TWI592545B

TWI592545B - Sensing body sensors and automatic faucets

Info

Publication number: TWI592545B
Application number: TW100135288A
Authority: TW
Inventors: Yuki Shirai; Takayuki Mizuno; Mamoru Hashimoto; Takashi Hisada; Yoshifumi Ogawa; Hiroyuki Ooura; Masami Yamato
Original assignee: Lixil Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2017-07-21
Also published as: WO2012043663A1; CN103119475A; TW201215746A; CN103119475B

Description

感測人體感應器及自動水龍頭

本發明係有關應用於自動水龍頭或小便池用自動洗淨裝置等的感測人體感應器、及利用此感測人體感應器之自動水龍頭。

自昔以來，已知有應用於檢測使用者的手(伸手)遮蔽操作以自動地吐水的自動水龍頭、以及檢測到逐漸靠近的使用者時會自動地供給洗淨水之小便池用自動洗淨裝置等之感測人體感應器。以此種感測人體感應器而言，已知有LED等的發光元件與PSD(Position Sensitive Detector：光位置感應器)等的受光元件偏移地配置而成的感應器(例如，參照專利文獻1。)。

此種感測人體感應器係特別指定來自感測對象的反射光射入PSD的位置，藉由所謂的三角測量的原理來判斷至感測對象的距離的適切性。PSD係用以輸出依據射入光之重心位置的信號之非常簡單的受光元件，其具有低耗電的優點。

然而，前述習知的感測人體感應器中，有如下之問題。

亦即，實際情況是可藉PSD取得的資訊量僅為位置資訊，干擾光射入時可採取的因應處理方法很少。因此，例如，當包含PSD的感測人體感應器應用於洗臉台之自動水龍頭等時，會有因洗臉池的鉢面產生的鏡面反射光、雜訊等的干擾光等的影響而產生錯誤感測之虞。

在此，參照以示意方式顯示洗臉台之自動水龍頭的第28圖，說明因鏡面反射所致之錯誤感測的發生機制。該圖中，符號900表示感測人體感應器，902表示投光元件，904表示投光透鏡，908表示受光元件(PSD)，910表示受光透鏡。來自洗臉池914之鉢面P1的鏡面反射光，會有與來自感測對象T的反射光以相同的角度θ射入受光元件908的可能性。於此情況，由於射入受光元件908之光的重心位置相同，所以會有無法區別是鏡面反射光或感測對象T的反射光而產生錯誤感測之虞。

[先行技術文獻]

專利文獻1：日本特開2000-336715號公報

本發明係有鑑於前述習知之問題點而開發者，目的在提供可抑制錯誤感測而提高感測性能的感測人體感應器及自動水龍頭。

本發明之第1態樣係一種感測人體感應器，包括包含1維或2維地配列有像素的攝影元件的攝影部、對該攝影部朝既定方向偏移而配設的發光部、和用於控制前述攝影部的攝影控制部，以攝影部接收依據發光部所投射的光而產生的反射光，來感測感測對象，其特徵在於具備：重心特別指定裝置，依據已接收前述反射光之各像素的受光量，來特別指定前述攝影元件之各像素的配列區域所屬之受光區內之前述反射光的重心位置；第1判定裝置，判定前述重心位置是否屬於設定於前述受光區的一部分之感測區；第2判定裝置，依據關於重心像素的資料值之臨界值處理的結果、及關於前述重心像素之受光量的大小之臨界值處理的結果中的至少任一者，來判定前述重心像素之受光程度的適切性，其中該重心像素係在對各像素的受光量施以既定的空間過濾處理而獲得的過濾處理資料中相當於前述重心位置者；以及感測輸出裝置，於第1判定裝置及前述第2判定裝置皆已進行肯定的判定時，輸出旨在顯示已感測到感測對象的感測信號。

本發明之第2態樣係一種自動水龍頭，具備：對底部設有排水口之鉢的內部吐水的水龍頭、前述第1態樣的人體感測器、以及依據該感測人體感應器的感測信號來執行前述水龍頭之吐水/停止吐水的切換或吐水量的調整之供水控制裝置；在前述感測人體感應器所具備的攝影部的攝影範圍包含有構成前述鉢的內周面之鉢面。

本發明的感測人體感應器具備有兩種判定裝置。第1判定裝置係進行前述重心位置是否屬於前述感測區的判定之裝置。第2判定裝置係用於判定前述重心像素之受光程度的適切性之裝置。前述感測人體感應器係在第1判定裝置及前述第2判定裝置皆已進行肯定的判定時輸出前述感測信號。

例如，在感測人體感應器應用於洗臉台之自動水龍頭的情況，會有洗臉池的鉢面所產生的鏡面反射光射入前述攝影元件之虞。特別是，在前述第2態樣的自動水龍頭中，於前述攝影元件之攝影範圍的至少一部分包含有前述鉢面。因此，當手掌、手背等的感測對象不存在於前述攝影範圍時，前述鉢面所產生的鏡面反射光射入前述攝影元件的可能性變高。

即便鏡面反射光射入，若其重心位置位於前述感測區外，則利用PSD的習知感測人體感應器可較容易地判斷為非感測。然而，在鏡面反射光射入的狀態且有產生雜訊的干擾光或電性雜訊等的情況，就有無法避免錯誤感測之虞。例如，當鏡面反射光射入時，若在前述感測區內的各像素產生雜訊的受光量，則受光量多的區域便會在前述感測區的內外各形成一處。如此一來，在前述感測區內外之受光量多的兩處之區域的中間位置，即在受光量分布的山峰與山峰之間的中間位置，前述重心位置會偏移。習知的感測人體感應器，無法判別如此之重心位置的偏移，此重心位置若是在前述感測區內，便會導致錯誤感測產生。

對此，本發明的感測人體感應器中，除了利用前述第1判定裝置來判定重心位置之外，另藉由前述第2判定裝置來判定前述重心像素或周邊像素之受光程度的適切性。根據此第2判定裝置，可判定各像素的受光量分布中前述重心位置是否位在適切的位置。根據此感測人體感應器，可判別上述之重心位置的偏移，而可事先預防錯誤感測。

如上所述，本發明的感測人體感應器係用於抑制鏡面反射光、雜訊的干擾光等的影響，以實現穩定的感測性能之特性優異的感測人體感應器。具備此感測人體感應器之本發明的自動水龍頭，可實現錯誤作動少之良好的動作可靠性。

本發明之重心特別指定裝置所特別指定的重心位置，亦可為以數學方式嚴密計算的重心位置，亦可為可一邊確保必要的位置精度而一邊簡易地計算的重心位置。再者，亦可以受光量成為最大之像素的位置、周邊像素的受光量的總和成為最大的位置等作為前述重心位置來取代。

本發明之一較佳態樣的感測人體感應器所具備的第2判定裝置中，將前述重心像素的受光量為既定值以上的情況設定作為用於進行肯定的判定之條件。

於此情況，例如，依據前述感測區外具有峰值的鏡面反射光、與在前述感測區內產生的雜訊成分之組合，可適切地因應處理前述重心位置於前述感測區內偏移的狀況。

即便前述第1判定裝置已進行肯定的判定，只要前述重心像素的受光量不足，便可利用前述第2判定裝置進行否定的判定，而可避免錯誤感測。

本發明之一較佳態樣的感測人體感應器所具備的第2判定裝置中，實施按各像素求得周邊像素之受光量的總和程度之空間過濾處理以取得前述過濾處理資料，並且將該過濾處理資料中之前述重心像素的資料值為既定值以上的情況設定作為用於進行肯定的判定的條件。

於此情況，可判定包含位於前述重心像素之周邊的像素在內受光量是否充足，可提升利用前述第2判定裝置所進行的判定精度。

本發明之一較佳態樣的感測人體感應器所具備的第2判定裝置中，實施各像素所求得之在前述既定方向之各像素的受光量之位置變化程度之空間過濾處理，以取得前述過濾處理資料，並且將該過濾處理資料中之前述重心像素的資料值、及屬於前述重心像素附近之既定範圍的其他像素的資料值皆在既定值以內的情況設定作為用於進行肯定的判定之條件。

由於手等之人體的表面與鏡面不同，具有凹凸多的表面性質狀態，所以產生擴散反射的可能性高。因擴散反射光所產生之各像素的受光量分布有呈現和緩的分布形狀之傾向。在此種受光量分布的峰值周邊中，受光量的位置變化程度小的範圍係涵蓋較廣的範圍而形成。

另一方面，洗臉池的鉢面、瓷磚的壁面等的人工物，多具有造成鏡面反射產生的表面性質狀態。此鏡面反射光所產生之各像素的受光量分布係與上述的擴散反射光不同，有呈現銳利之尖銳形狀之傾向。此種受光量分布中，即便在峰值附近，受光量的位置變化程度也較大。另一方面，雜訊的干擾光射入時的受光量分布，有呈現雜訊的鋸齒狀的分布形狀之傾向。當然，此種受光量分布中，受光量的位置變化程度變大。

如上述，若實施求得各像素的受光量之位置變化程度的前述空間過濾處理，便可產生強調因鏡面反射光或雜訊的干擾光所形成之上述受光量分布的特徴之過濾處理資料。在已射入鏡面反射光或雜訊的干擾光時的過濾處理資料中，在重心像素的周邊包含呈現大資料值之像素可能性變高。另一方面，如上述般在已射入呈現和緩的受光量分布之擴散反射光時的過濾處理資料中，如上所述在和緩的受光量分布的峰值周邊包含呈現大資料值之像素的可能性變低。

若針對強調之各像素的受光量之位置變化程度的過濾處理資料，將重心像素的資料值及附近的其他像素的資料值皆在既定值以內的情況設定作為判定條件，便可以高度確實性排除鏡面反射光或雜訊的干擾光等。另外，更佳為，可對於與已強調受光量之位置的變化程度之過濾處理資料有關的上述判定條件，組合前述重心像素的受光量為既定值以上或前述重心像素之周邊像素的受光量的總和程度為既定值以上等的判定條件。

本發明之一較佳態樣的感測人體感應器所具備的重心特別指定裝置，係用以算出在前述攝影元件中配列於前述既定方向之各像素受光量的總和之總受光量，並以位於前述既定方向之任一端的像素作為起點，將朝向另一端依序累計各像素的受光量所得的累計受光量達到前述總受光量的一半時的像素位置特別指定作為前述重心位置。

一般來說，欲嚴密地算出反射光的重心位置時，必須進行各像素的受光量與(從重心位置起算)距離的乘法運算等，計算處理的負擔易變過大。另一方面，根據上述之簡易的計算方法，可確保算出之重心位置的位置精度，並可減低計算負載。

本發明之一較佳態樣的自動水龍頭所具備的攝影部包含：每個像素的受光元件，將接收到的光轉換成電性信號；受光儲存部，以藉由輸入該受光元件的電性信號來儲存電性物理量的方式設置於每個像素；攝影資料輸出部，輸出依據各像素的受光儲存部儲存的物理量所產生的前述攝影資料；以及儲存模式切換部，擇一地設定物理量儲存於前述受光儲存部的儲存狀態以及未儲存於前述受光儲存部的未儲存狀態中之一個狀態；前述攝影控制部係以進行動作期間及非動作期間交互出現的間歇性動作的方式控制前述攝影部，並且在前述動作期間，僅在取得前述攝影資料時設定前述儲存狀態，除此之外，以設定前述未儲存狀態的方式控制前述儲存模式切換部。

此自動水龍頭中，前述攝影部係呈間歇性運作。只要使前述攝影部呈間歇性運作，便可降低前述攝影部的動作時間相對於前述自動水龍頭之全部動作時間的比例，藉此可降低裝置整體的平均消耗電力。

一般而言，在CCD或CMOS等的攝影裝置中，於進行攝影時，必須讀取儲存於各像素的物理量(讀取處理)來進行重設。另一方面，在前述自動水龍頭的攝影部中，僅在取得前述攝影資料時設定前述儲存狀態，除此之外，設定前述未儲存狀態。此攝影部係在依據用於取得前述攝影資料的讀取處理而重設前述受光儲存部的狀態下結束前述動作期間。又，由於在前述非動作期間，物理量未儲存於前述受光儲存部，故其重設狀態可保持原樣。亦即，前述攝影部係在移行至前述動作期間時，成為重設各像素之受光儲存部的狀態，不需要在取得前述攝影資料時重新執行讀取處理。藉此，前述攝影部中，由於可減少每一次動作期間之讀取處理的執行次數，故可進一步縮短前述動作期間以進一步降低消耗電力。

參照以下的實施例具體地說明本發明的實施形態。

(實施例1)

本實施例係將感測人體感應器1應用於洗臉台15之水龍頭(自動水龍頭)16的例子。關於此內容，將參照第1圖～第9圖進行說明。

本實施例的洗臉台15如第1圖所示，具有：設有凹陷成凹狀的盆部(鉢)151之台(counter)155、設有吐水口168的水龍頭16。水龍頭16直立設置於台面(counter top)156，該台面形成台155的上面。盆部151於其最深部具有排水口152。

水龍頭16具有：形成台面156之基座的基部161；以及從基部161延設的大致圓柱狀筒體部160。筒體部160以朝盆部151側傾斜的狀態設置於基部161。在面對盆部151側之筒體部160的側面安裝有大致圓筒形的吐水部162，吐水口168於該吐水部162的前端形成開口。在面對此吐水部162的上側之筒體部160的外周側面，配設有形成感測人體感應器1之感測面的過濾板165。過濾板165係可選擇性地穿透紅外區域的光之樹脂製過濾器。

如第1圖、第2圖所示，本實施例的感測人體感應器1係由組裝於水龍頭16的感應器單元2、和用於控制感應器單元2的控制單元3所構成。在洗臉台15中，藉由組合此感測人體感應器1和作為供水配管12所設置之吐水閥的電磁閥(供水控制裝置)11，形成有自動供水裝置10。

如第1圖、第2圖所示，感應器單元2是LED元件251及線感應器(攝影元件)261收納於框體21而成的單元，其由控制單元3接收電力供給來運作。在感應器單元2中，發光部25及攝影部26配設成與水龍頭16的過濾板165相向。發出紅外光的發光部25是由LED元件251與投光透鏡25A所構成。攝影部26係由線感應器261與受光透鏡26A所構成。發光部25與攝影部26以夾著具備遮光性的間隔壁211的方式配置成在水平方向偏移既定偏移量。

如第2圖所示，LED元件251係將安裝於封裝基板之模穴的LED晶片250藉由透明樹脂254密封而成的發光元件。發光部25中，藉由設有縱向狹縫孔253的遮光性元件盒252覆蓋LED元件251。根據此發光部25，可朝感測對象投射擴散角經抑制的銳利光。

線感應器261係如第1圖～第3圖所示將受光量轉換成電性物理量的像素260以直線狀配列而成之1維的攝影感應器。線感應器261具備有64個像素260作為有效像素。在線感應器261中，藉由此等64個像素260形成有受光區263。本實施例中，以將盆部151的鉢面150計算在內(為目標)的方式配設有線感應器261。若在線感應器261的預定方向沒有手等的遮蔽物的狀態，其攝影範圍包含鉢面150。

線感應器261按每次執行受光動作來輸出攝影資料。

本實施例的攝影資料為顯示受光量程度之256個灰階的像素值依各像素260的排列順序配列而成的1維數位資料。此線感應器261具有未圖示之電子快門(儲存模式切換部)。若使用電子快門來調整曝光時間，便可事先預防各像素260之受光量的飽和。

如第1圖、第4圖所示，控制單元3係用於控制感應器單元2及電磁閥11的單元，其由商用電源接收電力供給來運作。此控制單元3具有：控制感應器單元2及控制電磁閥11等的控制基板30。於控制基板30設有：用於控制感應器單元2的攝影控制部31；用於執行感測處理的人體感測部32；以及根據感測結果來控制電磁閥11的供水控制部33。

攝影控制部31係以進行動作期間與非動作期間交互出現之間歇性動作的方式控制線感應器261，並在約1毫秒的動作期間使LED元件251發光。本實施例中，設定有0.3～0.5秒的間隔時間，作為時間上鄰接之動作期間的間隙之非動作期間。攝影控制部31係在前次的動作期間結束後至間隔時間經過為止的期間，停止將電源供給至感應器單元2以設定線感應器261的非動作期間，當間隔時間已經過時再恢復電源供給以設定線感應器261的動作期間。

攝影控制部31係在一次的動作期間設定二次的曝光期間。第一次曝光期間係未伴隨LED元件251之發光的曝光期間。第二次曝光期間係伴隨LED元件251之發光的曝光期間。攝影控制部31係控制線感應器261，以使各曝光期間的攝影資料分別被輸出。此外，關於利用攝影控制部31所進行之感應器單元2的控制，將在實施例4中詳細說明。

人體感測部32如第4圖所示，具備以下功能，包含：(a)差分運算裝置321、(b)重心特別指定裝置322、(c)第1判定裝置323A、(d)第2判定裝置323B、(e)感測輸出裝置324。以下，對人體感測部32所具備之各裝置的內容作說明。

(a)差分運算裝置321

如第5圖所示，差分運算裝置321係在輸入LED元件251未發光之第一次曝光期間的受光動作所產生的攝影資料之無發光時資料C(x)、和在LED光(LED元件251的投射光)下之第二次曝光期間的受光動作所產生的發光時資料L(x)而記憶後，用於求得兩者的差分資料D(x)之裝置。在此，x係表示0～63的像素號碼，L(n)等係表示像素號碼n之像素的像素值。從周圍光加上有LED光的發光時資料L(x)減去僅有周圍光之無發光時資料C(x)所得的差分資料D(x)中，周圍光的影響受到抑制，故可高精度地抽出根據LED光之反射光的成分。

(b)重心特別指定裝置322

重心特別指定裝置322係針對第5圖的差分資料D(x)計算重心位置的裝置。本實施例中，為了檢測計算負載，而採用簡易的計算方法來作為重心位置的計算方法。關於此計算方法，將參照橫軸規定有像素號碼x，縱軸規定有像素值(受光量)D(x)的第6圖來進行說明。

本實施例的計算方法中，首先累計差分資料D(x)，而求得64個像素之像素值的總和SD。此總和SD相當於第6圖之右上斜影線所示之區域的面積。重心位置從受光區263之左端的像素號碼零的像素依序累計各像素260的像素值，計算作為此累計值達SD/2時之像素號碼N的像素(黑圓點所圖示)的位置。在此，累計值SD/2相當於右下斜影線所示之區域的面積。此區域由於包含在前述總和SD的區域，所以被掌握作為該圖中剖面線的區域。

此外，就取代本實施例而言，亦可將鄰接於像素號碼N之像素的最接近的像素設為重心位置。

(c)第1判定裝置323A係用於判定以上述方式特別指定的重心位置是否屬於感測區(參照第6圖)的裝置。本實施例中，以利用感應器單元2之三角測量的原理作為根據，如以下說明所示般設定有感測區。

本實施例之洗臉台15的感應器單元2、盆部151的鉢面150、使用者的手之位置關係可如第7圖所示般示意地呈現。當LED光中因感測對象的手而產生的反射光射入受光區263時，其射入位置係依至檢測對象的距離H而異。距離H愈短，相對於線感應器261的射入位置便位於該圖中的愈左側，距離H愈長就位於愈右側。依據受光區263之反射光的射入位置，可計算感測對象的距離。成為第1判定裝置323A之判定基準的感測區，係一以對應於成為感測對象之感測距離(參照第7圖)的方式設定於受光區263內的區域。第1判定裝置323A如第6圖所示般，當重心位置包含於感測區內時進行肯定的判定。

(d)第2判定裝置323B

第2判定裝置323B係依據與差分資料D(x)中相當於重心位置之重心像素之像素值D(N)(參照第6圖)有關之臨界值處理的結果，來執行判定的裝置。第2判定裝置係在重心像素的像素值D(N)為Ds以上時進行肯定的判定。

(e)感測輸出裝置324

感測輸出裝置324係在第1判定裝置323A及第2判定裝置323B之判定皆為肯定時，輸出旨在顯示已感測到感測對象的手等的感測信號。如第6圖所示，若重心像素位於感測區內且重心像素的像素值D(N)≧Ds，則輸出感測信號。

本實施例的感測人體感應器1係在重心位置在感測區內的第1判定條件、與重心像素的像素值為Ds以上的第2判定條件皆被肯定地清除時，輸出感測信號。根據此感測人體感應器1，可事先預防例如因第8圖所示之來自鉢面150的鏡面反射光或第9圖所示之雜訊的干擾光所產生的錯誤感測。在第8圖之鏡面反射光的情況，由於黑圓點所示之重心位置位於感測區外，故可判斷為非感測。如第9圖所示，在因雜訊的干擾光與鏡面反射光重疊地射入而使重心位置於感測區內偏位時，由於重心像素的像素值未滿Ds，所以可判斷為非感測。

如上所述，根據本實施例的感測人體感應器1，依據重心位置是否適當、及重心像素的像素值是否適當之判定結果的組合，可高精度地感測手遮蔽操作。感測人體感應器1中，藉由將與重心像素之像素值有關的臨界值判定組合於重心位置的位置判定，可提升感測精度。

此外，本實施例雖藉由簡易的計算來算出重心位置，惟亦可以數學方式嚴密地算出重心位置，亦可藉由其他的簡易計算來算出重心位置。

又，本實施例中，雖未具體例示相對於重心像素的像素值D(N)之臨界值Ds的值，惟臨界值Ds亦可依據線感應器261的特性或周圍的亮度等，來進行適當設定。

另外，本實施例係將感測人體感應器1應用於洗臉台15的例子，惟亦可為廚房的水龍頭。再者，附帶自動洗淨功能之小便器用的自動供水裝置的感應器，亦可應用本實施例的感測人體感應器1。再者，亦可將此感測人體感應器1應用於反應手遮蔽操作或人體而點亮的照明或自動門等的各種自動裝置。

另外，本實施例中，係將感應器單元2與控制單元3以個別構成的方式形成。亦可將感應器單元2與控制單元3一體構成並收納於水龍頭16來取代個別構成。

(實施例2)

本實施例係依據實施例1的感測人體感應器，變更第2判定裝置(第4圖中的符號323B)之構成的例子。參照第10圖說明該內容。

本實施例的第2判定裝置係執行包含重心像素的周邊在內之像素值的總和是否適當的判定，來取代重心像素的像素值是否適當之實施例1的判定。

本實施例中，如第10圖所示，對差分資料D(x)(參照第5圖)。實施空間過濾處理，而求得上述像素值的總和。本實施例的空間過濾處理為，加權係數全部利用1個1×3像素尺寸的運算子266A之處理。運算子266A係在重疊於以運算對象像素266為中心之1×3像素尺寸的對象範圍時，累計與各像素之像素值D(x)對應之加權係數的相乘值，來算出運算對象像素266的資料值F(x)之運算子。例如，若像素號碼6號的像素為運算對象像素，利用過濾處理進行的資料值成為F(6)=D(5)+D(6)+D(7)。第10圖的運算子266A係低通濾波器之運算子的一種，其作用為使差分資料D(x)平滑化。

只要判定此過濾處理資料F(x)中之重心像素的資料值(重心像素與1鄰近像素的像素值D(x)之總和)是否為既定值以上，便有提升利用第2判定裝置之判定的確實性之可能性。例如，儘管為應判定為感測的狀況，在因雜訊的原因等而使重心像素的像素值比周圍小時、或受光效率差的缺陷像素相當於重心像素時等，也可進行肯定的判定。

另外，關於其他的構成及作用效果係與實施例1同樣。

就取代本實施例而言，可對含有2個附近像素之1×5像素尺寸的運算子等、應用於空間過濾處理之運算子的尺寸進行適當變更。以運算子266A而言，只要為低通濾波器的運算子，便可獲得本實施例的作用效果，可對其加權係數進行適當變更。亦可以如常態分布般愈接近中央，將加權係數設得愈大。

此外，本實施例中，係具體顯示相對於過濾處理資料F(x)的臨界值，惟該臨界值可依線感應器261的特性、周圍的亮度或雜訊的干擾光的特性等來進行適當設定。

(實施例3)

本實施例係依據實施例1的感測人體感應器，來變更第2判定裝置(第4圖中的符號323B)的構成的例子。關於該內容，將參照第11圖～第13圖加以說明。

本實施例的第2判定裝置，除了執行重心像素的像素值D(x)(參照第5圖)是否適當之實施例1的判定之外，亦執行重心像素周邊之像素值D(x)的位置變化程度是否適當的判定。

本實施例中，如第11圖所示，利用加權係數為-1、0、1之1×3像素尺寸的運算子266A來對差分資料D(x)實施空間過濾處理，以求得上述變化程度。例如，與第10圖的情況同樣，若像素號碼6號的像素為運算對象像素，過濾處理後之該資料值便成為F(6)=D(7)-D(5)。第11圖之運算子266A係高通慮波器之運算子的一種，藉由將差分資料D(x)的受光量分布於像素的排列方向上求微分，可強調位置變化程度。

將利用運算子266A之空間過濾處理的例子顯示於第12圖、第13圖。

第12圖係手遮蔽操作所產生之擴散反射光射入時的例子。第13圖係雜訊的干擾光射入感測區時的例子。此等圖式中，成為空間過濾處理的對象之差分資料D(x)的圖表配置於上層，空間過濾處理後之過濾處理資料F(x)的圖表配置於下層。

如第12圖所示，當手遮蔽操作所產生之擴散反射光射入時，差分資料D(x)的受光量分布成為接近常態分布之和緩的曲線形狀。位於其受光量分布之峰值附近的重心像素(以黑圓點圖示)及其周邊的像素中，過濾處理資料F(x)的資料值接近零。

另一方面，當雜訊的干擾光射入時，會有獲得第13圖之差分資料D(x)的情況。在基於雜訊的干擾光之差分資料D(x)的情況，會有其受光量分布不平滑而成鋸齒狀的傾向。根據應用於本實施例之空間過濾處理的運算子266A，可產生強調此種受光量分布之鋸齒狀程度的過濾處理資料F(x)。

本實施例的第2判定裝置中，係追加前述過濾處理資料F(x)中屬於包含重心像素之既定範圍(本實施例中包含2個附近像素的5個像素的範圍)之各像素的資料值F(x)的絕對值未超過臨界值Fs時之判定條件。

若為第13圖的情況，首先，關於差分資料D(x)，重心位置包含於感測區，並且重心像素的像素值成為既定值Ds以上。另一方面，關於過濾處理資料F(x)，在屬於既定範圍的像素中包含資料值F(x)超過臨界值Fs的像素。因為不適合於與本實施例中所追加之資料值F(x)有關的上述判定條件，所以第13圖之雜訊的干擾光從感測對象被排除。另一方面，若為第12圖所示之因手遮蔽操作所致之擴散反射光的情況，藉由本實施例中所追加的判定條件，亦可進行肯定的判定。

另外，關於其他構成及作用效果，係與實施例1同樣。

以運算子266A而言，只要為高通慮波器的運算子，便可獲得本實施例的作用效果，關於其加權係數，則可適當地變更。

另外，本實施例中，未具體地例示相對於過濾處理資料F(x)之臨界值Fs的值，惟臨界值Fs係與實施例2同樣，可適當地設定。

(實施例4)

本實施例係實施例1之感應器單元2的控制之具體例。關於該內容，將參照第4圖、第5圖、第14圖～第17圖作說明。以下的說明中，首先，參照第14圖，說明構成感應器單元2的線感應器261，接著，參照第15圖的時序圖來說明感應器單元2的動作。

構成線感應器261的64個各像素260係如第14圖所示，除了具有因應所接收到的光而產生電流信號的光二極體(受光元件)PD1之外，另個別具有積分電路(受光儲存部)267、保持電路266等。各像素260的物理量係藉由攝影資料輸出部268依次讀取而轉換成一系列的攝影資料。

積分電路267係為依據光二極體PD1產生的電流信號儲存電荷(物理量)，並輸出因應該電荷的電壓之電路。

保持電路266係用以保持積分電路267所輸出的峰值電壓，並輸出因應其大小的之電壓的取樣保持電路。此保持電路266經由開關SW2與積分電路267電性連接。

攝影資料輸出部268係為用於將各像素260之保持電路266的輸出電壓一像素一像素地依序讀取、並產生64個像素份之一系列的攝影資料而輸出之輸出部。

本實施例的線感應器261中，與積分電路267的電容器C1並聯的開關SW1可實現作為電子快門(儲存模式切換部)的功能。當開關SW1為關閉狀態時，即便光二極體PD1受光，也會在電荷未被儲存於電容器C1的情況下全部消除，積分電路267的電荷保持為零(初始值)。僅在開關SW1為開啟狀態時，因應光二極體PD1之受光量的電荷會被儲存於積分電路267。另外，關於開關SW1，包含線感應器261的非動作期間在內，關閉狀態設定為預設值。開關SW1係依據攝影控制部31(第4圖)的控制而切換成開啟狀態。

繼之，參照第15圖，說明感應器單元2的動作。在此時序圖中，時間點T1～T8對應於感應器單元2的動作期間，其前後的期間對應於非動作期間。該圖中，「PWR」係感應器單元2的電力控制信號，Hi對應於電力供給狀態，Lo對應於電力切斷狀態。「SW1」、「SW2」等係對應之開關的控制信號，Hi對應於閉關狀態，Lo對應於開啟狀態。「LED」係LED元件251的控制信號，Hi對應於發光狀態，Lo對應於關燈狀態。又，「Video」表示由各像素260的像素值(因應受光量的亮度值)相連之1維的數位影像信號所構成的攝影資料。

在未圖示之前次的動作期間結束後的經過時間到達間隔時間(約0.5秒)為止的非動作期間，去除用於測量移行至動作期間之時序的計時動作，自動供水裝置(第1圖中的符號10)的動作停止。在時間點T1當前述經過時間到達間隔時間時，PWR切換至Hi，恢復對於線感應器261的電力供給。此時，線感應器261的開關SW1(積分電路267)係呈維持著預設值的關閉狀態。因此，即便光作用於光二極體PD1，亦不會有電荷儲存於積分電路267之電容器C1的情況，而會原樣地維持初始值。

成為時間點T2時，積分電路267的開關SW1切換至開啟狀態，並且保持電路266之輸入側的開關SW2切換至關閉狀態。如此一來，光二極體PD1所輸出的電荷被儲存於電容器C1，藉此，積分電路267的輸出電壓逐漸變高。在開關SW2關閉的狀態下，積分電路267的輸出電壓被輸入至保持電路266，而保持其峰值電壓。其後，成為時間點T3時，開關SW1切換至關閉狀態，並且開關SW2切換至開啟狀態，而結束光二極體PD1的第一次曝光期間。

其後，依據各像素之保持電路266的輸出電壓，攝影資料輸出部268生成攝影資料。攝影資料輸出部268係將從攝影控制部31取入的時脈信號(省略圖示)作為基準時序，按每一時脈一像素一像素地讀取該輸出電壓並輸出64個像素份的攝影資料。該攝影資料被前述人體檢測部32取入，記憶作為周圍光下的無發光時資料(第5圖)。

為利用攝影資料輸出部268之攝影資料的輸出完成後的時間點T4時，LED元件251(第4圖)開始發光，其發光狀態持續到時間點T7為止。在其發光狀態下的時間點T5～T6，積分電路267的開關SW1再度切換至開啟狀態，並且保持電路266之輸入側的開關SW2切換至關閉狀態。如此一來，與上述情況同樣，因應光二極體PD1之受光量的物理量(峰值電壓)被保持於保持電路266。時間點T5～T6的第二次曝光期間與前述第一次曝光期間為相同時間長，而相異點僅在於LED元件251的發光狀態。

其後，與第一次曝光期間的後處理同樣，依據各像素的保持電路266的輸出電壓，攝影資料輸出部268產生攝影資料而輸出。此攝影資料係被前述人體檢測部32所輸入並記憶為周圍光+LED光下的發光時資料(第5圖)。在攝影資料的輸出完成後的時間點T8，PWR成為Lo，停止對感應器單元2供給電力。

此外，控制單元3執行使用者的感測處理或供水控制等後，移行至低消耗電力模式，該低消耗電力模式僅進行用於測量移行至下一動作期間的時序之計時動作。

以上述方式構成之本實施例的自動供水裝置中，包含線感應器261的感應器單元2係呈間歇性運作。再者，本實施例的線感應器261具備電子快門功能，其除了攝影資料的取得時外，在各像素260電荷未被儲存。因此，在取得攝影資料之前，必須先讀取儲存於線感應器261之各像素260的物理量來重設。此自動供水裝置中，可減少各像素260重設所需的動作時間，而使線感應器261的動作時間變得更短。

就取代本實施例而言，亦可從使在LED元件251的發光下所儲存的物理量與在非發光下所儲存的物理量之差分的物理量從各像素260直接輸出。於此情況，可直接輸出LED元件251之有無發光之差分的攝影資料。此種構成可藉由例如具備第16圖之電路構成20的線感應器261來實現。

在該圖之線感應器261的各像素260中，保持電路266A/B經由開關SW21、SW22連接至積分電路267。又，於保持電路266A/B的下游側，連接有差分運算電路269，再者，於該差分運算電路269的下游側連接有輸出用保持電路266C。以第17圖的時序圖，說明線感應器261之動作的概略。

在第17圖的時序圖的例子中，伴隨LED元件251(第4圖)發光的第一次曝光期間設定在時間點T1～T2，伴隨發光的第二次曝光期間設定在時間點T4～T5(LED元件251的發光期間為時間點T3～T6)。在積分電路267的開關SW1(第14圖)切換至開啟狀態，並且保持電路266A之輸入側的開關SW21切換至關閉狀態的第一次曝光期間，積分電路267的峰值電壓被保持於保持電路266A。另一方面，在積分電路267的開關SW1切換至開啟狀態，並且保持電路266B之輸入側的開關SW22切換至關閉狀態的第二次曝光期間，積分電路267的峰值電壓被保持在保持電路266B。

成為時間點T7時，開關SW31、SW33被切換至關閉狀態，此開關狀態維持至時間點T8為止。在到達此時間點T7～T8為止的期間，保持電路266A的輸出電壓(電壓值V1)經由開關SW31被輸入至差分運算電路269的電容器C3而保持。

然而，成為時間點T9時，開關SW32被切換至關閉狀態(關於開關SW33係保持開啟狀態)，此開關狀態時間點維持至T10為止。在到達此時間點T9～T10為止的期間，保持電路266B的輸出電壓(電壓值V2)經由開關SW32被輸入至差分運算電路269的電容器C3。此時，由於開關SW33保持開啟狀態，故可在差分運算電路269的電容器C3，保持電壓21值V1與電壓值V2的差分。此差分的電壓值相當於依據LED元件251投射光的反射光成分。此差分的電壓值在時間點T11～T12被輸入保持電路266C，然後，經由攝影資料輸出部268(在第14圖、第16圖中省略)輸出作為攝影資料。

本實施例為了控制受光動作中曝光時間的長度而採用電子快門。電子快門非為必要構件，亦可予以省略，然而，就取代電子快門而言，亦可採用以物理方式遮斷光對線感應器261的射入之機械式快門。此外，其他的構成及作用效果係與實施例1同樣。

(實施例5)

本實施例係依據實施例1的感測人體感應器，變更人體感測部(第4圖的符號32)之感測處理的內容的例子。關於該內容，將參照第18圖～第20圖進行說明。

本實施例的人體感測部具有兩種處理裝置的功能，作為感測處理的執行裝置。利用此人體感測部的感測處理中，如第18圖所示，首先，執行利用第1處理裝置之簡易判定(S101)。在已藉由簡易判定進行肯定的判定時(S102：是)，執行利用第2處理裝置的詳細判定(S103)。在詳細判定中亦已進行肯定的判定時(S104：是)，判定為感測(S105)。

另一方面，在步驟S101的簡易判定或步驟S103的詳細判定中已進行否定的判定時(S102：否、S104：否)，因應動作期間的結束，而移行至非動作期間，等待下次的動作期間。特別是，在步驟S101的簡易判定中已進行否定的判定時(S102：否)，不執行步驟S103的詳細判定，而直接結束動作期間。

在步驟S101的簡易判定中，如第19圖所示，首先輸入屬於在LED光下之攝影資料的發光時資料L(x)(S201)。

在此，x係表示0～63的像素號碼，L(x)係表示影像號碼x之像素的像素值(受光量)。

對此發光時資料L(x)，求得全像素(亦可為部分像素。)之像素值的總和S0(S202)。又，讀取在前次動作期間之簡易判定處理的步驟S202中所算出之像素值的總和S1(前次值)(S203)。並且，進行∣S0-S1∣(S0與S1之差分的絕對值)與臨界值X的比較(S204)，若∣S0-S1∣＞X(S204：YES)，則以簡易判定進行肯定的判定(S205)。

另一方面，若∣S0-S1∣≦X(S204：否)，則在步驟S202所算出之總和S0被保存作為前次值S1之後(S215)，以簡易判定進行否定的判定(S216)。如上述所示，在以簡易判定進行否定的判定時，因應動作期間的結束而移行至非動作期間，等待下次動作期間之發光時資料L(x)的取入。

在步驟S103(第18圖)的詳細判定中，如第20圖所示，首先輸入屬於發光部25無發光下的攝影資料之無發光時資料C(x)(S301)。然後，藉由以在簡易判定處理的步驟S201(第19圖)所輸入之發光時資料L(x)減去無發光時資料C(x)，來計算差分資料D(x)(S302)。

在接下來的步驟S303中，對上述的差分資料D(x)，計算重心位置(射入位置)。在此，本實施例中，由於計算負載的減輕，故藉由與實施例1相同之簡易的計算方法來算出重心位置。

在接下來的步驟S304中，對以上述方式所算出的重心位置，判定是否位於受光區263內的感測區(參照實施例1的第6圖)。

若在步驟S304中判定重心位置位於感測區，且在既定的感測距離(參照實施例1的第7圖)有感測對象時(S304：是)，進行肯定的判定(S305)，如第18圖中步驟S105所示般輸出感測信號。另一方面，當判定重心位置在感測區外時(S304：否)，則成為非感測而移行至非動作期間，等待下一次的動作期間(S315)。

如上所述，本實施例的感測人體感應器1中，係經由簡易判定與詳細判定之兩階段的判定來實現感測。利用此人體感測器1的感測處理中，不需每次都執行計算負載高的詳細判定處理(第20圖)，只要在已藉簡易判定進行肯定的判定時執行即可。在感測人體感應器1大部分的動作期間，僅進行簡易判定，只在實際上進行手遮蔽操作的情況等，才執行詳細判定。藉此，可降低計算負載及受光動作的執行次數，而有效地降低消耗電力。

當鉢面150所產生的鏡面反射光作用於該感測人體感應器1時，若僅進行依據重心位置的詳細判定，會有與習知的感應器同樣產生錯誤感測之可能性。另一方面，在鏡面反射光的射入中由於各像素260之受光量的時間變化變小，故若為簡易判定，則可導出否定的判定之可能性甚高。只要以簡易判定可獲得否定的判定結果，則可事先預防在產生鏡面反射光的情況下執行詳細判定。藉此，本實施例的感測人體感應器1中，可事先預防：鏡面反射光的產生→由詳細判定所產生的錯誤判定→錯誤感測→水龍頭的錯誤作動之不良循環，而能提升感測性能。

如上所述，本實施例的感測人體感應器1為感測性能與節能性能兼備之具優良特性的感應器。而具備此感測人體感應器1的自動水龍頭16為錯誤作動少且節能性能高之優良的製品。

再者，本實施例的感測人體感應器1中，於簡易判定處理和詳細判定處理之間共同使用發光時資料L(x)。藉此，可減少線感應器261之受光動作的執行次數。

另外，本實施例中，以簡易判定進行肯定的判定時，僅執行一次詳細判定處理。亦可連續地執行複數次的詳細判定處理來取代。於此情況，較佳為藉由一面嚴格地設定各次之詳細判定的判定基準來抑制錯誤感測，一面執行複數次基於此嚴格的判定基準之詳細判定，來抑制感測遺漏。

更且，關於詳細判定處理，亦可置換為其他實施例的感測處理。

此外，關於其他的構成及作用效果，係與實施例1同樣。

(實施例6)

本實施例係依據實施例1之感測人體感應器，排除鏡面反射光之方法的例子。關於此內容，將參照第1圖、第21圖～第27圖來說明。

第1例的感測人體感應器係與實施例1同樣為在設有狹縫孔的元件盒(第2圖中的符號252)中覆蓋LED元件的感應器，第2例的感測人體感應器為已卸除元件盒的感應器。

第1例的感測人體感應器中，由於LED元件251的光係藉狹縫孔而聚光，故由感測對象T(第21圖)射入線感應器261之反射光的光量會變小。另一方面，光量分布的波形成為比較銳利的形狀。第22圖的b1、b2均為藉由反射率高的白色感測對象T而擴散反射之反射光的光量分布例。另外，第21圖中，θ表示基於感測對象T之光的反射角，S表示LED元件251與線感應器261的偏移量，f表示受光透鏡26A的焦點距離。

因此等擴散反射所產生的波形，隨著第21圖的距離L變小，光量會變大，而其峰值強度變強。此時之峰值強度的變化對應於距離L的變化，即對應於線感應器261上之X方向之距離d的大小。其變化具規則性，大致沿著峰值強度曲線Q變化。

對此，在來自位於非感測距離之盆部151(第1圖)之鉢面150的鏡面反射所產生之反射光的光量分布的波形a1中，如第22圖所示，與擴散反射所產生的反射光相比較，峰值強度變得特別大。於是，若以上述峰值強度曲線Q作為基準來預估邊際，藉以設定臨界值R的曲線，便可確實地判別呈現超出臨界值R之峰值強度的鏡面反射光(第23圖)。另一方面，若在線感應器261的感測區內檢測一定以上的光量且峰值強度比臨界值R低的反射光，便可感測基於感測距離內的感測對象T所產生之反射光的波形b1(第24圖)。另外，關於波形b2，亦相同。

其次，基於第2例之感測人體感應器的線感應器261之光量分布如第25圖所示。該圖中的波形b3係來自感測對象T之擴散反射所產生之反射光的光量分布例。波形a2係來自盆部150(第1圖)之鉢面150的鏡面反射所產生之反射光的光量分布例。其中，在該圖中，將以峰值除以各像素的光強度所得的值設為縱軸，將兩個波形重疊來顯示。如由該圖得知般，波形b3成為寬的波形，而波形a2成為急遽且銳利的形狀。在波形b3與波形a2中，波形的尖度存有很大的差異，只要著眼於此尖度的差異，即可辨識兩種波形。

以利用此尖度來辨識波形的方法而言，如第26圖所示，有藉由對波形上部之上升的傾斜梯度所設定的臨界值α來辨識的第1方法。關於波形a2，由於上升的傾斜梯度β大於臨界值α，故可判斷為鏡面反射光的波形。另外，對波形之下降的傾斜梯度設置臨界值，亦可辨識鏡面反射光的波形。

利用尖度來辨識波形的第2方法如第27圖所示，着眼於急遽且尖度高之波形a2的寬度較小者的方法。例如，若對峰值強度之2分之1的強度(高度)中的波形寬度W設置臨界值U，當其寬度W為臨界值U以下時可辨識為鏡面反射光的波形。

另外，亦可併用依據反射光之光量分布的峰值強度的檢測、與依據波形形狀(尖度)的檢測來排除鏡面反射光。另外，關於其他的構成及作用效果，亦與實施例1相同。

以上，藉由實施例詳細說明本發明的具體例，惟此等具體例僅只是揭示專利申請範圍所含之技術的一例。無庸贅述，當然不應藉由具體例的構成或數值等來對專利申請範圍作限定式解釋。專利申請範圍係包含利用習知技術或該技術領域之業者的知識等來將前述具體例多樣地變形或變更的技術。

1．．．感測人體感應器

10．．．自動供水裝置

15．．．洗臉台

150．．．鉢面

151．．．盆部

152．．．排水口

155．．．台

156．．．台面

16．．．水龍頭(自動水龍頭)

160．．．筒體部

161．．．基部

162．．．吐水部

165．．．過濾板

168．．．吐水口

11．．．電磁閥

12．．．供水配管

2．．．感應器單元

21．．．框體

211．．．間隔壁

25．．．發光部

25A．．．投光透鏡

250．．．LED晶片

251．．．LED元件

252．．．遮光性元件盒

253．．．縱向狹縫孔

254．．．透明樹脂

26．．．攝影部

26A．．．受光透鏡

260．．．像素

261．．．線感應器(攝影元件)

263．．．受光區

266、266A、266B、266C．．．保持電路

267．．．積分電路(受光儲存部)

268．．．攝影資料輸出部

269．．．差分運算電路

3．．．控制單元

30．．．控制基板

31．．．攝影控制部

32．．．人體感測部

321．．．差分運算裝置

322．．．重心特別指定裝置

323A．．．第1判定裝置

323B．．．第2判定裝置

324．．．感測輸出裝置

33．．．供水控制部

第1圖為顯示具備實施例1之自動水龍頭的洗臉台之立體剖面圖；

第2圖為顯示實施例1之感應器單元的剖面構造之剖面圖(第1圖中的A-A線箭頭剖面圖)；

第3圖為顯示實施例1之線感應器的立體圖；

第4圖為顯示實施例1之感測人體感應器的系統構成的方塊圖；

第5圖為顯示實施例1之差分資料之生成順序的說明圖；

第6圖為說明實施例1之重心位置之計算方法的說明圖；

第7圖為說明實施例1之感測人體感應器之感測原理的說明圖；

第8圖為顯示成為實施例1之非感測的第1射入圖案例的說明圖；

第9圖為顯示成為實施例1之非感測的第2射入圖案例之說明圖；

第10圖為說明實施例2之空間過濾處理的說明圖；

第11圖為顯示應用於實施例3之空間過濾處理的運算子之說明圖；

第12圖為顯示成為實施例3之感測的射入圖案例之說明圖；

第13圖為顯示成為實施例3之非感測的射入圖案例之說明圖；

第14圖為顯示實施例4之線感應器的電性構成之方塊圖；

第15圖為顯示實施例4之感應器單元的動作之時序圖；

第16圖為顯示實施例4之其他線感應器的電路構成的一部分之方塊圖；

第17圖為顯示包含實施例4之其他線感應器之感應器單元的動作之時序圖；

第18圖為顯示實施例5之感測處理的流程之流程圖；

第19圖為顯示實施例5之簡易判定處理的流程之流程圖；

第20圖為顯示實施例5之詳細判定處理的流程之流程圖；

第21圖為說明實施例6之測距的原理之說明圖；

第22圖為說明實施例6之鏡面反射之檢測方法的第1說明圖；

第23圖為說明實施例6之鏡面反射之檢測方法的第2說明圖；

第24圖為說明實施例6之鏡面反射之檢測方法的第3說明圖；

第25圖為說明實施例6之鏡面反射之其他檢測方法的第1說明圖；

第26圖為說明實施例6之鏡面反射之其他檢測方法的第2說明圖；

第27圖為說明實施例6之鏡面反射之其他檢測方法的第3說明圖；以及

第28圖為說明習知例之錯誤感測的發生機制之說明圖。