JP5976531B2

JP5976531B2 - 人体検知センサ及び自動水栓

Info

Publication number: JP5976531B2
Application number: JP2012288852A
Authority: JP
Inventors: 雄喜白井; 伸明板頭; 裕之大浦; 健太田中
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CA2896443A1; JP2014130103A; EP2940492A4; US9758952B2; US20150299992A1; EP2940492A1; CN104871034A; CN104871034B; WO2014103114A1

Description

本発明は、自動水栓や小便器用の自動洗浄装置などに適用される人体検知センサに関する。

従来より、使用者の手かざし操作を検知して自動的に吐水する自動水栓や、近づいて来た使用者を検知して自動的に洗浄水を供給する小便器用の自動洗浄装置などが知られている。これら自動水栓や自動洗浄装置などには、接近した人体を検知するための人体検知センサが組み込まれている。このような人体検知センサとしては、ＬＥＤ等の発光素子と、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector：光位置センサ）等の受光素子と、がオフセット配置されたセンサが知られている。

この人体検知センサは、検知対象からの反射光がＰＳＤに入射した位置を特定し、いわゆる三角測量の原理により検知対象までの距離を計測している。ＰＳＤは、入射光の重心位置に応じた信号を出力する非常にシンプルな受光素子であり、低消費電力であるという特徴がある。一方、ＰＳＤで取得できる情報は位置情報のみであり、外乱光入射時に採り得る対処方法が少ないという実情がある。それ故、例えば、ＰＳＤを含む人体検知センサを利用した洗面台の自動水栓では、人体表面による拡散反射光と、洗面鉢からの鏡面反射光と、の識別の難易度が高くなっている。この自動水栓では、鏡面反射光などの外乱光の影響で誤検知が生じ、誰もいないのに吐水が開始されるといった誤作動が起きるおそれがある。

検知性能の向上を目的として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を利用した人体検知センサが提案されている。撮像素子を利用した人体検知センサであれば、例えば、画素毎の受光量の分布情報等を活用して外乱光の影響を排除し、検知性能を向上できる可能性がある。例えば、各画素の受光量の分布波形のピーク強度や波形の形状（特に尖度）を利用して鏡面反射光を識別し、これにより鏡面反射光による誤検知を低減した人体検知センサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、上記の従来の人体検知センサでは次のような問題がある。すなわち、稀に、人体の検知中に鏡面反射が発生することがあるため、鏡面反射光を全て誤検知と判定すると、検知対象が存在するにも関わらず非検知という誤った判定が発生する可能性がある。例えば、自動水栓等への適用では、顔を洗うために両手の手の平で水を溜めているとき、その水面によって鏡面反射が発生することがあり、直ちに非検知と判定すると使用中であるにも関わらず止水に切り換わってしまうおそれがある。

特開２０１２−７７４７２号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、人体の検知中に鏡面反射が発生しても適切に動作する人体検知センサ、及び自動水栓を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、１次元あるいは２次元的に画素が配列された撮像素子を含む撮像部と、この撮像部に対してオフセットして配置された発光部と、を備え、この発光部が投射した光によって生じた反射光を前記撮像部が受光して検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段と、
検知対象が存在する状態が継続中か否かを判定する継続判定手段と、を備え、
検知対象の検知中に前記反射光が鏡面反射光であると判定されたとき、前記継続判定手段による判定結果が継続中の場合には検知の判断を維持し、前記継続判定手段による判定結果が継続中ではない場合には非検知と判断する人体検知センサにある（請求項１）。

本発明の第２の態様は、底部に排水口を設けた鉢に吐水する水栓と、
前記第１の態様の人体検知センサと、
この人体検知センサが検知状態であるか非検知状態であるかに応じて出力するセンサ信号を利用し、前記水栓の吐水・止水の切替を実行する給水制御手段と、を備えた自動水栓にある（請求項４）。

本発明に係る人体検知センサは、鏡面反射光を判定する鏡面反射判定手段と、検知対象が存在する状態が継続中か否かを判定する継続判定手段と、を備えている。この人体検知センサでは、検知状態下で鏡面反射光と判定された際の判断が、前記継続判定手段による判定結果に応じて異なっている。検知対象が存在する状態が継続中である旨の判定であれば検知の判断がそのまま維持され、継続中ではない旨の判定であれば鏡面反射光の判定に応じて非検知と判断される。このように、本発明に係る人体検知センサでは、検知対象の検知中に鏡面反射光が入射しても、直ちに非検知と判断することがなく、誤った判断が未然に回避される。

以上のように、本発明の人体検知センサ、及びこの人体検知センサを備えた自動水栓は、人体の検知中に鏡面反射が生じたときにも適切に動作する優れた特性の製品である。

本発明に係る人体検知センサに適用する撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳを利用した撮像素子を利用できる。
本発明における継続判定手段が、検知対象である人体が存在する状態が継続しているか否かを判定する方法としては、動体検出による動体判定や、検知対象が検知された時点を始期とした所定期間では、検知対象が存在する状態が継続していると判定する等の判定方法が考えられる。

本発明の好適な一態様の人体検知センサが備える継続判定手段は、前記反射光の時間的な変化を検出して動体の有無を判定し、動体が有ると判定できたときに検知対象が存在する状態が継続していると判定する（請求項２）。
検知対象の検知中に動体が有ると判定されるような状況であれば、検知対象がそのまま存在している可能性が高い。このような状況で入射した鏡面反射光については、検知対象である人体側からの反射光である可能性が高い。一方、例えば、自動水栓への適用時の鉢面などの静止物による鏡面反射光の場合であれば、動体有りと判定される可能性が低い。そこで、動体有りの判定に応じて検知対象が存在する状態が継続中と判定すれば、検知対象である人体側から偶発的に鏡面反射光が入射した際、非検知と誤判断してしまうおそれを未然に抑制できる。
前記第２の態様の自動水栓への適用であれば、例えば、洗顔するために両手の手の平で水を溜めるような使用状況において、その水面によって鏡面反射が発生しても、直ちに止水に切り換わってしまうといった誤作動を未然に回避できる。

本発明の好適な一態様の人体検知センサが備える継続判定手段は、鏡面反射光と判定されることなく検知対象が検知された時点を始期とした所定期間では、検知対象が存在する状態が継続していると判定する（請求項３）。
鏡面反射光と判定されることなく検知対象が検知された時点を始期とした所定期間においては、検知対象がそのまま存在している可能性が高いと推定される。このように推定される所定期間であるにも関わらず鏡面反射光が判定されたときに直ちに非検知状態に変更すると、誤った判断が誘発されるおそれがある。前記所定期間では検知対象が存在する状態が継続しているという推定的な判定に基づけば、上記のような誤った判断を未然に回避できる。なお、検知対象の検知中では検知の判断が繰り返し発生する可能性が高いので、検知の判断が発生する毎に前記所定期間を時間的に後ろへずらしていくと良い。

実施例１における、自動水栓を備えた洗面台を示す斜視断面図。実施例１における、センサユニットの断面構造を示す断面図（図１中のＡ−Ａ線矢視断面図）。実施例１における、ラインセンサを示す斜視図。実施例１における、人体検知センサのシステム構成を示すブロック図。実施例１における、ラインセンサによる受光波形を例示する図。実施例１における、距離を利用した検知原理を説明する説明図。実施例１における、重心位置の計算方法を説明する説明図。実施例１における、積算受光量の分布を示すグラフ。実施例１における、重心位置をサブピクセル精度で求める方法の説明図。実施例１における、拡散反射光と鏡面反射光との受光波形の違いを示す図。実施例１における、鏡面反射光の判定方法の説明図。実施例１における、重心の揺れの度数分布を示すグラフ。実施例１における、重心の揺れを例示する図。実施例１における、人体検知センサによる検知処理の流れを示すフロー図。実施例２における、他の検知処理の流れを示すフロー図。

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、洗面台１５の水栓（自動水栓）１６に人体検知センサ１を適用した例である。この内容について、図１〜図１５を参照して説明する。
本例の洗面台１５は、図１のごとく、凹状に窪む鉢１５１が設けられたカウンタ１５５と、吐水口１６８を有する水栓１６と、を備えている。水栓１６は、カウンタ１５５の上面をなすカウンタトップ１５６に立設されている。鉢１５１の最深部には、水を排水するための排水口１５２が配置されている。

水栓１６は、カウンタトップ１５６に立設された略円柱状の胴部１６０と、この胴部１６０の台座をなす基部１６１と、を有している。胴部１６０は、鉢１５１側に傾けた状態で基部１６１に支持されている。鉢１５１側に面する胴部１６０の側面には、略円筒形の吐水部１６２が取り付けられ、その先端には吐水口１６８が開口している。この吐水部１６２の上側に当たる胴部１６０の側面には、人体検知センサ１の検知面を形成するフィルタ板１６５が配設されている。フィルタ板１６５は、赤外領域の光を選択的に透過する樹脂製フィルタである。

本例の人体検知センサ１は、図１及び図２のごとく、水栓１６に組み込まれたセンサユニット２と、センサユニット２を制御する制御ユニット３と、により構成されている。洗面台１５では、この人体検知センサ１と、給水配管１２に設けられた吐水弁（電磁弁）であるソレノイド（給水制御手段）１１と、の組合せにより自動給水装置が形成されている。

センサユニット２は、図１及び図２のごとく、ＬＥＤ素子２５１及びラインセンサ（撮像素子）２６１を筐体２１に収容したユニットであり、制御ユニット３からの電力供給を受けて動作する。センサユニット２では、水栓１６のフィルタ板１６５に面して発光部２５及び撮像部２６が並列して配置されている。赤外光を発する発光部２５は、ＬＥＤ素子２５１と投光レンズ２５５とにより構成されている。撮像部２６は、ラインセンサ２６１と集光レンズ２６５とにより構成されている。発光部２５と撮像部２６とは、遮光性を備えた隔壁２１１を挟んで水平方向にオフセットして配置されている。

ＬＥＤ素子２５１は、図２のごとく、パッケージ基板のキャビティに実装されたＬＥＤチップ２５０を透明樹脂２５４により封止した発光素子である。発光部２５では、縦方向（鉛直方向）のスリット孔２５３を設けた遮光性の素子ケース２５２によってＬＥＤ素子２５１が覆われている。この発光部２５によれば、水平方向の拡がり角が抑制されたシャープなスリット光を検知対象に向けて投射可能である。

ラインセンサ２６１は、図１〜図３のごとく、受光量を電気的な物理量に変換する画素２６０が１次元的に配列された撮像センサである。ラインセンサ２６１は、有効画素として６４個の画素２６０を有している。ラインセンサ２６１では、これら６４個の画素２６０により受光エリア２６３が形成されている。ラインセンサ２６１は、図示しない電子シャッターを備えており、この電子シャッターを用いて各画素２６０の受光（露光）時間を調整可能である。ラインセンサ２６１は、受光動作を実行する毎に撮像データを出力する。本例の撮像データは、受光量を表す２５６階調の画素値が各画素２６０の並び順に配列された１次元のデジタルデータである。

本例のセンサユニット２では、受光エリア２６３の長手方向（ｘ方向）が、発光部２５と撮像部２６とのオフセット方向に一致するようにラインセンサ２６１が組み込まれている。このセンサユニット２は、ラインセンサ２６１の受光エリア２６３によって鉢１５１の内周面である鉢面１５０が見込まれるよう、水栓１６に組み込まれている。ラインセンサ２６１の撮像方向に手などの遮蔽物がない状態であれば、その撮像範囲に鉢面１５０が包含されることになる。

制御ユニット３は、図１及び図４のごとく、センサユニット２及びソレノイド１１を制御するユニットであり、商用電源から供給される電力により動作する。この制御ユニット３は、センサユニット２及びソレノイド１１を制御する制御基板３０を備えている。制御基板３０には、ラインセンサ２６１及びＬＥＤ素子２５１を制御する撮像制御部３１と、検知処理を実行する検知処理部３２と、ソレノイド１１を制御する給水制御部３３と、が設けられている。

撮像制御部３１は、ＬＥＤ素子２５１及びラインセンサ２６１を制御する撮像制御手段３１１、ラインセンサ２６１から撮像データ（各画素２６０の受光量の分布を表す受光波形）を読み出す読出手段３１２としての機能を備えている。
撮像制御手段３１１は、ＬＥＤ素子２５１の発光及びラインセンサ２６１の受光が行われる撮像動作を制御する手段である。本例では、撮像動作の周期が約２５０ミリ秒に設定されている。撮像制御部３１は、撮像を実行する毎に各画素の受光量を読み出し、図５のような受光波形を出力する。同図の横軸は画素番号（画素位置）ｘを示し、縦軸は受光量Ｄ（ｘ）を示している。

検知処理部３２は、検知対象までの距離測定を実行する測距手段３２１、鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段３２２、使用状態（検知対象が存在する状態）が継続中か否かを判定する使用判定手段（継続判定手段）３２３、検知状態か非検知状態かを判断する検知判断手段３２４、検知状態下で検知信号（センサ信号）を出力する検知出力手段３２５としての機能を備えている。

測距手段３２１は、検知対象からの反射光の受光波形（図５参照。）の重心位置を、距離を表す距離指標値として計測する。センサユニット２、鉢面１５０、使用者の手の位置関係を表す図６のごとく、検知対象である手の反射光がラインセンサ２６１に入射する際、手までの距離Ｈに応じてその入射位置が異なってくる。距離Ｈが短いほど、ラインセンサ２６１に入射する反射光の入射位置が同図中、上側となり、距離Ｈが長くなるほど下側に位置することになる。このように、ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置は、検知対象までの距離に比例しており、この距離の度合いを表す指標値となり得る。本例では、受光波形の重心位置を入射位置として取り扱っている。図５のごとく、検知距離に対応するように受光エリア内に検知エリア（所定の範囲）を設定し、この検知エリア内に重心位置が属するか否かの判定は、図６の検知距離に検知対象が存在するか否かの判定と全く同義となる。

測距手段３２１は、この受光波形を構成する各画素の受光量分布を模式的に表す図７のごとく、まず、受光波形を構成する画素毎の受光量Ｄ（ｘ）を積算し、６４画素の画素値の総和ＳＤを求める。数式１の総和ＳＤは、図７中の右下がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当している。受光波形の重心位置は、受光エリア２６３の左端の画素番号ｘ＝ゼロの画素から順番に各画素２６０の画素値を積算した数式２の受光量積算値Ｓ（ｘ）がＳＤ／２に達したときの画素位置として求められる。

測距手段３２１は、画素番号ｘに応じた受光量積算値Ｓ（ｘ）の変化を表す図８のグラフ中、Ｓ（ｘ）＝ＳＤ／２となる箇所を拡大した図９のごとく、Ｓ（ｘ）とＳＤ／２との大小関係が切り替わる第１の画素（Ｎ−１）と第２の画素（Ｎ）を利用して重心位置を特定する。測距手段３２１は、画素番号が小さい方のＳ（Ｎ−１）と、画素番号が大きい方の第２の画素（Ｎ）と、の間でＳ（ｘ）が直線的に変化すると仮定した上で、Ｓ（ｘ）＝ＳＤ／２となる重心位置を１／１０画素のサブピクセル（副画素）精度で求めている。

具体的には、上記のような仮定下で成立する数式３の比例式を変形して得られる数式４のＯＦＦＳＥＴ（図９に示す偏差）の分だけ、第２の画素（Ｎ）側へずらした位置がサブピクセル精度の重心位置（数式５で計算される黒丸の位置）として特定される。

なお、本例の制御ユニット３は、測距手段３２１により特定された重心位置を記憶する記憶エリアを有している。この記憶エリアには、過去２回分の重心位置が格納され、新たな重心位置が特定されるごとに古い方のデータが消去されて新たな重心位置のデータに書き換えられる。

鏡面反射判定手段３２２は、ラインセンサ２６１による受光波形（図５参照。）を利用して鏡面反射光を判定する。本例では、鉢面１５０等からの鏡面反射光（図１０の波形ａ）と、人体表面からの拡散反射光（図１０の波形ｂ）と、をピーク値で正規化したときに顕著に現れる尖度の違いを利用して鏡面反射光を判定している。図１０から知られるように、人体等の検知対象からの拡散反射光はブロードな波形となる一方、鉢面１５０や金具等による鏡面反射光は急峻でシャープな尖度が大きい波形となっている。なお、同図の横軸は画素番号ｘを示し、縦軸は受光量の比率を示している。

具体的には、本例の鏡面反射判定手段３２２は、図１１のごとく、受光波形のピーク値に向かう立上りの傾斜勾配にしきい値αを設け、波形の立上りの傾斜勾配βがこれよりも大きいときに鏡面反射光と判定する。なお、これに代えて、あるいは加えて、受光波形のピークから離れる立下りの傾斜勾配に対してしきい値を設定し、鏡面反射光を検出することもできる。なお、図１１の横軸は画素番号ｘを示し、縦軸は受光量Ｄ（ｘ）を示している。

使用判定手段３２３は、上記のように１／１０画素のサブピクセル精度で特定された重心の揺れ（重心位置の時間的な変化）を検出して使用状態が継続しているか否かを判定する。本例では、静止物による反射光の重心の揺れが１〜２サブピクセル程度であるのに対して、動体物の大部分では重心の揺れが５サブピクセルを超えているという本例の人体検知センサ１に関する実験的な知見（図１２参照。）に基づき、動体判定の閾値を５サブピクセルに設定している。図１２の横軸はサブピクセル画素数を示し、縦軸は、全体度数に対する出現度数の比率を示している。使用判定手段３２３は、図１３のごとく時間的に連続する２つの受光波形について、サブピクセル精度で求めた重心の揺れが５サブピクセルを超えているときに動体有りと判定し、これにより使用状態が継続中と判定する。

検知判断手段３２４は、測距手段３２１により特定された重心位置、鏡面反射判定手段３２２による判定結果、使用判定手段３２３による判定結果を適宜組み合わせて、検知状態であるか非検知状態であるかの最終的な判断を行う。
検知出力手段３２５は、検知判断手段３２４が検知状態と判断したとき、センサ信号である検知信号の出力を開始し、非検知状態への判断変更に応じて検知信号の出力を中止する。

次に、以上のように構成された本例の人体検知センサ１による検知処理の流れについて、図１４のフロー図を参照して説明する。
制御ユニット３は、検知処理において、まず、検知対象からの反射光を利用した距離測定処理Ｐ１０１を実行する。この距離測定処理Ｐ１０１は、制御ユニット３の制御による一連の撮像動作により開始される。制御ユニット３は、ＬＥＤ素子２５１の発光と同期したラインセンサ２６１の露光（受光）と、無発光下のラインセンサ２６１の露光と、を連続的に実行し、２度の受光時の差分の受光量Ｄ（ｘ）を画素毎に求める。この一連の撮像動作によれば、画素毎の差分の受光量Ｄ（ｘ）が分布する図５に例示される受光波形が得られる。この受光波形では、受光量の差分をとることで周囲光の影響が抑圧され、ＬＥＤ光に起因した反射光の成分が精度良く抽出されている。

制御ユニット３は、受光波形を構成するいずれかの画素の受光量Ｄ（ｘ）が受光量閾値（図５参照。）を超えていることを前提として、検知対象までの距離指標値となる重心位置を１／１０画素のサブピクセル精度で特定する。上述した通り、制御ユニット３は、最新の２回分の重心位置のデータを記憶しており、新たに重心位置を特定したとき、古い方の重心位置のデータを消去して新たなデータに書き換える。

制御ユニット３は、距離指標値として特定された反射光の重心位置を利用し、検知対象が検知距離内に位置するか否かの判定を実行する（Ｓ１０２）。上述した通り、本例の制御ユニット３は、受光波形の重心位置が検知エリア（図５参照。）に属しているか否かの判定を実行することにより、検知対象が検知距離（図６参照。）に属しているか否かを判定する。

検知距離内に検知対象が属していないとき（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御ユニット３は、非検知状態と判断する（Ｓ１２９）。一方、検知対象が検知距離内に位置する場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、さらに、鏡面判定処理Ｐ１０３を実行する。制御ユニット３は、受光波形について、ピークに至る立ち上がりの傾斜勾配βが予め設定された閾値αを超えているか否かの判断（図１１参照。）を実行し、鏡面反射光であるか否かを判定する。

鏡面反射光ではない場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御ユニット３は検知状態と判断し（Ｓ１０５）、２５０ミリ秒の周期で次の撮像動作を実行する。一方、鏡面反射光であった場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、制御ユニット３は、吐水中（検知状態）であるか否かの判断を実行する（Ｓ１１５）。制御ユニット３は、吐水中ではないときには（Ｓ１１５：ＮＯ）、非検知状態である旨の判断を維持し（Ｓ１２９）、吐水中のときは（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、動体判定処理Ｐ１１６を実行する。

この動体判定処理Ｐ１１６では、制御ユニット３が記憶する前回の重心位置と、新たに特定された重心位置との差分（重心の揺れ）について、５サブピクセル以上であるか否かの閾値判断が実行される。制御ユニット３は、重心位置の時間的な差分が５サブピクセル超のとき動体有りと判定し、同差分が５サブピクセル以下のとき動体無しと判定する。

制御ユニット３は、動体有りと判定したときには（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４で鏡面反射光と判定されていても（Ｓ１０４：ＮＯ）、検知状態の判断を維持する（Ｓ１０５）。一方、動体無しと判定したときには（Ｓ１１７：ＮＯ）、制御ユニット３は、動体無しの判定が２回連続であったか否かを判断する（Ｓ１２８）。２回連続でなければ（Ｓ１２８：ＮＯ）、動体無しの判定結果に関わらず検知状態の判断を維持し（Ｓ１０５）、次の撮像動作を実行する。２回連続の動体無しの判定であった場合には（Ｓ１２８：ＹＥＳ）、検知状態から非検知状態に判断を切り換える（Ｓ１２９）。

以上のように、本例の自動水栓１６が備える人体検知センサ１は、検知対象までの距離を計測する機能、鏡面反射光を判定する機能に加えて、使用状態が継続中か否かを判定する機能を備えている。この人体検知センサは、検知状態下で鏡面反射光と判定しても直ちに非検知状態に判断を切り換えることなく、使用状態が継続しているか否かの判定に応じて非検知状態への切り換えを判断する。

このような動作仕様は、例えば、使用者が洗顔のために両手の手の平に水を溜めようとする状況において非常に有効である。水の表面で鏡面反射が発生する可能性があり、鏡面反射光の入射に応じて直ちに非検知状態に切り換えてしまうと、水を溜めている最中に水が止められてしまうおそれがあるからである。このように手の平に水を溜める状況では、水面の揺れ等に応じて鏡面反射の方向が変動したり、鏡面反射に代えて手の表面による拡散反射が支配的になる等、主たる反射面が時間的に変化する可能性が高い。反射光の重心の揺れを検出する本例の人体検知センサ１によれば、両手の手の平に水を溜めるような使用状況を精度良く検出して使用状態の継続を確実性高く判定でき、水栓１６の誤作動を未然に回避できる。

以上のように、本例の自動水栓１６は、使用中に鏡面反射光が発生したときにも適切な動作が可能であり、使用中の止水等の誤作動が少ない優れた特性の水栓である。

なお、本例では、鏡面反射光と判定されると共に動体無しと判定される状況が２回連続したとき、静止物からの鏡面反射光と判断している（図１４中のＳ１２８の処理ステップ）。この連続回数については、本例の２回に限定されない。使用状況等に応じて適宜設定することが良い。回数に代えて、同様の状況の継続時間に関する閾値判断を行うことも良い。

本例では、受光波形（図１１参照。）の傾斜勾配を利用して鏡面反射光であるか否か判定している。鏡面反射光の判定方法は本例には限定されない。ピーク値の５０％の受光量を呈する画素群がなす横幅に関する閾値判断によって受光波形の尖度を定量化し、鏡面反射光を判定することも良い。その他、標準偏差等の統計値によって受光波形の尖度を定量化して鏡面反射光を判定することも良く、フーリエ変換等を適用して抽出される受光波形の周波数成分によって尖度を定量化して鏡面反射光を判定することも良い。

本例では、受光波形の重心位置（反射光の入射位置）の揺れによって動体判定を行っている。図５に例示される受光波形の時間的な差分に関する閾値判断によって動体判定することも良い。検知対象に対応する画素の受光量の時間的な変動に関する閾値判断により動体判定することも良い。

本例では、反射光の入射位置を特定するに当たって、受光波形の重心位置を求めている。重心位置に代えて、受光波形のピークの位置を入射位置として特定しても良い。さらに、本例では、簡易的な計算により重心位置を算出しているが、計算処理能力に余裕があれば数学的に厳密に受光波形の重心位置を計算することも良い。

なお、本例は、洗面台１５の水栓１６に人体検知センサ１を適用した例であるが、キッチン用の水栓であっても良い。さらに、自動洗浄機能付きの小用便器の自動給水装置のセンサとして、本例の人体検知センサ１を適用することも可能である。さらには、手かざし操作や人体に反応して自動点灯する照明や自動扉等、各種の自動装置に対して、本例の人体検知センサ１を適用することもできる。

なお、本例では、センサユニット２と制御ユニット３とを別体で構成している。これに代えて、センサユニット２と制御ユニット３とを一体的に構成し、水栓１６に収容することも良い。
また、本例の人体検知センサ１は、給水制御部３３を含んでいるが、給水制御部３３を別体で構成することもできる。

（実施例２）
本例は、実施例１の人体検知センサを基にして、使用判定手段（図４中の符号３２３）の構成を変更した例である。この内容について、図１５を参照して説明する。
実施例１の使用判定手段は、動体判定に応じて使用状態が継続しているか否かの判定を行っている。一方、本例の使用判定手段は、鏡面反射光と判定されることなく人体が検知された後、所定時間（本例では２秒）の間は使用状態が継続していると推定的に判定する。

本例の人体検知センサによる検知処理の流れについて、図１５を参照して説明する。ここでは、実施例１との相違点を中心に説明する。
検知距離内で人体が検出され、かつ、鏡面反射光と判定されなかったとき（Ｓ１０２：ＹＥＳ→Ｓ１０４：ＹＥＳ）、そのときの時刻Ｔｏが記憶される（Ｓ２０５）。

吐水中に鏡面反射光と判定されたとき（Ｓ１０４：ＮＯ→Ｓ１１５：ＹＥＳ）に実行される使用時間判定処理Ｐ２１６では、記憶された時刻Ｔｏと現在時刻Ｔとの差分である経過時間について、所定時間内であるか否かの判定が実行される（Ｓ２１７）。この経過時間が所定時間内であって（Ｓ２１７：ＹＥＳ）、かつ、同様の判断が４回連続で発生していなければ（Ｓ２１８：ＮＯ）、鏡面反射光と判定されても検知状態の判断が維持される（Ｓ１０５）。一方、経過時間が所定時間内であっても（Ｓ２１７：ＹＥＳ）、鏡面反射光の判定に応じた同様の判断が４回連続していれば（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、非検知状態に判断が変更される（Ｓ１２９）。

本例の検知処理では、鏡面反射光ではない反射光によって検知対象である人体を検知できた時点が判定の基準となるタイミングとして設定される。その時点からの経過時間が所定期間（本例では２秒）内の鏡面反射光が無視され、鏡面反射光が入射しても検知状態の判断がそのまま維持される。一方、４回連続して鏡面反射光と判定された場合については、上記の経過時間が所定時間内であっても非検知状態へと判断が切り換えられる。例えば、洗顔のために両手の手の平に水を溜める際、水面の揺れ等によって鏡面反射が発生したり拡散反射が発生したりする。このような状況では、４回以上連続して鏡面反射光と判定される可能性が少ないという実験的な知見が上記のような動作仕様の根拠となっている。

なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
本例では、所定時間として２秒を設定している。この所定時間については適宜変更可能である。この所定時間を調整するための操作手段を設け、使用者が好みに応じて設定できるようにしても良い。
鏡面反射光の入射を許容する連続回数（Ｓ２１８の閾値）については、本例の４回に限定されず、適宜変更可能である。

以上、実施例１及び２のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。

１…人体検知センサ、１５…洗面台、１６…水栓（自動水栓）、１１…ソレノイド（給水制御手段）、１２…給水配管、２…センサユニット、２５…発光部、２５１…ＬＥＤ素子、２６…撮像部、２６０…画素、２６１…ラインセンサ（撮像素子）、２６３…受光エリア、３…制御ユニット、３０…制御基板、３１…撮像制御部、３１１…撮像制御手段、３１２…読出手段、３２…検知処理部、３２１…測距手段、３２２…鏡面反射判定手段、３２３…使用判定手段（継続判定手段）、３２４…検知判断手段、３２５…検知出力手段、３３…給水制御部

Claims

１次元あるいは２次元的に画素が配列された撮像素子を含む撮像部と、この撮像部に対してオフセットして配置された発光部と、を備え、この発光部が投射した光によって生じた反射光を前記撮像部が受光して検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段と、
検知対象が存在する状態が継続中か否かを判定する継続判定手段と、を備え、
検知対象の検知中に前記反射光が鏡面反射光であると判定されたとき、前記継続判定手段による判定結果が継続中の場合には検知の判断を維持し、前記継続判定手段による判定結果が継続中ではない場合には非検知と判断する人体検知センサ。
請求項１において、前記継続判定手段は、前記反射光の時間的な変化を検出して動体の有無を判定し、動体が有ると判定できたときに検知対象が存在する状態が継続していると判定する人体検知センサ。
請求項１において、前記継続判定手段は、鏡面反射光と判定されることなく検知対象が検知された時点を始期とした所定期間では、検知対象が存在する状態が継続していると判定する人体検知センサ。
底部に排水口を設けた鉢に吐水する水栓と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載された人体検知センサと、
この人体検知センサが検知状態であるか非検知状態であるかに応じて出力するセンサ信号を利用し、前記水栓の吐水・止水の切替を実行する給水制御手段と、を備えた自動水栓。