(57)【要約】【課題】所要の光ファイバの数を少なくし得、光ファイバ配置のためのスペースを少なくできるとともに、使用者にとって検知エリアを分り易いものとし得る赤外線光ファイバ式センサを提供する。【解決手段】検知エリア内の検知対象から発せられた赤外線を受光素子３３で受光して検知対象を検知するセンサ２９において、赤外線及び可視光を導光する光ファイバ３１を設けて、検知対象から放射された赤外線を光ファイバ３１の先端３４に入射させるようになし、光ファイバ３１は基端側で分岐させて、分岐した一方の第１分岐３１-１を赤外線の受光素子３３に、他方の第２分岐３１-２を可視光ＬＥＤ３２にそれぞれ接続し、光ファイバ３１の先端３４に入射した赤外線を光ファイバ３１を通じて受光素子３３に導く一方、可視光ＬＥＤ３２からの可視光を同じ光ファイバ３１を通じて先端３４から検知エリアに向けて照射するようになす。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知エリア内の検知対象から放射された赤外線を受光素子で受光して該検知対象を検知するセンサにおいて、
前記赤外線及び可視光を導光する光ファイバを設けて、前記検知対象から放射された赤外線を該光ファイバの先端に入射させるようになし、
該光ファイバは、基端側で分岐させて分岐した一方の第１分岐を赤外線の前記受光素子に、他方の第２分岐を可視光を発する発光部にそれぞれ接続し、該光ファイバの前記先端に入射した赤外線を該光ファイバを通じて前記基端側の受光素子に導く一方、該基端側の前記発光部からの可視光を同じ光ファイバを通じて前記先端側に導いて赤外線を入射させる該先端から前記検知エリアに向けて照射するようになしたことを特徴とする赤外線光ファイバ式センサ。
【請求項２】
前記検知対象の有する熱に基づいて該検知対象から発せられ放射される赤外線を前記光ファイバの先端に入射させ、前記受光素子で受光して該検知対象を検知するものとなしてあることを特徴とする請求項１に記載の赤外線光ファイバ式センサ。
【請求項３】
前記発光部を、可視光及び赤外線を含む光を発光する発光部とし、若しくは前記光ファイバの前記基端側で更に第３分岐を分岐させて、該第３分岐を赤外線を発する発光部に接続し、前記光ファイバの先端から赤外線を前記検知エリアに向けて照射するようになしたことを特徴とする請求項１，２の何れかに記載の赤外線光ファイバ式センサ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の赤外線光ファイバ式センサを、前記光ファイバが吐水管内部を挿通して該光ファイバの前記先端が吐水口を備えた該吐水管の先端部に位置する状態に備え、該センサによる前記検知対象の検知に基づいて該吐水口から自動的に吐水する自動水栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は検知対象から放射された赤外線を光ファイバで導光して受光素子にて受光させ、検知対象を検知する赤外線光ファイバ式センサ及びこれを用いた自動水栓に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、赤外線式のセンサを備え、使用者（検知対象）が手を差し出したときに、センサによる検知に基づいて吐水口から自動的に吐水する形式の自動水栓が公共のトイレや洗面所などに広く用いられている。
この種自動水栓は、近年家庭の洗面所やキッチンなどにも用いられるようになってきている。
【０００３】
ここで従来の赤外線式のセンサは発光素子と受光素子とを有し、発光素子から発した赤外線の人体による反射光を受光素子で受光して手などの検知対象を検知する。通常はその受光量が設定したしきい値よりも多いことをもって検知対象有りと判定する。
【０００４】
ところで従来の自動水栓では、赤外線を発するＬＥＤなどの発光素子、フォトダイオード，フォトトランジスタなどの受光素子を吐水口周りに配置するとともに、発光素子による発光を行わせる発光駆動回路や、受光素子により受光した光を電気信号に変換し信号処理する光電変換回路を含むセンサ回路を備えたセンサ本体を吐水管の先端部に設けている。
【０００５】
しかしながらこれら発光素子，受光素子及びセンサ回路を備えたセンサ本体は形状的に大きなものであって、これに伴い吐水管の先端部が大型化し、ひいては吐水管全体が太く大型化してしまってデザイン性，意匠性を損なってしまう問題があった。
【０００６】
これに対し、赤外線を導光する光ファイバの先端を吐水口を備えた吐水管の先端部等に配置する一方、センサ本体を吐水口から離隔した位置の吐水管外部に配置して、光ファイバの基端をセンサ本体の発光素子，受光素子に接続するようになした自動水栓が例えば下記特許文献１，特許文献２に開示されている。
【０００７】
しかしながらこれら自動水栓に用いられている赤外線光ファイバ式センサは、光ファイバとして投光用光ファイバと受光用光ファイバとの２本の光ファイバを用い、発光素子から発せられた赤外線を投光用光ファイバで先端まで導いてその先端から検知エリアに照射し、また検知対象で反射された赤外線を受光用光ファイバの先端に入射させて基端側まで導き、受光素子にて受光させるようになしているもので、光ファイバとして投光用と受光用の２本の光ファイバを必要とし、所要部品点数が多くなるとともに、これら２本の光ファイバを吐水管内部に挿通する必要があってそれら光ファイバの吐水管内部への組込作業が面倒となり、更に吐水管内部にそれら２本の光ファイバの挿通空間を確保すべく吐水管が太くなってしまうといった問題がある。
更に赤外線は人の目で見ることのできない光であるため、自動水栓を使用するに際して使用者がどこに手を差し出して良いが分からず、自動水栓の使い勝手が十分でないといった問題があった。
【０００８】
以上自動水栓に用いられる赤外線光ファイバ式センサについて問題点を述べたが、このような問題は自動水栓以外の用途に用いられる赤外線光ファイバ式センサにおいて共通に生じ得る問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公平８−１０６００号公報
【特許文献２】特開平６−１４６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上のような事情を背景とし、所要の光ファイバの数を少なくし得、光ファイバ配置のためのスペースを少なくできるとともに、使用者にとって検知エリアを分り易いものとし得る赤外線光ファイバ式センサを提供することを目的としてなされたものである。
また本発明の他の目的は、吐水管を小型化でき、意匠性，デザイン性を良好となし得る赤外線光ファイバ式センサを備えた自動水栓を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
而して請求項１のものは赤外線光ファイバ式センサに関するもので、検知エリア内の検知対象から放射された赤外線を受光素子で受光して該検知対象を検知するセンサにおいて、前記赤外線及び可視光を導光する光ファイバを設けて、前記検知対象から放射された赤外線を該光ファイバの先端に入射させるようになし、該光ファイバは、基端側で分岐させて分岐した一方の第１分岐を赤外線の前記受光素子に、他方の第２分岐を可視光を発する発光部にそれぞれ接続し、該光ファイバの前記先端に入射した赤外線を該光ファイバを通じて前記基端側の受光素子に導く一方、該基端側の前記発光部からの可視光を同じ光ファイバを通じて前記先端側に導いて赤外線を入射させる該先端から前記検知エリアに向けて照射するようになしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２のものは、請求項１において、前記検知対象の有する熱に基づいて該検知対象から発せられ放射される赤外線を前記光ファイバの先端に入射させ、前記受光素子で受光して該検知対象を検知するものとなしてあることを特徴とする。
【００１３】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記発光部を、可視光及び赤外線を含む光を発光する発光部とし、若しくは前記光ファイバの前記基端側で更に第３分岐を分岐させて、該第３分岐を赤外線を発する発光部に接続し、前記光ファイバの先端から赤外線を前記検知エリアに向けて照射するようになしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４は自動水栓に関するもので、この自動水栓は、請求項１〜３の何れかに記載の赤外線光ファイバ式センサを、前記光ファイバが吐水管内部を挿通して該光ファイバの前記先端が吐水口を備えた該吐水管の先端部に位置する状態に備え、該センサによる前記検知対象の検知に基づいて該吐水口から自動的に吐水するように構成されていることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１５】
以上のように本発明は、赤外線及び可視光を導光する光ファイバを設けて、検知対象から放射された赤外線を光ファイバの先端に入射させるようになし、また光ファイバは基端側で第１分岐と第２分岐とに分岐させて、第１分岐を赤外線の受光素子に、第２分岐を可視光を発する発光部にそれぞれ接続し、光ファイバの先端に入射した赤外線を光ファイバで導いて受光素子にて受光させる一方、発光部からの可視光を同じ光ファイバで先端側に導いて、赤外線を入射させるのと同じ先端から検知エリアに向けて照射するようになしたものである。
【００１６】
本発明では、検知対象から放射された赤外線を入射させて受光素子まで導く光ファイバと同じ光ファイバを用いて発光部からの可視光を先端側に導き、検知エリアに照射するようになしている点を一つの特徴としている。
この場合、使用者が例えば手等を差し出したときに、その手等に可視光がスポット状に当ることによって、使用者はどこに手等を差し出せば良いかが分かり、手等を検知させる際の作業が容易となる。
【００１７】
しかも本発明では、赤外線を入射させて受光素子まで導く光ファイバと同じ光ファイバを用いて発光部からの可視光を導き、検知エリアに向けて照射するようになしていることから、所要の光ファイバが１つで済み、光ファイバの数を少なくできるとともに、光ファイバ配置のためのスペースを少なくすることができる。
【００１８】
加えて可視光がスポット状に強く照射される位置は、とりも直さず検知対象から放射された赤外線が最も効率高く光ファイバの先端に光量多く入射する位置であり、従って使用者が可視光の照射される位置に手等を差し出すことによって、手等から放射される赤外線を効率高く受光素子にて受光させ得、精度高く手等の検知対象を検知できる効果が得られる。
【００１９】
本発明では、検知対象の有する熱に基づいて検知対象自身から発せられ放射される赤外線を受光し、検知対象を検知するものとなしておくことができる（請求項２）。
【００２０】
人体などの熱を持った検知対象は、その有する温度に応じた波長の赤外線を発する。
請求項２は、その検知対象自身から発せられる赤外線を受光して検知対象を検知するもので、従って例えば赤外線照射用（投光用）の別の光ファイバを用いて検知対象に赤外線照射し、その反射光を受光用の光ファイバを用いて受光し検知対象を検知する場合と異なって、赤外線による検知のための光ファイバとして単一の光ファイバで済み、光ファイバの数を少なく、また光ファイバの占めるスペースを少なくすることができる。
【００２１】
本発明では、検知対象の有する熱に基づいて検知対象から発せられる赤外線を受光すると否とに拘らず、上記の発光部を、可視光とともに赤外線を併せて発光する発光部とし、若しくは光ファイバを基端側で更に第３分岐を分岐させて、第３分岐を赤外線を発する発光部に接続し、同一の光ファイバを用いてその先端から可視光とともに赤外線を検知エリアに向けて照射するようになしておくことができる（請求項３）。
このようにすれば、検知対象からの反射光によって光ファイバの先端に入射される赤外線の光量を効果的に多くし得て、検知精度を高めることができる。
【００２２】
この場合において、検知対象の有する熱に基づいて検知対象から発せられる赤外線、及び検知対象からの赤外線の反射光を光ファイバの先端に入射させ、受光素子で受光させるときには、光ファイバを通じて照射する赤外線の波長を、検知対象から発せられる赤外線の波長に合せておくことが望ましい。
【００２３】
通常の体温の下で人体から発せられる赤外線の波長は６〜１４μｍ程度の波長であり、従って人体から発せられる赤外線を併せて受光し検知を行う場合には、光ファイバを通じて照射する赤外線の波長を６〜１４μｍ、望ましくはこの波長域を含む０．８〜１４μｍ程度の波長としておくのが良い。
【００２４】
この請求項３では、光ファイバを用いて検知対象から反射させるための赤外線を照射するようになしているにも拘らず、赤外線の照射用（投光用）の光ファイバ，受光用の光ファイバ，更には可視光の照射用の光ファイバが全て同一の光ファイバであり、単一の光ファイバを用いて赤外線の照射（投光），受光，可視光の照射の全てを行うことができる。
【００２５】
次に請求項４は、上記センサを自動水栓に適用し、光ファイバを吐水管内部に挿通して、その先端を吐水口を備えた吐水管の先端部に配置し、検知対象の検知に基づいて吐水口から自動的に吐水する自動水栓を構成したもので、この請求項４では、吐水管の先端部に大形状のセンサ本体を設ける必要が無いため、吐水管を細く小型に構成でき、自動水栓の理想的なデザインを実現しながら自動水栓機能を付加することができるのに加えて、光ファイバを吐水管内部に挿通するに際しても、光ファイバの占めるスペースが少なくて済むため、吐水管を細く構成でき、その意匠性，デザイン性をより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の赤外線光ファイバ式センサを備えた自動水栓の全体概略図である。
【図２】図１の自動水栓を使用状態で示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態の図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に本発明の赤外線光ファイバ式センサを自動水栓に適用した場合の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
尚この実施形態において、赤外線光ファイバ式センサとしては熱型赤外線センサ，量子型赤外線センサの何れも使用可能である。
【００２８】
図１において、１０は自動水栓１２における吐水管で、ここでは湾曲した略逆Ｌ字状をなしている。
１４は水槽で、１６は水槽１４における鉢部、１８はカウンタ部で、このカウンタ部１８の上面から吐水管１０が起立する状態に設けられている。
吐水管１０の内部には、内側に給水路２０を形成する可撓性の給水チューブ２２が挿通され、その先端が吐水管１０の先端の吐水口２４に位置させられている。
ここで吐水口２４は吐水管１０の先端面で開口している。
【００２９】
給水路２０上には、吐水管１０の外部において電磁弁２６が設けられており、この電磁弁２６が制御部２８に電気的に接続されている。
電磁弁２６は、制御部２８の制御の下に開閉動作する。そして電磁弁２６の開動作によって吐水口２４から吐水が行われ、また閉動作によって吐水停止即ち止水が行われる。
【００３０】
２９は赤外線光ファイバ式センサ（以下単にセンサとする）で、赤外線及び可視光を導光する単一の（１本の）光ファイバ３１と、赤外線の受光素子３３及びセンサ回路を備えたセンサ本体３０と、可視光を発する可視光ＬＥＤ（発光部）３２とを有している。
【００３１】
光ファイバ３１は吐水管１０内部に挿通され、その先端３４が手洗等のために差し出された検知対象（ここでは人の手とする）を検知するための検知エリアに向けて吐水管１０の先端に位置させられている。
また基端側は分岐器（光カプラ）３６にて第１分岐３１-１と第２分岐３１-２とに二股に分岐させられている。
そして第１分岐３１-１がセンサ本体３０における受光素子３３に接続され、また第２分岐３１-２が上記可視光を発する可視光ＬＥＤ３２に接続されている。
【００３２】
センサ本体３０及び可視光ＬＥＤ３２は、制御部２８に電気的に接続されており、センサ２９による検知信号が制御部２８に信号入力され、また可視光ＬＥＤ３２の発光が制御部２８にて制御されるになっている。
【００３３】
この実施形態において、センサ２９は検知エリア内に使用者の手（検知対象）が差し出されたとき、その手の有する熱に基づいて手から発せられる体温に応じた波長の赤外線を光ファイバ３１の先端３４に入射させ、これを光ファイバ３１にて基端側に導いて、第１分岐３１-１を通じセンサ本体３０の受光素子３３にて受光させる。
【００３４】
センサ２９は、受光素子３３による赤外線の受光に基づいて手を検知し、検知信号を制御部２８に伝送する。制御部２８はこれに基づいて電磁弁２６を開動作させ、吐水口２４から吐水させる。
【００３５】
この実施形態ではまた、可視光ＬＥＤ３２から発せられた可視光が、赤外線を導くのと同じ光ファイバ３１を通じて先端側へと導かれ、そして赤外線を入射させるのと同じ先端３４から検知エリアに向けて可視光が照射される。
【００３６】
このような可視光が照射されていない場合、使用者は光ファイバ３１の先端３４の位置がどこにあるかが分からないことも加わって、手をどこに差し出せば良いか分からず、自動水栓１２の使い勝手が悪くなってしまうが、ここでは光ファイバ３１の先端３４から可視光が検知エリアに向けて照射されるため、光ファイバ３１の先端３４の位置が分かり易いとともに、手を差し出すと照射された可視光が手にスポット状に当るために、手を差し出すべき位置が分かり易く、自動水栓１２の使い勝手が良好である。
【００３７】
この実施形態において、図２に示しているように使用者が光ファイバ３１の先端３４から検知エリアに照射される可視光を手にスポット状に受けるように手を差し出したとき、その手に対して可視光がスポット状に当っている部分は、そこから発せられた赤外線が最も効率高く即ち光量多く光ファイバ３１の先端３４に入射する位置ともなる。
従って使用者が可視光を手の中心に受けるように手を差し出すことによって、手から発せられる赤外線が効率高く光ファイバ３１の先端３４に入射された上、受光素子３３にて受光され、差し出された手が精度高く検知される。
【００３８】
この実施形態では、上記のように使用者が手を差し出したときに、その手に可視光がスポット状に当ることによって、使用者はどこに手を差し出せば良いかが分かり、手を検知させる際の作業が容易となる。
【００３９】
しかも本実施形態では、赤外線を入射させて受光素子３３まで導く光ファイバ３１と同じ光ファイバ３１を用いて可視光ＬＥＤ３２からの可視光を導き、検知エリアに向けて照射するようになしていることから、赤外線の受光用及び可視光の照射用として所要の光ファイバが１つで済み、光ファイバの数を少なくできるとともに、光ファイバ３１配置のためのスペースを少なくすることができる。
【００４０】
加えて可視光が手からの赤外線を入射させるのと同じ光ファイバ３１の先端３４から照射されるため、使用者が可視光の照射される位置に手を差し出すことによって、センサ２９により手を精度高く検知させることができる。
【００４１】
またこの実施形態では、吐水管１０の先端部に大形状のセンサ本体３０を設ける必要が無いため、吐水管１０を細く小型に構成でき、自動水栓１２の理想的なデザインを実現しながら自動水栓機能を付加することができるのに加えて、光ファイバ３１を吐水管１０内部に挿通するに際しても、光ファイバ３１の占めるスペースが少なくて済むため、吐水管１０を細く構成でき、その意匠性，デザイン性をより一層高めることができる。
【００４２】
以上は検知対象としての手に対して赤外線を照射してその反射光を受光するのではなく、本来手の有する熱によってそこから発せられる赤外線を受光して手を検知する場合の例であるが、本発明ではセンサ２９を、検知エリアに赤外線を照射して手からの反射光（赤外線）を受光して手を検知するように構成することもできる。
【００４３】
図３はその具体例を示している。
この例では、単一の（１本の）光ファイバ３１を基端側で分岐器３７により上記の第１分岐３１-１と第２分岐３１-２に加えて、第３分岐３１-３を分岐させ、そして第３分岐３１-３を例えばセンサ本体３０に設けた赤外線を発光する赤外線ＬＥＤ（赤外線の発光部）３８に接続し、赤外線ＬＥＤ３８から発せられた赤外線を、赤外線受光用及び可視光照射用と同じ光ファイバ３１を通じて先端側まで導き、そこから手に向けて赤外線を照射するようになしている。
【００４４】
この場合、赤外線ＬＥＤ３８から発せられる赤外線の波長を、手から発せられる赤外線と異なった波長としておいて、主として手から反射された赤外線を光ファイバ３１を通じて赤外線の受光素子３３に受光させ、手を検知させるようになすことも可能であるが、ここでは赤外線ＬＥＤ３８からの赤外線の波長を、手から発せられる赤外線と同じ波長域の赤外線としておく。
【００４５】
従ってこの実施形態では、手の有する熱に基づいて手から発せられる赤外線に加えて、手に向けて照射された赤外線の反射光が併せて光ファイバ３１の先端３４に入射し、そして光ファイバ３１を伝って受光素子３３に受光され、その受光に基づいて検知エリア内の手が検知される。
この場合受光素子３３により受光される赤外線の強度が大となるため、手の検知精度を高めることができる。
【００４６】
尚この実施形態では、光ファイバ３１を１つの分岐器３７を用いて３つに分岐させているが、２つの分岐器を用いて段階的に３つの分岐を得るようにすることも可能である。
図４はその具体例を示したものである。
図４（Ａ）の例は、第１分岐３１-１から分岐器４０にて更に第３分岐３１-３を分岐させて、これを赤外線ＬＥＤ３８に接続している。
一方図４（Ｂ）の例は、第２分岐３１-２から分岐器４２にて更に第３分岐３１-３を分岐させて、これを赤外線ＬＥＤ３８に接続している。
【００４７】
その他、図３及び図４で示す例とは別に、可視光ＬＥＤ３２に代えて可視光だけでなく赤外線と可視光とを含む光を発する発光部を設けて、第２分岐３１-２から可視光と赤外線とを併せて光ファイバ３１の先端に送るようにし、第３分岐３１-３及び赤外線ＬＥＤ３８を省略した形でセンサ２９を構成するといったことも可能である。
【００４８】
図３及び図４に示す実施形態では、光ファイバ３１を用いて手から反射させるための赤外線を照射するようになしているにも拘らず、赤外線の照射用（投光用）の光ファイバ，受光用の光ファイバ，更には可視光の照射用の光ファイバが全て同一の光ファイバ３１である。
【００４９】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上記実施形態は本発明のセンサを自動水栓に適用した場合の例であるが、本発明のセンサは自動水栓以外の用途に適用することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  吐水管
１２  自動水栓
２４  吐水口
２９  赤外線光ファイバ式センサ
３１  光ファイバ
３１-１  第１分岐
３１-２  第２分岐
３１-３  第３分岐
３２  可視光ＬＥＤ（発光部）
３３  受光素子
３８  赤外線ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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