(57)【要約】【課題】誤検知が低減され検知性能が向上された人体検知センサ、及び自動水栓を提供すること。【解決手段】検知対象までの距離が所定の検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する測距判定手段３２１と、反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段３２２と、を備えた人体検知センサ１であって、鏡面反射判定手段３２２は、反射光の受光量のうちの最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合に関する閾値判断を実行し、画素数あるいは画素割合が所定の閾値以下であるときに鏡面反射光と判定する。【選択図】図４
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【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、この撮像部に対して所定方向にオフセットして配置された発光部と、を備え、この発光部が投射した光によって生じた反射光を前記撮像部が受光して所定の検知距離の範囲内に位置する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及び前記撮像部による受光が行われる撮像動作を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子を構成する画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記撮像素子を構成する画素が前記所定方向に配列された領域である受光領域における前記反射光の入射位置を特定すると共に、当該入射位置に基づいて三角測量の原理により把握できる検知対象までの距離が前記所定の検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する測距判定手段と、
前記反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段と、
前記測距判定手段により検知対象が前記所定の検知距離の範囲内に属していると判定され、かつ、前記鏡面反射判定手段により鏡面反射光ではないと判定されたときに検知対象の検知状態と判断し、前記測距判定手段により検知対象が前記所定の検知距離の範囲内に属していると判定されても、前記鏡面反射判定手段により鏡面反射光と判定された場合については非検知状態と判断する検知判断手段と、を備え、
前記鏡面反射判定手段は、前記受光領域を構成する少なくとも一部の画素について、前記読出手段が読み出した受光量のうちの最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合に関する閾値判断を実行し、当該画素数あるいは画素割合が所定の閾値以下であるときに鏡面反射光と判定する人体検知センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記鏡面反射判定手段は、前記受光領域を構成する画素のうち前記最大の受光量を呈するピーク画素を中心とし、検知対象である人体による拡散反射光が当該ピーク画素を中心画素として入射したときに前記所定割合以上の受光量を呈する画素範囲を想定したうえで、
当該画素範囲に含まれる画素のうちで前期所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合に関する閾値判断を実行する人体検知センサ。
【請求項３】
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又は２に記載された人体検知センサと、
検知状態であるか非検知状態であるかに応じて前記人体検知センサが出力するセンサ信号を利用し、前記水栓の吐水・止水の切換を実行する給水制御手段と、を備えた自動水栓。
【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て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が知られている。これら自動水栓や自動洗浄装置などには、接近した人体を検知するための人体検知センサが組み込まれている。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、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、外乱光が入射した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を利用した洗面台の自動水栓では、洗面鉢からの鏡面反射光などの外乱光の影響で誤検知が生じるおそれがある。
【０００４】
検知性能の向上を目的として、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し、検知性能を向上できる可能性がある。このような人体検知センサとしては、各画素の受光量の分布波形である受光波形の形状的な特徴を利用して鏡面反射光を排除し、誤検知を低減したセンサが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０７０１２号公報
【特許文献２】特開２０１２−７７４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、受光波形の形状等に着目して鏡面反射光を排除する人体検知センサであっても次のような問題が残されている。すなわち、複数の鏡面反射光が重畳して入射すると、受光波形の形状等が本来の鏡面反射光とは相違し、人体表面による拡散反射光に似通ってくることがあり、鏡面反射光として排除できなくなり誤検知が発生するおそれがある。特に、洗面鉢など凹面状の鉢面に向けて検知領域が設定された人体検知センサの場合、鉢面上の複数箇所で鏡面反射光が同時発生し、複数の鏡面反射光が重畳（合成）して入射する可能性がある。
【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、誤検知が低減され検知精度が向上された人体検知センサ、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、この撮像部に対して所定方向にオフセットして配置された発光部と、を備え、この発光部が投射した光によって生じた反射光を前記撮像部が受光して所定の検知距離の範囲内に位置する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及び前記撮像部による受光が行われる撮像動作を制御する撮像制御手段と、
前記撮像素子を構成する画素の受光量を読み出す読出手段と、
前記撮像素子を構成する画素が前記所定方向に配列された領域である受光領域における前記反射光の入射位置を特定すると共に、当該入射位置に基づいて三角測量の原理により把握できる検知対象までの距離が前記所定の検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する測距判定手段と、
前記反射光が鏡面反射光であるか否かを判定する鏡面反射判定手段と、
前記測距判定手段により検知対象が前記所定の検知距離の範囲内に属していると判定され、かつ、前記鏡面反射判定手段により鏡面反射光ではないと判定されたときに検知対象の検知状態と判断し、前記測距判定手段により検知対象が前記所定の検知距離の範囲内に属していると判定されても、前記鏡面反射判定手段により鏡面反射光と判定された場合については非検知状態と判断する検知判断手段と、を備え、
前記鏡面反射判定手段は、前記受光領域を構成する少なくとも一部の画素について、前記読出手段が読み出した受光量のうちの最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合に関する閾値判断を実行し、当該画素数あるいは画素割合が所定の閾値以下であるときに鏡面反射光と判定する人体検知センサにある（請求項１）。
【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の態様をなす人体検知センサと、
検知状態であるか非検知状態であるかに応じて前記人体検知センサが出力するセンサ信号を利用し、前記水栓の吐水・止水の切換を実行する給水制御手段と、を備えた自動水栓にある（請求項３）。
【００１０】
本発明に係る人体検知センサは、検知対象までの距離を利用して検知対象の存否を判定する前記測距判定手段に加えて、鏡面反射光を判定する前記鏡面反射判定手段を備えている。前記検知判断手段は、前記鏡面反射判定手段により鏡面反射光と判定された場合には、前記測距判定手段による判定結果に関わらず非検知状態と判断する。
【００１１】
複数の鏡面反射光が重畳して入射したとき、受光波形（受光量の分布波形）の形状等が本来の鏡面反射光とは相違し、拡散反射光の受光波形に近づいてくる。そのため、複数の鏡面反射光が重畳して入射したときには、単一の鏡面反射光が入射した場合よりも鏡面反射光の判定難易度が高くなる。
【００１２】
本発明に係る人体検知センサが備える鏡面反射判定手段は、複数の鏡面反射光が重畳した受光波形について、前記最大の受光量を呈するピーク画素近傍の局所領域に着目して鏡面反射光を判定しようとする手段である。この局所領域では、他の反射光の影響が少なく、鏡面反射光の受光波形の尖度がそのまま保持されている可能性がある。
【００１３】
前記鏡面反射判定手段では、前記最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素の領域を前記ピーク画素近傍の局所領域として取り扱っている。そして、前記所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合により、ピーク画素近傍の尖度を定量化している。この画素数あるいは画素割合に関する閾値判断によれば、例えば、複数の鏡面反射光が重畳して入射した場合であっても鏡面反射光として判定でき、誤検知を未然に回避できる。
【００１４】
以上のように、本発明に係る人体検知センサは、誤検知が低減され検知性能が向上された人体検知センサである。この人体検知センサを備える本発明の自動水栓は、誤作動が抑制された動作信頼性の高い水栓である。
【００１５】
本発明に係る人体検知センサに適用する撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳを利用した撮像素子を利用できる。
本発明において、検知対象までの距離が前記所定の検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する方法としては、少なくとも次の２つの方法が含まれる。１つめの方法は、入射位置に基づいて実際に検知対象までの距離を求め、その距離が検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する方法である。２つめの方法は、前記受光領域において、前記所定の検知距離の範囲に対応する領域を設定し、この領域に前記入射位置が位置しているか否かを判断することにより、検知対象までの距離が前記所定の検知距離の範囲内に属しているか否かを判定する方法である。
【００１６】
本発明において、ピーク画素近傍の局所領域に着目して鏡面反射光を判定しようとする目的を考慮したとき、前記最大の受光量に対する前記所定割合は、ある程度高い割合を設定することが好ましい。より好ましくは、８０％、９０％などの高い割合を設定することが良い。
ここで、例えば、複数の鏡面反射光が重畳したときの受光波形について、ピークが２つあって、かつ、各ピークの受光量の大きさが同程度である場合もある。このような場合、前記最大の受光量に近い受光量を呈する画素が各ピークの近傍にそれぞれ現れてくる可能性がある。このような場合、前記最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素数は、各ピーク近傍の画素数の合計値となって実際よりも大きくなり、鏡面反射光として判定できなくなるおそれがある。そこで、前記最大の受光量に対して所定割合以上の受光量を呈する画素数等を特定する際、近隣の画素を対象とし、離れて位置する画素を対象外とすることも良い。この場合であれば、一方のピークのみを対象とした閾値判断が可能であり、確実性高く鏡面反射光を判定できる。
【００１７】
本発明における好適な一態様の人体検知センサが備える鏡面反射判定手段は、前記受光領域を構成する画素のうち前記最大の受光量を呈するピーク画素を中心とし、検知対象である人体による拡散反射光が当該ピーク画素を中心画素として入射したときに前記所定割合以上の受光量を呈する画素範囲を想定したうえで、
当該画素範囲に含まれる画素のうちで前期所定割合以上の受光量を呈する画素数あるいは画素割合に関する閾値判断を実行する（請求項２）。
【００１８】
拡散反射光が入射した場合であれば、前記ピーク画素を中心とした前記画素範囲に含まれる画素のうちの大部分が前記所定割合以上の受光量を呈する。一方、鏡面反射光が入射した場合には、前記画素範囲に含まれる画素のうち前記所定割合以上の受光量を呈する画素が少なくなる。このように拡散反射光が入射したときに前記所定割合以上の受光量を呈する画素範囲を対象範囲として設定すれば、鏡面反射光を確実性高く判定できるようになる。
【００１９】
なお、前記画素範囲は、前記発光部の光学仕様と前記撮像部の光学仕様との組合せや、検知対象の表面の性状や、明るさ等の外部要件等によって左右される。この画素範囲を定めるに当たっては、検知対象からの反射光を利用して実験的に決定しても良く、シミュレーションによって決定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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、検知対象による拡散反射光の受光波形を例示する図。
【図６】実施例における、受光波形の重心位置（入射位置）の計算方法の説明図。
【図７】実施例における、三角測量の原理の説明図。
【図８】実施例における、鉢面で反射光が発生する様子を示す説明図。
【図９】実施例における、鉢面からの反射光Ａ〜Ｃが合成される様子を示す説明図。
【図１０】実施例における、合成反射光による誤検知を例示する説明図。
【図１１】実施例における、受光波形の比較を示すグラフ。
【図１２】実施例における、正規化した受光波形の比較を示すグラフ。
【図１３】実施例における、鏡面反射光の第１の判定方法の説明図。
【図１４】実施例における、鏡面反射光の第２の判定方法の説明図。
【図１５】実施例における、鏡面反射光の第３の判定方法の説明図。
【図１６】実施例における、自動水栓の制御フローを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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１６を参照して説明する。
本例の洗面台１５は、図１のごとく、凹状に窪む陶器の鉢１５１が設けられたカウンタ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。鉢１５１の最深部には、水を排水するための排水口１５２が配置されている。
【００２２】
水栓１６は、カウンタトップ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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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からの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に面して発光部２５及び撮像部２６が並列して配置されている。赤外光を発光する発光部２５は、ＬＥＤ素子２５１と投光レンズ２５５とを備えている。撮像部２６は、ラインセンサ２６１と集光レンズ２６５とを備えている。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（所定方向）にオフセットして配置されている。
【００２５】
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ＬＥＤチップ２５０を実装した発光素子である。キャビティ内のＬＥＤチップ２５０は、透明樹脂２５４により封止されている。発光部２５では、縦方向（鉛直方向）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、水平方向の拡がり角を抑えたシャープなスリット光を検知対象に向けて投射可能である。
【００２６】
ラインセンサ２６１は、図２及び図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を有している。ラインセンサ２６１では、これら６４個の画素２６０により受光領域２６３が形成されている。ラインセンサ２６１は、図示しない電子シャッターを備えており、この電子シャッターを用いて受光（露光）時間を調整可能である。ラインセンサ２６１は、受光量を表す２５６階調の画素値が各画素２６０の並び順に配列された１次元の撮像データを、受光動作を実行する毎に出力する。
【００２７】
本例のセンサユニット２では、発光部２５と撮像部２６とのオフセット方向に対して、受光領域２６３の長手方向が一致するようにラインセンサ２６１が組み込まれている。センサユニット２は、ラインセンサ２６１の撮像範囲の少なくとも一部に鉢面１５０（鉢１５１の内周面）が含まれるように水栓１６に組み込まれている。
【００２８】
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、商用電源から供給される電力により動作する。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。
【００２９】
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（各画素２６０の受光量の分布である受光波形）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、５００ミリ秒。）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。
【００３０】
なお、本例の撮像制御手段３１１は、１回の動作期間内の撮像動作により、ＬＥＤ素子２５１の発光と同期したラインセンサ２６１の露光（受光）と、無発光下のラインセンサ２６１の露光と、を連続的に実行し、２回の露光の差分の受光量を画素毎に求めている。画素毎の差分の受光波形では、周囲光の影響が抑圧され、ＬＥＤ光に起因した反射光の成分が抽出されている。図５は、検知対象である人体による拡散反射光が入射したときに取得される受光波形の例である。同図の横軸ｘは、画素番号（画素位置）を示し、縦軸Ｄ（ｘ）は、画素番号ｘの画素の受光量（画素値）を示している。
【００３１】
検知処理部３２は、検知対象までの距離が閾値以内か否かを判定する測距判定手段３２１、鏡面反射光を判定する鏡面反射判定手段３２２、測距判定手段３２１及び鏡面反射判定手段３２２の判定結果に基づいて検知状態か非検知状態かを判断する検知判断手段３２４、検知状態と判断されたときに検知信号（センサ信号）を出力する検知出力手段３２５としての機能を備えている。
【００３２】
検知判断手段３２４は、測距判定手段３２２により検知対象までの距離が閾値以内と判定され、かつ、鏡面反射判定手段３２２により鏡面反射光ではないと判定されたときに検知対象の検知状態と判断する。一方、検知対象までの距離が閾値以内と判定されても、鏡面反射光と判定された場合については非検知状態と判断する。
【００３３】
測距判定手段３２１は、撮像動作により取得される図５の受光波形（画素毎の受光量分布）を利用して検知対象までの距離に関する判定を実行する。測距判定手段３２１は、第１ステップとして、まず、受光領域２６３に対する反射光の入射位置を特定する測距処理を実行する。本例では、受光波形の重心位置を反射光の入射位置として取り扱っている。その後、第２ステップ（測距判定ルーチン）として、所定の検知領域（図６参照。）内にその重心位置が位置しているか否かを判定することにより、検知対象までの距離が閾値以内であるか否かを判定する。
【００３４】
第１ステップでの重心位置の特定方法について、画素毎の受光量の分布を模式的に表す図６を参照して説明する。この第１ステップでは、受光波形の重心位置を特定するため、まず、受光波形を構成する画素毎の受光量データＤ（ｘ）を積算し、６４画素の画素値の総和ＳＤを計算する。この総和ＳＤは、図６中の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。次に、受光領域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、積算値がＳＤ／２に達したときの画素番号Ｎの画素２６０（黒丸で図示）を受光波形の重心位置として特定する。図６において、積算値ＳＤ／２は、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。この領域は、前記総和ＳＤの領域のうちのクロスハッチングの領域として把握される。
【００３５】
上記第２ステップでは、反射光の入射位置を表す重心位置が、図５及び図６の検知領域内に位置しているか否かが判定される。この検知領域は、センサユニット２を利用した三角測量の原理を根拠として、次の通り設定されている。
本例の洗面台１５におけるセンサユニット２、鉢面１５０、使用者の手の位置関係は、図７のごとく模式的に表現できる。ＬＥＤ光のうち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、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に入射する反射光の入射位置がＬＥＤ素子２５１から遠い側に位置し、距離Ｈが長くなるほどＬＥＤ素子２５１に近く位置する。このように、ラインセンサ２６１に対する反射光の入射位置は、検知対象までの距離に比例しており、この距離の度合いを表す指標（距離指標）となり得る。受光領域２６３（図３）内に設定された検知領域（図５及び図６）は、距離に関する閾値である検知距離（図７）に対応する領域である。上記のように計算された重心位置を入射位置として取り扱い、その重心位置が検知領域内であるか否かの判定は、反射光を生じた検知対象までの距離が図７の検知距離の範囲内であるか否かの判定と全く同義となっている。
【００３６】
ここで、測距判定手段３２１による誤判定の発生状況について、図８を参照して説明する。その誤判定の状況は、鉢面１５０からの反射光が入射した状況である。陶器の鉢面１５０は、表面をなす釉薬面１５０Ｙと、素地面１５０Ｓとの２層構造を有している。釉薬面１５０Ｙは、鏡面に近く反射率が高いので鏡面反射光の反射面となる。素地面１５０Ｓは、面性状が荒く反射率が低いので拡散反射光の反射面となる。
【００３７】
センサユニット２の真正面では、上記の２層構造の鉢面１５０に対して垂直に近くＬＥＤ光が入射する。垂直に近く入射するＬＥＤ光の大部分は、釉薬面１５０Ｙを透過して素地面１５０Ｓに到達し、拡散反射光Ｃとしてセンサユニット２に返ってくる。
ＬＥＤ光は、スリット光であるが、水平方向にもある程度の拡がりを有している。そのため、鉢面１５０に照射されるＬＥＤ光の中には、鉢面１５０に対して斜めに入射するＬＥＤ光が含まれている。特に、発光部２５と撮像部２６とがオフセットされた水平方向において撮像部２６とは反対側に拡がるＬＥＤ光については、鉢面１５０に対する入射角が一層小さくなる。このように鉢面１５０に対してＬＥＤ光が斜めに入射すると、釉薬面１５０Ｙで鏡面反射が発生する可能性が高くなる。さらに、凹状湾曲面を呈する鉢面１５０では、複数箇所で鏡面反射光Ａ・Ｂ等が同時発生する。
【００３８】
鉢面１５０において上記のような反射が発生すると、図９のごとく、鏡面反射光Ａ・Ｂや拡散反射光Ｃなど同時発生した反射光が合成（重畳）されてセンサユニット２に入射する。鉢面１５０の距離で生じた拡散反射光の受光波形（破線）と、図９の合成反射光の受光波形（実線）と、を対比する図１０のごとく、合成反射光の受光波形（実線）では、いずれの反射光の受光量が大きいかによって重心位置が変動し、検知領域内にずれて位置することがある。重心位置が検知領域内にずれて位置した場合、測距判定手段３２１による判定によっては外乱光である合成反射光を排除できず、誤判定が発生する。
【００３９】
前記鏡面反射判定手段３２２は、鉢面１５０による合成反射光（図９参照。）を含め、鏡面反射光を確実性高く判定するために設けられた手段である。
この鏡面反射判定手段３２２による判定方法を説明するため、まず、図１１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９参照。）の受光波形（■プロット）と、の比較を説明する。同図中、▲プロットの受光波形は、白色の試験片を検知領域（図７参照。）内の距離にセットしたときに実測された受光波形である。◆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検知領域内の距離にセットしたときに実測された受光波形である。■プロットの受光波形は、鉢面１５０による合成反射光であり、測距判定手段３２１が誤判定する可能性がある受光波形である。
【００４０】
白色の試験片による拡散反射光の受光波形（▲プロット）と、合成反射光の受光波形（■プロット）とは、ピーク受光量（最大の受光量）が似通っており、対比が比較的容易である。一方、人体表面を模擬した試験片はピーク受光量が小さく、そのままでは、合成反射光の受光波形との対比が容易でない。◆プロットの受光波形と、■プロットの受光波形と、をピーク受光量により正規化すれば、受光量比率を縦軸に規定した図１２のように対比が容易になる。なお、同図では、図１１の■プロットの合成反射光の受光波形を実線で、同◆プロットの拡散反射光の受光波形を破線で示すと共に、対比のため、洗面台１５の金具等による鏡面反射光の受光波形を一点鎖線で示している。
【００４１】
本例の鏡面反射判定手段３２２は、図１２中の一点鎖線の受光波形を鏡面反射光と判定するための第１及び第２の判定方法と、同実線の合成反射光の受光波形（図９の合成反射光）を鏡面反射光と判定するための第３の判定方法と、を備えている。
第１の判定方法は、洗面台１５の金具等の鏡面反射光と、人体表面からの拡散反射光と、をピーク受光量で正規化したときに顕著に現れる傾斜勾配βの違いを利用して鏡面反射光を判定する方法である。図１２から判る通り、人体等の検知対象からの拡散反射光はブロード（なだらか）な波形となる一方、鉢面１５０や金具等による鏡面反射光は急峻でシャープな傾斜勾配が大きい波形となっている。
【００４２】
第１の判定方法では、図１３（横軸：画素番号ｘ、縦軸：受光量Ｄ（ｘ））のごとく、ピーク受光量に向かう立上りの傾斜勾配に閾値αを設け、受光波形の傾斜勾配βがこれよりも大きいときに鏡面反射光と判定される。なお、これに代えて、あるいは加えて、受光波形のピーク受光量から離れる立下りの傾斜勾配に対して閾値を設定し、鏡面反射光を検出することも良い。この判定方法によれば、図１２中、傾斜勾配βが大きい一点鎖線の受光波形を鏡面反射光として判定可能である。一方、同図実線で示す合成反射光については、同図破線の拡散反射光と傾斜勾配βが似通っており、この第１の判定方法によっては鏡面反射光と判定できないおそれがある。
【００４３】
第２の判定方法は、図１４のごとく、受光波形のうち、ピーク受光量の５０％の位置の波形幅（半値幅）Ｗにより受光波形の形状を定量化し、その半値幅Ｗに関する閾値判断によって鏡面反射光を判定する方法である。この判定方法では、所定の閾値よりも半値幅Ｗが小さいとき、鏡面反射光として判定される。この判定方法によれば、図１２中、半値幅Ｗの小さい一点鎖線の受光波形を鏡面反射光として判定可能である。一方、同図の合成反射光（実線）については、一点鎖線の受光波形よりも半値幅Ｗが大きくなっており、拡散反射光（破線）の半値幅Ｗに近づいている。そのため、この第２の判定方法によっては、図１２中の合成反射光を鏡面反射光と判定できないおそれがある。
【００４４】
第３の判定方法は、図１５のごとく、ピーク画素を中心とした局所領域における尖度を定量化して鏡面反射光を判定する方法である。本例では、ピーク画素を中心とした局所領域である所定の画素範囲内において、ピーク受光量の９０％〜１００％の受光量範囲に属する画素数Ｎにより尖度を定量化している。その画素数Ｎが所定の閾値以上であれば、鏡面反射光ではないと判定され、所定の閾値未満であるときに鏡面反射光であると判定される。図１２の合成反射光（実線）は、一点鎖線の鏡面反射光と同様、上記の受光量範囲に属する画素数Ｎが少なくなっている。この第３の判定方法によれば、合成反射光と拡散反射光との区別が可能となり、同実線の合成反射光を確実性高く鏡面反射光と判定可能である。
【００４５】
なお、本例では、人体による拡散反射光がセンサユニット２に入射したとき、ピーク受光量の９０％〜１００％の受光量を呈する画素範囲を実験的に求め、上記の所定の画素範囲（図１５）として設定している。そして、画素数に関する所定の閾値としては、この画素範囲に属する画素数の半分程度の画素数を設定している。なお、画素数に代えて、局所領域である所定の画素範囲に含まれる画素のうち、ピーク受光量の９０％〜１００％の受光量の画素割合を閾値判断の対象としても良い。
【００４６】
本例に代えて、拡散反射光がセンサユニット２に入射したとき、ピーク受光量の９０％〜１００％の受光量を呈する画素範囲をシミュレーション計算によって求め、所定の画素範囲（図１５）として設定することも良い。
なお、本例では、ピーク受光量に対する所定割合として９０％を設定し、この所定割合以上の受光量の画素数を求めている。所定割合としては、９０％よりも高い値であっても良く、これよりも低い値であっても良い。
【００４７】
以下、図１６のフローチャートを利用して、本例の人体検知センサ１の動作を説明する。電源投入されると、まず、前記測距用の撮像動作を含む受光波形取得ルーチンＰ１０１が実行され、取得された受光波形（図５参照。）を利用して測距判定ルーチンＰ１０２が実行される。
【００４８】
この測距判定ルーチンＰ１０２では、受光波形の重心位置（図６参照。）が反射光の入射位置として特定されると共に、その重心位置が所定の検知領域（図６）内に位置しているか否かが判定される。重心位置が所定の検知領域内に位置しており、検知対象までの距離が閾値以内（図７の検知距離の範囲内）であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、続いて鏡面反射光を排除するための鏡面反射判定ルーチンＰ１０４〜Ｐ１０６が実行される。
【００４９】
鏡面反射判定ルーチンＰ１０４〜Ｐ１０６は、それぞれ、上記の第１〜第３の判定方法の処理ルーチンである。鏡面反射判定ルーチンＰ１０４〜Ｐ１０６でそれぞれ鏡面反射光ではないと判定されたとき（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、検知状態と判断され（Ｓ１０８）、検知信号の出力に応じて吐水が開始される（Ｓ１０９）。一方、鏡面反射判定ルーチンＰ１０４〜Ｐ１０６のいずれかの処理ルーチンで鏡面反射光であると判定された場合には（Ｓ１０７：ＮＯ）、非検知状態と判断され（Ｓ１１８）、止水に切り換えられる（Ｓ１１９）。
【００５０】
以上のように本例の人体検知センサ１は、反射光の受光波形の傾斜勾配あるいは半値幅に着目して鏡面反射光を排除する鏡面反射判定ルーチン（前記第１及び第２の判定方法）のほか、ピーク画素近傍の局所的な尖度に着目する鏡面反射判定ルーチン（前記第３の判定方法）を実行する点に技術的な特徴の一つがある。
【００５１】
例えば、鉢面１５０の複数箇所で同時発生した複数の反射光（図８）が重畳した合成反射光（図９）については、入射位置（重心位置）が検知領域内にずれて位置することがあり、測距判定ルーチンでは排除できないおそれがある。さらに、この合成反射光（図９）については、受光波形の傾斜勾配や半値幅によっては鏡面反射光として排除できない場合がある。一方、このような合成反射光であってもピーク画素近傍の局所領域については、合成前の鏡面反射光のピーク形状（尖度）が他の反射光の影響を受けることなくそのまま保存されている可能性が高い。ピーク画素近傍の局所的な尖度に着目する上記の第３の判定方法の鏡面反射判定ルーチンによれば、鏡面反射光が重畳した合成反射光（図９）についても鏡面反射光として適切に判定でき、誤検知を未然に回避できる。
【００５２】
このように、本例の人体検知センサ１は、特に、鉢面１５０による反射光による誤検知が抑制されており、検知性能が向上されたセンサである。そして、この人体検知センサ１を備えた水栓１６は、誤作動が少ない優れた製品となっている。
【００５３】
上記の第３の判定方法の鏡面反射判定ルーチンでは、ピーク画素近傍の局所領域として所定の画素範囲（図１５）を設定している。この所定の画素範囲の設定を省略することも可能である。例えば、反射光の受光波形のピークが１つのみであれば、ピーク受光量に近い受光量を呈する画素はピーク画素近傍の局所領域においてのみ現れてくる。このような場合であれば、ピーク画素を中心とした画素範囲を設定しなくても、例えば、９０〜１００％の受光量を呈する画素数等によってピーク画素近傍の局所領域の尖度を定量化できる。さらに、例えば、２つ以上のピークを有する受光波形の場合では、９０〜１００％の受光量範囲という条件に加えて、画素間距離が短く近くに位置するという条件を設定して適合する画素数を求めれば、ピーク画素近傍の局所領域の尖度を定量化できる。
【００５４】
本例では、反射光の入射位置を特定するに当たって、受光波形の重心位置を求めている。重心位置に代えて、受光波形のピークの位置を入射位置として特定しても良い。さらに、本例では、簡易的な計算により重心位置を算出しているが、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することも良い。
【００５５】
なお、本例は、洗面台１５の水栓１６に人体検知センサ１を適用した例であるが、キッチン用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。
【００５６】
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。
本例では、１次元的に画素が配列されたラインセンサ２６１を撮像素子として採用した例である。撮像素子は、２次元的に画素が配列されたエリアセンサを採用しても良い。
【００５７】
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、変更、あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。
【符号の説明】
【００５８】
１…人体検知センサ、１５…洗面台、１５０…鉢面、１６…水栓（自動水栓）、１１…ソレノイド（給水制御手段）、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…受光領域、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…測距判定手段、３２２…鏡面反射判定手段、３２４…検知判断手段、３２５…検知出力手段、３３…給水制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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