーで構成されている。第三センサー１３は、図１に示す第三投光部２０と第三受光部２１を備えている。第三投光部２０はセンサー設置部１９に設けられている。第三投光部２０は第二投光部１７の後方に位置している。

第三投光部２０は、照射光である赤外線又は可視光線を前斜め下方に向けて照射する投光素子で構成されている。第三投光部２０から照射する光の照射領域は、検出領域３を移動する物体４を検出できるように、第二投光部１７から照射する光の照射領域よりも広く設定されている。なお、図１では、各センサー１１〜１３の照射領域を二点鎖線で表している。第三投光部２０の照射光は、検出領域３を通過し、シンク５の底部６上面において、第二投光部１７の照射光が照射される領域の前側に当該領域と一部重複して照射するように設定されている。

第三受光部２１は第三投光部２０の照射光を受ける受光素子で構成されている。第三受光部２１はカラン２のベース７に設けられている。第三受光部２１は第三投光部２０の後側に位置する。第三受光部２１の受光方向は前斜め下方に設定されており、検出領域３から来た光を受けるようになっている。

第三投光部２０の投光軸と第三受光部２１の受光軸は、検出領域３で交差するように設定されている。すなわち、第三センサー１３の動作領域は検出領域３に限定され、検出領域３に存在する物体４を反射物体として第三投光部２０から照射された照射光が第三受光部２１側に反射するように設定されている。

図２（ｃ）に二点鎖線で示すように、検出領域３に物体４が存在する場合、第三投光部２０から照射した照射光は、矢印ａ４に示すように物体４で反射する。このため、第三受光部２１には当該照射光が到達し易い。一方、検出領域３に物体４が存在しない場合、第三投光部２０から照射した照射光は、検出領域３を通過してシンク５の底部６に至る。このため、第三受光部２１には第三投光部２０から照射した照射光が到達し難くなっている。従って、第三受光部２１の受光量の変化を検出することで、検出領域３における物体４の有無を区別できる。

図示は省略するが、第三投光部２０の近傍には、投光部用レンズが設けられている。この投光部用レンズは、第三投光部２０の照射光を集光して照射する。また、第三受光部２１の近傍には受光部用レンズが設けられている。この受光部用レンズは、第三投光部２０から照射されて検出領域３に存在する物体４で反射した照射光を第三受光部２１に集光する。
（制御部）
制御部１４は、常時または間欠的に、第一投光部１５からシンク５の底部６に向けて光を照射し、同時に第一受光部１６の出力から得た測定結果を監視する。また、制御部１４は、前記第一投光部１５からの光照射と同時に又は極短時間ずらして、第二投光部１７からシンク５の底部６に向けて光を照射し、同時に第二受光部１８の受光の出力を監視する。また、制御部１４は、前記第二投光部１７からの光照射と同時に又は極短時間ずらして、第三投光部２０から検出領域３に向けて光を照射し、同時に第三受光部２１の受光の出力を監視する。そして、制御部１４は、前記第一センサー１１により測定した対象物までの距離、及び第二受光部１８の受光の出力並びに第三受光部２１の受光の出力に基づき、検出領域３における物体４の有無を判定する。

そして、制御部１４は、前記物体４の有無の判定結果に基づいて、カラン２の吐水口９からの吐水の有無を切り替える。この切り替えは、カラン２又はカラン２よりも上流側の給水路（不図示）に設けた電磁弁等で構成される開閉弁２２（図２参照）を制御することによって行われる。

すなわち、制御部１４は、検出領域３に物体４が有ると判定した場合には、開閉弁１５を開いて吐水口９からシンク５に水を吐出する。これにより、吐水口９から吐出された水を吐水口９の下方に差し入れた手や皿等の物体４に当てて洗うことができる。また、制御部１４は、検出領域３に物体４が無いと判定した場合、開閉弁１５を閉じて吐水口９からの吐水を停止する。

以下の表１に前記制御部１４による検出領域３における物体４の有無を判定基準を示す。

表１における「有」は、各センサー１１、１２、１３の検出結果が、検出領域３に物体４が有る場合において想定される値を示した場合を表している。また、表１における「無」は、各センサー１１、１２、１３の検出結果が、検出領域３に物体４が無い場合において想定される値を示した場合を表している。

すなわち、制御部１４は、第一センサー１１で測定した対象物までの距離が所定距離以下になり、且つ、第二受光部１８の出力が第一の所定値以下になった場合に、検出領域３に物体４が有ると判定する。また、制御部１４は、第三受光部２１の出力が第二の所定値を超える値になった場合に、検出領域３に物体が有ると判定する。また、制御部１４は、前記二例以外の場合は、検出領域３に物体４が無いと判定する。

前記所定距離は、第一投光部１５からシンク５の底部までの距離よりも短く且つ第一投光部１５から検出領域３までの距離よりも長い値に設定されている。また、前記第一の所定値は、第二投光部１７の照射光がシンク５の底部６の上面で反射したときの第二受光部１８の出力よりも小さく、且つ、第二投光部１７の照射光が検出領域３に存在する物体４で反射したときの第二受光部１８の出力よりも大きくなる値に設定されている。また、前記第二の所定値は、第三投光部２０の照射光が検出領域３に存在する物体４で反射したときの第三受光部２１の出力よりも小さく、且つ、第三投光部２０の照射光が検出領域３を通過してシンク５の底部６に到達したときの第三受光部２１の出力よりも大きい値に設定されている。

前記制御部１４による判定により、以下のように検出領域３における物体４の有無を正確に検出することができる。

第二投光部１７の照射方向は、シンク５の周壁部の影響を受けないように、下方向に設定されている。このため、例えば反射率の高い物体４が検出領域３における手前側に存在する場合、第二投光部１７の照射光は検出領域３を通過してシンク５の底部６に至り、第二受光部１８の出力が第一の所定値を上回る可能性がある。しかし、第三投光部２０の照射方向は前斜め下方に指向されて第三投光部２０から照射する光の照射領域は、第二投光部１８から照射する光の照射領域よりも広く設定されている。そのため、第三投光部２０から照射した照射光は検出領域３に存在する物体４で反射し、これによって第三受光部２１の出力は第二の所定値を超える。従って、制御部１４は検出領域３に物体４が有ると正確に判定することができる。

測距反射型光電センサーである第一センサー１１は、受光量の変化に応じて検出領域３における物体４の有無を検出可能な第二センサー１２や第三センサー１３と比較して、反射率の低い物体４の有無を検出するのに適している。ところが、検出領域３に湯気等が存在する場合、第一投光部１５から照射した光は、検出領域３に存在する湯気等で反射して第一受光部１６に至り、第一センサー１１で測定した対象物までの距離が所定距離以下になる可能性がある。しかし、この場合、第二投光部１７から照射した照射光はシンク５の底部６に到達し、第二受光部１８の出力は、第一の所定値を超える。また、第三投光部２０から照射した照射光は、検出領域３を通過してシンク５の底部６に至り、第三受光部２１の出力は第二の所定値以下の値となる。従って、制御部１４は検出領域３に物体４が無いと正確に判定することができる。

第三投光部２０から照射する光の照射領域は、第二投光部１７から照射する光の照射領域よりも広く設定されている。このため、検出領域３に反射率の低い物体４が存在する場合、第三受光部２１の出力が第二の所定値以下の値となる可能性がある。しかし、この場合、第一投光部１５から照射した光は検出領域３に存在する物体４で反射して第一受光部１６に到達する。このため、第一センサー１１で測定した対象物までの距離が所定距離以下になる。また、第二投光部１７から照射した光は検出領域３に存在する物体４に遮られ、第二受光部１８の出力は第一の所定値以下になる。従って、制御部１４は検出領域３に物体４が有ると正確に判定することができる。

第一投光部１５から照射する光の照射領域、及び第二投光部１７から照射する光の照射領域は、第三投光部２０から照射する光の照射領域よりも狭い。このため、検出領域３に小さい物体４やこれを持つ手が存在する場合、第一センサー１１で測定した対象物までの距離が所定距離を上回る可能性がある。また、この場合、第二受光部１８の出力が第一の所定値を上回る値となる可能性もある。しかし、この場合、第三投光部２０から照射した光は照射領域が広いため、検出領域３に存在する物体４に反射する。このため、第三受光部２１の出力が第二の所定値を超える値になる。従って、制御部１４は検出領域３に物体４が有ると正確に判定することができる。

シンク５の底部６上に鍋等の載置物が置かれた場合、第二投光部１７から照射した光が載置物に遮られ、検出領域３に物体４が存在しないにもかかわらず、第二受光部１８の出力が第一の所定値以下になる可能性がある。しかし、この場合、第三投光部２０から照射した光は、検出領域３を通過するため、第三受光部２１の出力が第二の所定値以下の値となる。従って、制御部１４は検出領域３に物体４が無いと正確に判定することができる。

以上説明した本実施形態の検出装置は、第一センサー１１、第二センサー１２、及び第三センサー１３を具備する。第一センサー１１は、検出領域３に向けて光を照射する測距反射型光電センサーである。第二センサー１２は光電センサーであり、光照射領域が検出領域３より遠方に設けられた反射物（シンク５の底部６）に設定され、照射光を検出領域３に通過させる第二投光部１７を備える。また、第二センサー１２は、第二投光部１７から照射されて反射物で反射した光を受光する第二受光部１８を備える。第三センサー１３は、光電センサーであり、検出領域３に向けて光を照射する第三投光部２０を備える。また、第三センサー１３は、第三投光部２０から照射されて検出領域３に存在する物体４で反射した光を受光する第三受光部２１を備える。

このような構成を有することで、第一センサー１１、第二センサー１２、及び第三センサー１３を用いて、前記のように検出領域３における物体４の有無を正確に検出ことが可能になる。

また、特に本実施形態では、第一センサー１１で測定した対象物までの距離が所定距離以下になり、且つ、第二受光部１８の出力が第一の所定値以下になった場合に、検出領域３に物体４が有ると判定する。また、第三受光部２１の出力が第二の所定値を超える値になった場合に、検出領域３に物体４が有ると判定する。また、これ以外の場合は、検出領域３に物体４が無いと判定する。このため、検出領域３における物体４の有無をより正確に検出できる。

また、前記反射物は吐水口９から吐出された水を受ける水受部（シンク５の底部６）である。また、検出領域３は吐水口９と水受部の間に位置し、検出領域３に物体４が有ると判定したときには吐水口９から水を吐出し、検出領域３に物体４が無いと判定したときには前記吐水口９からの吐水を停止する。この構成により、吐水口９と水受部の間に差し入れられた手や皿等の物体４の有無を正確に検出し、この検出結果に基づいて吐水口９からの吐水の有無を適切に切り換えることができる。

なお、本実施形態では、第二センサー１２や第三センサー１３は限定反射型の光電センサーとしたが、限定反射型以外の光電センサーであってもよい。また、本実施形態では、検出装置を流し台１に設けたが、同様に吐水部や水受部を有する洗面台や手洗い器等に設けてもよい。また、検出装置は吐水部や水受部を有さないものに設けてもよく、例えば検出装置を物体を搬送するコンベヤーに設ける等してもよい。また、本発明は、前記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用できるものである。

１１第一センサー
１２第二センサー
１３第三センサー
１７第二投光部
１８第二受光部
２０第三投光部
２１第三受光部

Claims

第一センサー、第二センサー、及び第三センサーを具備し、
前記第一センサーは、検出領域に向けて光を照射する測距反射型光電センサーであり、
前記第二センサーは、光照射領域が前記検出領域より遠方に設けられた反射物に設定され、照射光を前記検出領域に通過させる第二投光部と、この第二投光部から照射されて前記反射物で反射した光を受光する第二受光部を備えた光電センサーであり、
前記第三センサーは、前記検出領域に向けて光を照射する第三投光部と、この第三投光部から照射されて前記検出領域に存在する物体で反射した光を受光する第三受光部を備えた光電センサーであることを特徴とする検出装置。
前記第一センサーで測定した対象物までの距離が所定距離以下になり、且つ、前記第二受光部の出力が第一の所定値以下になった場合、及び、前記第三受光部の出力が第二の所定値を超える値になった場合にのみ、前記検出領域に物体が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
前記反射物は吐水部から吐出された水を受ける水受部であり、前記検出領域は前記吐水部と前記水受部の間に位置し、前記検出領域に物体が有ると判定したときには前記吐水部から水を吐出し、前記検出領域に物体が無いと判定したときには前記吐水部からの吐水を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検出装置。