JP7391711B2 - 給水装置 - Google Patents
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Description
図1に、実施形態1に係る給水装置が設けられた洗面台15を示す。洗面台15は、カウンタ155に、下方に向けて窪んで形成された鉢151が設けられている。鉢151の底部には、排水口152が開口して形成されている。
給水装置は、図1、2に示すように、吐水管16、水栓である電磁弁11、発光部25、受光部26、制御部3、及び演算部4を備えている。吐水管16は、カウンタ155の上面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、後述するセンサユニット2の検知面を形成するフィルタ板165が設けられている。フィルタ板165は、例えば、赤外領域の光を選択的に透過する合成樹脂で形成されている。電磁弁11は、吐水管16に給水する給水路12に設けられている。電磁弁11は、後述する制御部3によって開閉の制御がなされる。
図4に示す受光波形は、各画素260の受光量L(x)を明示したものである。図4において、横軸xは、画素番号(所定方向に配置された各画素260の位置)を示し、縦軸yは、画素番号xの画素260における受光量L(x)(画素値)を示している。先ず、図4に示す受光波形を構成する画素260毎の受光量L(x)を積算して、すべての画素260(すなわち、64画素)の受光量L(x)の総和SLを求める。次に、受光エリア263の左端の画素(すなわち画素番号x=1)から順番に各画素260の受光量L(x)を積算して、積算された積算値が総和SLの半分の大きさに到達したかを判定する。そして、積算された積算値が総和SLの半分の大きさに到達したときの画素番号x=n(図4における黒丸が示す位置)の画素260の位置を物体からの反射光の重心として定義する。
検知エリアDは、センサユニット2を利用した三角測量の原理に基づいて設定されている。具体的には、洗面台15におけるセンサユニット2、鉢面150、物体である使用者の手の位置関係は、図5に示すように模式的に表現できる。LED素子251で生じた光のうち、物体Bによって反射した反射光がラインセンサ261に入射する際、ラインセンサ261から物体Bまでの距離Hに応じてその入射位置が変化する。具体的には、距離Hが短くなるほどラインセンサ261に入射する物体からの反射光の入射位置が図5における上側に向い、距離Hが長くなるほど下側に向かうことになる。物体からの反射光の入射位置に対応する受光量L(x)の重心の位置は、距離Hが短くなるほど画素番号xが小さくなる方向に移動し、距離Hが長くなるほど画素番号xが大きくなる方向に移動する。このように、ラインセンサ261に対する物体からの反射光の入射位置は、ラインセンサ261から物体Bまでの距離Hに対応しており、距離Hの大きさを表す指標として用いることができる。図4に示す検知エリアDは、吐水領域に対応するように受光エリア263内に設定されたエリアである。つまり、物体からの反射光の重心の位置に対応する画素260の受光量L(x)(以下、重心の受光量L(x)ともいう)の位置が検知エリアD内に属するときは、物体Bが吐水領域に位置することに対応し、重心の受光量L(x)の位置が検知エリアDよりも大きい画素番号xの位置に属するときは、物体Bが非吐水領域に位置することに対応している。
ここで、鉢面150からの反射光について説明する。鉢151が陶器製の場合、鉢面150は、図6に示すように、表面をなす釉薬面150Yと、素地面150Sとの2層構造を有することになる。釉薬面150Yは、滑らかに形成され鏡面に近く反射率が高いため、照射された光を反射して鏡面反射光を生じる反射面として作用する。素地面150Sは、面性状が荒く反射率が低いので拡散した反射光を生じる反射面として作用する。
鏡面判定処理は、鉢面150による合成反射光(図7参照)を含め、鏡面反射光を確実に判定するための処理である。鏡面判定処理は、第1撮像動作、及び第2撮像動作によって得られた受光波形を利用して実行される。鏡面判定処理について説明するため、先ず、図9を参照し、拡散反射光による受光波形(▲プロット、◆プロット)と、鉢面150による合成反射光(図7参照)の受光波形(■プロット)と、の比較を説明する。▲プロットの受光波形は、白色の試験片を吐水領域内に配置したときに実測されたものである。◆プロットの受光波形は、拡散反射面である人体表面を模擬した試験片を吐水領域内に配置したときに実測されたものである。■プロットの受光波形は、鉢面150による合成反射光であり、演算部4において誤判定する可能性があるものである。
エリア判定処理は、第1撮像動作、及び第2撮像動作によって得られた受光波形を利用して実行される。物体からの反射光の重心の位置が検知エリアD(図4参照)(所定範囲)内に属するか否かの判定を行う。具体的には、重心の受光量L(x)の位置が受光エリア263内に設定された検知エリアD内に属するか否かの判定を行う。
重心移動判定処理は、第1撮像動作、及び第2撮像動作によって得られた受光波形を利用して実行される。重心移動判定処理は、図14に示すように、物体からの反射光の重心の位置の移動量Mが、所定の移動量以上(例えば、5画素以上)移動したか否かを判定する処理である。演算部4は、複数回(例えば、連続する過去5回)における物体からの反射光の重心の位置の平均値を演算し得る構成とされている。重心移動判定処理において、演算部4は、複数回における物体からの反射光の重心の位置の平均値と、最も新しい(すなわち、現在の)物体からの反射光の重心の位置とによって移動量Mを算出し、こうして得られた移動量Mが所定の移動量以上であるか否かを判定するのである。移動量Mが所定の移動量以上であることは、反射光の重心の位置が移動したことに対応し、移動量Mが所定の移動量未満であることは、反射光の重心の位置が移動していないことに対応する。
実施形態1の給水装置の動作の一例について、図15、16等を参照しつつ説明する。
演算部4は、通常モードのときに吐水領域内に物体を検知したとき、ステップS1においてYes、ステップS2においてNoとの判別をし、ステップS3に移行する。ステップS3においてYesと判別された場合、移動する物体が吐水領域内に位置することを意味するため、この物体を発光部25における強い発光(第2撮像動作)によって強く照らした状態を維持し、吐水すべき物体であるか否かを判定し易い状態を維持するために通常モードが維持される。これに対して、ステップS3においてNoと判別した場合、移動しない物体が吐水領域内に位置する、すなわち、鏡面反射光を受光していると考えられるため、演算部4は、ステップS4に移行する。そして、演算部4は、ステップS4においてYes、ステップS5においてYesと判別すると、鏡面反射光を受光していると確定し、ステップS6において動作モードを通常モードから省エネモードに変更する。つまり、演算部4は、通常モードのときに吐水領域内に物体を検知したとき、吐水すべき物体を検知した場合に通常モードを維持し、鏡面反射光を受光している場合に省エネモードに変更するのである。動作モードが通常モードの場合、ステップS3において物体からの反射光の重心の移動量Mが所定の移動量未満(ステップS3におけるNo)である場合のみ鏡面判定処理が実行されることになる。このため、動作モードが通常モードであっても鏡面判定処理を常に実行しなくても済み、演算部4は、消費電力をより抑えることができる。
省エネモードのときに吐水領域内に物体を検知したとき、演算部4は、ステップS1においてYes、ステップS2においてYesとの判別をし、ステップS7に移行する。ステップS7においてYesと判別された場合、移動する物体が吐水領域内に位置することを意味するため、この物体を発光部25における強い発光(第2撮像動作)によってより強く照らし、吐水すべき物体であるか否かを判定し易くするために、動作モードが省エネモードから通常モードに変更される。これに対して、ステップS7においてNoと判別された場合、移動しない物体が吐水領域内に位置する、すなわち、鏡面反射光を受光しているため、省エネモードが維持される。つまり、演算部4は、省エネモードのときに吐水領域内に物体を検知したとき、吐水すべき物体を検知した場合に通常モードに変更し、鏡面反射光を受光している場合に省エネモードを維持するのである。
実施形態2の給水装置は、演算部4において、光量変動判定処理を実行する点が実施形態1と相違する。実施形態1と同一の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態2の給水装置の動作の一例を示すフローチャートを図18に示す。図18に示すフローチャートにおいて、演算部4は、ステップS4、ステップS5、及びステップS6のいずれかを実行した後、ステップS10に移行して光量変動判定処理を実行する。つまり、演算部4は、ステップS3において反射光の重心が移動したか否かを判定し、反射光の重心が移動しない(ステップS3におけるNo)と判別した場合、ステップS10において反射光の光量が変化したか否かを判定するのである。演算部4は、ステップ10において、重心の受光量L(x)の変動量Fが所定の変動量未満(ステップS10におけるNo)であると判別すると、ステップS11に移行する。演算部4は、ステップS11において、ステップS10においてYesの判別が連続してm回なされた(ステップS11におけるYes)と判別すると、ステップS12に移行して、動作モードを通常モードから省エネモードに変更する。演算部4は、ステップS10、ステップS11、及びステップS12のいずれかが実行された後処理を終了して、ステップS1に移行して処理を繰り返す。そして、反射光の光量が変化していないと演算部4が判別した場合、演算部4が動作モードを省エネモードに変更することによって、制御部3は、発光部25からの発光の強さを弱くする(すなわち、発光部25を第1撮像動作させる)のである。
実施形態3の給水装置は、エリア判定処理において、重心の受光量L(x)の位置が検知エリアD内に属していないと判別された場合に重心移動判定処理を実行する点が実施形態1、2と相違する。実施形態1と同一の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施形態3の給水装置の動作の一例を示すフローチャートを図20に示す。演算部4は、図20に示すフローチャートにおけるステップS1おいて、重心の受光量L(x)の位置が検知エリアD内に属さない(ステップS1におけるNo)(すなわち、重心の受光量L(x)の位置が検知エリアD外に属する)と判別すると、ステップS20に移行して、重心移動判定処理を実行する。演算部4は、ステップS20において、物体からの反射光の重心の移動量Mが所定の移動量未満(ステップS20におけるNo)であると判別すると、ステップS22に移行して、動作モードを省エネモードに設定する。演算部4は、ステップS20において、物体からの反射光の重心の移動量Mが所定の移動量以上(ステップS20におけるYes)である(すなわち、反射光の重心が移動した)と判別すると、ステップS21に移行して、動作モードを通常モードに設定する。これによって、制御部3は、発光部25の発光の強さを強くする(すなわち、発光部25を第2撮像動作させる)のである。演算部4は、ステップS21、及びステップS22のいずれかを実行した後処理を終了し、ステップS1に移行して処理を繰り返す。
(1)実施形態1では、重心の受光量L(x)の位置を各画素の値を積算することによって求めている。これに限らず、各画素における最も画素値が大きい画素を反射光の重心として用いてもよい。この場合、積算して重心の位置を求める方法に比べて演算部における消費電力を抑えることができる。
(2)実施形態1では、第1撮像動作においてLED素子の発光時間が40μsであり、第2撮像動作においてLED素子の発光時間が160μsとされている。しかし、LED素子の発光時間はこれに限られない。
(3)実施形態1では、重心移動判定処理において、重心の受光量L(x)の位置の移動量が、5画素以上移動したか否かを判定することを例示している。しかし、判定に用いる画素の数はこれに限られない。
(4)実施形態1では、受光部としてラインセンサが用いられている。これに限らず、受光部として、所定方向に並べられた複数のフォトダイオードを用いてもよい。
(5)実施形態1では、発光部としてLED素子が用いられている。これに限らず、発光部として、半導体レーザー素子を用いてもよい。
(6)実施形態1では、演算部が、連続する過去5回における物体からの反射光の重心の位置の平均値を演算し得る構成とされている。しかし、平均値を演算する際に用いる過去のデータの数はこれに限らない。
(7)実施形態2では、鏡面判定処理がYesの判別を繰り返してn回カウントし、光量変動判定処理において変動無しとの判別を繰り返してm回カウントしている。鏡面判定処理がYesの判別を繰り返す回数、及び光量変動判定処理において変動無しとの判別を繰り返す回数は同じであっても良く、異なっていても良い。
(8)実施形態2の構成及び実施形態3の構成を両方含めた実施形態であってもよい。
(9)実施形態1では、通常モードにおいて鏡面判定処理、及び第2撮像動作を実行し、省エネモードにおいて鏡面判定処理を実行せず、第1撮像動作を実行している。これに限らず、通常モードにおいて鏡面判定処理、及び第2撮像動作のいずれかを実行してもよく、省エネモードにおいて鏡面判定処理を実行しない、及び第1撮像動作を実行する、のいずれかを選択してもよい。
(10)実施形態1では、ラインセンサへの電源供給を停止する非動作期間を500msとしている。しかし、非動作期間の時間はこれに限らない。
Claims (5)
- 物体を検知して吐水する給水装置であって、
水栓と、
吐水領域に向けて光を照射する発光部と、
所定方向に配置された複数の受光素子を有し、前記吐水領域に位置する物体から反射した反射光を受光する受光部と、
前記発光部が発光した発光状態における前記受光部から出力されたデータに基づいて、前記反射光の重心が移動したか否かを判定し、前記反射光の重心が移動しないと判別した場合、前記反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する演算部と、
前記反射光が前記鏡面反射光であると前記演算部が判別した場合、前記発光部からの発光の強さを弱くする制御部と、
を備える給水装置。 - 物体を検知して吐水する給水装置であって、
水栓と、
吐水領域に向けて光を照射する発光部と、
所定方向に配置された複数の受光素子を有し、前記吐水領域に位置する物体から反射した反射光を受光する受光部と、
前記発光部が発光した発光状態における前記受光部から出力されたデータに基づいて、前記反射光の重心が移動したか否かを判定し、前記反射光の重心が移動しないと判別した場合、前記反射光の光量が変化したか否かを判定する演算部と、
前記光量が変化していないと前記演算部が判別した場合、前記発光部からの発光の強さを弱くする制御部と、
を備える給水装置。 - 前記演算部が、前記データに基づいて、前記反射光の重心が所定範囲内に属すると判別した場合、
前記制御部は、前記反射光の重心が移動したと前記演算部が判別した場合、前記発光部の発光の強さを強くする請求項1から請求項2までのいずれか1項に記載の給水装置。 - 前記演算部が、前記データに基づいて、前記反射光の重心が前記所定範囲外に属すると判別した場合、
前記制御部は、前記反射光の重心が移動したと前記演算部が判別した場合、前記発光部の発光の強さを強くする請求項3に記載の給水装置。 - 前記反射光の重心が所定範囲内に属すると判別した場合における前記反射光の重心が移動したか否かを判定する際の第1判定閾値よりも、前記反射光の重心が所定範囲外に属すると判別した場合における前記反射光の重心が移動したか否かを判定する際の第2判定閾値のほうが大きい請求項4に記載の給水装置。
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