WO2015045215A1

WO2015045215A1 - 自動水栓

Info

Publication number: WO2015045215A1
Application number: PCT/JP2014/002841
Authority: WO
Inventors: 雄喜白井; 安住鎌田
Original assignee: 株式会社Ｌｉｘｉｌ
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2015-04-02
Also published as: JP6169935B2; EP3054057A1; EP3054057A4; CN105556041B; US9598846B2; EP3054057B1; JP2015068120A; US20160201306A1; CN105556041A

Abstract

　自動水栓は、水栓と、水栓の吐水口に設けられ、測距対象からの反射光を撮像する撮像部２６と、撮像部２６が撮像した撮像データをもとに、撮像部２６から測距対象までの距離を測定する距離測定部３２と、距離に対する閾値を設定する閾値設定部３５と、距離測定部３２が測定した距離が閾値設定部３５が設定した閾値よりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知する検知部３４と、検知部３４が検知対象を検知することを契機として水栓を吐水するとともに、検知部３４が検知対象を非検知とすることを契機として水栓を止水する給水制御部３３を備える。閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知することを契機として、閾値の設定値を大きくする。

Description

自動水栓

　本発明は、自動水栓に関する。

　従来より、人体検知センサを利用してユーザの手やシンクに置かれた食器等の検知対象からの反射光を検出し、自動的に吐水する自動水栓が知られている。このような自動水栓の中には、検知対象からの反射光に加えて、吐水流からの反射光を受光した場合、センサの受光量に対する閾値を変更するものも存在する。

　設定された閾値を越える受光量を検出した場合に検知対象を検知する人体検知センサでは、例えば受光量に対する閾値を高めに設定すると、検知対象に対する感度は低くなる。これにより、検知対象を検知しにくい状態に設定されることになり、水栓は止水しやすくなる。ノイズ等の影響を低減できるため、本来検出すべきでないものを検知することによって止水されず、水栓から水が出っぱなしとなることが抑制できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１３７２８９号公報号

　しかしながら、上記のような技術では、例えば食器洗いの最中にユーザが意図しない止水が発生しやすくなると考えられる。このような意図しない止水を抑制するために、人体検知センサの光量に対する閾値を低めに設定すると、今度は食器洗いが終わっても止水されないということも起こりうる。このため、人体検知センサを利用した給水制御において、ユーザの使用感を向上させる技術が求められている。

　本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体検知センサを利用した給水制御において、ユーザの使用感を向上させる技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明のある態様の自動水栓は、水栓と、水栓の吐水口に設けられ、測距対象からの反射光を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した撮像データをもとに、撮像部から測距対象までの距離を測定する距離測定部と、距離に対する閾値を設定する閾値設定部と、距離測定部が測定した距離が閾値設定部が設定した閾値よりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知する検知部と、検知部が検知対象を検知することを契機として水栓を吐水するとともに、検知部が検知対象を非検知とすることを契機として水栓を止水する給水制御部とを備える。閾値設定部は、検知部が検知対象を検知することを契機として、閾値の設定値を大きくする。

　この態様によると、ユーザが食器洗い等を開始することにより、ひとたび検知部が検知対象を検知すると、閾値設定部は閾値を大きくする。これにより、検知部の検知領域が広くなり、ユーザが食器を洗っている最中に、検知対象が検知部の検知領域から外れる可能性が低くなり、意図しない止水が発生する可能性が低くなる。このため、ユーザの使用感を向上させることができる。

　検知部は、距離測定部が測定した距離が閾値設定部が設定した閾値以上のとき、検知対象を非検知とする。ここで閾値設定部は、検知部が検知対象を非検知とすることを契機として、閾値の設定値を小さくしてもよい。この場合、ユーザが食器洗い等を終えることにより、検知部が検知対象を非検知となると、閾値設定部は閾値を小さくする。これにより、検知部の検知領域が狭くなり、検知部が存在しない検知対象を誤検知する可能性が低くなる。結果として、意図しない給水が発生する可能性が低くなり、ユーザの使用感を向上させることができる。

　閾値設定部は、（１）検知部が検知対象を非検知の間は第１閾値を設定し、（２）検知部が検知対象を検知中は、第１閾値よりも大きな第２閾値を設定し、（３）検知部が検知対象を検知中に非検知となった場合、所定の期間経過するまでの間は第１閾値よりも大きく第２閾値以下となる第３閾値を設定し、（４）所定の期間経過後に第１閾値を設定してもよい。これにより、ユーザが食器洗い等を継続中に何らかの理由によって止水しても、ユーザは手等を吐水口に近づけなくても給水が再開されるので、ユーザビリティが向上する。

　閾値設定部は、（１）検知部が検知対象を非検知の間は第１閾値を設定し、（２）検知部が検知対象を検知中は、第１閾値よりも大きな第２閾値を設定し、（３）検知部が検知対象を検知中に非検知となった場合、第２閾値から第１閾値に至るまで閾値を変更しながら設定してもよい。これにより、ユーザが食器洗い等を継続中に何らかの理由によって止水しても、ユーザは手等を吐水口に近づけなくても給水が再開されるので、ユーザビリティが向上する。

　閾値設定部は、水栓の吐水を溜めるシンクの溢れ縁から吐水口までの距離よりも小さい値を第１閾値として設定するとともに、溢れ縁から吐水口までの距離よりも大きい値を第２閾値として設定してもよい。これにより、検知部が非検知のときに検知領域がシンクのボウル部に溜まった溜め水等の反射光を検知しなくなり、意図しない給水を抑制することが可能となる。

　本発明のある態様によれば、人体検知センサを利用した給水制御において、ユーザの使用感を向上させる技術を提供することができる。

実施の形態に係る水栓を備えたシンクの断面図である。実施の形態に係る検知センサの断面図である。実施の形態に係るラインセンサを示す斜視図である。実施の形態に係る制御部の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る差分演算部が実行する差分データの生成手順を説明する図である。実施の形態に係る特徴点特定部が実行する差分データの特徴点の算出手順の一例を説明するための図である。測距対象と撮像部との距離と、差分データの特徴点の位置との関係を説明するための図である。実施の形態に係る制御部が実行する給水制御処理の流れを説明するフローチャートの前半部である。図９（ａ）－（ｃ）は、実施の形態に係る制御部が実行する給水制御処理の流れを説明するフローチャートの後半部である。図１０（ａ）－（ｃ）は、実施の形態に係る制御部が実行する給水制御処理による閾値の時間変化を示す図である。

　図１は、本発明の実施の形態に係る自動水栓１６を備えたシンク１５の断面図である。図１に示すように、シンク１５は、カウンタに設けられた凹状に窪むボウル部１５１と、吐水口１６８が設けられた自動水栓１６とを備えている。自動水栓１６は、カウンタ１５５の上面をなすカウンタトップ１５６上に備えられている。図示はしないが、ボウル部１５１は、その最深部に排水口を備えている。以下、シンク１５として、主に食器洗い等をするための台所用シンクであることを前提として説明する。

　自動水栓１６は、カウンタトップ１５６に対する台座をなす基部１６１と、一端を基部１６１と接続し、他端をボウル部１５１に向ける略円弧状の管路１６０を備える。管路１６０の他端には吐水口１６８が開口しているとともに、検知センサ１の検知面を形成するフィルタ板１６５が備えられている。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。検知センサ１は管路１６０内に配置されている。

　自動水栓１６は、検知センサ１による人体の検知結果をもとに自動で吐水および止水を制御する。一方、基部１６１には開栓用の取っ手１６２が設けられており、ユーザは手動で吐水される流量や吐水温度を調節することができる。シンク１５には制御部３が内蔵されている。給水配管１２および給水配管１２に設けられた水栓（電磁弁）であるソレノイド１１を介して、管路１６０に水が供給される。

　図２は、実施の形態に係る検知センサ１の断面図である。図２に示すように、検知センサ１は、センサユニット２およびフィルタ板１６５を含む。検知センサ１の動作は、シンク１５に内蔵される制御部３によって制御される。検知センサ１、制御部３、およびソレノイド１１の組合せにより、自動水栓が実現される。

　図２に示すように、センサユニット２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２５１およびラインセンサ２６１を筐体２１に収容したユニットである。センサユニット２は、制御部３から電力供給を受けて動作する。センサユニット２には、発光部２５および撮像部２６が取り付けられている。発光部２５はフィルタ板１６５を通して赤外光を照射し、撮像部２６はその反射光を撮像する。赤外光を発光する発光部２５は、ＬＥＤ素子２５１と投光レンズ２５５とを備える。撮像部２６は、ラインセンサ２６１と集光レンズ２６５とを備える。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所定のオフセット量ずらして配置されている。なお、ラインセンサ２６１は、例えばＣＣＤ（charge-coupled device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の既知の固体撮像素子を用いて実現できる。

　ＬＥＤ素子２５１は、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り、赤外光を照射する。発光部２５において、ＬＥＤ素子２５１は、縦方向のスリット孔２５３を設けた遮光性の素子ケース２５２によって覆われている。これにより、発光部２５は、拡がり角が抑制されたシャープな光を測距対象に向けて投射することが可能となる。

　図３は、実施の形態に係るラインセンサ２６１を示す斜視図である。ラインセンサ２６１は、受光量を電気的な物理量に変換する画素２６０が直線的に配列された１次元の撮像センサである。ラインセンサ２６１は、有効画素として６４個の画素２６０を備えている。ラインセンサ２６１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、ボウル部１５１の鉢面１５０に向くように取り付けられる。ラインセンサ２６１の画角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。

　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。ラインセンサ２６１が出力する撮像データは、受光量の度合いを表す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。なお、ラインセンサ２６１は電子シャッター（図示せず）を備えている。ラインセンサ２６１は、電子シャッターを用いて露光時間を調整することにより、撮像データにおける各画素２６０の受光量の飽和を回避することができる。

　図４は、実施の形態に係る制御部３の機能構成を模式的に示す図である。制御部３は商用電源から電力の供給を受けて動作し、センサユニット２およびソレノイド１１を制御する。この制御を実現するために、制御部３は、撮像制御部３１、距離測定部３２、給水制御部３３、検知部３４、および閾値設定部３５を備える。

　撮像制御部３１は、撮像部２６中のラインセンサ２６１とＬＥＤ素子２５１を制御する。より具体的に、撮像制御部３１は、動作期間と非動作期間が交互に現れる間欠動作が行われるようにラインセンサ２６１を制御するとともに、動作期間においてＬＥＤ素子２５１を発光させる。限定はしないが、一例として、撮像制御部３１は、０．３～０．５秒毎に動作期間と非動作期間を設定してラインセンサ２６１を制御する。撮像制御部３１は、前回の動作期間が終了してからインターバル時間が経過するまでの間、ラインセンサ２６１への電源供給を停止して非動作期間を設定し、インターバル時間が経過したときに電源供給を再開して動作期間を設定する。

　撮像制御部３１は、１回の動作期間において、２回の受光動作が実行されるようにラインセンサ２６１を制御する。１回目の受光動作は、ＬＥＤ素子２５１の発光を伴わずに実行される。２回目の受光動作は、ＬＥＤ素子２５１の発光を伴って実行される。撮像制御部３１は、受光動作毎に撮像データが出力されるようにラインセンサ２６１を制御する。

　距離測定部３２は、ラインセンサ２６１が撮像した撮像データをもとに、ラインセンサ２６１から測距対象までの距離を測定する。距離の測定を実現するために、距離測定部３２は、差分演算部３２１と特徴点特定部３２２とを備える。以下、距離測定部３２における差分演算部３２１と特徴点特定部３２２とについて説明する。

　図５は、実施の形態に係る差分演算部３２１が実行する差分データの生成手順を説明するための図である。差分演算部３２１は、ＬＥＤ素子２５１の発光がない１回目の受光動作による撮像データである無発光時データＣ（ｘ）と、ＬＥＤ光（ＬＥＤ素子２５１の投射光）の下での２回目の受光動作による発光時データＬ（ｘ）とを取り込む。差分演算部３２１は、取り込んだデータを図示しない作業メモリに記録する。

　差分演算部３２１は、作業メモリに記録した発光時データＬ（ｘ）から無発光時データＣ（ｘ）を減算して、両者の差分データＤ（ｘ）を求める。ここで、ｘは、０～６３の画素番号を示し、Ｌ（ｎ）等は、画素番号ｎの画素の画素値を表す。周囲光に加えてＬＥＤ光有りの発光時データＬ（ｘ）から、周囲光のみの無発光時データＣ（ｘ）を、差し引いた差分データＤ（ｘ）は、周囲光の影響が抑制され、ＬＥＤ光に応じた反射光の成分となる。

　特徴点特定部３２２は、差分演算部３２１が求めた差分データＤ（ｘ）について、特徴点の位置を計算する。ここで「差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置」とは、測距対象の距離を測定するために用いる差分データＤ（ｘ）上の位置である。より具体的に、差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置は、差分データＤ（ｘ）上の位置に対応するラインセンサ２６１上の位置で表される。ラインセンサ２６１上の位置は、例えばラインセンサ２６１の画素番号で表すことができる。なお、ラインセンサ２６１の画素番号は必ずしも整数値でなくてもよく、サブピクセルを示す実数値であってもよい。

　特徴点特定部３２２が算出する差分データＤ（ｘ）の特徴点は、測距対象の距離を測定するために利用できればどのようなものでもよく、例えば差分データＤ（ｘ）を頻度分布と見なしたときの、モードやメジアン、重心等に対応する点である。実施の形態に係る特徴点特定部３２２は、計算負荷の軽減のため、簡易的な計算方法により算出する重心位置を特徴点とする。以下この算出方法について、横軸に画素番号ｘ、縦軸に画素値（受光量）Ｄ（ｘ）が規定された図６を参照して説明する。

　図６は、実施の形態に係る特徴点特定部３２２が実行する差分データＤ（ｘ）の特徴点の算出手順の一例を説明するための図である。図６は、横軸をｘ、すなわちラインセンサ２６１の画素番号とし、縦軸をｘの関数である差分データＤ（ｘ）の値、すなわち反射光の光量とした場合のグラフである。

　特徴点特定部３２２は、まず、差分データＤ（ｘ）を積算し、ラインセンサ２６１の６４画素の画素値の総和ＳＤを求める。図６において、総和ＳＤは、右上がりの斜線ハッチングで示す領域の面積に相当する。特徴点特定部３２２は、受光エリア２６３の左端の画素番号ゼロの画素から順番に各画素２６０の画素値を積算し、その積算値がＳＤ／２に達したときの画素番号Ｎの画素（黒丸で図示）の位置を、差分データＤ（ｘ）の重心位置とする。図６において、積算値ＳＤ／２は、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。この領域は、総和ＳＤの領域に包含されており、図６において、クロスハッチの領域として把握される。なお、図６における「閾値Ｔ」については後述する。

　ユーザの手や茶碗等の洗い物等、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）は、一般に図６に示すような山型の分布となる。ここで、差分データＤ（ｘ）の特徴点（例えば重心位置）は、撮像部２６から測距対象までの距離によって異なる。

　図７は、測距対象と撮像部２６との距離と、差分データＤ（ｘ）の特徴点の位置との関係を説明する図である。図７は、図１に示したシンク１５におけるセンサユニット２、ボウル部１５１の鉢面１５０、およびユーザの手の位置関係を模式的に示している。図７に示すように、ＬＥＤ素子２５１が照射したＬＥＤ光のうち測距対象である手による反射光がラインセンサ２６１に入射する際、撮像部２６と測距対象との距離によって入射位置が異なる。

　撮像部２６と測距対象との距離が短いほど、ラインセンサ２６１に対する入射位置は、図７において右側となり、距離が長くなるほど左側に位置することになる。具体的に、撮像部２６と測距対象との距離がＬ１のとき、その反射光はラインセンサ２６１上の点Ｐ１に入射する。撮像部２６と測距対象との距離がＬ１よりも長いＬ２であると、その反射光はラインセンサ２６１上の点Ｐ２に入射する。図７において、点Ｐ２は点Ｐ１よりも左側となる。なお、図６において図中左から右に向かうｘ軸は、図７においては図中右から左に向かう。したがって、撮像部２６と測距対象との距離が短いほど、その反射光の差分データＤ（ｘ）の特徴点のｘ座標が小さくなる。つまり、撮像部２６から測距対象までの距離と、特徴点である重心のラインセンサ２６１におけるｘ座標の値とは、一対一対応する。

　以上より、特徴点特定部３２２は、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）における特徴点のｘ座標を求めることにより、撮像部２６と測距対象との距離を求めることができる。なお、図７においてＬ３は、撮像部２６から鉢面１５０までの距離である。

　図４の説明に戻る。閾値設定部３５は、距離測定部３２が測定した距離Ｌに対する閾値Ｔを設定する。検知部３４は、距離測定部３２中の特徴点特定部３２２が測定した距離Ｌが、閾値設定部３５が設定した閾値Ｔよりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知する。一方、検知部３４は、特徴点特定部３２２が測定した距離Ｌが、閾値設定部３５が設定した閾値Ｔ以上の場合、検知対象を非検知とする。したがって、閾値設定部３５が設定する閾値Ｔは、検知部３４が測距対象を検知対象とするか否かを特定するために定められた検知対象特定閾値である。閾値Ｔの値が大きい場合、小さい場合と比較して、検知部３４が測距対象を検知対象とする領域が広くなる。閾値設定部３５は、閾値Ｔの設定を、ラインセンサ２６１の画素番号（サブピクセルも含む）を設定することで実現できる。

　給水制御部３３は、検知部３４が検知対象を検知することを契機としてソレノイド１１を開き、自動水栓１６を吐水する。給水制御部３３は、検知部３４が検知対象を検知している間は吐水を継続する。給水制御部３３はまた、検知部３４が検知対象を非検知とすることを契機としてソレノイド１１を閉じ、自動水栓１６を止水する。給水制御部３３は検知部３４が検知対象を非検知の間は止水を継続する。このように、給水制御部３３は検知部３４の検知結果に応じて自動水栓１６の給水を制御する。したがって、閾値設定部３５が設定する閾値Ｔは、給水制御部３３が自動水栓１６を給水するか止水するかを特定するための水栓制御閾値としても機能する。閾値Ｔの値が大きいほど自動水栓１６は給水しやすくなり、閾値Ｔの値が小さいほど自動水栓１６は止水しやすくなる。

　上述したように、実施の形態に係るシンク１５は、台所等に設置され食器洗い等の用途が想定されている。検知部３４の検知の有無を給水制御に利用する場合、検知対象特定閾値である閾値Ｔの設定値によって、食器洗いの使い勝手が大きく異なる。例えば、閾値Ｔを小さく設定して検知部３４の検知領域を狭くすると、シンク１５に置かれた食器や、溜め水等からの鏡面反射による誤検知は発生しづらくなる。しかしながら、例えば大皿などの食器を洗っている最中に、検知対象が検知部３４の検知領域から外れる可能性が高くなり、ユーザが意図しない止水が発生する可能性も高くなる。

　一方、閾値Ｔを大きく設定して検知部３４の検知領域を広くすると、食器洗い中にユーザが意図しない止水は発生しづらくなるが、鏡面反射による誤検知が発生しやすくなる。

　そこで実施の形態に係る閾値設定部３５は、検知対象特定閾値である閾値Ｔの設定にヒステリシスを持たせる。より具体的には、閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知することを契機として、閾値Ｔの設定値を大きくする。また閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を非検知とすることを契機として、閾値Ｔの設定値を小さくする。

　ユーザが食器洗い等を開始することにより、ひとたび検知部３４が検知対象を検知すると、閾値設定部３５は閾値Ｔを大きくする。これにより、検知部３４の検知領域が広くなり、ユーザが食器を洗っている最中に、検知対象が検知部３４の検知領域から外れる可能性が低くなり、意図しない止水が発生する可能性が低くなる。

　またユーザが食器洗いを終えることにより、検知部３４が検知対象を非検知となると、閾値設定部３５は閾値Ｔを小さくする。これにより、検知部３４の検知領域が狭くなり、検知部３４が存在しない検知対象を誤検知する可能性が低くなる。結果として、意図しない給水が発生する可能性が低くなる。

　以下、実施の形態に係る閾値設定部３５が設定する閾値についてより詳細に説明する。

　実施の形態に係る自動水栓１６を備えたシンク１５がキッチン等に設置され、制御部３の電源が投入されると、閾値設定部３５は、検知対象特定閾値である閾値Ｔのデフォルトの設定値として、第１閾値Ｔ１を設定する。第１閾値Ｔ１は、検知部３４が検知対象を非検知の場合に閾値設定部３５が設定する閾値である。また、閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知中は、第１閾値よりも大きな第２閾値を設定する。

　第１閾値Ｔ１および第２閾値Ｔ２の具体的な設定値は、自動水栓１６の吐水口１６８からシンク１５のカウンタトップ１５６までの距離や、吐水口１６８からボウル部１５１までの距離、想定される使用状況等を考慮して実験により定めればよい。一例として、第１閾値Ｔ１は、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から８０ｍｍから１４０ｍｍまでの間のいずれかの距離となるように、ラインセンサ２６１の画素番号を設定する。検知部３４の検知領域が吐水口１６８から８０ｍｍよりも短いと、検知物を吐水口１６８にかなり近づけないと検知部３４が検知しないため吐水されず使い勝手が低下する。また、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から１４０ｍｍよりも長いと、シンク１５のボウル部１５１にある鍋やその鍋に溜まった水の揺らぎを検知部３４が検知対象として誤検知する割合が増加し、ユーザの使い勝手が低下する。

　第１閾値Ｔ１を、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から８０ｍｍから１４０ｍｍまでの間のいずれかの距離となるように設定すると、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から自動水栓１６の吐水を溜めるシンク１５の溢れ縁までの距離よりも短くなる。これにより、検知部３４の検知領域がシンク１５のボウル部１５１に溜まった溜め水等の反射光を検知しなくなり、意図しない給水を抑制することが可能となる。

　第２閾値Ｔ２の設定例としては、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から１６０ｍｍから２４０ｍｍまでの間のいずれかの距離となるように、ラインセンサ２６１の画素番号を設定する。吐水中に検知部３４の検知領域が吐水口１６８から１６０ｍｍよりも短いと、食器洗い等のユーザが意図しない止水が発生しやすくなり、ユーザの使い勝手が低下する。吐水中に検知部３４の検知領域が吐水口１６８から２４０ｍｍよりも長いと、シンク１５のボウル部１５１に積み上げた食器などを検知し、意図しない給水状態が継続する可能性が高まる。

　また第２閾値Ｔ２を、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から１６０ｍｍから２４０ｍｍまでのいずれかの距離となるように設定すると、検知部３４の検知領域が吐水口１６８から自動水栓１６の吐水を溜めるシンク１５の溢れ縁までの距離よりも長くなる。なお、第２閾値Ｔ２に設定する値の上限値は、吐水口１６８からボウル部１５１の鉢面１５０までの距離（図７におけるＬ３）よりも短い。

　図８は、実施の形態に係る制御部３が実行する給水制御処理の流れを説明するフローチャートの前半部である。本フローチャートにおける処理は、制御部３の電源が投入されるときに開始する。

　閾値設定部３５は、第１閾値Ｔ１を設定する（Ｓ２）。距離測定部３２は、測距対象の反射光の差分データＤ（ｘ）をもとに、測距対象の距離を測定する（Ｓ４）。測距対象の距離が第１閾値Ｔ１以上の間は（Ｓ６のＮ）、検知部３４は検知対象を非検知とし、給水制御部３３は自動水栓１６を吐水させることなくステップＳ４に戻って測距対象の距離測定が継続される。

　測距対象の距離が第１閾値Ｔ１よりも短い場合（Ｓ６のＹ）、検知部３４は測距対象を検知対象として検知する。ここで、測距対象の距離の測定（Ｓ４）と、測距対象の距離が第１閾値Ｔ１よりも短いかの判定は、複数回繰り返して判定の信頼性を高めるようにしても良い。閾値設定部３５、第２閾値Ｔ２を設定する（Ｓ８）。ここで検知部３４が検知対象を検知することを契機として閾値設定部３５が設定する第２閾値Ｔ２は、検知部３４が検知対象を非検知の場合に設定する第１閾値Ｔ１よりも大きな値である。

　給水制御部３３は、検知部３４が検知対象を検知することを契機として、ソレノイド１１を開栓して自動水栓１６に給水させる（Ｓ１０）。自動水栓１６が給水中も、距離測定部３２は、測距対象の距離を測定する（Ｓ１２）。測距対象の距離が第２閾値Ｔ２未満の間は（Ｓ１４のＹ）、検知部３４が検知対象を検知中であるため、給水制御部３３は自動水栓１６の給水を継続する。

　測距対象の距離が第２閾値Ｔ２以上となると（Ｓ１４のＮ）、本フローは図９に示す制御移行Ｃに移行する。

　図９（ａ）－（ｃ）は、実施の形態に係る制御部３が実行する閾値制御処理の流れを説明するフローチャートの後半部である。

　図９（ａ）は、制御部３が実行する給水制御処理の第１の例を示すフローチャートの後半部である。図９（ａ）に示すフローチャートでは、測距対象の距離が第２閾値Ｔ２以上となると、給水制御部３３はソレノイド１１を閉栓して自動水栓１６を止水する（Ｓ１６）。給水制御部３３が自動水栓１６を止水すると、本フローは図８に示す制御移行Ａに戻り、ステップＳ２に示す第１閾値設定処理からステップＳ１６に示す止水処理までの処理を繰り返す。

　図９（ａ）は、閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知中に非検知となった場合、即座に閾値Ｔを第１閾値Ｔ１に戻す場合の例を示すフローチャートである。ここでユーザが食器洗い等をするときに、検知部３４が検知対象を検知中から非検知となる状況として、ひとつは食器洗いが終わってシンク１５のボウル部１５１から検知対象物がなくなった場合が考えられる。この他の状況として、ユーザが食器洗いを継続中に、例えば洗い物を大きく動かしたなどの理由により、測距対象が検知部３４の検知領域から一時的に外れてしまうことも考えられる。この場合、閾値Ｔが第１閾値Ｔ１となっていると、ユーザは手などを吐水口１６８に近づけなければ吐水されないとなると不便である。

　そこで閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知中に非検知となった場合、所定の期間経過するまでの間は第１閾値Ｔ１よりも大きく第２閾値Ｔ２以下となる第３閾値Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ３≦Ｔ２）を設定し、所定の期間経過後に、第１閾値Ｔ１に設定してもよい。これにより、ユーザが食器洗いを継続中に何らかの理由によって止水しても容易に給水を再開できるので、ユーザビリティが向上する。

　ユーザが食器洗いを継続中に何らかの理由によって止水しても、ユーザは手等を吐水口１６８に近づけなくても給水できるので、ユーザビリティが向上する。したがって、「所定の期間」とは、ユーザが意図しない止水が発生したときに、すぐに給水を再開するための便宜として定められた閾値変更猶予期間ということができる。閾値変更猶予期間の具体的な長さは、想定される自動水栓１６の使用態様を考慮して実験により定めればよい。なお、第３閾値Ｔ３は第２閾値Ｔ２よりも小さくなくてもよく、第３閾値Ｔ３と第２閾値Ｔ２とは同じ大きさであってもよい。

　別の例として、閾値設定部３５は、検知部３４が検知対象を検知中に非検知となった場合、第２閾値Ｔ２から第１閾値Ｔ１に至るまで閾値を連続的または段階的に変更しながら設定してもよい。この場合も、上述した第３閾値Ｔ３を設定する場合と同様に、ユーザが食器洗いを継続中に何らかの理由によって止水しても容易に給水を再開できるので、ユーザビリティが向上する。

　図９（ｂ）は、制御部３が実行する給水制御処理の第２の例を示すフローチャートの後半部である。図９（ｂ）に示すフローチャートも、図９（ａ）に示すフローチャートと同様に、測距対象の距離が第２閾値Ｔ２以上となると、給水制御部３３はソレノイド１１を閉栓して自動水栓１６を止水する（Ｓ１８）。

　閾値設定部３５は、検知部が検知対象を検知中に非検知となることを契機として、第３閾値Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ３≦Ｔ２）を設定する（Ｓ２０）。閾値設定部３５は、図示しないタイマを開始する（Ｓ２２）。

　タイマ開始から所定の閾値変更猶予期間が経過するまでの間（Ｓ２４のＮ）、距離測定部３２は測距対象の距離を測定する（Ｓ２６）。距離測定部３２が測定した距離が第３閾値Ｔ３よりも長い場合（Ｓ２８のＮ）、時間比較処理であるステップ２４に戻る。距離測定部３２が測定した距離が第３閾値Ｔ３未満の場合（Ｓ２８のＹ）、本フローは図８に示す制御移行Ｂに戻る。この結果、閾値Ｔは第２閾値Ｔ２に設定され、自動水栓１６は給水状態となる。

　タイマ開始から所定の閾値変更猶予期間が経過すると（Ｓ２４のＹ）、本フローは図８に示す制御移行Ａに戻る。この結果、閾値Ｔは第１閾値Ｔ１に設定され、自動水栓１６は止水状態が確定する。

　図９（ｃ）は、制御部３が実行する給水制御処理の第３の例を示すフローチャートの後半部である。図９（ｃ）に示すフローチャートも、図９（ａ）に示すフローチャートと同様に、測距対象の距離が第２閾値Ｔ２以上となると、給水制御部３３はソレノイド１１を閉栓して自動水栓１６を止水する（Ｓ３０）。

　閾値設定部３５は、現在設定中の閾値Ｔの値をＴ－ΔＴに変更する（Ｓ３２）。ここでΔＴは、閾値Ｔの値変更に用いる閾値Ｔの変更量であり、０＜ΔＴ＜Ｔ２－Ｔ１である。一例としては、ΔＴは第２閾値Ｔ２と第１閾値Ｔ１との差を６等分した値、すなわちΔＴ＝（Ｔ２－Ｔ１）／６である。この場合、閾値Ｔの修正処理であるステップＳ３２が６回繰り返されると、閾値Ｔは第１閾値Ｔ１となる。なお閾値設定部３５は、閾値Ｔの値をＴ－ΔＴに変更した結果、閾値Ｔの値が第１閾値Ｔ１未満となる場合は、第１閾値Ｔ１まで切り上げる。

　上述したように、撮像制御部３１は、０．３～０．５秒毎に動作期間と非動作期間を設定してラインセンサ２６１を制御する。したがって、０．６～１．０秒毎に、距離測定部３２は差分データＤ（ｘ）を得ることができる。ゆえに、距離測定部３２が測距対象の距離を測定するのに要する時間は０．６～１．０秒となる。ΔＴ＝（Ｔ２－Ｔ１）／６とすることで、閾値Ｔが第２閾値Ｔ２から第１閾値Ｔ１に戻るまでの時間は３．０～５．０秒となり、上述した閾値変更猶予期間の具体例と同程度の時間となる。このように、閾値Ｔの変更量ΔＴを、ソレノイド１１の閉栓に要する時間と、撮像部２６の撮像周期とをもとに定めてもよい。

　図９（ｃ）の説明に戻る。閾値設定部３５が設定変更した閾値Ｔの値が第１閾値Ｔ１よりも大きい場合（Ｓ３４のＹ）、距離測定部３２は測距対象の距離を測定する（Ｓ３６）。距離測定部３２が測定した距離が現在設定されている閾値Ｔよりも長い場合（Ｓ３８のＮ）、閾値Ｔの修正処理であるステップＳ３２に戻る。距離測定部３２が測定した距離が第３閾値Ｔ３未満の場合（Ｓ３８のＹ）、本フローは図８に示す制御移行Ｂに戻る。この結果、閾値Ｔは第２閾値Ｔ２に設定され、自動水栓１６は給水状態となる。

　閾値設定部３５が設定変更した閾値Ｔの値が第１閾値Ｔ１となると（Ｓ３４のＮ）、本フローは図８に示す制御移行Ａに戻る。この結果、閾値Ｔは第１閾値Ｔ１に設定され、自動水栓１６は止水状態が確定する。

　図１０（ａ）－（ｃ）は、実施の形態に係る制御部３が実行する給水制御処理による閾値Ｔの時間変化を示す図である。より具体的に、図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す第１の例における給水制御処理による閾値Ｔの時間変化を示す図である。

　図１０（ａ）は、時刻ｔ１において検知部３４が検知対象を検知することを契機として、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第１閾値Ｔ１から第２閾値Ｔ２に変更したことを示している。その後時刻ｔ２において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第２閾値Ｔ２から第１閾値Ｔ１に変更した。さらに時刻ｔ３において検知部３４が検知対象を検知したため閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第２閾値Ｔ２に変更し、時刻ｔ４において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第１閾値Ｔ１に戻した。図１０（ａ）においては、時刻ｔ１からｔ２までの間、および時刻ｔ３からｔ４までの間は自動水栓１６は給水状態であり、それ以外は止水状態である。

　図１０（ｂ）は、図９（ｂ）に示す第２の例における給水制御処理による閾値Ｔの時間変化を示す図である。図１０（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ１において検知部３４が検知対象を検知することを契機として、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第１閾値Ｔ１から第２閾値Ｔ２に変更した。その後時刻ｔ２において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第２閾値Ｔ２から第３閾値Ｔ３に変更した。さらに時刻ｔ３において検知部３４が検知対象を検知したため閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を再び第２閾値Ｔ２に変更し、時刻ｔ４において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第３閾値Ｔ３に設定した。時刻ｔ５に検知部３４が非検知の状態で閾値変更猶予期間が経過したため、閾値設定部３５は、閾値Ｔの設定値を第１閾値Ｔ１に戻した。

　図１０（ｂ）においても、図１０（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ１からｔ２までの間、および時刻ｔ３からｔ４までの間は自動水栓１６は給水状態である。一方図１０（ｂ）においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、および時刻ｔ４から時刻ｔ５の間は、自動水栓１６は閾値変更猶予状態である。それ以外の時刻０からｔ１までの間、および時刻ｔ５移行は自動水栓１６は止水状態である。

　図１０（ｃ）は、図９（ｃ）に示す第３の例における給水制御処理による閾値Ｔの時間変化を示す図である。図１０（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ１において検知部３４が検知対象を検知することを契機として、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を第１閾値Ｔ１から第２閾値Ｔ２に変更した。その後時刻ｔ２において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値をＴ＝Ｔ－ΔＴとする処理を時刻ｔ３までの間に２回繰り返した。

　時刻ｔ３において検知部３４が検知対象を検知したため閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値を再び第２閾値Ｔ２に変更し、時刻ｔ４において検知部３４が非検知となったため、閾値設定部３５は閾値Ｔの設定値が第１閾値Ｔ１となるまで、閾値Ｔの減算処理を繰り返した。時刻ｔ５において閾値Ｔの設定値が第１閾値Ｔ１となった。

　図１０（ｃ）においても、図１０（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ１からｔ２までの間、および時刻ｔ３からｔ４までの間は自動水栓１６は給水状態である。一方図１０（ｃ）においては、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、および時刻ｔ４から時刻ｔ５の間は、自動水栓１６は閾値変更中の状態となる。それ以外の時刻０からｔ１までの間、および時刻ｔ５移行は自動水栓１６は止水状態である。

　以上説明したように、実施の形態に係る自動水栓によれば、人体検知センサを利用した給水制御において、ユーザの使用感を向上させることができる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
（項目）
　水栓の吐水口に設けられ、吐水口から測距対象までの距離を測定する距離測定部と、
　距離に対する閾値を設定する閾値設定部と、
　前記距離測定部が測定した距離が前記閾値設定部が設定した閾値よりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知し、前記距離測定部が測定した距離が前記閾値設定部が設定した閾値以上の場合、検知対象を非検知とする検知部とを備え、
　前記閾値設定部は、前記検知部が検知対象を非検知の間に設定する第１閾値を、前記検知部が検知対象を検知中に設定する第２閾値と比較して、小さな値で設定することを特徴とする検知センサ。

　１　検知センサ、　２　センサユニット、　３　制御部、　１１　ソレノイド（水栓）、　１５　シンク、　１６　自動水栓、　２５　発光部、　２６　撮像部、　３１　撮像制御部、　３２　距離測定部、　３３　給水制御部、　３４　検知部、　３５　閾値設定部、　１６８　吐水口。

　本発明は、自動水栓に利用可能である。

Claims

　水栓と、
　前記水栓の吐水口に設けられ、測距対象からの反射光を撮像する撮像部と、
　前記撮像部が撮像した撮像データをもとに、前記撮像部から測距対象までの距離を測定する距離測定部と、
　距離に対する閾値を設定する閾値設定部と、
　前記距離測定部が測定した距離が前記閾値設定部が設定した閾値よりも短い場合、当該測距対象を検知対象として検知する検知部と、
　前記検知部が検知対象を検知することを契機として前記水栓を吐水するとともに、前記検知部が検知対象を非検知とすることを契機として前記水栓を止水する給水制御部とを備え、
　前記閾値設定部は、前記検知部が検知対象を検知することを契機として、閾値の設定値を大きくすることを特徴とする自動水栓。
　前記検知部は、前記距離測定部が測定した距離が前記閾値設定部が設定した閾値以上のとき、検知対象を非検知とし、
　前記閾値設定部は、前記検知部が検知対象を非検知とすることを契機として、閾値の設定値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓。
　前記閾値設定部は、
　（１）前記検知部が検知対象を非検知の間は第１閾値を設定し、
　（２）前記検知部が検知対象を検知中は、第１閾値よりも大きな第２閾値を設定し、
　（３）前記検知部が検知対象を検知中に非検知となった場合、所定の期間経過するまでの間は第１閾値よりも大きく第２閾値以下となる第３閾値を設定し、
　（４）所定の期間経過後に第１閾値を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の自動水栓。
　前記閾値設定部は、
　（１）前記検知部が検知対象を非検知の間は第１閾値を設定し、
　（２）前記検知部が検知対象を検知中は、第１閾値よりも大きな第２閾値を設定し、
　（３）前記検知部が検知対象を検知中に非検知となった場合、第２閾値から第１閾値に至るまで閾値を変更しながら設定することを特徴とする請求項１または２に記載の自動水栓。
　前記閾値設定部は、前記水栓の吐水を溜めるシンクの溢れ縁から前記吐水口までの距離よりも小さい値を第１閾値として設定するとともに、前記溢れ縁から前記吐水口までの距離よりも大きい値を第２閾値として設定することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の自動水栓。