人体検知センサ及び自動水栓
【課題】検知性能と省エネルギー性能とを両立した人体検知センサを提供すること。
【解決手段】発光部２５が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部２６で受光して被検知対象を検知する人体検知センサ１は、発光部２５による発光動作、及び撮像部２６による受光動作を制御する撮像制御手段３１１と、反射光を受光したラインセンサ２６１の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段３２１と、第１の判定手段３２１が肯定的に判定したときに、ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段３２２と、を備えている。
【解決手段】発光部２５が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部２６で受光して被検知対象を検知する人体検知センサ１は、発光部２５による発光動作、及び撮像部２６による受光動作を制御する撮像制御手段３１１と、反射光を受光したラインセンサ２６１の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段３２１と、第１の判定手段３２１が肯定的に判定したときに、ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段３２２と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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たときに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に適用される人体検知センサが知られている。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、がオフセットして配置されたセンサが知られている。
【０００３】
この人体検知センサは、被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被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利点がある。一方、ＰＳＤで取得できる情報は位置情報のみであり、外乱光の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が洗面台の自動水栓に適用された場合、洗面ボウルからの鏡面反射光など外乱光の影響で誤検知が生じることがある。
【０００４】
外乱光の影響を抑えて検知性能を向上するために、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（例えば、特許文献１参照。）。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でき、検知性能を向上できる可能性がある。
【０００５】
しかしながら、前記従来の撮像素子を利用した人体検知センサでは、次のような問題がある。すなわち、撮像素子を利用すれば誤検知を抑制できる可能性がある一方、ＰＳＤ等のシンプルな受光素子に比べて消費電力が大きい撮像素子を採用した人体検知センサでは、消費電力が大きくなり省エネルギー効果が損なわれてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を採用することで検知性能の向上を実現すると共に、消費電力の上昇を抑えて良好な省エネルギー性能を実現した人体検知センサ、及び自動水栓を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、該撮像部に対して所定方向にオフセットして配設された発光部を備え、発光部が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部で受光して被検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記発光部による発光動作、及び前記撮像部による受光動作を制御する撮像制御手段と、
前記受光動作に応じて前記撮像素子の各画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記反射光を受光した前記撮像素子の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
該第１の判定手段が肯定的に判定したときに、前記撮像素子における各画素の配列領域である受光エリア内の前記反射光の入射位置を特定し、該入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段と、
該第２の判定手段が被検知対象が有ると判定したときに検知信号を出力する検知出力手段と、を備えた人体検知センサにある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、底部に排水口を設けた鉢の内部に吐水する水栓と、
前記第１の態様の人体検知センサと、
該人体検知センサの検知信号に応じて、前記水栓の吐止水の切替、あるいは吐水量の調整を実行する給水制御手段と、を備え、
前記人体検知センサが備える撮像部の撮像範囲には、前記鉢の内周面が含まれている自動水栓にある。
【００１０】
本発明の第１の態様の人体検知センサは、２種類の判定手段を備えている。第１の判定手段は、前記特定の画素の受光量の時間的な変化を判定する手段である。第２の判定手段は、前記撮像素子に対する反射光の入射位置に基づいて被検知対象の有無を判定する手段である。この人体検知センサでは、前記第２の判定手段による判定が常に実行される訳ではない。前記第１の判定手段により前記時間的な変化量が所定の閾値以上であると判定された場合に限って、前記第２の判定手段による判定が実行される。
【００１１】
反射光の入射位置を特定する処理を含む前記第２の判定手段の実行回数を低減できれば、前記人体検知センサの計算負荷を低減できると共に、判定に必要な受光動作を省略できる。このように計算負荷や受光動作の実行回数を低減できれば、前記人体検知センサの消費電力を効率良く抑制できる。特に、洗面台やキッチン等の自動水栓に前記人体検知センサが適用されたような場合には、手かざし操作等が行われない無操作期間の大半において前記第１の判定手段による判定のみを実行すれば良くなり、消費電力を劇的に削減できる。
【００１２】
一方、洗面台への適用時には、鉢面による鏡面反射光が前記撮像素子に入射することがある。特に、本発明の第２の態様の自動水栓では、前記撮像素子によって撮像される撮像範囲の少なくとも一部に前記鉢面が包含されている。そのため、前記撮像範囲に手の平や手の甲などの被検知対象が存在していないときには、前記鉢面による鏡面反射光が遮られずに前記撮像素子に入射する可能性が高い。
【００１３】
このような鏡面反射光の入射中では、前記第２の判定手段の誤判定が誘発されるおそれがある一方、各画素の受光量の時間的変化が小さくなるので前記第１の判定手段により否定的な判定がなされる可能性が高くなる。前記第１の判定手段による否定的な判定がなされれば前記第２の判定手段の実行を未然に回避でき、該第２の判定手段の誤判定に起因して誘発される誤検知を回避できる。
一方、前記撮像範囲に手の平や手の甲などの被検知対象が存在している状態であれば、鏡面反射光などの外乱光が遮られて前記撮像素子に入射する可能性が低くなる。このような状況であれば、前記第２の判定手段による判定精度が高く確保され、前記人体検知センサによる高精度な検知が実現され得る。
【００１４】
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、検知性能と省エネルギー性能とが両立された優れた特性を備えている。
【００１５】
本発明における第１の判定手段による判定対象となる前記特定の画素は、いずれか１画素であっても良く、いずれか１箇所の範囲に属する複数の画素であっても良く、相互に離れた複数の画素であっても良く、相互に離れた複数の箇所に属する画素であっても良く、前記撮像素子の全画素であっても良い。さらに、前記特定の画素が複数の場合であれば、各画素の受光量の総和の変化について閾値処理を施しても良く、各画素の受光量の変化について個別に閾値処理を施し、閾値を超えた画素の個数をもって受光量の時間的な変化の有無を判定することも良い。
【００１６】
また、前記反射光の入射位置は、前記受光エリアに入射した反射光の重心位置であっても良く、受光量が最大となる画素の位置や、周辺画素の受光量の総和が最大となる位置等であっても良い。さらに、重心位置であれば、数学的に厳密に計算される重心位置であっても良いし、必要とされる精度を確保しつつ簡易的に計算できる重心位置であっても良い。
【００１７】
また、前記第２の判定手段が前記入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する方法としては、例えば、三角測量の原理を利用して前記入射位置に対応する距離を計算し、検知の対象となる検知距離に計算した距離が適合しているか否かに応じて判定する方法や、検知距離に対応する検知エリアを前記受光エリア内に設定しておき、前記入射位置がその検知エリアに属しているか否かに応じて判定する方法等がある。
また、前記自動水栓における吐水量の調整としては、吐水開始や、吐水停止や、吐水量の増減等の調整がある。
【００１８】
また、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの受光量と、前記発光部による光の投射が無いときの受光量と、の差分の受光量を画素毎に求め、各画素の差分の受光量について前記入射位置を特定することが好ましい。
周囲光に加えて前記発光部による投射光有りの受光量から、周囲光のみの受光量を差し引けば、周囲光の影響を抑圧でき投射光に応じた反射光の成分を精度良く抽出できる。このように投射光に応じた反射光の成分が精度良く抽出された前記差分の受光量に基づけば、前記入射位置を高精度に特定でき検知精度を向上できる。
【００１９】
また、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの前記撮像素子の各画素の受光量として、前記第１の判定手段による判定のために実行された前記受光動作に応じて読み出された各画素の受光量を利用することが好ましい。
この場合には、前記撮像部による受光動作の実行回数等を低減でき、効果的に消費電力を低減できる。
【００２０】
また、前記第２の判定手段は、前記撮像素子において前記所定方向に配列された各画素の受光量の総和である総受光量を算出すると共に、
前記所定方向のいずれか一方の端に位置する画素を起点とし、他方の端に向けて各画素の受光量を順番に積算した積算受光量が、前記総受光量の半分に達したときの画素の位置を前記入射位置として特定することが好ましい。
【００２１】
このような入射位置は、前記反射光の重心位置として近似され得る位置である。一般に、反射光の重心位置を厳密に算出しようとすると、各画素の受光量と（重心位置からの）距離との乗算演算等が必要になり、計算処理の負担が過大となるおそれがある。一方、上記のような簡易的な計算方法によれば、重心位置として算出される前記入射位置の位置精度を確保しつつ計算負荷を著しく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例における、自動水栓を備えた洗面台を示す斜視断面図。
【図２】実施例における、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）。
【図３】実施例における、ラインセンサを示す斜視図。
【図４】実施例における、人体検知センサのシステム構成を示すブロック図。
【図５】実施例における、検知処理の流れを示すフロー図。
【図６】実施例における、簡易判定処理の流れを示すフロー図。
【図７】実施例における、詳細判定処理の流れを示すフロー図。
【図８】実施例における、差分データの生成手順を示す説明図。
【図９】実施例における、重心位置の計算方法を説明する説明図。
【図１０】実施例における、検知原理を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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）
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１０を参照して説明する。
本例の洗面台１５は、図１のごとく、凹状に窪むボウル部１５１を設けたカウンタ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。ボウル部１５１は、その最深部に排水口１５２を備えている。
【００２４】
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、基部１６１から延設された略円柱状の胴部１６０と、を有している。胴部１６０は、ボウル部１５１側に向けて傾けた状態で基部１６１に支持されている。ボウル部１５１側に当たる胴部１６０の側面には、先端に吐水口１６８が開口する略円筒形の吐水部１６２が取り付けられている。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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を見込むように発光部２５及び撮像部２６が配設されている。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所定のオフセット量ずれて配置されている。
【００２７】
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、拡がり角が抑制されたシャープな光を被検知対象に向けて投射可能である。
【００２８】
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。本例では、ボウル部１５１の鉢面１５０を見込むようにラインセンサ２６１が配設されている。ラインセンサ２６１の見込み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。
【００２９】
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、受光量に応じた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、本例のラインセンサ２６１は、図示しない電子シャッターを備えている。電子シャッターを用いて露光時間を調整すれば、各画素２６０の受光量の飽和を未然に回避可能である。
【００３０】
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、商用電源から電力の供給を受けて動作する。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。
【００３１】
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、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。撮像制御手段３１１は、前回の動作期間が終了してから所定のインターバル時間（本例では、０．３〜０．５秒程度。）が経過するまでラインセンサ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。
【００３２】
検知処理部３２は、検知処理の実行手段である第１及び第２の判定手段３２１・３２２、検知に応じて検知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。以下の説明では、検知処理部３２による検知処理の大まかな流れについて図５を参照して説明した後、第１及び第２の判定手段３２１・３２２による簡易判定処理（図６）、詳細判定処理（図７）の内容について説明する。
【００３３】
図５の検知処理では、まず、第１の判定手段３２１による簡易判定が実行される（Ｓ１０１）。簡易判定により肯定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第２の判定手段による詳細判定が実行される（Ｓ１０３）。詳細判定においても肯定的な判定がなされたとき（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、検知と判定され（Ｓ１０５）、検知信号が出力される。
【００３４】
一方、ステップＳ１０１の簡易判定、あるいはステップＳ１０３の詳細判定において否定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＮＯ、Ｓ１０４：ＮＯ）、動作期間が終了されて非動作期間に移行し、次回の動作期間が待機される。特に、ステップＳ１０１の簡易判定で否定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０３の詳細判定が実行されることなく、そのまま動作期間が終了される。
【００３５】
第１の判定手段３２１は、図５中のステップＳ１０１の簡易判定の実行手段である。第１の判定手段３２１による簡易判定処理の流れは、図６のフロー図に示す通りである。簡易判定処理では、まず、ＬＥＤ光（ＬＥＤ素子２５１の投射光）の下での撮像データである発光時データＬ（ｘ）が取り込まれる（Ｓ２０１）。ここで、ｘは、０〜６３の画素番号を示し、Ｌ（ｘ）は、画像番号ｘの画素２６０の画素値（受光量）を表している。
【００３６】
この発光時データＬ（ｘ）について、全画素（特定の画素）２６０の画素値の総和Ｓ０が求められる（Ｓ２０２）。また、前回の動作期間の簡易判定処理のステップＳ２０２で算出された画素値の総和Ｓ１（前回値）が読み出される（Ｓ２０３）。そして、｜Ｓ０−Ｓ１｜（Ｓ０とＳ１との差分の絶対値）と、閾値Ｘとの比較が行われ（Ｓ２０４）、｜Ｓ０−Ｓ１｜＞Ｘであれば（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、簡易判定で肯定的な判定がなされる（Ｓ２０５）。
【００３７】
一方、｜Ｓ０−Ｓ１｜≦Ｘであれば（Ｓ２０４：ＮＯ）、ステップＳ２０２で算出された総和Ｓ０が前回値Ｓ１として保存されたうえ（Ｓ２１５）、簡易判定で否定的な判定がなされる（Ｓ２１６）。上記のごとく、簡易判定で否定的な判定がなされた場合には、動作期間が終了されて非動作期間に移行し、次回の動作期間での発光時データＬ（ｘ）の取込が待機される。
【００３８】
第２の判定手段３２２は、図５中のステップＳ１０３の詳細判定の実行手段である。第２の判定手段３２２による詳細判定処理の流れについて、図８〜図１０を適宜、参照しながら図７のフロー図に沿って説明する。図５を参照して上記したごとく、詳細判定処理は、上記の簡易判定により肯定的な判定がなされたことが開始条件となっている。
【００３９】
詳細判定処理では、まず、発光部２５の無発光下の撮像データである無発光時データＣ（ｘ）が取り込まれる（Ｓ３０１）。そして、簡易判定処理のステップＳ２０１（図６）で取り込まれた発光時データＬ（ｘ）から無発光時データＣ（ｘ）を差し引くことで、差分データＤ（ｘ）が計算される（Ｓ３０２）。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）では、図８のごとく、周囲光の影響が抑圧され、ＬＥＤ光に応じた反射光の成分が抽出されている。
【００４０】
続くステップＳ３０３では、上記の差分データＤ（ｘ）について、重心位置（入射位置）が計算される。ここで、本例では、計算負荷の軽減のため、簡易的な計算方法により重心位置を算出している。この計算方法について、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９を参照して説明する。
【００４１】
本例の計算方法では、まず、差分データＤ（ｘ）を積算し、６４画素の画素値の総和ＳＤを求めている。この総和ＳＤは、図９中の右上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。重心位置は、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の画素値を積算していき、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）の位置として計算される。ここで、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、前記総和ＳＤの領域に包含されており、同図において、クロスハッチの領域として把握される。
【００４２】
続くステップＳ３０４では、上記のように計算された重心位置について、受光エリア２６３内の検知エリア（図９参照。）に位置しているか否かが判定される。本例では、センサユニット２による三角測量の原理を根拠として、次に説明するように上記の検知エリアが設定されている。
【００４３】
本例の洗面台１５におけるセンサユニット２、ボウル部１５１の鉢面１５０、使用者の手の位置関係は、図１０のごとく模式的に表現できる。ＬＥＤ光のうち被検知対象である手による反射光の成分がラインセンサ２６１に入射する際、被検知対象までの距離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に対する入射位置が同図中、左側となり、距離Ｈが長くなるほど右側に位置することになる。ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置に基づけば、被検知対象の距離を計測することも可能である。上記のステップＳ３０４の検知エリアは、検知の対象となる検知距離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。ステップＳ３０４のごとく重心位置が検知エリア内であるか否かの判定によれば、図１０の検知距離内に差し入れられた手などの被検知対象の有無を判定可能である。
【００４４】
ステップＳ３０４において重心位置が検知エリアに位置し、図１０の検知距離に被検知対象が有ると判定されると（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、肯定的な判定がなされ（Ｓ３０５）、図５中のステップＳ１０５のごとく検知信号が出力される。一方、重心位置が検知エリア外と判定された場合には（Ｓ３０４：ＮＯ）、非検知となって非動作期間に移行し、次回の動作期間が待機される（Ｓ３１５）。
【００４５】
以上のように本例の人体検知センサ１では、簡易判定と詳細判定という２段階の判定を経由して検知を実現している。この人体検知センサ１による検知処理では、比較的計算負荷の高い詳細判定処理（図７）を毎回実行する必要がなく、簡易判定により肯定的な判定がなされた場合に限って実行すれば良い。人体検知センサ１の大半の動作期間では、簡易判定のみが行われ、実際に手かざし操作がなされた場合等に限って詳細判定が実行されるようになる。これにより、計算負荷及び受光動作の実行回数が著しく低減され、消費電力が劇的に低減される。
【００４６】
この人体検知センサ１に対して、鉢面１５０による鏡面反射光が作用したような場合、鏡面反射光の重心位置に基づく詳細判定では従来のセンサと同様、誤判定が生じる可能性がある。一方、鏡面反射光の入射中には各画素２６０の受光量の時間的変化が小さくなるので、簡易判定であれば否定的な判定を導出できる可能性が高い。簡易判定で否定的な判定結果を得られれば、鏡面反射光に対する詳細判定の実行を未然に回避できる。これにより、本例の人体検知センサ１では、鏡面反射光の発生→詳細判定による誤判定→誤検知→水栓の誤作動という悪循環が未然に回避され、検知性能が向上されている。
【００４７】
このように本例の人体検知センサ１は、検知性能と省エネルギー性能とが両立された優れた特性を備えたセンサである。そして、この人体検知センサ１を備えた自動水栓１６は、誤作動が少なく省エネルギー性能が高い優れた製品となっている。
さらに、本例の人体検知センサ１では、簡易判定処理と詳細判定処理との間で発光時データＬ（ｘ）が共用されている。これにより、ラインセンサ２６１の受光動作の実行回数がさらに低減されている。
【００４８】
なお、本例では、簡易判定で肯定的な判定がなされたとき、詳細判定処理を１回のみ実行している。これに代えて、詳細判定処理を連続的に複数回実行することも良い。この場合には、各回の詳細判定の判定基準を厳しく設定して誤検知を抑制しつつ、その厳しい判定基準による詳細判定を複数回実行することで検知漏れを抑制することが好ましい。
なお、ラインセンサ２６１の各画素２６０に感度のばらつきがある場合には、各画素２６０の画素値を補正してから検知処理を実行することも良い。
【００４９】
なお、本例は、受光動作中の露光時間の長さを制御するために電子シャッターを採用している。電子シャッターは必須ではなく省略することもできるが、電子シャッターに代えて、ラインセンサ２６１に対する光の入射を物理的に遮断する機械式シャッターを採用しても良い。
本例では、簡易的な計算により重心位置を算出したが、計算処理能力に余裕があれば数学的に厳密に重心位置を算出しても良い。
【００５０】
なお、本例は、洗面台１５に人体検知センサ１を適用した例であるが、キッチン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。
【００５１】
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。
【００５２】
以上、実施例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。
【符号の説明】
【００５３】
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、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…第１の判定手段、３２２…第２の判定手段、３２５…検知出力手段、３３…給水制御部
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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たときに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に適用される人体検知センサが知られている。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、がオフセットして配置されたセンサが知られている。
【０００３】
この人体検知センサは、被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被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利点がある。一方、ＰＳＤで取得できる情報は位置情報のみであり、外乱光の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が洗面台の自動水栓に適用された場合、洗面ボウルからの鏡面反射光など外乱光の影響で誤検知が生じることがある。
【０００４】
外乱光の影響を抑えて検知性能を向上するために、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（例えば、特許文献１参照。）。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でき、検知性能を向上できる可能性がある。
【０００５】
しかしながら、前記従来の撮像素子を利用した人体検知センサでは、次のような問題がある。すなわち、撮像素子を利用すれば誤検知を抑制できる可能性がある一方、ＰＳＤ等のシンプルな受光素子に比べて消費電力が大きい撮像素子を採用した人体検知センサでは、消費電力が大きくなり省エネルギー効果が損なわれてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を採用することで検知性能の向上を実現すると共に、消費電力の上昇を抑えて良好な省エネルギー性能を実現した人体検知センサ、及び自動水栓を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、該撮像部に対して所定方向にオフセットして配設された発光部を備え、発光部が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部で受光して被検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記発光部による発光動作、及び前記撮像部による受光動作を制御する撮像制御手段と、
前記受光動作に応じて前記撮像素子の各画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記反射光を受光した前記撮像素子の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
該第１の判定手段が肯定的に判定したときに、前記撮像素子における各画素の配列領域である受光エリア内の前記反射光の入射位置を特定し、該入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段と、
該第２の判定手段が被検知対象が有ると判定したときに検知信号を出力する検知出力手段と、を備えた人体検知センサにある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、底部に排水口を設けた鉢の内部に吐水する水栓と、
前記第１の態様の人体検知センサと、
該人体検知センサの検知信号に応じて、前記水栓の吐止水の切替、あるいは吐水量の調整を実行する給水制御手段と、を備え、
前記人体検知センサが備える撮像部の撮像範囲には、前記鉢の内周面が含まれている自動水栓にある。
【００１０】
本発明の第１の態様の人体検知センサは、２種類の判定手段を備えている。第１の判定手段は、前記特定の画素の受光量の時間的な変化を判定する手段である。第２の判定手段は、前記撮像素子に対する反射光の入射位置に基づいて被検知対象の有無を判定する手段である。この人体検知センサでは、前記第２の判定手段による判定が常に実行される訳ではない。前記第１の判定手段により前記時間的な変化量が所定の閾値以上であると判定された場合に限って、前記第２の判定手段による判定が実行される。
【００１１】
反射光の入射位置を特定する処理を含む前記第２の判定手段の実行回数を低減できれば、前記人体検知センサの計算負荷を低減できると共に、判定に必要な受光動作を省略できる。このように計算負荷や受光動作の実行回数を低減できれば、前記人体検知センサの消費電力を効率良く抑制できる。特に、洗面台やキッチン等の自動水栓に前記人体検知センサが適用されたような場合には、手かざし操作等が行われない無操作期間の大半において前記第１の判定手段による判定のみを実行すれば良くなり、消費電力を劇的に削減できる。
【００１２】
一方、洗面台への適用時には、鉢面による鏡面反射光が前記撮像素子に入射することがある。特に、本発明の第２の態様の自動水栓では、前記撮像素子によって撮像される撮像範囲の少なくとも一部に前記鉢面が包含されている。そのため、前記撮像範囲に手の平や手の甲などの被検知対象が存在していないときには、前記鉢面による鏡面反射光が遮られずに前記撮像素子に入射する可能性が高い。
【００１３】
このような鏡面反射光の入射中では、前記第２の判定手段の誤判定が誘発されるおそれがある一方、各画素の受光量の時間的変化が小さくなるので前記第１の判定手段により否定的な判定がなされる可能性が高くなる。前記第１の判定手段による否定的な判定がなされれば前記第２の判定手段の実行を未然に回避でき、該第２の判定手段の誤判定に起因して誘発される誤検知を回避できる。
一方、前記撮像範囲に手の平や手の甲などの被検知対象が存在している状態であれば、鏡面反射光などの外乱光が遮られて前記撮像素子に入射する可能性が低くなる。このような状況であれば、前記第２の判定手段による判定精度が高く確保され、前記人体検知センサによる高精度な検知が実現され得る。
【００１４】
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、検知性能と省エネルギー性能とが両立された優れた特性を備えている。
【００１５】
本発明における第１の判定手段による判定対象となる前記特定の画素は、いずれか１画素であっても良く、いずれか１箇所の範囲に属する複数の画素であっても良く、相互に離れた複数の画素であっても良く、相互に離れた複数の箇所に属する画素であっても良く、前記撮像素子の全画素であっても良い。さらに、前記特定の画素が複数の場合であれば、各画素の受光量の総和の変化について閾値処理を施しても良く、各画素の受光量の変化について個別に閾値処理を施し、閾値を超えた画素の個数をもって受光量の時間的な変化の有無を判定することも良い。
【００１６】
また、前記反射光の入射位置は、前記受光エリアに入射した反射光の重心位置であっても良く、受光量が最大となる画素の位置や、周辺画素の受光量の総和が最大となる位置等であっても良い。さらに、重心位置であれば、数学的に厳密に計算される重心位置であっても良いし、必要とされる精度を確保しつつ簡易的に計算できる重心位置であっても良い。
【００１７】
また、前記第２の判定手段が前記入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する方法としては、例えば、三角測量の原理を利用して前記入射位置に対応する距離を計算し、検知の対象となる検知距離に計算した距離が適合しているか否かに応じて判定する方法や、検知距離に対応する検知エリアを前記受光エリア内に設定しておき、前記入射位置がその検知エリアに属しているか否かに応じて判定する方法等がある。
また、前記自動水栓における吐水量の調整としては、吐水開始や、吐水停止や、吐水量の増減等の調整がある。
【００１８】
また、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの受光量と、前記発光部による光の投射が無いときの受光量と、の差分の受光量を画素毎に求め、各画素の差分の受光量について前記入射位置を特定することが好ましい。
周囲光に加えて前記発光部による投射光有りの受光量から、周囲光のみの受光量を差し引けば、周囲光の影響を抑圧でき投射光に応じた反射光の成分を精度良く抽出できる。このように投射光に応じた反射光の成分が精度良く抽出された前記差分の受光量に基づけば、前記入射位置を高精度に特定でき検知精度を向上できる。
【００１９】
また、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの前記撮像素子の各画素の受光量として、前記第１の判定手段による判定のために実行された前記受光動作に応じて読み出された各画素の受光量を利用することが好ましい。
この場合には、前記撮像部による受光動作の実行回数等を低減でき、効果的に消費電力を低減できる。
【００２０】
また、前記第２の判定手段は、前記撮像素子において前記所定方向に配列された各画素の受光量の総和である総受光量を算出すると共に、
前記所定方向のいずれか一方の端に位置する画素を起点とし、他方の端に向けて各画素の受光量を順番に積算した積算受光量が、前記総受光量の半分に達したときの画素の位置を前記入射位置として特定することが好ましい。
【００２１】
このような入射位置は、前記反射光の重心位置として近似され得る位置である。一般に、反射光の重心位置を厳密に算出しようとすると、各画素の受光量と（重心位置からの）距離との乗算演算等が必要になり、計算処理の負担が過大となるおそれがある。一方、上記のような簡易的な計算方法によれば、重心位置として算出される前記入射位置の位置精度を確保しつつ計算負荷を著しく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例における、自動水栓を備えた洗面台を示す斜視断面図。
【図２】実施例における、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）。
【図３】実施例における、ラインセンサを示す斜視図。
【図４】実施例における、人体検知センサのシステム構成を示すブロック図。
【図５】実施例における、検知処理の流れを示すフロー図。
【図６】実施例における、簡易判定処理の流れを示すフロー図。
【図７】実施例における、詳細判定処理の流れを示すフロー図。
【図８】実施例における、差分データの生成手順を示す説明図。
【図９】実施例における、重心位置の計算方法を説明する説明図。
【図１０】実施例における、検知原理を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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）
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１０を参照して説明する。
本例の洗面台１５は、図１のごとく、凹状に窪むボウル部１５１を設けたカウンタ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。ボウル部１５１は、その最深部に排水口１５２を備えている。
【００２４】
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、基部１６１から延設された略円柱状の胴部１６０と、を有している。胴部１６０は、ボウル部１５１側に向けて傾けた状態で基部１６１に支持されている。ボウル部１５１側に当たる胴部１６０の側面には、先端に吐水口１６８が開口する略円筒形の吐水部１６２が取り付けられている。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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を見込むように発光部２５及び撮像部２６が配設されている。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所定のオフセット量ずれて配置されている。
【００２７】
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、拡がり角が抑制されたシャープな光を被検知対象に向けて投射可能である。
【００２８】
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。本例では、ボウル部１５１の鉢面１５０を見込むようにラインセンサ２６１が配設されている。ラインセンサ２６１の見込み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。
【００２９】
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、受光量に応じた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、本例のラインセンサ２６１は、図示しない電子シャッターを備えている。電子シャッターを用いて露光時間を調整すれば、各画素２６０の受光量の飽和を未然に回避可能である。
【００３０】
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、商用電源から電力の供給を受けて動作する。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。
【００３１】
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、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。撮像制御手段３１１は、前回の動作期間が終了してから所定のインターバル時間（本例では、０．３〜０．５秒程度。）が経過するまでラインセンサ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。
【００３２】
検知処理部３２は、検知処理の実行手段である第１及び第２の判定手段３２１・３２２、検知に応じて検知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。以下の説明では、検知処理部３２による検知処理の大まかな流れについて図５を参照して説明した後、第１及び第２の判定手段３２１・３２２による簡易判定処理（図６）、詳細判定処理（図７）の内容について説明する。
【００３３】
図５の検知処理では、まず、第１の判定手段３２１による簡易判定が実行される（Ｓ１０１）。簡易判定により肯定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第２の判定手段による詳細判定が実行される（Ｓ１０３）。詳細判定においても肯定的な判定がなされたとき（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、検知と判定され（Ｓ１０５）、検知信号が出力される。
【００３４】
一方、ステップＳ１０１の簡易判定、あるいはステップＳ１０３の詳細判定において否定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＮＯ、Ｓ１０４：ＮＯ）、動作期間が終了されて非動作期間に移行し、次回の動作期間が待機される。特に、ステップＳ１０１の簡易判定で否定的な判定がなされた場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０３の詳細判定が実行されることなく、そのまま動作期間が終了される。
【００３５】
第１の判定手段３２１は、図５中のステップＳ１０１の簡易判定の実行手段である。第１の判定手段３２１による簡易判定処理の流れは、図６のフロー図に示す通りである。簡易判定処理では、まず、ＬＥＤ光（ＬＥＤ素子２５１の投射光）の下での撮像データである発光時データＬ（ｘ）が取り込まれる（Ｓ２０１）。ここで、ｘは、０〜６３の画素番号を示し、Ｌ（ｘ）は、画像番号ｘの画素２６０の画素値（受光量）を表している。
【００３６】
この発光時データＬ（ｘ）について、全画素（特定の画素）２６０の画素値の総和Ｓ０が求められる（Ｓ２０２）。また、前回の動作期間の簡易判定処理のステップＳ２０２で算出された画素値の総和Ｓ１（前回値）が読み出される（Ｓ２０３）。そして、｜Ｓ０−Ｓ１｜（Ｓ０とＳ１との差分の絶対値）と、閾値Ｘとの比較が行われ（Ｓ２０４）、｜Ｓ０−Ｓ１｜＞Ｘであれば（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、簡易判定で肯定的な判定がなされる（Ｓ２０５）。
【００３７】
一方、｜Ｓ０−Ｓ１｜≦Ｘであれば（Ｓ２０４：ＮＯ）、ステップＳ２０２で算出された総和Ｓ０が前回値Ｓ１として保存されたうえ（Ｓ２１５）、簡易判定で否定的な判定がなされる（Ｓ２１６）。上記のごとく、簡易判定で否定的な判定がなされた場合には、動作期間が終了されて非動作期間に移行し、次回の動作期間での発光時データＬ（ｘ）の取込が待機される。
【００３８】
第２の判定手段３２２は、図５中のステップＳ１０３の詳細判定の実行手段である。第２の判定手段３２２による詳細判定処理の流れについて、図８〜図１０を適宜、参照しながら図７のフロー図に沿って説明する。図５を参照して上記したごとく、詳細判定処理は、上記の簡易判定により肯定的な判定がなされたことが開始条件となっている。
【００３９】
詳細判定処理では、まず、発光部２５の無発光下の撮像データである無発光時データＣ（ｘ）が取り込まれる（Ｓ３０１）。そして、簡易判定処理のステップＳ２０１（図６）で取り込まれた発光時データＬ（ｘ）から無発光時データＣ（ｘ）を差し引くことで、差分データＤ（ｘ）が計算される（Ｓ３０２）。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）では、図８のごとく、周囲光の影響が抑圧され、ＬＥＤ光に応じた反射光の成分が抽出されている。
【００４０】
続くステップＳ３０３では、上記の差分データＤ（ｘ）について、重心位置（入射位置）が計算される。ここで、本例では、計算負荷の軽減のため、簡易的な計算方法により重心位置を算出している。この計算方法について、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９を参照して説明する。
【００４１】
本例の計算方法では、まず、差分データＤ（ｘ）を積算し、６４画素の画素値の総和ＳＤを求めている。この総和ＳＤは、図９中の右上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。重心位置は、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の画素値を積算していき、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）の位置として計算される。ここで、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、前記総和ＳＤの領域に包含されており、同図において、クロスハッチの領域として把握される。
【００４２】
続くステップＳ３０４では、上記のように計算された重心位置について、受光エリア２６３内の検知エリア（図９参照。）に位置しているか否かが判定される。本例では、センサユニット２による三角測量の原理を根拠として、次に説明するように上記の検知エリアが設定されている。
【００４３】
本例の洗面台１５におけるセンサユニット２、ボウル部１５１の鉢面１５０、使用者の手の位置関係は、図１０のごとく模式的に表現できる。ＬＥＤ光のうち被検知対象である手による反射光の成分がラインセンサ２６１に入射する際、被検知対象までの距離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に対する入射位置が同図中、左側となり、距離Ｈが長くなるほど右側に位置することになる。ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置に基づけば、被検知対象の距離を計測することも可能である。上記のステップＳ３０４の検知エリアは、検知の対象となる検知距離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。ステップＳ３０４のごとく重心位置が検知エリア内であるか否かの判定によれば、図１０の検知距離内に差し入れられた手などの被検知対象の有無を判定可能である。
【００４４】
ステップＳ３０４において重心位置が検知エリアに位置し、図１０の検知距離に被検知対象が有ると判定されると（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、肯定的な判定がなされ（Ｓ３０５）、図５中のステップＳ１０５のごとく検知信号が出力される。一方、重心位置が検知エリア外と判定された場合には（Ｓ３０４：ＮＯ）、非検知となって非動作期間に移行し、次回の動作期間が待機される（Ｓ３１５）。
【００４５】
以上のように本例の人体検知センサ１では、簡易判定と詳細判定という２段階の判定を経由して検知を実現している。この人体検知センサ１による検知処理では、比較的計算負荷の高い詳細判定処理（図７）を毎回実行する必要がなく、簡易判定により肯定的な判定がなされた場合に限って実行すれば良い。人体検知センサ１の大半の動作期間では、簡易判定のみが行われ、実際に手かざし操作がなされた場合等に限って詳細判定が実行されるようになる。これにより、計算負荷及び受光動作の実行回数が著しく低減され、消費電力が劇的に低減される。
【００４６】
この人体検知センサ１に対して、鉢面１５０による鏡面反射光が作用したような場合、鏡面反射光の重心位置に基づく詳細判定では従来のセンサと同様、誤判定が生じる可能性がある。一方、鏡面反射光の入射中には各画素２６０の受光量の時間的変化が小さくなるので、簡易判定であれば否定的な判定を導出できる可能性が高い。簡易判定で否定的な判定結果を得られれば、鏡面反射光に対する詳細判定の実行を未然に回避できる。これにより、本例の人体検知センサ１では、鏡面反射光の発生→詳細判定による誤判定→誤検知→水栓の誤作動という悪循環が未然に回避され、検知性能が向上されている。
【００４７】
このように本例の人体検知センサ１は、検知性能と省エネルギー性能とが両立された優れた特性を備えたセンサである。そして、この人体検知センサ１を備えた自動水栓１６は、誤作動が少なく省エネルギー性能が高い優れた製品となっている。
さらに、本例の人体検知センサ１では、簡易判定処理と詳細判定処理との間で発光時データＬ（ｘ）が共用されている。これにより、ラインセンサ２６１の受光動作の実行回数がさらに低減されている。
【００４８】
なお、本例では、簡易判定で肯定的な判定がなされたとき、詳細判定処理を１回のみ実行している。これに代えて、詳細判定処理を連続的に複数回実行することも良い。この場合には、各回の詳細判定の判定基準を厳しく設定して誤検知を抑制しつつ、その厳しい判定基準による詳細判定を複数回実行することで検知漏れを抑制することが好ましい。
なお、ラインセンサ２６１の各画素２６０に感度のばらつきがある場合には、各画素２６０の画素値を補正してから検知処理を実行することも良い。
【００４９】
なお、本例は、受光動作中の露光時間の長さを制御するために電子シャッターを採用している。電子シャッターは必須ではなく省略することもできるが、電子シャッターに代えて、ラインセンサ２６１に対する光の入射を物理的に遮断する機械式シャッターを採用しても良い。
本例では、簡易的な計算により重心位置を算出したが、計算処理能力に余裕があれば数学的に厳密に重心位置を算出しても良い。
【００５０】
なお、本例は、洗面台１５に人体検知センサ１を適用した例であるが、キッチン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。
【００５１】
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。
【００５２】
以上、実施例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。
【符号の説明】
【００５３】
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、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…第１の判定手段、３２２…第２の判定手段、３２５…検知出力手段、３３…給水制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該撮像部に対して所定方向にオフセットして配設された発光部を備え、発光部が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部で受光して被検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記発光部による発光動作、及び前記撮像部による受光動作を制御する撮像制御手段と、
前記受光動作に応じて前記撮像素子の各画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記反射光を受光した前記撮像素子の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
該第１の判定手段が肯定的に判定したときに、前記撮像素子における各画素の配列領域である受光エリア内の前記反射光の入射位置を特定し、該入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段と、
該第２の判定手段が被検知対象が有ると判定したときに検知信号を出力する検知出力手段と、を備えた人体検知センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの受光量と、前記発光部による光の投射が無いときの受光量と、の差分の受光量を画素毎に求め、各画素の差分の受光量について前記入射位置を特定する人体検知センサ。
【請求項３】
請求項２において、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの前記撮像素子の各画素の受光量として、前記第１の判定手段による判定のために実行された前記受光動作に応じて読み出された各画素の受光量を利用する人体検知センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記第２の判定手段は、前記撮像素子において前記所定方向に配列された各画素の受光量の総和である総受光量を算出すると共に、
前記所定方向のいずれか一方の端に位置する画素を起点とし、他方の端に向けて各画素の受光量を順番に積算した積算受光量が、前記総受光量の半分に達したときの画素の位置を前記入射位置として特定する人体検知センサ。
【請求項５】
底部に排水口を設けた鉢の内部に吐水する水栓と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載された人体検知センサと、
該人体検知センサの検知信号に応じて、前記水栓の吐止水の切替、あるいは吐水量の調整を実行する給水制御手段と、を備え、
前記人体検知センサが備える撮像部の撮像範囲には、前記鉢の内周面が含まれている自動水栓。
【請求項１】
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、該撮像部に対して所定方向にオフセットして配設された発光部を備え、発光部が投射した光に応じて生じた反射光を撮像部で受光して被検知対象を検知する人体検知センサであって、
前記発光部による発光動作、及び前記撮像部による受光動作を制御する撮像制御手段と、
前記受光動作に応じて前記撮像素子の各画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記反射光を受光した前記撮像素子の特定の画素の受光量の時間的な変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
該第１の判定手段が肯定的に判定したときに、前記撮像素子における各画素の配列領域である受光エリア内の前記反射光の入射位置を特定し、該入射位置に応じて被検知対象の有無を判定する第２の判定手段と、
該第２の判定手段が被検知対象が有ると判定したときに検知信号を出力する検知出力手段と、を備えた人体検知センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの受光量と、前記発光部による光の投射が無いときの受光量と、の差分の受光量を画素毎に求め、各画素の差分の受光量について前記入射位置を特定する人体検知センサ。
【請求項３】
請求項２において、前記第２の判定手段は、前記発光部が光を投射したときの前記撮像素子の各画素の受光量として、前記第１の判定手段による判定のために実行された前記受光動作に応じて読み出された各画素の受光量を利用する人体検知センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記第２の判定手段は、前記撮像素子において前記所定方向に配列された各画素の受光量の総和である総受光量を算出すると共に、
前記所定方向のいずれか一方の端に位置する画素を起点とし、他方の端に向けて各画素の受光量を順番に積算した積算受光量が、前記総受光量の半分に達したときの画素の位置を前記入射位置として特定する人体検知センサ。
【請求項５】
底部に排水口を設けた鉢の内部に吐水する水栓と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載された人体検知センサと、
該人体検知センサの検知信号に応じて、前記水栓の吐止水の切替、あるいは吐水量の調整を実行する給水制御手段と、を備え、
前記人体検知センサが備える撮像部の撮像範囲には、前記鉢の内周面が含まれている自動水栓。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２６９０９（Ｐ２０１２−２２６９０９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２１７５（Ｐ２０１１−９２１７５）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
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