(57)【要約】【課題】本開示は、精度良く床の材質を検出することが可能な検出器を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本開示は、被検出体の表面を検出する検出器１であって、被検出体の表面に沿って移動可能な筐体２と、筐体２に取付けられ、被検出体に向かって発光する発光素子３１と被検出体で反射した光３４を受光する受光素子１３を備えた光センサ４を有し、光センサ４は、発光素子３１と受光素子１３のうち、少なくともいずれか一方を複数備えている構成とした。【選択図】図１
2018078222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の表面を検出する検出器であって、
前記被検出体の表面に沿って移動可能な筐体と、
前記筐体に取付けられ、前記被検出体に向かって発光する発光素子と前記被検出体で反射した光を受光する受光素子を備えた光センサを有し、
前記光センサは、前記発光素子と前記受光素子のうち、少なくともいずれか一方を複数備えている検出器。
【請求項２】
前記受光素子は、フォトダイオードである請求項１に記載の検出器。
【請求項３】
前記受光素子は、前記光の入射位置を検出する位置検出素子である請求項１に記載の検出器。
【請求項４】
前記光センサは、第１の発光素子と第２の発光素子を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の検出器。
【請求項５】
前記第１の発光素子は発光面が第１の方向を向くように配置され、前記第２の発光素子は発光面が前記第１の方向と異なる第２の方向を向くように配置され、
前記光センサは下面を有し、
前記第１の方向と前記第２の方向の交点を通る前記光センサの下面の法線と前記第１の方向とのなす角度と、前記交点を通る前記法線と前記第２の方向とのなす角度の差は５度以上である請求項４に記載の検出器。
【請求項６】
前記光センサは、第１の受光素子と第２の受光素子を備えている請求項１〜５のいずれかに記載の検出器。
【請求項７】
前記第１の受光素子はフォトダイオードであり、
前記第２の受光素子は位置検出素子である請求項６に記載の検出器。
【請求項８】
前記光は前記被検出体の反射点で反射し、
前記反射点における前記被検出体の法線方向と前記第１の受光素子と前記反射点とを結ぶ方向のなす角度と、前記法線方向と前記第２の受光素子と前記反射点とを結ぶ方向とのなす角度との差が５度以上である請求項６または７に記載の検出器。
【請求項９】
前記発光素子と前記受光素子の全てを一直線上に配置した請求項１〜８のいずれかに記載の検出器。
【請求項１０】
前記発光素子は赤外線を発光する請求項１〜９のいずれかに記載の検出器。
【請求項１１】
前記光センサは発光素子から出た光の光軸を変更する光軸変更部材をさらに備えている請求項１〜１０のいずれかに記載の検出器。
【請求項１２】
前記光軸変更部材がレンズである請求項１１に記載の検出器。
【請求項１３】
前記光センサは、前記筐体の外側に配置され、
前記筐体は前記光センサが配置されている方向に移動する請求項１〜１２のいずれかに記載の検出器。
【請求項１４】
前記筐体は車輪をさらに備え、
前記被検出体の表面上を走行可能である請求項１〜１３のいずれかに記載の検出器。
【請求項１５】
前記車輪は少なくとも２つ備えられ、
前記光センサは、２つの前記車輪の前方に配置されている請求項１４に記載の検出器。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の検出器を有し、
前記筐体に、前記床面をブラッシングするパワーブラシと、吸引力を発生する吸引ファンと、前記床面のゴミを吸引して走行経路を掃除するノズルを備えた自走式掃除機。
【請求項１７】
前記床面の検知結果がカーペットであるとき、前記吸引力を強くする請求項１６に記載の自走式掃除機。
【請求項１８】
前記筐体の自律走行を制御する制御部をさらに有した請求項１６または１７に記載の自走式掃除機。
【請求項１９】
前記床面の検知結果がカーペットのときは前記筐体の走行速度を遅くし、前記検知結果が畳のときは前記畳の織目に沿って前記筐体を走行させる請求項１８に記載の自走式掃除機。
【請求項２０】
被検出体に反射した光を受光して前記被検出体を検出する光センサであって、
基板と、
前記基板に設けられ発光する発光素子と、
前記基板に設けられ前記光を受光するフォトダイオードと、
前記基板に設けられ前記光の位置を検出する位置検出素子と、
前記基板と、前記発光素子と、前記フォトダイオードと、前記位置検出素子とを覆うカバーと、を有し、
前記フォトダイオードと前記位置検出素子の出力から前記被検出体の材質を検出する光センサ。
【請求項２１】
前記発光素子と、前記フォトダイオードと、前記位置検出素子は全て一直線上に配置されている請求項２０に記載の光センサ。
【請求項２２】
第２の発光素子をさらに備えた請求項２０または２１に記載の光センサ。
【請求項２３】
前記光は前記被検出体の反射点で反射し、
前記反射点における前記被検出体の法線方向と前記フォトダイオードと前記反射点とを結ぶ方向のなす角度と、前記法線方向と前記位置検出素子と前記反射点とを結ぶ方向とのなす角度との差が５度以上である請求項２０〜２２のいずれかに記載の検出器。
【請求項２４】
前記発光素子は前記フォトダイオードと前記位置検出素子に光が入射するように発光面が前記基板に対して傾くように配置されている請求項２０〜２３のいずれかに記載の光センサ。
【請求項２５】
前記光センサは前記発光素子から出た光の光軸を変更する光軸変更部材をさらに備えた請求項２０〜２３のいずれかに記載の光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、床面の材質を検出する検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、床面上を移動可能な筐体にセンサを備え、床面の材質を検出する検出器が知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている従来の検出器では床面の材質の検知精度が十分ではなかった。
【０００５】
本開示は、上記課題を解決し、高精度に床面の材質を検出することができる検出器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本開示の検出器は、被検出体の表面を検出する検出器であって、前記被検出体の表面に沿って移動可能な筐体と、前記筐体に取付けられ、前記被検出体に向かって発光する発光素子と前記被検出体で反射した光を受光する受光素子を備えた光センサを有し、前記光センサは、前記発光素子と前記受光素子のうち、少なくともいずれか一方を複数備えている構造とした。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成により本開示は、床面を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の検出器の上面図
【図２】同検出器の側断面図
【図３】同検出器の光センサの側断面図
【図４】同光センサに内蔵された基板の下面側からの実装図
【図５】同光センサの模式図
【図６】被検出体が鏡面反射に近い面の場合の受光素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図７】被検出体が拡散反射面の場合の受光素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図８】実施の形態１の検出器の変形例を示す図
【図９】実施の形態２の光センサの模式図
【図１０】被検出体が鏡面反射に近い面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図１１】被検出体が拡散反射面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図１２】被検出体の硬さによる位置検出素子の出力の違いを示すグラフ
【図１３】実施の形態３の光センサの側断面図
【図１４】同光センサに内蔵された基板の下面側からの実装図
【図１５】同光センサの模式図
【図１６】実施の形態４の光センサの模式図
【図１７】実施の形態５の光センサの模式図
【図１８】被検出体が鏡面反射に近い面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図１９】被検出体が拡散反射面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を表したグラフ
【図２０】実施の形態６の光センサの模式図
【図２１】実施の形態７の自走式掃除機の上面図
【図２２】同自走式掃除機の側面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施の形態に係る検出器と、これを用いた掃除機について図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。また、各実施の形態における構成は発明を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００１０】
（実施の形態１）
以下に、本実施の形態１の検出器１について、図面を用いながら説明する。
【００１１】
図１は実施の形態１の検出器１の上面図、図２は同検出器１の側断面図、図３は同検出器１の光センサ４の側断面図、図４は同光センサ４に内蔵された基板１０の図３における下面側からの実装図、図５は同検出器１の光センサ４の模式図を表している。図５は説明の都合上、発光素子、受光素子が下面よりも下部にあるように記載している。
【００１２】
図１、２に示すように、検出器１は筐体２と、筐体２に設けられた車輪３と、筐体２に取り付けられた光センサ４と、光センサ４の出力信号を処理するＡＳＩＣ５を有している。検出器１は車輪３を有しているため、検出器１の被検出体である床６の表面上を走行可能である。車輪３は２つの駆動輪７と補助輪８で構成されている。以降の説明で、検出器１の移動方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交し床面と平行な方向をＹ軸方向、床面の法線方向をＺ軸方向として説明する。Ｚ軸方向＋側を上方、Ｚ軸方向−側を下方として説明する。
【００１３】
筐体２は円筒形状に形成されており、筐体２の下方に光センサ４が設けられている。光センサ４は筐体２のＹ軸方向の中央部分に設けられている。筐体２の形状は検出器１の用途に応じて直方体形状等の別の形状にしても良い。
【００１４】
光センサ４は、ケース９と、基板１０と、第１の発光素子１１と、第２の発光素子１２と、受光素子１３を有している。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と受光素子１３は基板１０に配置されている。ケース９には壁部１５が設けられており、壁部１５を挟んで一方側に第１の発光素子１１と第２の発光素子１２が設けられ、壁部１５を挟んで他方側に受光素子１３が設けられている。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と受光素子１３は全て一直線上に配置されている。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と受光素子１３を一直線上に配置しなくても光センサ４で床面を検出可能であるが、全てを一直線上に配置することで、光センサ４の実装面のサイズを小さくすることができる。ケース９は樹脂材料で形成されている。ケース９の第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３の前方には夫々レンズが設けられている。発光素子にはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられており、受光素子１３にはフォトダイ
オード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が用いられている。第１の発光素子１１は発光面が第１の方向Ｄ１を向くように筐体２に配置されており、第１の方向Ｄ１に第１の光１６を発光する。第２の発光素子１２は発光面が第２の方向Ｄ２を向くように筐体２に配置されており、第２の方向Ｄ２に第２の光１７を発光する。第１の光１６と第２の光１７は反射点Ｐ１で反射する。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２は交点Ｐ２の位置で交差する。床６が硬く検出器１の自重で検出器１が床に沈みこまない場合、反射点Ｐ１と交点Ｐ２は一致する。これ以降は、反射点Ｐ１と交点Ｐ２が一致しているものとして説明する。交点Ｐ２を通る光センサ４の床面のあるＺ軸方向−側の下面１８の法線ＤＦに対して、ＸＺ平面方向で第１の方向Ｄ１は角度θ１だけ傾いている。ＸＺ平面方向で第２の方向Ｄ２は交点Ｐ２に対して角度θ２だけ傾いている。第１の発光素子１１の発光面と第２の発光素子１２の発光面が下面１８の法線方向に対して傾いて配置されているため、第１の発光素子１１と第２の発光素子１２の光軸を変更する部材を設ける必要が無く、検出器１を小型化できる。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２は時分割で発光しており、第１の光１６と第２の光１７は重なることなく交互に受光素子１３に受光される。第１の光１６と第２の光１７は床面の反射点Ｐで反射し、受光素子１３に入射する。第１の光１６は反射点Ｐで正反射し、受光素子１３に入射する。第１の方向Ｄ１と光センサ４の下面１８の法線ＤＦがなす角度θ１と、第２の方向Ｄ２と光センサ４の下面１８の法線ＤＦがなす角度θ２との角度の差Φ１＝θ２−θ１は５°である。
【００１５】
床面には鏡面反射に近い面と拡散反射面がある。フローリングなどの床面が鏡面反射に近い面である。カーペットや畳などの床面が拡散反射面である。図６に被検出体が鏡面反射に近い面の場合の受光素子１３の設置角度と受光量の関係を表したグラフを示す。図７に被検出体が拡散反射面の場合の受光素子１３の設置角度と受光量の関係を表したグラフを示す。図６、図７のグラフでは受光素子の受光量の最大値を１として規格化して示している。図６に示すように鏡面反射に近い面に光が反射したときは受光素子１３の出力は角度依存性を有しており、図７に示すように拡散反射面では受光素子１３の出力は角度依存性をほとんど有していない。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２が異なっているため、第１の光１６が入射したときの受光素子１３の受光量Ｖ１と第２の光１７が入射したときの受光素子１３の受光量Ｖ２が異なっていれば床面が鏡面反射に近い面であり、Ｖ１とＶ２がほぼ等しい場合には床面が拡散反射面であると判定することができる。床面が鏡面反射に近い面か拡散反射面かを判定することにより、床６の材質を判定することができる。床面が鏡面反射に近い面の場合、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２のなす角度Φ１は５°であるため、受光量Ｖ１と受光量Ｖ２の差が大きくなるため、精度良く床面を検出することができる。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２のなす角度Φ１は５°以上であれば、鏡面反射に近い面か拡散反射面かを精度良く検出することができる。
【００１６】
検出器１はＸ軸方向−側に進行し、光センサ４は検出器１の進行方向前方に配置されているため、床６の材質の変化を検出器１が通過する前に検出することができる。
【００１７】
検出器１は床６の材質を検出器１が通過する前に検出することができるため、検出器１を掃除機に適用すると好適である。検出器１を掃除機に適用することで、床６の材質の変化に合わせて、掃除機の使用者への報知、掃除機の吸引力を変更するなどの制御をすることができる。これにより、床６の材質に最適な掃除をすることができるようになるため、掃除の効率を向上させ、また、使用者が快適に掃除をすることができるようになる。
【００１８】
また、検出器１は掃除機に限らず、車輪付の椅子などの床面を走行可能な移動体に適用しても良い。車輪付の椅子に検出器１を適用した場合でも、使用者に床６の材質の変化を知らせることによってより安全に車輪付の椅子を移動させることができる。また、例えば、床面を走行するものでなくとも、床面と平行に飛行できるドローンなどの飛行体に適用しても良い。
【００１９】
なお、第１の発光素子１１と第２の発光素子１２をＬＥＤとして説明したが、ＬＥＤに限られるものではなく、例えば、波長が８００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外線発光素子を用いても良い。赤外線発光素子を用いることによって、検出器１の周りの自然光の影響を低減することができる。このため、検出器１の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
なお、検出器１は第１の発光素子１１の発光面が第１の方向Ｄ１を向くように配置し、第２の発光素子１２の発光面が第２の方向Ｄ２を向くように配置しているが、発光面と発光面をＹ軸方向に向けて配置し、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３の前方に配置されたレンズで光軸の角度を変更するようにしても良い。この様にすれば、第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と受光素子１３の実装が容易になる。また、レンズではなく、ミラーやプリズム等の光軸変更部材を第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３の前方に設けることで光軸を変更するようにしても良い。この場合でも、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３の実装が容易になる。また、光軸変更部材としてレンズを用いた場合、拡散した光を集光することができ、受光素子１３に入射する光量を増やすことができる。
【００２１】
なお、検出器１の第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３の前方にフィルタを設けても良い。フィルタを設けることで第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、受光素子１３が塵埃等により汚れることを防止することができる。
【００２２】
なお、実施の形態１では、被検出体を床６とし、検出器１が床面上を走行した場合を例として説明したが、被検出体は床６に限らず、例えば、机や地面等の検出器１が材質を検出可能な平坦面を有した物であっても良い。
【００２３】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００２４】
（実施の形態１の変形例）
図８に検出器１の変形例を示す。図８に示すように変形例の検出器１は２つの光センサ４の夫々が筐体２に設けられた２つの駆動輪７の前方であるＸ軸方向−側に配置されている。これにより、車輪３が通過する前に床６の材質の変化を検出することができるとともに、光センサ４が１つの場合に比べて光センサ４の検出範囲が広がるため、より精度良く床６の材質の変化を検出することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下に図面を用いて実施の形態２の検出器を説明する。実施の形態２の検出器は実施の形態１と同様の構成であり、光センサが実施の形態１と異なるので光センサについて詳細に説明する。図９に光センサ２０の模式図を示す。
【００２６】
光センサ２０は、第１の発光素子１１と、第２の発光素子１２と、受光素子２１とを有している。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２はＬＥＤである。受光素子２１は位置検出素子（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。位置検出素子は、高抵抗半導体基板の片面、または、両面に均一な抵抗層を形成したもので、光起電力効果により光電流を生成する。位置検出素子は、フォトダイオードとは異なり、光の入射位置を求めることができる。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と受光素子２１は全て一直線上に配置されている。
【００２７】
第１の発光素子１１は第１の方向Ｄ１に第１の光１６を発光する。ＸＺ平面方向で第１の方向Ｄ１は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ１だけ傾いている。第２の発光素子１２
は第２の方向Ｄ２に第２の光１７を発光する。ＸＺ平面方向で第２の方向Ｄ２は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ２だけ傾いている。第１の光１６は反射点Ｐで正反射して受光素子２１に入射する。第１の方向Ｄ１と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ１と、第２の方向Ｄ２と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ２との角度の差Φ１は５°以上である。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２は時分割で重なることなく交互に発光している。
【００２８】
図１０に被検出体が鏡面反射に近い面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を示す。図１１に被検出体が拡散反射面の場合の位置検出素子の設置角度と受光量の関係を示す。図１２に位置検出素子の設置角度と位置検出素子から床面までの距離の関係を示す。図１０、１１に示すように、第１の受光素子の受光量Ｖ３と第２の受光素子の受光量Ｖ４は、鏡面反射に近い面では角度依存性を有し、拡散反射面では角度依存性をほとんど有していない。位置検出素子もフォトダイオードと同様に角度依存性の有無から床面が鏡面反射に近い面であるか、拡散反射面であるかを判定することができる。また、位置検出素子では、位置検出素子から床面までの距離から床６の硬さを判定することができる。硬い材質の床６の例としてフローリングと畳を用いて説明し、柔らかい材質の床６の例としてカーペットを用いて説明する。床６の材質が硬い場合は検出器の重さで検出器が床６に沈みこむことが無いが、床６の材質が柔らかい場合には検出器の重さで検出器が床６に沈みこむ。図１２の例ではカーペットでは約０．４ｍｍ沈み込んでいる。このため、図１２に示すように、硬い材質の床６の方が柔らかい材質の床６よりも距離が長いという出力を得ることができる。これにより、床６の材質の硬さを判定することができる。床面の角度依存性の有無から床面が鏡面反射に近い面か拡散反射面かを判定することができるため、床６の材質の硬さの判定結果と合わせて床６がフローリングか、畳か、カーペットであるかを判定することができる。
【００２９】
また、受光素子２１の出力から距離が長くなった場合には、検出器が落下する可能性のある段差が検出器の前方に存在し、距離が短くなった場合には検出器が乗り上げる可能性のある段差が検出器の前方に存在すると判定することができる。
【００３０】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００３１】
（実施の形態３）
以下に図面を用いて実施の形態３の検出器を説明する。実施の形態３の検出器は実施の形態１と同様の構成であり、光センサが実施の形態１と異なるので光センサについて詳細に説明する。
【００３２】
図１３に実施の形態３の光センサ３０の側断面図、図１４に同光センサ３０に内蔵された基板１０の図１３における下面側からの実装図、図１５に同光センサ３０の模式図を示す。光センサ３０は、発光素子３１と、第１の受光素子３２と、第２の受光素子３３を有している。発光素子３１はＬＥＤである。第１の受光素子３２と第２の受光素子３３は、フォトダイオードである。発光素子３１と第１の受光素子３２と第２の受光素子３３は全て一直線上に配置されている。発光素子３１から照射された光３４は床面の反射点Ｐで反射し、第１の受光素子３２と第２の受光素子３３に入射する。反射点Ｐで反射した光３４は第３の方向Ｄ３から第１の受光素子３２に入射し、反射点Ｐで反射した光３４は第４の方向Ｄ４から第２の受光素子３３に入射する。ＸＺ平面方向で第３の方向Ｄ３は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ３だけ傾いている。ＸＺ平面方向で第４の方向Ｄ４は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ４だけ傾いている。光３４は反射点Ｐで正反射し、第２の受光素子３３に入射する。第３の方向Ｄ３と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ３と、第４の方向Ｄ４と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ２との角度の差Φ２＝θ４−θ３は５°以上である。第１の受光素子３２の受光量Ｖ３と第２の受光素子３３の受光量Ｖ４は、鏡面反射
に近い面では角度依存性を有し、拡散反射面では角度依存性をほぼ有していない。このため、鏡面反射に近い面では第１の受光素子３２の受光量Ｖ３と第２の受光素子３３の受光量Ｖ４が異なり、拡散反射面では第１の受光素子３２の受光量Ｖ３と第２の受光素子３３の受光量Ｖ４はほぼ等しくなる。第１の受光素子３２の受光量Ｖ３と第２の受光素子３３の受光量Ｖ４を測定することにより、床面が鏡面反射に近い面か拡散反射面かを判定できる。さらに、第３の方向Ｄ３と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ３と、第４の方向Ｄ４と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ４との角度の差Φ２が５°以上有るため、鏡面反射に近い面における第１の受光素子３２の受光量Ｖ３と第２の受光素子３３の受光量Ｖ４は大きく異なる。これにより、床面が鏡面反射に近い面であることを精度良く判定することができる。
【００３３】
なお、光センサ３０は発光素子３１が１つ設けられているものとして説明したが、実施の形態１のように発光素子３１を２つ設けても良い。この場合、さらに精度良く床６の材質を検出することができる。
【００３４】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００３５】
（実施の形態４）
以下に図面を用いて実施の形態４の検出器を説明する。実施の形態４の検出器は実施の形態３と同様の構成であり、光センサが実施の形態３と異なるので光センサについて詳細に説明する。
【００３６】
図１６に実施の形態４の検出器の光センサ４０の模式図を示す。光センサ４０は、発光素子３１と、第１の受光素子４１と、第２の受光素子４２を有している。発光素子３１はＬＥＤである。第１の受光素子４１はフォトダイオードである。第２の受光素子４２は位置検出素子である。発光素子３１と第１の受光素子４１と第２の受光素子４２は全て一直線上に配置されている。発光素子３１から照射された光は反射点Ｐで正反射して第２の受光素子４２に入射する。下面１８の法線ＤＦと第１の受光素子４１を結ぶ第３の方向Ｄ３とがなす角度θ３と、下面１８の法線ＤＦと第２の受光素子４２を結ぶ第４の方向Ｄ４とがなす角度θ４との角度の差Φ２は５°以上である。
【００３７】
拡散反射面では、第１の受光素子４１と第２の受光素子４２の受光量は光３４の照射角度によらずほぼ一定であるが、鏡面反射に近い面では第１の受光素子４１と第２の受光素子４２の受光量は光３４の照射角度に対して角度依存性を有している。このため、第１の受光素子４１と第２の受光素子４２の受光量から床面が鏡面反射に近い面であるか拡散反射面であるかを判定することができる。また、第２の受光素子４２が位置検出素子であるため、位置検出素子で検出した位置検出素子から床面までの距離により、床６の材質の硬さを判定することができる。このため、光センサ４０では床６がフローリングであるか、畳であるか、カーペットであるかを判定することができる。また、フォトダイオードは位置検出素子よりも小さいため、位置検出素子を２つ用いるよりも小型化することができる。
【００３８】
また、第２の受光素子４２を位置検出素子としているため、第１の受光素子４１を位置検出素子とした場合よりも反射点Ｐから位置検出素子までの距離が長くなる。このため、位置検出素子の感度が向上する。
【００３９】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００４０】
（実施の形態５）
以下に図面を用いて実施の形態５の検出器を説明する。実施の形態５の検出器は実施の形態１と実施の形態４を合わせた構成であり、光センサが実施の形態１および実施の形態４と異なるので光センサについて詳細に説明する。
【００４１】
図１７に実施の形態５の光センサ５０の模式図を示す。光センサ５０は、第１の発光素子１１と、第２の発光素子１２と、第１の受光素子５１と、第２の受光素子５２を有している。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２はＬＥＤである。第１の受光素子５１はフォトダイオードである。第２の受光素子５２は位置検出素子である。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２と第１の受光素子５１と第２の受光素子５２は全て一直線上に配置されている。第１の発光素子１１は発光面が第１の方向Ｄ１を向くように筐体２に配置されており、第１の方向Ｄ１に第１の光１６を発光する。第２の発光素子１２は発光面が第２の方向Ｄ２を向くように筐体２に配置されており、第２の方向Ｄ２に第２の光１７を発光する。第１の光１６は反射点Ｐで正反射して第１の受光素子５１に入射し、第２の光１７は反射点Ｐで正反射して第２の受光素子５２に入射する。第１の発光素子１１と第２の発光素子１２は時分割して発光している。第１の方向Ｄ１と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ１と、第２の方向Ｄ２と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ２との角度の差Φ１は５°以上である。下面１８の法線ＤＦと第１の受光素子５１を結ぶ第３の方向Ｄ３とがなす角度θ３と、下面１８の法線ＤＦと第２の受光素子５２を結ぶ第４の方向Ｄ４とがなす角度θ４との角度の差Φ２は５°以上である。
【００４２】
図１８に被検出体が鏡面反射に近い面の場合の受光素子１３の設置角度と受光量の関係を表したグラフを示す。図１９に被検出体が拡散反射面の場合の受光素子１３の設置角度と受光量の関係を表したグラフを示す。図１８、１９では、第１の受光素子５１の受光量と、第２の受光素子５２の受光量と、第１の受光素子５１と第２の受光素子５２の受光量の和を受光量として示している。第１の受光素子５１において、第１の光１６が入射したときの受光量Ｖ１と第２の光１７が入射したときの受光量Ｖ２は拡散反射面ではほぼ一定であり、鏡面反射に近い面では変化するため、床面が拡散反射面と鏡面反射に近い面のどちらであるかを判定することができる。光センサ５０は、第１の受光素子５１と第２の受光素子５２の受光量の和で床面の検出をするため、第１の受光素子５１と第２の受光素子５２の受光量が変化したときの変化量が大きくなる。このため、床面が鏡面反射面に近い面と拡散反射面のどちらであるかを精度良く検出することができる。受光素子が複数ある場合は受光素子の組み合わせの選択肢が増えるため、受光素子の組み合わせ方や数によって受光量の角度依存性が異なる。各々の受光素子の受光量で床面を検出するか、全ての受光素子の受光量の和で床面を検出するか、は検出器の用途、使用環境に応じて受光量の角度依存性が顕著に出る方を選択すれば良い。ただし、また、第２の受光素子５２では、床６が硬い材質であるフローリングや畳などの上に検出器１がある場合に比べて柔らかい材質であるカーペットなどの上に検出器１がある場合の方が距離が短いという出力を得ることができる。このように、検出器は第１の受光素子５１の出力から拡散反射面と鏡面反射に近い面を判定し、第２の受光素子５２の出力から床６の材質の硬さを判定することができるため、床６がフローリング、畳、カーペットのいずれであるかを判定することができる。検出器は実施の形態１〜４に比べて床６の判定精度が向上している。
【００４３】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００４４】
（実施の形態６）
以下に図面を用いて実施の形態６の検出器を説明する。実施の形態６の検出器は実施の形態３と同様の構成であり、光センサが実施の形態３と異なるので光センサについて詳細に説明する。
【００４５】
図２０に実施の形態６の光センサ６０の模式図を示す。光センサ６０は、発光素子３１と、第１の受光素子６１と、第２の受光素子６２と、第３の受光素子６３を有している。発光素子３１はＬＥＤである。第１の受光素子６１と第２の受光素子６２はフォトダイオードである。第３の受光素子６３は位置検出素子である。発光素子３１と第１の受光素子６１と第２の受光素子６２と第３の受光素子６３は全て一直線上に発光素子３１が発した光は反射点Ｐで正反射して第２の受光素子６２に入射する。反射点Ｐで反射した光３４は、第３の方向Ｄ３から第１の受光素子６１に入射し、第４の方向Ｄ４から第２の受光素子６２に入射し、第５の方向Ｄ５から第３の受光素子６３に入射する。ＸＺ平面方向で第３の方向Ｄ３は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ３だけ傾いている。ＸＺ平面方向で第４の方向Ｄ４は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ４だけ傾いている。ＸＺ平面方向で第５の方向Ｄ５は下面１８の法線ＤＦに対して角度θ５だけ傾いている。第３の方向Ｄ３と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ３と、第４の方向Ｄ４と下面１８の法線ＤＦがなす角度θ４との角度の差Φ２＝θ４−θ３は５°以上である。第４の方向Ｄ４と床面の反射点Ｐの法線ＤＦがなす角度θ４と、第５の方向Ｄ５と床面の反射点Ｐの法線ＤＦがなす角度θ４との角度の差Φ３＝θ５−θ４は５°以上である。
【００４６】
拡散反射面では、第１の受光素子６１と第２の受光素子６２の受光量は光３４の照射角度によらずほぼ一定であるが、鏡面反射に近い面では第１の受光素子６１と第２の受光素子６２の受光量は光の照射角度に対して角度依存性を有している。このため、第１の受光素子６１と第２の受光素子６２の受光量から床面が鏡面反射に近い面であるか拡散反射面であるかを判定することができる。また、第３の受光素子６３が位置検出素子であるため、位置検出素子で検出した位置検出素子から床面までの距離により、床６の材質の硬さを判定することができる。このため、検出器では床６がフローリングであるか、畳であるか、カーペットであるかを判定することができる。また、フォトダイオードは位置検出素子よりも小さいため、位置検出素子を２つ用いるよりも小型化することができる。
【００４７】
検出器は、位置検出素子と２つのフォトダイオードを用いているため、実施の形態１〜５に比べて床６の判定制度が向上している。
【００４８】
なお、角度の差Φ１を５°以上とした方が床面の違いを精度良く検出できるが、角度の差Φ１が５°未満でも床面の識別は可能である。
【００４９】
（実施の形態７）
以下に図面を用いて実施の形態７の自走式掃除機７０を説明する。
【００５０】
図２１に実施の形態７の自走式掃除機７０の上面図、図２２に同自走式掃除機７０の側断面図を示す。
【００５１】
実施の形態７の自走式掃除機７０は、実施の形態６の検出器と、自走式掃除機７０の走行を制御する制御部（図示せず）と、床面をブラッシングするパワーブラシ７１と、吸引力を発生する吸引ファン７２と、床面のゴミを吸引して走行経路を掃除するノズル７３を有している。ノズル７３の一端はパワーブラシ７１に向けて開口しており、ノズル７３の他端はダストボックス７４に接続されている。ダストボックス７４は吸引ファン７２上部に配置されている。パワーブラシ７１はブラシモータ（図示せず）により駆動され、床面をブラッシングしてゴミを掻き上げる。ノズル７３は搬送されたゴミを吸引して出すとボックス７４に収納する。吸引ファン７２はフィルタ（図示せず）を介してダストボックスと接続されている。なお、検出器は実施の形態６の検出器を用いて説明するが、これに限らず、実施の形態１〜５の検出器を用いても良い。
【００５２】
自走式掃除機７０は検出器によって床６の材質を検出しながら走行する。光センサ６０によって床面が拡散反射面と鏡面反射に近い面のどちらかであるかを判定し、さらに床６の材質が硬いか柔らかいかを判定している。これによって、床６がフローリングか、畳か、カーペットかを判定している。なお、先に位置検出素子で床６の硬さを判定してからフォトダイオードによって床６が拡散反射面か鏡面反射に近い面かを判定しても良い。
【００５３】
次に、床６の材質の違いによる自走式掃除機７０の制御方法を説明する。
【００５４】
床６の判定結果により、自走式掃除機７０がフローリング上を走行していると判定したときは、通常モードで掃除する。
【００５５】
次に、自走式掃除機７０がカーペット上を走行していると判定したときは、フローリングに比べてゴミを吸い上げ難くなるため、吸引ファン７２の吸引力を強化する。これにより、カーペット上のゴミを通常モードで掃除した場合よりも、より多く吸引することができる。なお、吸引ファン７２の吸引力を強化するのではなく、自走式掃除機７０の走行速度を低下させたり、同じ場所を何度も掃除するように制御したりしても良い。この場合でも、床６の単位面積当たりの自走式掃除機７０の吸引時間が長くなるため、通常モードよりもゴミをより多く吸引することができる。
【００５６】
次に、自走式掃除機７０が畳上を走行していると判定したときは、通常モードで掃除するが、畳の織目を認識して畳の織目に沿って自走式掃除機７０が走行するように制御する。このように制御することで畳の隙間に落ちているゴミやダニなどを吸引しやすくなる。また、畳の織目に沿って掃除することで、畳の織目を傷付けるおそれが低減する。
【００５７】
また、自走式掃除機７０が、進行方向に落下する可能性のある段差、または、乗り上げる可能性のある段差があると判定した場合は、段差を回避するように自走式掃除機７０を制御する。これにより、自走式掃除機７０が走行不能に陥る可能性を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本開示の検出器では、床面を精度良く検出することができるため、掃除機や移動可能な椅子などに適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  検出器
２  筐体
３  車輪
４、２０、３０、４０、５０、６０  光センサ
５  ＡＳＩＣ
６  床
７  駆動輪
８  補助輪
９  ケース
１０  基板
１１  第１の発光素子
１２  第２の発光素子
１３、２１  受光素子
１４  レンズ
１５  壁部
１６  第１の光
１７  第２の光
１８  下面
３１  発光素子
３２、４１、５１、６１  第１の受光素子
３３、４２、５２、６２  第２の受光素子
３４  光
６３  第３の受光素子
７０  自走式掃除機
７１  パワーブラシ
７２  吸引ファン
７３  ノズル
７４  ダストボックス
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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