JP5678318B2 - 自動給水装置及び測距センサ - Google Patents
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Description
自動水栓はその代表的な例であり、この自動水栓では、投光素子を含む投光部と受光素子を含む受光部とを備えたセンサを有し、設定した検知エリア内に人体等の検知対象が位置したときにセンサでこれを検知し、給水部としての吐水口から自動吐水(自動給水)を行う。
また自動給水装置としての便器の自動洗浄装置では、同じく人体検知に基づいて便器に自動給水を行って便器洗浄を行う。
例えば下記特許文献1には、この種センサを用いた自動水栓が開示されている。
このPSDでは、受光素子上に結像したスポット光の重心位置に応じた電流を両端の出力端子から出力する。
これら出力端子からの電流比は、受光素子上のスポット光の重心位置に応じて変化するため、両端の出力端子からの電流比によって検知対象までの距離を知ることができる。
而してセンサ200が手洗鉢214からの鏡面反射によってこれを検知エリアKI内の検知対象と誤検知してしまうと、実際には検知エリアKI内に検知対象が無いにも拘らず、吐水部から自動給水してしまう。
これと同様の現象は、便器に備えたセンサによって使用者を検知する場合にも生じ得る。
例えば図6に示しているように小便器216に備えたセンサ218によって使用者を検知する際、後方の大便器ブース220の扉222の端面224に取り付けてある金属からの反射(鏡面反射)により、センサ218が扉222の端面224を検知対象と誤検知してしまうといったことが生じ得る。
しかしながらこの特許文献2に開示のものは、2つのラインセンサを使用することで、検知対象の位置と距離とを特定するものであり、鏡面反射と拡散反射との区別を行うものでない点で本発明と異なる。
しかしながらこのものは、洗面ボールのみのイメージの中に突然手のイメージを検出したときに、イメージの変化量をしきい値と比べて使用者有りと判定するもので、対象物の温度差を利用して誤検知防止を図るものであり、本発明と異なっている。
しかしながらこの特許文献4に開示のものは、鏡面反射を識別することを目的としたものでなく、本発明と異なっている。
この画像素子を用いた受光素子では画素ごとに受光量を検出できるため、受光素子上に結像したスポット光の光量分布の波形(プロファイル)を認識することができる。
具体的には、手洗鉢等からの鏡面反射の場合には、受光素子に結像するスポット光の波形は基本的に尖度の高い急峻でシャープな波形であり、一方拡散反射の場合には、投光部からの投射条件によって受光素子上のスポット光の光量分布の波形のピーク強度や波形の形状が大きく変化する。
このようにすることで簡単に鏡面反射を検知することが可能となる。
この場合においても容易に鏡面反射を検出することが可能となり、鏡面反射に基づく誤検知を防ぐことが可能となる。
或いは光量分布の波形の形状の幅が、設定したしきい値以下の小幅である場合に鏡面反射と判定するようになすことができる(請求項4)。
図1において、10は自動水栓で吐水部12と、吐水部12に繋がる給水路14を開閉する開閉バルブ16と、後述のセンサ26による検知に基づいてバルブ16を開閉制御する制御部18とを有している。
吐水部12には、手洗鉢20の内部に向けて吐水を行う吐水口24と、センサ26とが備えられている。
センサ26は、遮光性を有するセンサケース40を有している。
センサケース40は遮光性の隔壁42を備えていて、この隔壁42にて隔てられた2つの空間に、投光素子28と受光素子34とが配置されている。
受光素子34はラインセンサと称される素子で、画素(ピクセル)を直線状に1次元配置した画像素子である。
本実施形態のセンサ26は、三角測量の原理で検知対象T(図2参照)を測距し、検知対象Tが検知エリア内に位置しているか否かを検出する測距式センサで、図2にその測距の原理が示してある。
このとき、検知対象Tからの反射光はその反射角度θに応じて受光素子34上の結像位置を図1のX方向に変化させる。
従って受光素子34上に結像したスポット光の位置を検出することによって、具体的には距離dを知ることにより、焦点距離f(受光素子34は受光レンズ36からその焦点距離だけ離れた位置にある)とSとにより、三角測量の原理で距離Lを特定することができる。
従って例えばその波形のピーク位置をスポット光の中心として位置検出することが可能である。
ここではスリット孔52の幅が0.3mmとされている。
尚LEDチップ46のサイズはここでは0.7mm角である。
図3(イ)のb1,b2は、それぞれ図5の検知エリアKIに対応した受光素子34上の区域kI内の、拡散反射によるスポット光の光量分布の波形(ここでは反射率の高い白色の紙からの反射の波形)をそれぞれ示している。
その際のピーク強度の変化は、距離Lの変化即ち受光素子34上のX方向の距離dの大きさに対応しており、その変化には規則性があってピーク強度曲線Qにほぼ沿って変化して行く。
尚、図2の検知範囲KI内の目的とする検知対象Tについては、受光素子34の区域kI内に一定以上の光量且つしきい値Rよりもピーク強度の低いスポット光の波形b1,b2を認識することでこれを検知することができる。
これにより鏡面反射を検知対象Tからの反射と誤って判定することで、自動給水してしまうのを防ぐことができる。
同図においてb3は、検知エリアKI内の検知対象Tからの拡散反射によるスポット光の光量分布の波形を表しており、またa2は、手洗鉢20からの鏡面反射によるスポット光の光量分布の波形を表している。
但しここでは、各画素ごとに得られる光強度を波形のピーク値で除した値を縦軸にとって、2つの波形を比較して表している。
一方鏡面反射の波形a2は、この場合においても急峻でシャープな形状を保っている。
尚実際には、拡散反射によるスポット光の波形の光量分布は、光強度が図1のスリット孔52を通じて投光素子28からの光を投射したときに得られる反射光のスポット強度よりも強いものとなる。そしてこれとともに波形b3の形状がブロードな形状となる。
この場合には波形の形状の尖度によって、波形b3とa2とを識別することが可能である。
尚波形の立下りの傾斜勾配に対してしきい値を設けて、それとの比較により、得られた波形が鏡面反射によるものと判定するようになしても良い。
例えば波形のピーク強度の2分の1の強度(高さ)における波形の幅に対してしきい値Uを設定し、その幅Wがしきい値U以下の小幅であるときに、これを鏡面反射によるものと判定するようになすことができる。
本実施形態においても、容易に鏡面反射を検出することが可能となり、鏡面反射に基づく誤検知を防ぐことが可能となる。
例えば本発明では受光素子上の検知エリアに対応した区域内に結像したスポット光の光量分布の波形のピーク強度に基づく検出と、波形の形状に基づく検出とを併用して鏡面反射を拡散反射から識別し、検出するようになすことも可能であるし、センサとして上例以外の様々な形態,構成のものを用いることも可能である。その際に受光素子として画素を2次元に配置したエリアセンサを用いるといったことも可能である。
更に本発明は小便器や大便器における便器の自動洗浄装置に適用することも可能である等、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。
20 手洗鉢
26 センサ
28 投光素子
32 投光部
34 受光素子
38 受光部
T 検知対象
Claims (6)
- 投光素子を含む投光部と、検知対象からの反射光を受光する受光素子を含む受光部とを備え、該受光素子上に結像した該反射光のスポット光の位置に基づいて、三角測量の原理で設定した検知エリア内の該検知対象を検知する三角測量式の測距センサを有し、該センサによる該検知対象の検知に基づいて自動給水を行う自動給水装置において、
前記センサとして、画素を少なくとも直線状に配置した画像素子を前記受光素子として有するものを用い、該受光素子上の、前記検知エリアに対応した区域内に結像したスポット光の光量分布の波形のピーク強度に基づいて鏡面反射を検出するようになしてあって、
該波形のピーク強度が、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られるピーク強度よりも大きい値で前記受光素子上の位置に応じて設定したしきい値を超えているときに鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする自動給水装置。 - 投光素子を含む投光部と、検知対象からの反射光を受光する受光素子を含む受光部とを備え、該受光素子上に結像した該反射光のスポット光の位置に基づいて、三角測量の原理で設定した検知エリア内の該検知対象を検知する三角測量式の測距センサを有し、該センサによる該検知対象の検知に基づいて自動給水を行う自動給水装置において、
前記センサとして、画素を少なくとも直線状に配置した画像素子を前記受光素子として有するものを用い、該受光素子上の、前記検知エリアに対応した区域内に結像したスポット光の光量分布の波形の形状に基づいて鏡面反射を検出するようになしてあって、
該光量分布の波形の形状の尖度が、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られる尖度よりも高く設定したしきい値を超えて高いときに鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする自動給水装置。 - 請求項2において、前記光量分布の波形の形状の立上り又は立下りの傾きが、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られる傾きよりも大きい値で設定したしきい値を超えているときに鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする自動給水装置。
- 請求項2において、前記光量分布の波形の形状の幅が、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られる幅よりも小さい値で設定したしきい値以下の小幅である場合に鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする自動給水装置。
- 投光素子を含む投光部と、検知対象からの反射光を受光する受光素子を含む受光部とを備え、該受光素子上に結像した該反射光のスポット光の位置に基づいて、三角測量の原理で設定した検知エリア内の該検知対象を検知する三角測量式の測距センサであって、
画素を少なくとも直線状に配置した画像素子を前記受光素子として用い、該受光素子上の、前記検知エリアに対応した区域内に結像したスポット光の光量分布の波形のピーク強度に基づいて鏡面反射を検出するようになしてあって、
該波形のピーク強度が、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られるピーク強度よりも大きい値で前記受光素子上の位置に応じて設定したしきい値を超えているときに鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする測距センサ。 - 投光素子を含む投光部と、検知対象からの反射光を受光する受光素子を含む受光部とを備え、該受光素子上に結像した該反射光のスポット光の位置に基づいて、三角測量の原理で設定した検知エリア内の該検知対象を検知する三角測量式の測距センサであって、
画素を少なくとも直線状に配置した画像素子を前記受光素子として用い、該受光素子上の、前記検知エリアに対応した区域内に結像したスポット光の光量分布の波形の形状に基づいて鏡面反射を検出するようになしてあって、
該光量分布の波形の形状の尖度が、前記検知エリア内の前記検知対象からの拡散反射により得られる尖度よりも高く設定したしきい値を超えて高いときに鏡面反射と判定するようになしてあることを特徴とする測距センサ。
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