JPH0587587U - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した強さの反射光が得られない場合におい
ても、物体の有無を正確に検出することができる物体検
出装置を簡単な構成によって提供することを目的とす
る。 【構成】この物体検出装置は、発光ダイオード７から光
を投射し、その投射光が物体（使用者）にあたって反射
した反射光を受光モジュール８内のフォトダイオード３
１によって検出して物体を検知するようになっている。
そして、受光モジュール８が反射光を検出すると、その
検出信号Ｊに基づいて制御回路２１は検知信号Ｋを発光
駆動回路２４に出力する。発光駆動回路２４は、検知信
号Ｋが出力される以前には、発振回路２３の発光信号Ｈ
に基づいて発光ダイオード７を間欠的に発光させている
が、検知信号Ｋが出力されると、その検知信号Ｋに基づ
いて発光ダイオード７の投射光の強さを適宜に高めるよ
うになっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は物体検出装置に係り、詳しくは、人等の物体に対して光を投射し、そ の投射光が物体にあたって反射した反射光を検出することによって物体の有無を 検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、赤外光の反射を利用して物体を検出する物体検出装置が、民生および産 業の様々な分野で広く用いられている。

【０００３】 そのような物体検出装置においては、まず、発光ダイオード等からなる発光素 子から赤外光を投射する。その赤外光が投射される空間（以下、投射エリアとい う）に何らかの物体が存在する場合、発光素子からの投射光はその物体にあたっ て反射する。その反射光をフォトダイオード等からなる受光素子によって検出す ることにより物体の有無を検出する。すなわち、受光素子が反射光を検出した場 合は物体が存在していると判定し、反射光を検出しない場合は物体が存在してい ないと判定するわけである。

【０００４】 尚、この物体検出装置において、物体の有無を検知することができる空間（以 下、検知エリアという）は、受光素子が反射光を受光することができる空間（以 下、受光エリアという）と投射エリアの重なる領域である。また、この物体検出 装置において、物体の有無を検知することができない空間を、以下、非検知エリ アという。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、検知エリアと非検知エリアとの境界付近に物体が存在する場合 において、特に、その物体が揺れ動いている場合や、発光素子が発光を間欠的に 行っている場合等においては、安定した強さの反射光が得られないことが多い。 すると、受光素子は反射光を安定して検出することができず、物体の有無を正確 に判定することができなくなる。

【０００６】 そこで、従来は、受光素子が反射光を一度でも検出したならば、検出した時点 で受光素子の受光感度を上げるという操作を行うことにより、強さが不安定な反 射光であっても確実に検出する方法が用いられている。

【０００７】 ところで、近年、ワンパッケージのモジュール・ユニットに組み込まれた受光 素子（以下、受光モジュールという）が市販されるようになってきた。この受光 モジュールは小型かつ安価であるため、これを使用すれば、ディスクリート構成 で受光素子を具体化するのに比べて、物体検出装置を小型化・低価格化すること ができるのに加え、設計および製造工程を簡素化することができる。

【０００８】 ところが、現在市販されている受光モジュールには受光感度を調整する機能が ないため、反射光を検出した時点で受光感度を上げるという操作を行うことがで きない。そのため、受光モジュールを使用した物体検出装置においては、受光モ ジュールを使用することによる前述の利点と引換えに、反射光の強さが不安定な 場合は正確な物体検出ができず性能面が犠牲になるという問題があった。

【０００９】 本考案は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、安 定した強さの反射光が得られない場合においても、物体の有無を正確に検出する ことができる物体検出装置を簡単な構成によって提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記問題点を解決するため、発光素子から光を投射し、その投射光が 物体にあたって反射した反射光を受光素子によって検出することにより物体を検 知するようにした物体検出装置において、受光素子による反射光の検出に基づい て、発光素子の投射光の強さを適宜に高める発光増強回路を設けたことをその要 旨とする。

【００１１】

【作用】

従って本考案によれば、受光素子が一度反射光を検出すると、発光素子の投射 光の強さは発光増強回路によって適宜に高められる。その結果、何らかの原因に よって反射光の強さが安定しない場合でも、反射光の強さが高められることによ り、受光素子は反射光を確実に検出することができる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案を男子用水洗小便器（以下、朝顔という）における自動洗浄制御 装置に具体化した一実施例を、図１〜図６に従って説明する。

【００１３】 図６に、本実施例の朝顔１の取り付け状態を示す。 朝顔１は洗面所の壁面２の表側に取り付けられ、朝顔１に接続された水供給管 ３には電磁開閉弁４が連結されている。その電磁開閉弁４が開かれると水供給管 ３から朝顔１へ洗浄水が供給される。反対に、電磁開閉弁４が閉じられると水供 給管３から朝顔１への洗浄水の供給は遮断される。

【００１４】 制御箱５は朝顔１よりも若干上方の壁面２の裏側に取着され、その制御箱５の 表面板５ａは壁面２に露出している。表面板５ａには発光ダイオード６，７およ び受光モジュール８が設けられている。尚、発光ダイオード６は、朝顔１の前に 小用を足そうとする人（以下、使用者という）が立っていると自動洗浄制御装置 が検知していることを表示する表示灯である。また、制御箱５内にはコントロー ラ９および電源装置１０が設けられている。

【００１５】 図１に、本実施例の自動洗浄制御装置の電気ブロック回路を示す。 電源装置１０は、ダイオードブリッジからなる整流器１１と平滑用コンデンサ １２とサージアブソーバ１３および電源トランス１４から構成される。そして、 電源装置１０は商用電源からの交流を直流の適宜な電圧に変換し、直流電源＋Ｂ としてコントローラ９に供給している。

【００１６】 コントローラ９は、制御回路２１と弁駆動回路２２と発振回路２３および発光 駆動回路２４から構成される。 制御回路２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、制御プログラムを記憶した読み出 し専用メモリ（ＲＯＭ）、読み出しおよび書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）、入 出力インターフェイス等から構成される。そして、後記するように、制御回路２ １は予め定められた時間間隔で間欠的にハイレベルの指令信号Ｓを発振回路２３ に出力し、受光モジュール８からのハイレベルの検出信号Ｊに基づいて、ハイレ ベルの検知信号Ｋを発光駆動回路２４に出力する。また、制御回路２１はハイレ ベルの検出信号Ｊに基づいて、朝顔１の前に使用者が立っていることを検知し、 表示用の発光ダイオード６を点灯させると共に、弁駆動回路２２を制御すること により電磁開閉弁４を一定時間だけ開かせて水供給管３から朝顔１へ一定量の洗 浄水を供給させ、朝顔１を洗浄する。続いて、検出信号Ｊがハイレベルからロー レベルに切り替わると、制御回路２１は朝顔１の前から使用者が立ち去ったこと を検知する。そして、制御回路２１は、弁駆動回路２２を制御することにより電 磁開閉弁４を一定時間だけ開かせて水供給管３から朝顔１へ一定量の洗浄水を供 給させ、朝顔１を洗浄する。

【００１７】 発光ダイオード６は電流制限用抵抗Ｒを介して制御回路２１に接続され、制御 回路２１の制御に基づいて、朝顔１の前に使用者が立っている間だけ点灯するよ うになっている。

【００１８】 弁駆動回路２２は、制御回路２１の制御に基づいて自己保持ソレノイド・バル ブからなる電磁開閉弁４を開閉させる。すなわち、弁駆動回路２２がパルス状の タイミング信号を出力する度に電磁開閉弁４の開閉の状態は切り替わり、タイミ ング信号が出力されていないときには、それ以前の開閉の状態がそのまま保持さ れる。

【００１９】 受光モジュール８は市販されているワンパッケージのモジュール・ユニットで あって、その内部には、フォトダイオード３１と増幅器３２，３３とバンドパス フィルタ３４と検波回路３５およびシュミットトリガ３６が組み込まれている。

【００２０】 フォトダイオード３１は、規定の周波数の赤外光を受光すると受光信号を出力 する。増幅器３２はそのフォトダイオード３１の受光信号を増幅する。増幅器３ ２とカップリングコンデンサを介して抵抗結合されている増幅器３３は、増幅器 ３２を介して入力されるフォトダイオード３１の受光信号を増幅する。尚、各増 幅器３２，３３のゲインは、フォトダイオード３１の受光信号に対して十分に大 きい。従って、フォトダイオード３１の受光信号は、各増幅器３２，３３による 二段増幅によって飽和レベルまで増幅されることになる。

【００２１】 バンドパスフィルタ３４は、各増幅器３２，３３によって増幅されたフォトダ イオード３１の受光信号の内、３８ＫＨZ の信号のみを濾波して通過させる。 検波回路３４はバンドパスフィルタ３４の出力信号を検波して出力する。

【００２２】 シュミットトリガ３６は検波回路３４の出力を波形整形し、受光モジュール８ の検出信号Ｊとして出力する。 発振回路２３は、制御回路２１からの指令信号Ｓに基づいて３８ＫＨZ の発光 信号Ｈを適宜なパルス数だけ出力する。

【００２３】 発光駆動回路２４は、発振回路２３からの発光信号Ｈおよび制御回路２１から の検知信号Ｋに基づいて発光ダイオード７を発光させ、赤外光である投射光を投 射させる。

【００２４】 図３に、発光駆動回路２４の内部回路を示す。 発光ダイオード７のアノードにはＰＮＰトランジスタ４１を介して直流電源＋ Ｂが印加される。また、発光ダイオード７のカソードは可変抵抗４２と各抵抗４ ３，４４およびＮＰＮトランジスタ４５を介してグランドに接続される。トラン ジスタ４１のベースには抵抗４６を介して発振回路２３から発光信号Ｈが入力さ れ、トランジスタ４５のベースには抵抗４７を介して制御回路２１から検知信号 Ｋが入力される。

【００２５】 そのため、発振回路２３からローレベルの発光信号Ｈが出力される度に、トラ ンジスタ４１がオンし、発光ダイオード７に電流が流れる。また、制御回路２１ からハイレベルの検知信号Ｋが出力されるとトランジスタ４５はオンする。

【００２６】 すなわち、検知信号Ｋがハイレベルの場合、各抵抗４３，４４は並列に接続さ れることになり、その合成抵抗は抵抗４３の抵抗値より小さくなる。その結果、 発光ダイオード７に流れる電流は、検知信号Ｋがローレベルのときに比べてハイ レベルのときの方が多くなる。尚、発光ダイオード７の投射光は、発光ダイオー ド７に流れる電流が多くなるほど強くなる。従って、発光ダイオード７の投射光 は、検知信号Ｋがローレベルのときに比べてハイレベルのときの方が強くなる。

【００２７】 尚、発光ダイオード７に流れる電流を可変抵抗４２によって調整することによ り、発光ダイオード７の投射光の強さを変更することができる。 次に、上記のように構成された自動洗浄制御装置の動作を、図２に従って説明 する。

【００２８】 制御回路２１は間欠的にハイレベルの指令信号Ｓを出力する。発振回路２３は 指令信号Ｓがハイレベルのときに３８ＫＨZ の発光信号Ｈを適宜なパルス数だけ 出力する。尚、ハイレベルの指令信号Ｓが出力される間隔は、発光信号Ｈが出力 されている時間に比べて十分に長い。図２の時間スケールは指令信号Ｓを基準に したものであるため、図２においては指令信号Ｓと発光信号Ｈを同一信号として 表記してある。

【００２９】 使用者が朝顔１の前に立っていない状態において、制御回路２１からはローレ ベルの検知信号Ｋが出力されている。 発光駆動回路２４はそのローレベルの検知信号Ｋに基づいて、発光信号Ｈが出 力される度に発光ダイオード７を発光させる。

【００３０】 使用者が現れて朝顔１の前に立つと、発光ダイオード７からの投射光はその使 用者にあたって反射する。すると、フォトダイオード３１はその反射光を受光し て受光信号を出力する。そのため、受光モジュール８からはハイレベルの検出信 号Ｊが出力される。

【００３１】 そのハイレベルの検出信号Ｊに基づいて、制御回路２１はハイレベルの検知信 号Ｋを出力する。 すると、発光駆動回路２４のトランジスタ４５がオンし、各抵抗４３，４４が 並列に接続されてその合成抵抗が小さくなり、発光ダイオード７に流れる電流が 多くなって投射光は強くなる。従って、検知信号Ｋがローレベルのときと比べて 、発光ダイオード７の投射光が強くなるため、その反射光も強くなる。

【００３２】 ここで例えば、検知エリアと非検知エリアとの境界付近に物体が存在する場合 、特に、その物体が揺れ動いている場合や、発光素子が発光を間欠的に行ってい る場合等では、反射光の強さが不安定になる。反射光の強さの変動が受光モジュ ール８の検出下限領域にあると、受光モジュール８の検出信号Ｊのレベルが安定 しなくなる。しかし、反射光が強くなることによって反射光の強さの変動もシフ トアップされ、受光モジュール８の検出下限領域にはかからなくなる。

【００３３】 従って、何らかの原因によって反射光の強さが不安定になっても、検知信号Ｋ がハイレベルになって投射光が強くなることによって反射光も強くなるため、受 光モジュール８は確実に反射光を検出して、ハイレベルの検出信号Ｊを安定に出 力することができる。

【００３４】 そのハイレベルの検出信号Ｊに基づいて、制御回路２１は朝顔１の前に使用者 が立っていることを検知する。そして、制御回路２１は発光ダイオード６を点灯 させると共に、弁駆動回路２２を制御することにより電磁開閉弁４を一定時間だ け開かせて水供給管３から朝顔１へ一定量の洗浄水を供給させ、朝顔１を洗浄す る。この一連の動作を前洗浄動作という。すなわち、前洗浄動作により、使用者 が快適に小用を足すことができると共に朝顔１を汚れにくくしている。

【００３５】 その後、小用を終えた使用者が朝顔１の前から立ち去ると、発光ダイオード７ の投射光は反射しなくなり、受光モジュール８の検出信号Ｊはローレベルになる 。

【００３６】 そのハイレベルからローレベルに切り替わった検出信号Ｊに基づいて、制御回 路２１は朝顔１の前から使用者が立ち去ったことを検知する。そして、制御回路 ２１は、弁駆動回路２２を制御することにより電磁開閉弁４を一定時間だけ開か せて水供給管３から朝顔１へ一定量の洗浄水を供給させ、朝顔１を洗浄する。こ の一連の動作を後洗浄動作という。

【００３７】 このように本実施例においては、発光ダイオード７に流れる電流を増加させて 投射光を強くすることにより、受光モジュール８の受光感度を調整することなく 、反射光の強さが不安定な場合でも物体の有無を正確に検出することができる。

【００３８】 尚、受光モジュール８は小型かつ安価である。従って、この受光モジュール８ を使用することにより、装置を小型化・低価格化することができるのに加え、設 計および製造工程を簡素化することができる。

【００３９】 ところで、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、以下のよ うに実施してもよい。 １）発光駆動回路２４を図４に示すように構成する。すなわち、トランジスタ ４５がオンしたときに、抵抗４４が可変抵抗４２および抵抗４３と並列に接続さ れるようにする。

【００４０】 ２）発光駆動回路２４を図５に示すように構成する。すなわち、発光ダイオー ド７に加えて発光ダイオード４８を設け、トランジスタ４５がオンしたときには 両発光ダイオード７，４８が共に点灯し、トランジスタ４５がオフしたときには 発光ダイオード７のみが点灯するようにする。

【００４１】 ３）発光駆動回路２４は、発光ダイオード７の投射光の強さを変更できる回路 であればどのような回路でもよい。 ４）発光駆動回路２４のトランジスタ４５のオン抵抗を適宜に制御することに より、発光ダイオード７の投射光の強さを連続的に変化させる。

【００４２】 ５）受光モジュール８をディスクリート構成にする。 ６）電源装置１０をリチウム電池等の電池に置き換える。 ７）朝顔１だけでなく、洗面台等の各種の衛生器具における自動洗浄制御装置 に具体化する。

【００４３】 ８）衛生器具の自動洗浄制御装置において使用者の検出を行うだけでなく、人 を含む何らかの物体の有無を検出する装置として利用する。

【００４４】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、安定した強さの反射光が得られない場合 においても、物体の有無を正確に検出することができる物体検出装置を簡単な構 成によって提供することにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を衛生器具の自動洗浄制御装置に具体化
した一実施例の電気回路を示す電気ブロック回路図であ
る。

【図２】一実施例の各波形図である。

【図３】一実施例の発光駆動回路２４を示す電気回路図
である。

【図４】別の実施例の発光駆動回路２４を示す電気回路
図である。

【図５】別の実施例の発光駆動回路２４を示す電気回路
図である。

【図６】（ａ）は本考案の男子用水洗小便器の取り付け
状態を示す一部切欠側面図であり、（ｂ）は同じく正面
図である。

【符号の説明】

７…発光素子としての発光ダイオード、８…受光素子と
しての受光モジュール、３１…受光モジュール内のフォ
トダイオード、２１…発光増強回路としての制御回路、
２４…発光増強回路としての発光駆動回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子（７）から光を投射し、その投
   射光が物体にあたって反射した反射光を受光素子（８，
   ３１）によって検出することにより物体を検知するよう
   にした物体検出装置において、 前記受光素子（８，３１）による反射光の検出に基づい
   て、前記発光素子（７）の投射光の強さを適宜に高める
   発光増強回路（２１，２４）を設けたことを特徴とする
   物体検出装置。
2. 【請求項２】 前記発光増強回路（２１，２４）は、前
   記発光素子（７）に流れる電流を増加させることによ
   り、前記発光素子（７）の投射光の強さを高めることを
   特徴とする請求項１の物体検出装置。
3. 【請求項３】 前記発光素子（７）は複数個設けられて
   おり、前記発光増強回路（２１，２４）は、発光する前
   記発光素子（７）の数を増やすことにより投射光の強さ
   を高めることを特徴とする請求項１の物体検出装置。