(57)【要約】【課題】駆動電圧範囲の汎用性を持たせた光電センサ及び給水制御装置を提供すること。【解決手段】監視領域の物体に向けて投光する投光素子を有する投光部１０と、物体からの反射光を受光する受光素子の出力を電圧に変換する光電変換部３０及びその出力を積分する積分器３３を有する受光部１１と、受光部１１の出力に基づいて物体を検出する制御部１３とを備えた光電センサ７において、積分器３３は、パルス光の光電変換部３０からの出力を所定期間Ｔで積分して出力し、制御部１３は、投光部１０を制御してパルス光を投光させるパルス光制御手段１５と、パルス光の投光が行われたときに、受光部１１の出力の大きさを測定する受光出力測定手段４１と、パルス光のパルス幅とこのパルス幅に対して積分出力が最大となるパルス光の遅延時間とを受光出力測定手段４１による測定結果が所定範囲内になるように設定するパルス光設定手段４０とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の物体に向けて投光する投光素子及びその投光素子に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦして前記投光素子からパルス光を投光させる投光用スイッチ手段を有する投光部と、
前記物体からの反射光を受光する受光素子の出力を電圧に変換し、その変動値を出力する光電変換手段及びその出力を積分する積分手段を有する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて前記物体を検出する対象物判断手段を有する制御部と、を備えた光電センサにおいて、
前記受光部の積分手段は、前記パルス光の前記光電変換手段からの出力を所定期間で積分して出力し、
前記制御部は、
前記投光用スイッチ手段を制御して、前記投光部から前記パルス光を投光させるパルス光制御手段と、
前記パルス光制御手段によるパルス光の投光が行われたときに、前記受光部の出力の大きさを測定する受光出力測定手段と、
前記パルス光のパルス幅と、このパルス幅に対して前記積分出力が最大となる、前記所定期間の始まりから前記パルス光の投光を開始するまでのパルス光の遅延時間とを、前記受光出力測定手段による測定結果が所定範囲内になるように設定するパルス光設定手段と、を有するとともに、前記パルス光制御手段は、前記パルス光設定手段が設定した前記パルス光のパルス幅及び遅延時間に応じてパルス投光する
ことを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記投光部の温度を計測する温度計測部を備え、
前記パルス光設定手段は、前記温度計測部により計測された温度に応じて、前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記パルス光のパルス幅及び遅延時間をそれぞれ変更した複数のパルス光パターンをそれぞれ記憶する記憶手段を備え、
前記パルス光制御手段は、前記記憶手段に記憶した前記パルス光パターンのパルス光を投光し、
前記パルス光設定手段は、前記受光出力測定手段により前記受光部の出力が前記所定範囲内であると判定したパルス光パターンの前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定する
ことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記積分手段は、
前記光電変換手段の光電変換出力を増幅する第１増幅器と、
前記光電変換手段の光電変換出力又は前記第１増幅器で増幅された第１増幅出力を反転する第２増幅器と、
第１増幅器及び第２増幅器の出力を積分する積分器と、
前記第１増幅器の出力を前記積分器に入力する第１スイッチと、
前記第２増幅器の出力を前記積分器に入力する第２スイッチと、を有し、
前記第１スイッチを前記投光部によるパルス光の投光期間を含む一定期間だけ接続状態にし、その後前記第２スイッチを一定期間だけ接続状態にするスイッチ制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサと、水の給水を行う給水部と、前記光電センサの出力により前記給水部の制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサ及びこの光電センサを備えた給水制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動水栓や小便器洗浄装置等の給水制御装置に使用される人体センサとして、光電センサが用いられている。
【０００３】
この種の光電センサは、赤外線などの光を監視領域に投光する投光部と、この投光された光の人体などの物体による反射波を受光する受光部と、受光部の出力に基づいて人体などの物体を検出する信号処理部とを備えている。
【０００４】
ところで、光電センサを構成する部品のばらつきがあると、投光部による投光量や受光部による受信感度にばらつきが発生し、その結果、光電センサの物体検出感度がばらつくことになる。
【０００５】
そこで、従来においては、光電センサを生産又は出荷する際に、受光部のゲインを手動で調整する方法がとられていた。すなわち、受光部に感度調整用の可変抵抗器等を設けて、この可変抵抗器等を製造作業者が手動で調整することにより光電センサの物体検出感度を調整していた。
【０００６】
しかしながら、可変抵抗器等による手動の感度調整では、その調整時間や精度は調整者の能力に依存してしまい望ましいものではない。しかも、受光部のダイナミックレンジ内でしか調整できず、調整すべき感度によっては、Ｓ／Ｎ比が悪くなることがある。
【０００７】
そこで、本出願人は、受光部の特性を変更することなく、物体検出感度を調整する光電センサを提案している（特許文献１参照）。
【０００８】
この特許文献１の光電センサは、対象物にパルス光を投光する投光部と、対象物からの反射光を受光して光電変換し、積分して出力する受光部と、この受光部の出力に基づいて対象物の検出を行う制御部とを備え、制御部は、投光部の投光量（パルス光の波高値）を可変して受光部の出力が所定範囲になるように投光部の投光量を設定するものである。
【特許文献１】特開２００２−２８５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の光電センサにおいては、パルス光の波高値を可変にするために、投光部において、ＬＥＤなどの投光素子へ供給する電流を可変にする電流可変型の定電流回路を設けている。この定電流回路は、投光素子を駆動する駆動用トランジスタ（投光用スイッチ手段）と、電流制限用抵抗とが電源電圧とグランド（接地電位）との間で投光素子に直列に接続されており、駆動用トランジスタに入力する電流を変更することによって駆動用トランジスタにかかる電圧を変更し、投光素子に流れる電流を調整可能としている。
【００１０】
ところが、光電センサの低消費化のために、低電圧で光電センサを駆動させたいとの要請が強くなってきており、特許文献１の光電センサでは十分に対応することができないことがある。
【００１１】
例えば、電源電圧を３．３Ｖで駆動させようとすると、投光素子の順電圧(ＶＦ)が２Ｖあり、電流制限用抵抗にかかる電圧が１Ｖ近くあることから、駆動用トランジスタで調整できる範囲が０．３Ｖとなって、調整幅が小さくなってしまい、光電センサに要求される感度に調整することが困難となる。
【００１２】
そこで、より低電圧での動作を可能とし、駆動電圧範囲の汎用性を持たせるために、投光パルスの波高値を固定し、そのパルス幅を調整することで光電センサの感度調整を行うことが考えられる。
【００１３】
ところが、受光部が、受光量の変動（微分）値を積分するような方式では、単にパルス光のパルス幅を可変にするだけでは、投光パルスのタイミングによっては受光部で受光するパルス光を効率よく積分することができず、受光部の受信感度が悪くなってしまい、その結果十分なセンサ感度を得ることが困難となる。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、より低電圧での動作を可能とし、駆動電圧範囲の汎用性を持たせた光電センサ及びそれを備えた給水制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、監視領域の物体に向けて投光する投光素子及びその投光素子に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦして前記投光素子からパルス光を投光させる投光用スイッチ手段を有する投光部と、前記物体からの反射光を受光する受光素子の出力を電圧に変換し、その変動値を出力する光電変換手段及びその出力を積分する積分手段を有する受光部と、前記受光部の出力に基づいて前記物体を検出する対象物判断手段を有する制御部と、を備えた光電センサにおいて、前記受光部の積分手段は、前記パルス光の前記光電変換手段からの出力を所定期間で積分して出力し、前記制御部は、前記投光用スイッチ手段を制御して、前記投光部から前記パルス光を投光させるパルス光制御手段と、前記パルス光制御手段によるパルス光の投光が行われたときに、前記受光部の出力の大きさを測定する受光出力測定手段と、前記パルス光のパルス幅と、このパルス幅に対して前記積分出力が最大となる、前記所定期間の始まりから前記パルス光の投光を開始するまでのパルス光の遅延時間とを、前記受光出力測定手段による測定結果が所定範囲内になるように設定するパルス光設定手段と、を有するとともに、前記パルス光制御手段は、前記パルス光設定手段が設定した前記パルス光のパルス幅及び遅延時間に応じてパルス投光することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記投光部の温度を計測する温度計測部を備え、前記パルス光設定手段は、前記温度計測部により計測された温度に応じて、前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記パルス光のパルス幅及び前記パルス光遅延時間をそれぞれ変更した複数のパルス光パターンをそれぞれ記憶する記憶手段を備え、前記パルス光制御手段は、前記記憶手段に記憶した前記パルス光パターンのパルス光を投光し、前記パルス光設定手段は、前記受光出力測定手段により前記受光部の出力が前記所定範囲内であると判定したパルス光パターンの前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記積分手段は、前記光電変換手段の光電変換出力を増幅する第１増幅器と、前記光電変換手段の光電変換出力又は前記第１増幅器で増幅された第１増幅出力を反転する第２増幅器と、第１増幅器及び第２増幅器の出力を積分する積分器と、前記第１増幅器の出力を前記積分器に入力する第１スイッチと、前記第２増幅器の出力を前記積分器に入力する第２スイッチと、を有し、前記第１スイッチを前記投光部によるパルス光の投光期間を含む一定期間だけ接続状態にし、その後前記第２スイッチを一定期間だけ接続状態にするスイッチ制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサと、水の給水を行う給水部と、前記光電センサの出力により前記給水部の制御を行う制御部とを備えた給水制御装置とした。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、パルス光のパルス幅を変更して投光量の調整し、パルス幅を変更するときに、積分手段による積分期間開始からパルス光の投光開始までの遅延時間をも変更するので、受光部で受光するパルス光を効率よく積分して十分なセンサ感度を持たせることができることから、使用できる電源電圧範囲が広がり、汎用性を持たせることができる。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明によれば、投光部の温度に応じてパルス光のパルス幅を変更することによって感度調整を行うようにしているため、温度変化によって投光部を構成する部品の特性が変化した場合であっても、パルス光のパルス幅及びその遅延時間を変更することで、適切な感度を保持することができる。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明によれば、パルス光のパルス幅及びその遅延時間を、予め記憶された複数のパルス光パターンから選択することができるので、パルス光設定手段による設定処理を複雑にすることなく、光電センサの感度調整を行うことができる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明によれば、前記積分手段は、前記光電変換手段の光電変換出力を増幅する第１増幅器と、前記光電変換手段の光電変換出力又は前記第１増幅器の増幅出力を反転増幅する第２増幅器と、第１増幅器及び第２増幅器の出力を積分する積分器と、前記第１増幅器の出力を前記積分器に入力する第１スイッチと、前記第２増幅器の出力を前記積分器に入力する第２スイッチと、を有し、前記第１スイッチを前記投光部によるパルス光の投光期間を含む一定期間だけ接続状態にし、その後、前記第２スイッチを一定期間だけ接続状態にするスイッチ制御手段を備えたので、これらによってフィルタが構成され、光電変換手段によって変換された電気信号のうち投光部から投光されるパルス光以外の不要な信号を除去することが可能となり、ノイズによる誤検出を防止することができる。なお、パルス光以外のノイズとしては、例えば蛍光灯が発生するインバータノイズなどがある。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明によれば、光電センサの電源電圧を低くすることができるので、給水制御装置の制御部もその電源電圧で駆動することができ低消費にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における給水制御装置Ａの全体構成図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態における給水制御装置Ａは、自動水栓機能付き洗面装置であり、洗面器１と、この洗面器１のボウル面１ａ内に吐水する水栓２と、給水路３の中途部に設けられ、洗面器１のボウル面１ａへの吐水及びその止水を行う給水バルブ４と、洗面器１のボウル面１ａ内に吐水した水を排水する排水路５と、水栓２から吐水される水がボウル面１ａに向かう経路に対して赤外線を投光し、その反射光により人体などの物体を検出する光電センサ７と、この物体検出の結果に応じて給水バルブ４を制御し、洗面器１のボウル面１ａ内への吐水及びその吐水の停止を制御する給水制御部８とを有している。なお、給水バルブ４は、電磁弁などから構成される。また、水栓２と、給水路３と、給水バルブ４と、給水制御部８とで給水部が構成される。
【００２７】
光電センサ７は、図１に示すように、水栓２内に配置され、やや斜め下前方に向けて赤外線のパルス光を送信し、このパルス光が人体などの物体で反射した光を受光して積分することにより人体などの物体を検出するための検出信号を生成するものである。
【００２８】
まず、この光電センサ７の概略構成を説明する。図２は、光電センサ７の概略構成を含む給水制御装置Ａの制御ブロックの概略構成図である。
【００２９】
図２に示すように、光電センサ７は、監視領域に向けてパルス光を投光する投光部１０と、この投光部１０から投光されるパルス光の物体（人体など）による反射光を積分して出力する受光部１１と、投光部１０及び受光部１１を制御し、人体などの物体（対象物）検出処理を行う制御部１３とを備えている。
【００３０】
投光部１０は、監視領域の物体に向けて投光する投光素子ＬＥＤ１と、この投光素子ＬＥＤ１に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦして投光素子ＬＥＤ１からパルス光を投光させる投光用スイッチ手段である投光用トランジスタＴｒ１と、投光電流抵抗Ｒ１とを有している。
【００３１】
受光部１１は、監視領域の物体からの反射光を受光する受光素子ＰＤ１の出力を電圧に変換し、コンデンサＣ１によりその変動（微分）値を出力する光電変換手段である光電変換部３０と、この光電変換部３０の出力を増幅する増幅部３４を有し、この増幅部３４の出力を積分する積分手段である積分器３３とを備えて構成される。
【００３２】
ここで、積分器３３は、パルス光毎の増幅部３４からの出力を所定期間Ｔに積分して出力する。そして、所定期間積分をした後、コンデンサＣ２０の電荷をスイッチ（図示せず）により放電し、積算をリセットする構成となっている。
【００３３】
制御部１３は、投光用トランジスタＴｒ１を制御するパルス光制御手段１５と、スイッチＳＷ１を所定期間Ｔ毎に短絡させるスイッチ制御手段１６と、パルス光のパルス幅と、所定期間Ｔの始まりからパルス光の投光を開始するまでの遅延時間（以下、「パルス光遅延時間」とする。）とを設定するパルス光設定手段４０と、パルス光制御手段１５によるパルス光の投光が行われたときに、受光部１１の出力の大きさを測定する受光出力測定手段４１と、受光部１１の出力に基づいて物体を検出する対象物判断手段４２とを有している。
【００３４】
ここで、パルス光制御手段１５は、パルス光設定手段４０によって設定されたパルス光のパルス幅及びパルス光遅延時間で投光用トランジスタＴｒ１を制御する。そして、パルス光設定手段４０は、パルス光のパルス幅と、このパルス幅に対して積分器３３による積分出力が最大となるパルス光遅延時間とを、受光出力測定手段４１によって測定される受光部１１の出力が所定の調整範囲となるように変更する。
【００３５】
このように、本実施形態における光電センサ７では、パルス光のパルス幅及びパルス光遅延時間を変更することによって、感度調整を行うようにしており、パルス光の波高値を一定にして投光部１０を低電圧で駆動することができ、また、積分器でパルス光を積分する所定期間Ｔを変えることなく、受光部１１で受光するパルス光を効率よく積分することができる。
【００３６】
特に、光電変換部３０によってパルス光を光電変換し、コンデンサＣ１により変動値を出力し、次段の増幅部３４で、第１期間で立ち上がりの変動値を増幅し、さらに次の第２期間（＝所定期間Ｔ−第１期間）で立ち下りの変動値を反転増幅する構成としたとき、パルス幅変更に伴って第１期間や第２期間を変更すると、この増幅部３４で構成しているフィルタの特性が変わってくるが、パルス光のパルス幅に加えてパルス光遅延時間も変えることにしていることから、これらの期間を変更せずにフィルタ特性を一定に保つことができる。
【００３７】
さらに、光電センサ７は、投光部１０の温度を計測する温度計測部１７を備えており、パルス光設定手段４０は、温度計測部１７により計測された温度に応じて、パルス光の投光幅及びパルス光遅延時間を設定するようにしている。そのため、温度変化によって投光部を構成する部品の特性が変化した場合であっても、適切な感度を保持することができる。
【００３８】
また、パルス光のパルス幅及びパルス光遅延時間の組み合わせのパターン（以下、「パルス光パターン」とする。）を異なる組み合わせで記憶手段に複数記憶しておき、このように記憶手段に予め記憶した複数のパルス光パターンから選択するようにすれば、パルス光設定手段４０による設定処理を複雑にすることなく、光電センサ７の感度調整を行うことができる。
【００３９】
次に、光電センサの具体的構成の一例について説明する。図３は光電センサ７の具体的構成の一例を示すブロック図である。
【００４０】
図３に示すように、光電センサ７は、投光部１０と、受光部１１と、制御部１３と、温度計測部１７とを備えている。
【００４１】
制御部１３は、後述の投光制御スイッチＳＷ３の接続及び切断を制御して投光部１０を制御し、この投光部１０から投光されるパルス光のパルス幅やパルス光の投光タイミングを変更するパルス光制御手段１５、後述の第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接続及び切断を制御するスイッチ制御手段１６、パルス光制御手段１５によって投光されるパルス光のパルス幅とパルス光遅延時間とを設定するパルス光設定手段４０、パルス光制御手段１５によるパルス光の投光が行われたときに、受光部１１の出力の大きさを測定する受光出力測定手段４１、受光部１１の出力に基づいて物体を検出する対象物判断手段（信号処理部）４２としての機能を実行する。
【００４２】
ここで、制御部１３は、図３に示すように、Ｉ／Ｏ出力を備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、感度調整プログラムや給水制御プログラムなどの各種プログラムが記憶されるＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、各種パラメータや後述するパルス光のパルス幅の設定値などを記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２４、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２５，２６とを有している。ＲＯＭ２２に格納された各種プログラムは、ＣＰＵ２１によって読み出され、上述したパルス光制御手段１５、スイッチ制御手段１６、パルス光設定手段４０、受光出力測定手段４１、対象物判断手段４２等としての機能が実行される。ＲＡＭ２３は、ＥＥＰＲＯＭ(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性の記憶手段である。
【００４３】
なお、制御部１３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｄ／Ａコンバータ及びＡ／Ｄコンバータなどを内蔵するマイコンであればマイコンだけで構成してもよい。また、Ａ／Ｄコンバータ２５，２６は逐次型Ａ／Ｄコンバータが望ましく、その中のＤ／Ａ部をＤ／Ａコンバータ２４と共有して使用することで回路削減を行うことができる。
【００４４】
また、感度調整プログラムや給水制御プログラムなどの各種プログラム等は、例えば、メモリカード等の記録媒体に記録されてから記録媒体のドライブ（図示せず）を介して、ＲＯＭ２２に読み込まれるようにしてもよい。
【００４５】
投光部１０は、図３に示すように、投光用トランジスタＴｒ１と、投光電流抵抗Ｒ１と、オペアンプＡＭＰ１とで構成される定電流回路と、投光素子ＬＥＤ１とを備えている。
【００４６】
投光素子ＬＥＤ１は、赤外線発光ダイオードなどの赤外線を投光することができる発光素子であり、一端が投光部１０の電源電圧Ｖｃｃに接続され、その他端が投光用トランジスタＴｒ１のコレクタに接続される。
【００４７】
投光用トランジスタＴｒ１のエミッタは投光電流抵抗Ｒ１の一端に接続され、投光電流抵抗Ｒ１の他端はグランド（ＧＮＤ）に接続される。また、投光用トランジスタＴｒ１のベースは、投光制御スイッチＳＷ３を介してオペアンプＡＭＰ１の出力端子に接続される。
【００４８】
オペアンプＡＭＰ１の反転入力端子は投光電流抵抗Ｒ１の一端に接続され、オペアンプＡＭＰ１の非反転入力端子は、制御部１３のＤ／Ａコンバータ２４の出力に接続される。
【００４９】
そして、Ｄ／Ａコンバータ２４から出力される基準電圧Ｓｉｇ１によって決まる所定の電流を投光素子ＬＥＤ１に供給するように構成されている。
【００５０】
すなわち、基準電圧Ｓｉｇ１の電圧値（Ｖ）を投光電流抵抗Ｒ１の抵抗値（Ω）で除したものが投光素子ＬＥＤ１に供給される電流の電流値になる。また、基準電圧Ｓｉｇ１は、Ｄ／Ａコンバータ２４から出力されるため、ダイオードなどで基準電圧を生成するのに比べその精度が高くなり、投光素子ＬＥＤ１に供給する電流を向上させることができる。
【００５１】
なお、基準電圧Ｓｉｇ１の値をできるだけ小さくすることにより、投光電流抵抗Ｒ１にかかる電圧を小さくすることができ、これによって投光部１０に必要な電源電圧Ｖｃｃを低く抑えることができる。また、本実施形態では投光を定電流回路で行うこととしたが、部品点数削減のため、図４に示すように、電流制限抵抗としての投光電流抵抗Ｒ１とトランジスタＴｒ１だけの構成にし、投光素子ＬＥＤ１や回路のバラツキも含めパルス幅で調整してもよい。
【００５２】
ここで、投光制御スイッチＳＷ３が接続状態にあるときに投光部１０からの投光が行われ、投光制御スイッチＳＷ３が切断状態にあるときには投光部１０からの投光は行われない。
【００５３】
制御部１３はパルス光制御手段１５として、間欠的なパルス信号である投光制御信号Ｓｉｇ１３によって投光制御スイッチＳＷ３を制御（図４の回路においては、投光用トランジスタＴｒ１を制御。以下同様）することにより投光部１０から監視領域に複数のパルス光が間欠的に投光される。
【００５４】
さらに、制御部１３はパルス光設定手段４０として、入力部９からの設定のみならず、所定条件に応じてパルス光のパルス幅を変更することができるように構成されている。
【００５５】
ここで、所定条件とは、例えば、投光部１０や受光部１１や制御部１３の温度であり、投光部１０や受光部１１や制御部１３に配置された温度センサなどの温度計測部１７によって計測される。そして、制御部１３はパルス光設定手段４０として、この温度計測部１７から出力される温度情報に基づいてパルス光のパルス幅を変更する。なお、温度計測部１７は光電センサ７に内蔵してもよい。
【００５６】
受光部１１は、投光部１０によって投光されたパルス光の反射光の光量を電圧信号に変換し、コンデンサＣ１などを介して変動値を出力する光電変換部３０と、光電変換部３０によって変換した電圧信号を増幅する第１増幅器３１と、第１増幅器３１によって増幅した電圧信号を反転増幅する第２増幅器３２と、第１増幅器３１及び第２増幅器３２の出力を積分する積分器３３と、第１増幅器３１の出力を積分器３３に入力する第１スイッチＳＷ１と、第２増幅器３２の出力を積分器３３に入力する第２スイッチＳＷ２とを有している。なお、第２増幅器３２は、光電変換部３０によって変換した電圧信号を反転増幅するようにしてもよい。
【００５７】
光電変換部３０は、パルス光の反射光を受光するフォトダイオードなどの受光素子ＰＤ１と、受光素子ＰＤ１で受光した光の光量を電気信号に変換するオペアンプＡＭＰ２と、オペアンプＡＭＰ２の出力端子にその一端が接続される入力抵抗Ｒ２と、入力抵抗Ｒ２の他端に非反転入力端子が接続されるオペアンプＡＭＰ３と、オペアンプＡＭＰ３の反転入力端子と出力端子との間に接続される帰還抵抗Ｒ３と、オペアンプＡＭＰ３の出力端子にその一端が接続されるコンデンサＣ１とから構成されている。
【００５８】
第１増幅器３１は、光電変換部３０の出力に接続される入力抵抗Ｒ４と、入力抵抗Ｒ４の他端に反転入力端子が接続され、非反転入力端子が基準電圧Ｖｒｅｆに接続されるオペアンプＡＭＰ４と、オペアンプＡＭＰ４の反転入力端子と出力端子との間に接続される帰還抵抗Ｒ５とから構成される。すなわち、第１増幅器３１は、Ｒ５／Ｒ４倍のゲインを有する反転増幅器を構成する。
【００５９】
第２増幅器３２は、第１増幅器３１の出力端子に接続される入力抵抗Ｒ６と、入力抵抗Ｒ６の他端に反転入力端子が接続され、非反転入力端子が基準電圧Ｖｒｅｆに接続されるオペアンプＡＭＰ５と、オペアンプＡＭＰ５の反転入力端子と出力端子との間に接続される帰還抵抗Ｒ７とから構成される。すなわち、第２増幅器３２は、Ｒ７／Ｒ６倍のゲインを有する反転増幅器を構成する。ここでは、Ｒ６＝Ｒ７としており、第１増幅器３１の出力の極性をそのまま反転する構成としている。
【００６０】
また、積分器３３は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２にその一端が接続された抵抗Ｒ８と、抵抗Ｒ８の他端がその反転入力端子に接続され、その非反転入力端子が基準電圧Ｖｒｅｆに接続されるオペアンプＡＭＰ６と、このオペアンプＡＭＰ６の反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサＣ２とから構成されている。
【００６１】
そして、制御部１３はスイッチ制御手段１６として、第１スイッチＳＷ１を投光部１０によるパルス光の投光期間を含む所定期間だけ接続状態にし、その後、第２スイッチＳＷ２を所定期間だけ接続状態にするようにして、受光素子ＰＤ１で受信したパルス光を積分器３３によって積分する。
【００６２】
第１スイッチＳＷ１が接続状態のときに、第１増幅器３１から出力される信号がそのまま積分器３３へ入力され、抵抗Ｒ８を介してコンデンサＣ２にチャージされる。また、第２スイッチＳＷ２が接続状態のときに、第１増幅器３１から出力される信号の極性が第２増幅器３２によって反転され、積分器３３へ入力されて、抵抗Ｒ８を介してコンデンサＣ２にチャージされる。
【００６３】
なお、積分器３３には、オペアンプＡＭＰ６の反転入力端子と出力端子との間にスイッチＳＷ４が接続されており、このスイッチＳＷ４をＳｉｇ１４にて接続状態にすることにより、コンデンサＣ２にチャージされた電荷を放電させ、積分器３３の状態を初期状態に戻すようにしている。
【００６４】
以上のように構成された光電センサ７について、その動作を図面を参照して具体的に説明する。図５は光電センサ７の各部位の信号波形の例を示す図である。なお、以下においては、投光部１０から４個のパルス光が投光されるものとして説明する。また、感度調整動作時及び物体検出動作時では、基本的に同じ動作をするものとする。
【００６５】
図５中（ａ）は、投光制御スイッチＳＷ３を制御する投光制御信号Ｓｉｇ１３の信号波形を示しており、この例では、タイミングＴ１〜Ｔ１６の間に、期間ＴＡで周期ＴＢの４つのパルス信号が投光制御信号Ｓｉｇ１３として投光制御スイッチＳＷ３に入力されていることを示している。
【００６６】
投光制御スイッチＳＷ３が接続状態になると、オペアンプＡＭＰ１の出力が投光用トランジスタＴｒ１のベースに入力され、投光用トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間に抵抗Ｒ１と基準電圧Ｓｉｇ１とで規定される所定値の電流が流れる。従って、投光素子ＬＥＤ１に所定値の電流が流れ、投光素子ＬＥＤ１が発光する。その後、投光制御スイッチＳＷ３が切断状態になると、オペアンプＡＭＰ１の出力が投光用トランジスタＴｒ１のベースから切り離され、投光用トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間はＯＦＦ状態となり、投光素子ＬＥＤ１への電流供給が停止する。
【００６７】
従って、図５中（ｂ）に示すように、投光素子ＬＥＤ１からは、期間ＴＡで周期ＴＢの所定光量のパルス光が投光されることになる。
【００６８】
このように投光部１０から投光されたパルス光は、監視領域内に人体などの物体が存在するとき、そのパルス光の一部が人体などの物体に反射して受光部１１に到達する。図５中（ｃ）には、投光部１０から投光されたパルス光の反射光を示しており、この反射光は、投光部１０から投光されたパルス光の一部であるため、投光部１０から投光されたパルス光（図５中（ｂ））よりも光量が少なくなっている。
【００６９】
この反射光は受光部１１の光電変換部３０によって電気信号に変換された後、コンデンサＣ１を介して出力される。図５中（ｄ）には、光電変換部３０の出力信号に例が示されており、この出力信号はコンデンサＣ１によって直流成分が取り除かれた信号となる。
【００７０】
なお、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ４によって微分回路が構成され、これらの定数は、タイミングＴ４，Ｔ８，Ｔ１２，Ｔ１６において、光電変換部３０の出力信号がほぼ基準電圧Ｖｒｅｆとなるように設定される。
【００７１】
このように光電変換部３０の出力信号は、反射光を受光しているとき（所定期間ＴＡ）には、基準電圧Ｖｒｅｆに対して正の値にならないように、反射光の受光が終了したときから所定期間ＴＣの間は、基準電圧Ｖｒｅｆに対して負の値にならないように構成される。
【００７２】
光電変換部３０の出力信号は、第１増幅器３１及び第２増幅器３２によって増幅されて、信号Ｓｉｇ２として、積分器３３に入力される。
【００７３】
すなわち、制御部１３はスイッチ制御手段１６として、制御信号Ｓｉｇ１１及び制御信号Ｓｉｇ１２により、反射光を受光しているとき（所定期間ＴＡ）には、第１スイッチＳＷ１を接続状態にし、第２スイッチＳＷ２を切断状態にすることによって、光電変換部３０の出力信号を第１増幅器３１によって増幅して積分器３３に入力し、反射光の受光が終了したときから所定期間ＴＣの間は、第１スイッチＳＷ１を切断状態にし、第２スイッチＳＷ２を接続状態にすることによって、光電変換部３０の出力信号を第２増幅器３２によって増幅して積分器３３に入力する。図５中（ｅ）には、第１スイッチＳＷ１を制御する信号ｓｉｇ１１の波形の例が示され、図５中（ｆ）には、第２スイッチＳＷ２を制御する信号Ｓｉｇ１２の波形の例が示されている。なお、各スイッチはＯＮのときに接続状態となり、ＯＦＦのときに切断状態となる。
【００７４】
このように本実施形態における光電センサ７は、光電変換部３０によって受信した反射光を、基準電圧Ｖｒｅｆを中心に正負に変換し、かつ反射光の受光終了時点（Ｔ４，Ｔ８，Ｔ１２，Ｔ１６）でほぼ基準電圧Ｖｒｅｆとなる信号に変換する。変換した出力信号のうち、基準電圧Ｖｒｅｆを中心にして正の出力信号を第１増幅器３１によって増幅し、基準電圧Ｖｒｅｆを中心にして負の出力信号を第２増幅器３２によって増幅するようにし、これらの信号Ｓｉｇ２（図５中（ｇ）参照）を積分器３３によって積分する。図５中（ｈ）には、積分器３３によって積分された信号Ｓｉｇ３、すなわち積分器３３の出力波形の例が示されている。この図に示すように、積分器３３の出力信号Ｓｉｇ３では、基準電圧Ｖｒｅｆに対して負の方向に積算されることになる。
【００７５】
そして、制御部１３は対象物判断手段４２として、積分器３３からの出力信号Ｓｉｇ３が所定の閾値Ｖｔｈ以下になったとき、人体などの物体が存在すると判定し、給水バルブ４を制御し、洗面器１のボウル面１ａ内への吐水が行われる。
【００７６】
ここで、例えば、投光部１０から出力されるパルス光の幅の１／２の幅の外乱ノイズ光が連続して入力された場合には、第１スイッチＳＷ１が接続状態のときに光電変換部３０の出力信号が基準電圧Ｖｒｅｆを中心に負から正に変化し、第２スイッチＳＷ２が接続状態のときにも同様に光電変換部３０の出力信号が基準電圧Ｖｒｅｆを中心に負から正に変化するため、積分器３３の出力はほとんど変化しない。このように、光電変換部のコンデンサＣ１、第１増幅器３１、第２増幅器３２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び制御部１３によるスイッチ制御手段１６としての機能によってフィルタ（ノイズ除去回路）が構成され、ノイズ光を投光部１０から出力されるパルス光と誤って認識することを抑制することができる。
【００７７】
次に、光電センサ７の物体検出感度を調整方法について説明する。
【００７８】
光電センサ７の物体検出感度を調整する必要が生じるのは、（１）光電センサ７を構成する部品のばらつきによって、光電センサ７の物体検出感度がばらついてしまった場合、（２）光電センサを自動水栓等などの装置に組み込んだ場合に、標準設定の物体検出感度では検出漏れや誤検出などが発生した場合、などがある。
【００７９】
たとえば、投光素子ＬＥＤ１のばらつきにより投光部１０から出力するパルス光の光量にばらつきが生じることによって、受光部によって受光する反射光の光量にばらつきが生じる。また、抵抗Ｒ２やコンデンサＣ１のばらつきにより、光電変換部３０の出力信号波形にばらつきが生じることによって、光電変換部３０の出力信号が反射光の受光終了時点（Ｔ４，Ｔ８，Ｔ１２，Ｔ１６）で基準電圧Ｖｒｅｆから大きくずれてしまい、積分器３３での積分量が減少する。また、抵抗Ｒ２〜Ｒ８のばらつきにより、受光部１１での反射光の増幅率にばらつきが生じることによって、積分器３３での積分量が増減する。その結果、光電センサ７の物体検出感度がばらついてしまうことがある。
【００８０】
また、光電センサを自動水栓等などの装置に組み込んだ場合に、光電センサの監視領域に洗面器１の形状や位置によって投光部１０によるパルス光の反射度合いが変化し、その結果、例えば、洗面器１による反射波を人体などの物体が存在すると誤検出してしまうことがある。
【００８１】
そこで、本実施形態における光電センサ７では、投光部１０を制御して、投光部１０から投光されるパルス光のパルス幅を変更するようにしている。すなわち、制御部１３はパルス光制御手段１５及びパルス光設定手段４０として、投光制御スイッチＳＷ３の接続状態の期間を制御して、投光部１０から投光するパルス光のパルス幅Ｔｘ（期間ＴＡ）を増減させ、光電変換部３０の出力信号波形を変化させることによって、光電センサ７の物体検出感度を調整することができるように構成される。
【００８２】
図６は、本実施形態における光電センサ７の物体検出感度調整（第１感度調整処理）のフローチャートであり、以下、この図を参照して、投光部１０から投光されるパルス光のパルス幅を変更することによる光電センサ７の第１感度調整処理について具体的に説明する。なお、以下の動作は、制御部１３による制御によって行われるものであり、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された感度調整プログラムを読み取って実行することにより、パルス光制御手段１５、スイッチ制御手段１６、パルス光設定手段４０、受光出力測定手段４１、対象物判断手段４２等として機能して行われる。
【００８３】
まず、制御部１３はパルス光設定手段４０として、投光部１０から投光するパルス光のパルス幅Ｔｘを初期値αに設定する（ステップＳ１０）。この設定は、制御部１３がパルス光設定手段４０としてＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域に初期値αをパルス幅Ｔｘとして格納することによって行われる。また、制御部１３はスイッチ制御手段１６として、スイッチＳＷ４を接続状態にして、コンデンサＣ２を短絡し、コンデンサＣ２にチャージされた電荷をディスチャージする。次に、制御部１３はパルス光設定手段４０として、カウンタ値ｉを０にリセットして（ステップＳ１１）、処理をステップＳ１２に移行する。
【００８４】
ステップＳ１２において、制御部１３はパルス光制御手段１５として、ＲＡＭ２３に記憶したパルス幅Ｔｘを取り出して、投光部１０からパルス光を投光する。また、制御部１３はスイッチ制御手段１６として、投光部１０から投光されるパルス光を受信するために、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を制御するための信号Ｓｉｇ１１及びＳｉｇ１２を出力する。
【００８５】
ここでは、投光部１０から４個のパルス光を投光するように、制御部１３から信号Ｓｉｇ１３が出力され、投光制御スイッチＳＷ３が制御される。また、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２は、交互に各４回接続状態になるように、制御部１３から出力される信号Ｓｉｇ１１及びＳｉｇ１２によって制御される。
【００８６】
なお、投光部１０から出力されるパルス光の数は、投光部１０によるパルス光の光量と受光部１１の特性によって適宜調整されるものである。例えば、電源電圧Ｖｃｃが低いほど、投光部１０から出力されるパルス光の光量は少なくなるため、電源電圧Ｖｃｃが低いほどパルス光の数を多くする必要がある。
【００８７】
ステップＳ１２において、投光部１０からパルス光の投光が終了し、これらのパルス光の受光が終了すると、ステップＳ１３の処理に移行する。
【００８８】
この処理において、制御部１３は受光出力測定手段４１として、積分器３３の出力信号Ｓｉｇ３をＡ／Ｄコンバータ２５を介して取得し、受信レベルＶ（ｉ）としてＲＡＭ２３の受信データ格納領域に記憶して、ステップＳ１４の処理に移行する。
【００８９】
ステップＳ１４において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、カウンタ値ｉを１だけインクリメントして、ステップＳ１５の処理に移行する。
【００９０】
ステップＳ１５において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、ＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域に格納したパルス幅Ｔｘを取り出し、このパルス幅Ｔｘにβを加算した値をパルス幅ＴｘとしてＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域に格納して、ステップＳ１６の処理に移行する。
【００９１】
ステップＳ１６において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、カウンタ値ｉがｎ以上であるか否かを判定する。すなわち、投光制御及び受光制御がｎ回繰り返し行なわれ、その結果である受信レベルＶ（０）〜Ｖ（ｎ−１）をＲＡＭ２３の受信データ記憶領域に記憶したか否かが判定される。
【００９２】
この処理において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、カウンタ値ｉがｎ以上ではないと判定すると（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。一方、カウンタ値ｉがｎ以上であると判定すると（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ２３から感度調整目標値Ｖａを取り出して（ステップＳ１７）、処理をステップＳ１８に移行する。
【００９３】
ステップＳ１８において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、受信レベルＶ（０）〜Ｖ（ｎ−１）のうち感度調整目標値Ｖａと最も近いレベルものを判定し、処理をステップＳ１９に移行する。なお、本実施形態においては、ｎ回の測定を行い、その中で最も感度調整目標値Ｖａに近いものを選択するようにしたが、１回ずつ測定する毎に感度調整目標値Ｖａと比較し、その結果に基づき、次のパルス幅Ｔｘを決めていく方法（逐次比較型）にしてもよい。
【００９４】
ステップＳ１９において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、ステップＳ１８において判定した感度調整目標値Ｖａと最も近い受信レベルとなったときのパルス光のパルス幅をＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域のパルス幅Ｔｘとして設定する。
【００９５】
このように光電センサ７では、投光部１０から投光するパルス光のパルス幅を変更することによって、その物体検出感度調整を行うことができる。従って、投光部１０による投光量を大きくする必要がなく、投光部１０を動作させるために必要な電圧のレベルを抑えることができ、低電圧駆動で、かつ感度調整を容易に精度良く行うことができる。
【００９６】
この物体検出感度の調整動作は、製造工程や現場等で実行させることができる。例えば、現場で給水制御装置Ａを設置した後に、光電センサ７の物体検出感度の調整動作を行う場合、実際に給水制御装置Ａを使用する位置に手や人体若しくは白い紙を配置し、入力部９からの入力或いは光電センサ７の起動（例えば、光電センサ７の電源をＯＮにする。）を行うといった簡単な作業で、給水制御装置Ａにおける光電センサ７の検出感度を調整することができる。なお、入力部９に押しボタンを設け、この押しボタンを押下することによって、物体検出感度の調整動作を行わせるようにしてもよい。
【００９７】
なお、感度調整目標値Ｖａは、入力部９からの入力によって変更することができるようになっている。すなわち、入力部９からの入力を制御部１３によって受信して、ＲＡＭ２３の感度調整目標値設定領域に記憶した感度調整目標値Ｖａを変更するようにしている。
【００９８】
また、物体感度調整として、パルス幅の調整に加え、パルス光の数の調整を行うようにしてもよい。すなわち、パルス光の数を変えながら、パルス光の数ごとに上記ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理を行い、これらの処理の結果から感度調整目標値Ｖａと最も近いレベルものを判定して、この判定結果に対応するパルス幅を投光パルス幅設定領域にパルス幅Ｔｘとして設定するのである。このようにすることによって、より精度よく感度調整を行うことができる。
【００９９】
また、入力部９などからの入力により物体感度調整を最大とする設定が選択された場合には、上記ステップＳ１７〜Ｓ１９に代えて、制御部１３はパルス光設定手段４０として、受信レベルＶ（０）〜Ｖ（ｎ−１）のうち基準電圧Ｖｒｅｆと比較して最もレベルの大きいものを判定して、受信レベルＶ（０）〜Ｖ（ｎ−１）のうち最大となるレベルのものを判別し、判別した受信レベルのときのパルス幅Ｔｘを投光パルス幅Ｔｘに設定する。すなわち、制御部１３はパルス光設定手段４０として、受光部１１の出力が最大となるパルス光のパルス幅を検出し、このパルス幅を投光部１０によって投光するパルス光のパルス幅とするのである。
【０１００】
このように光電センサ７においては、パルス幅Ｔｘをα〜α＋β×（ｎ−１）の範囲内でβ毎に変化させて、最もレベルの大きいパルス幅のパルス光を投光部１０によって投光するようにしており、物体感度調整を最大とすることができると共に、投光部１０によるパルス光を受光部１１によって効率よく受光することができ、投光部１０を動作させるために必要な電圧のレベルを適切に抑えることができる。
【０１０１】
以上のように、投光部１０の投光量を変更するのではなく、投光するパルス光のパルス幅を変更することによって物体検出感度の調整を行うようにしているため、投光部１０による投光量を大きくする必要がなく、従って、投光部１０を動作させるために必要な電圧のレベルを抑えることができ、低電圧駆動で、かつ感度調整を容易に精度良く行うことができる。
【０１０２】
ところで、受光素子ＰＤ１、第１増幅器３１及び第２増幅器３２の特性、コンデンサＣ１の容量値、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接続時間によって、受光部１１において検出できるパルス光が異なってくる。
【０１０３】
従って、パルス光のパルス幅Ｔｘだけを増減させた場合、受光部１１においてパルス幅変更後のパルス光の受信感度が低下する恐れがある。
【０１０４】
そこで、このような場合には、感度調整動作時及び物体検出動作時に、上記のようにパルス光のパルス幅Ｔｘを増減させるのに伴って、制御部１３はスイッチ制御手段１６及びパルス光設定手段４０として、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を接続状態とする時間ＴＤ，ＴＥを増減させ、受光部１１におけるパルス光の受光特性を変更して、パルス幅変更後のパルス光の受信感度の低下を抑制する（図７中（ａ）参照）。すなわち、設定するパルス幅Ｔｘにおいて投光部１０の出力が最大となる時間ＴＤ，ＴＥを設定する。このとき、ＲＯＭ２２にそれぞれ異なるパルス幅Ｔｘと時間ＴＤ，ＴＥとを関連付けた複数のパルス光パターンからなるテーブルを記憶するようにしておき、制御部１３はパルス光設定手段４０としてＲＯＭ２２からこのテーブルとＲＡＭ２３から投光パルス幅Ｔｘを取り出し、投光パルス幅Ｔｘに応じた時間ＴＤ，ＴＥを取り出したテーブルに基づいて設定し、その後、パルス光制御手段１５として、設定に応じたパルス光を投光する。
【０１０５】
換言すれば、制御部１３は、パルス光制御手段１５として、投光用トランジスタＴｒ１を制御してパルス光の投光を行い、受光出力測定手段と４１して、そのときの受光部１１の出力の大きさを測定し、パルス光設定手段４０として、パルス光のパルス幅Ｔｘ（例えば、図７のＴＡ）と、設定したパルス幅Ｔｘにおいて投光部１０の出力が最大となる遅延時間とを、受光出力測定手段４１の測定結果が所定の調整範囲になるように設定することになる。ここで、遅延時間とは、所定期間ＴＢの始まり（例えば、図７のタイミングＴ１）からパルス光の投光を開始するまで（例えば、図７のタイミングＴ２）の時間ＴＤである。
【０１０６】
このようにすることにより、投光部１０によって投光されるパルス光のパルス幅Ｔｘを大きく変更する場合であっても、そのパルス光の検出を適切に行うことができる。すなわち、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接続時間によって受光部１１によって検出できるパルス光のパルス幅を変更することができることから、パルス光のパルス幅の変更に応じて第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の接続時間を変更して、パルス幅変更後のパルス光の受信感度の低下を抑制することができる。
【０１０７】
しかも、制御部１３は、ＲＯＭ２２に、パルス光のパルス幅Ｔｘ及び時間ＴＤ，ＴＥをそれぞれ変更した複数のパルス光パターンをそれぞれ記憶するようにしており、これらのパルス光パターンのうち、受光出力測定手段の測定結果が所定範囲（例えば、所定の調整値に最も近い値）となるパルス光パターンを判定し、このように判定したパルス光パターンの前記パルス光のパルス幅Ｔｘ及び時間ＴＤ，ＴＥを設定するようにしており、制御部１３のパルス光設定手段４０としての設定処理を複雑にすることなく、光電センサ７の感度調整を行うことができる。
【０１０８】
また、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を接続状態とする時間を変更するのではなく、投光部１０におけるパルス光の位置を調整するようにしてもよい。
【０１０９】
すなわち、感度調整動作時及び物体検出動作時に、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を接続状態にする時間は一定とし、パルス光のパルス幅Ｔｘを増減させるのに伴って、設定するパルス幅Ｔｘに対して受光部１１の出力が最大となるように、投光部１０において、第１スイッチＳＷ１が接続状態を開始してから（所定期間ＴＢの始まりから)のパルス光の投光開始までの時間Ｔｄ（パルス光遅延時間）と、パルス光の投光終了から第１スイッチＳＷ１の接続状態の終了までの時間Ｔｅとを調整する。このように受光部１１におけるパルス光の受光特性に適応させたパルス光を投光部１０から投光させることによって、パルス幅変更後のパルス光の受信感度の低下を抑制する。すなわち、設定するパルス幅Ｔｘにおいて投光部１０の出力が最大となる時間Ｔｄ，Ｔｅを設定する。このとき、ＲＯＭ２２にパルス幅Ｔｘと時間Ｔｄ，Ｔｅとを関連付けたテーブルを記憶するようにしておき、制御部１３はパルス光設定手段４０としてＲＯＭ２２からこのテーブルとＲＡＭ２３から投光パルス幅Ｔｘを取り出し、投光パルス幅Ｔｘに応じた時間Ｔｄ，Ｔｅを取り出したテーブルに基づいて設定して動作するようにする。なお、パルス周期ＴＢは一定であることから、時間Ｔｅをテーブルに記憶せずに、パルス幅Ｔｘと時間Ｔｄを関連付けたテーブルを記憶するようにしてもよい。
【０１１０】
すなわち、制御部１３は、パルス光制御手段１５として、投光用トランジスタＴｒ１を制御してパルス光の投光を行い、受光出力測定手段４１として、そのときの受光部１１の出力の大きさを測定し、パルス光設定手段４０として、パルス光のパルス幅Ｔｘ（例えば、図７のＴＡ）と、設定したパルス幅Ｔｘにおいて投光部１０の出力が最大となるパルス光遅延時間とを、受光出力測定手段４１の測定結果が所定の調整範囲（例えば、所定の調整値に最も近い値）になるように設定する。
【０１１１】
このように、パルス幅Ｔｘに応じて少なくとも時間Ｔｄを変更することにより、受光部１１の受光特性を変更せずに感度調整をおこなうことができるため、例えば、蛍光灯からのノイズ光など特定の光を除去するように受光部１１の受光特性を固定すればよく、受光部１１の設計が容易になる。すなわち、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を接続状態の時間を変更すると受光部１１の受光特性が変化することから、その変更に対応して個々にノイズ耐性の確認をする必要があり、その作業が煩雑であるが、受光部１１の受光特性を変更しないのでそのような作業を省くことができ、開発コストを低減することができる。
【０１１２】
以上のように給水制御装置Ａの光電センサ７を構成することにより、投光部１０によって投光されるパルス光のパルス幅Ｔｘを大きく変更する場合であっても、そのパルス光の検出を適切に行うことができる。すなわち、時間ＴＤ，ＴＥ（Ｔｄ）を変更することにより、受光部１１の受光特性を変更せずに感度調整をおこなうことができることから、パルス光のパルス幅の変更に応じて時間ＴＤ，ＴＥ（Ｔｄ）を変更して、パルス幅変更後のパルス光の受信感度の低下を抑制することができる。
【０１１３】
しかも、制御部１３は、ＲＯＭ２２に、パルス光のパルス幅Ｔｘ及びパルス光遅延時間ＴＤ（Ｔｄ）をそれぞれ変更した複数のパルス光パターンをそれぞれ記憶するようにしており、これらのパルス光パターンのうち、受光出力測定手段４１の測定結果が所定範囲（例えば、所定の調整値に最も近い値）となるパルス光パターンを判定し、このように判定したパルス光パターンのパルス幅Ｔｘ及びパルス光遅延時間ＴＤ（Ｔｄ）を設定するようにしており、制御部１３のパルス光設定手段４０としての設定処理を複雑にすることなく、光電センサ７の感度調整を行うことができる。
【０１１４】
次に、給水制御装置Ａの給水制御動作について説明する。図８は本実施形態における給水制御装置Ａの給水処理のフローチャートである。
【０１１５】
図８に示すように、給水制御装置Ａの電源が投入され、給水制御装置Ａにリセットが行われると、給水制御部８は、入力部９からの入力等により第１感度調整が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、この第１感度調整は、給水制御装置Ａにリセットが行われた後、制御部１３によってすぐに実行されるようにしてもよい。
【０１１６】
ステップＳ２０において、第１感度調整が選択されたと判定すると（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、給水制御部８は、上述した第１感度調整処理（図６におけるステップＳ１０〜Ｓ１９）を光電センサ７に実行させ（ステップＳ２９）、この処理が終了すると、ステップＳ２０の処理に戻す。
【０１１７】
一方、第１感度調整が選択されていないと判定すると（ステップＳ２０：Ｎｏ）、給水制御部８は、給水制御処理に移行する。
【０１１８】
この給水制御処理では、まず、給水制御部８が光電センサ７に物体検出処理を実行させる（ステップＳ２１）。この処理は、図９におけるステップＳ３０〜Ｓ３４の処理であり、後述で詳説する。
【０１１９】
次に、給水制御部８は、光電センサ７によって人体などの物体が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。光電センサ７によって人体などの物体が検出されたか否かは、給水制御部８が光電センサ７から人体などの物体が検出されたことの通知を受信したか否かによって判定される。
【０１２０】
この処理において、人体などの物体が検出されたと判定すると（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、給水制御部８は、洗面器１のボウル面１ａ内へ吐水中か否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０１２１】
ステップＳ２３において、吐水中ではないと判定すると（ステップＳ２３：Ｎｏ）、給水制御部８は、給水バルブ４を制御し、洗面器１のボウル面１ａ内へ吐水し（ステップＳ２４）、処理をステップＳ２７に移行する。一方、吐水中であると判定すると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、給水制御部８は、ステップＳ２４の処理を行わずにその処理をステップＳ２７に移行する。
【０１２２】
また、ステップＳ２２において、人体などの物体が検出されないと判定すると（ステップＳ２２：Ｎｏ）、給水制御部８は、洗面器１のボウル面１ａ内へ吐水中か否かを判定する（ステップＳ２５）。
【０１２３】
ステップＳ２５において、吐水中であると判定すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、給水制御部８は、給水バルブ４を制御し、洗面器１のボウル面１ａ内への吐水を停止し（ステップＳ２６）、処理をステップＳ２７に移行する。一方、吐水中ではないと判定すると（ステップＳ２５：Ｎｏ）、給水制御部８は、ステップＳ２６の処理を行わずにその処理をステップＳ２７に移行する。
【０１２４】
ステップＳ２７において、給水制御部８は、１秒間のタイマーをカウントした後、第２感度調整処理を光電センサ７に実行させる（ステップＳ２８）。この第２感度調整処理は、図１０におけるステップＳ４０〜Ｓ４４の処理であり、後述で詳説する。
【０１２５】
このように給水制御装置Ａは、光電センサ７によって物体検出を行い、この物体検出の結果に応じて給水バルブ４を制御し、洗面器１のボウル面１ａ内への吐水及びその吐水の停止を行うものである。
【０１２６】
次に、光電センサ７における物体検出処理について説明する。図９は本実施形態における給水制御装置Ａの物体検出処理のフローチャートである。なお、以下の動作は、制御部１３が、パルス光制御手段１５、スイッチ制御手段１６、パルス光設定手段４０、受光出力測定手段４１、対象物判断手段４２等として機能することによって実行されるものである。
【０１２７】
図９に示すように、光電センサ７において、制御部１３はパルス光制御手段１５として、ＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域に記憶されたパルス幅Ｔｘと、ＲＡＭ２３の投光パルス幅設定領域に記憶されたパルス数Ｎとを取り出す。そして、パルス幅Ｔｘのパルス信号をＮ回所定間隔で連続させた信号Ｓｉｇ１３を生成して投光部１０に出力する（ステップＳ３０）。ここでは、パルス数＝４であるとする。
【０１２８】
なお、上述のようにパルス光のパルス幅Ｔｘを増減させるのに伴って投光部１０におけるパルス光の位置を調整するようにした場合には、投光パルス幅Ｔｘに応じた時間Ｔｄを取り出したテーブルに基づいて設定して動作するようにする。
【０１２９】
投光部１０では、パルス光制御手段１５として機能する制御部１３から出力される信号Ｓｉｇ１３により投光制御スイッチＳＷ３が断続的に接続状態とされ、投光素子ＬＥＤ１に所定値の電流が断続的に流れる。そして、投光素子ＬＥＤ１からパルス幅Ｔｘのパルス光がＮ回連続して出力される。
【０１３０】
制御部１３は、投光部１０を制御するのと同時にスイッチ制御手段１６等として受光部１１も制御して、投光部１０から投光されるパルス光の受光処理を行なう（ステップＳ３１）。この受光処理は、スイッチ制御手段１６が第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを制御し、対象物判断手段４２が積分器３３から出力される信号Ｓｉｇ３の電圧レベルを検出することにより行なわれる。
【０１３１】
なお、制御部１３はスイッチ制御手段１６として、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を接続状態とする前に、スイッチＳＷ４を接続状態にして、コンデンサＣ２を短絡し、コンデンサＣ２にチャージされた電荷をディスチャージする。
【０１３２】
また、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が接続状態となるタイミングは、投光制御スイッチＳＷ３が接続状態となるタイミングと所定関係を有している（図５中（ｅ），（ｆ）及び図７中（ｅ），（ｆ）参照。）。
【０１３３】
なお、上述のようにパルス光のパルス幅Ｔｘを増減させるのに伴って、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続時間を増減させる制御を行なう場合には、ＲＯＭ２２にパルス幅Ｔｘと時間ＴＤ，ＴＥ（Ｔｄ，Ｔｅ）とを関連付けたテーブルを記憶するようにしておき、制御部１３はパルス光設定手段４０としてＲＯＭ２２からこのテーブルとＲＡＭ２３から投光パルス幅Ｔｘを取り出し、投光パルス幅Ｔｘに応じた時間ＴＤ，ＴＥ（Ｔｄ，Ｔｅ）を取り出したテーブルに基づいて設定して、パルス光制御手段１５による投光動作が行われる。
【０１３４】
次に、制御部１３は対象物判断手段４２として、ステップＳ３１の受光処理で検出した積分器３３からの出力信号Ｓｉｇ３の電圧レベルがＲＡＭ２３に記憶されている閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【０１３５】
この処理において、信号Ｓｉｇ３が閾値Ｖｔｈ以下であると判定すると（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、制御部１３は対象物判断手段４２として、人体などの物体が検出されたと判定する（ステップＳ３３）。一方、信号Ｓｉｇ３が閾値Ｖｔｈよりも大きいと判定すると（ステップＳ３２：Ｎｏ）、制御部１３は対象物判断手段４２として、人体などの物体が検出されないと判定する（ステップＳ３４）。
【０１３６】
以上のようにして、光電センサ７における物体検出処理では、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御して人体などの物体が検出されたか否かを判定する。
【０１３７】
次に、光電センサ７における第２感度調整処理について説明する。図１０は本実施形態における給水制御装置Ａの第２感度調整処理のフローチャートである。
【０１３８】
図１０に示すように、制御部１３はパルス光設定手段４０及び受光出力測定手段４１等として、温度計測部１７から出力される信号をＡ／Ｄコンバータ２６を介して受信し、光電センサ７の周囲温度を測定する（ステップＳ４０）。なお、光電センサの周囲温度とは、投光部１０や受光部１１や制御部１３の温度である。
【０１３９】
次に、制御部１３はパルス光設定手段４０として、ステップＳ４０で測定した温度と前回測定時の温度とを比較し（ステップＳ４１）、それらの間に差（温度変化）があるか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【０１４０】
この処理において、温度変化があったと判定されると（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、制御部１３はパルス光設定手段４０として、換算テーブルをＲＯＭ２２から取り出し（ステップＳ４３）、処理をステップＳ４４に移行する。この換算テーブルは、光電センサ７の温度と投光部１０からの投光パルス幅及びパルス光遅延時間とが関連づけられたテーブルであり、ＲＯＭ２２に予め格納されるものであるが、入力部９からの入力によってＲＡＭ２３に格納しておくようにしてもよい。一方、温度変化がないと判定されると（ステップＳ４２：Ｎｏ）、この第２感度調整処理を終了する。
【０１４１】
ステップＳ４４において、制御部１３はパルス光設定手段４０として、ステップＳ４３でＲＯＭ２２から取り出した換算テーブルを参照してステップＳ４０で測定した光電センサ７の温度に対応する投光パルス幅及び及びパルス光遅延時間を決定し、この投光パルス幅にＲＡＭ２３に記憶したパルス幅Ｔｘ及び及びパルス光遅延時間を更新する。また、ステップＳ４０で測定した光電センサ７の温度を前回測定時の温度としてＲＡＭ２３に格納する。
【０１４２】
このように、光電センサ７における第２感度調整処理は、光電センサ７の温度によって投光部１０から投光されるパルス光のパルス幅Ｔｘ及び及びパルス光遅延時間を変更するようにしており、温度によって物体検出感度が変化する光電センサ７における感度調整を行うようにしているため、温度変化によって投光部１０や受光部１１を構成する部品の特性が変化した場合であっても、感度がずれることなく、適切な感度を保持することができる。
【０１４３】
以上のように、本実施形態における給水制御装置Ａは、光電センサ７において、投光するパルス光のパルス幅やパルス光遅延時間を変更することによって感度調整を行うようにしているため、投光部を動作させるために必要な電圧のレベルを抑えることができ、低電圧駆動で、かつ感度調整を容易に精度良く行うことができる。
【０１４４】
なお、光電センサ７と入力部９が離れた場所に設置される場合、例えば給水制御装置Ａにおいて光電センサ７がスパウト部、入力部９がカウンターの下に設置されるような場合がある。このような場合、実際に自動水栓を使用する位置に手や人体や白い紙等を配置しながら、同時に入力部９のスイッチを押すことが難しいので、スイッチの入力からセンサ感度調整動作を行うまでに所定の遅延時間を設けると有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施形態における給水制御装置の全体的な構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態における光電センサの概略構成を含む給水制御装置の制御ブロックの概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態における光電センサの具体的な構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における光電センサの他の具体的な構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における光電センサの各部位の信号波形の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における光電センサの物体検出感度の調整動作のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における光電センサの各部位の信号波形の例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における給水制御装置の給水処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における給水制御装置の物体検出処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態における給水制御装置の第２感度調整処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４６】
Ａ  給水制御装置
４  給水バルブ
７  光電センサ
８  給水制御部
９  入力部
１０  投光部
１１  受光部
１３  制御部
１４  信号処理部
１５  パルス光制御手段
１６  スイッチ制御手段
１７  温度センサ
３０  光電変換部
３１  第１増幅器
３２  第２増幅器
３３  積分器
３４  増幅部
４０  パルス光設定手段
４１  受光出力測定手段
４２  対象物判断手段
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２０  コンデンサ
ＳＷ１  第１スイッチ
ＳＷ２  第２スイッチ
【図１】
2008089585.tif 000003
【図２】
2008089585.tif 000004
【図３】
2008089585.tif 000005
【図４】
2008089585.tif 000006
【図５】
2008089585.tif 000007
【図６】
2008089585.tif 000008
【図７】
2008089585.tif 000009
【図８】
2008089585.tif 000010
【図９】
2008089585.tif 000011
【図１０】
2008089585.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月6日(2008.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視領域の物体に向けて投光する投光素子及びその投光素子に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦして前記投光素子からパルス光を投光させる投光用スイッチ手段を有する投光部と、
前記物体からの反射光を受光する受光素子の出力を電圧に変換し、コンデンサを介してその変動値を出力する光電変換手段と、前記パルス光によって前記光電変換手段から出力される変動値を、前記パルス光の投光期間を含む第１期間で増幅を行って積分し、さらに次の第２期間で前記第１期間の増幅と反転する増幅を行って積分する積分手段とを有する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて前記物体を検出する対象物判断手段を有する制御部と、を備えた光電センサにおいて、
前記制御部は、
前記投光用スイッチ手段を制御して、前記投光部から前記パルス光を投光させるパルス光制御手段と、
前記パルス光制御手段によるパルス光の投光が行われたときに、前記受光部の出力の大きさを測定する受光出力測定手段と、
前記受光出力測定手段の出力に応じて前記パルス光のパルス幅を設定し、このパルス幅に対して前記積分出力が最大となる、前記第１期間の始まりから前記パルス光の投光を開始するまでのパルス光の遅延時間を設定するパルス光設定手段と、を有するとともに、
前記パルス光制御手段は、前記パルス光設定手段が設定した前記パルス光のパルス幅及び遅延時間に応じてパルス投光する
ことを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記投光部の温度を計測する温度計測部を備え、
前記パルス光設定手段は、前記温度計測部により計測された温度に応じて、前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記パルス光のパルス幅及び遅延時間をそれぞれ変更した複数のパルス光パターンをそれぞれ記憶する記憶手段を備え、
前記パルス光制御手段は、前記記憶手段に記憶した前記パルス光パターンのパルス光を投光し、
前記パルス光設定手段は、前記受光出力測定手段により前記受光部の出力が前記所定範囲内であると判定したパルス光パターンの前記パルス光のパルス幅及び遅延時間を設定する
ことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記積分手段は、
前記光電変換手段の光電変換出力を増幅する第１増幅器と、
前記光電変換手段の光電変換出力又は前記第１増幅器で増幅された第１増幅出力を反転する第２増幅器と、
第１増幅器及び第２増幅器の出力を積分する積分器と、
前記第１増幅器の出力を前記積分器に入力する第１スイッチと、
前記第２増幅器の出力を前記積分器に入力する第２スイッチと、を有し、
前記第１期間に第１スイッチを接続状態にし、その後の前記第２期間に前記第２スイッチを接続状態にするスイッチ制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサと、水の給水を行う給水部と、前記光電センサの出力により前記給水部の制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする給水制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、監視領域の物体に向けて投光する投光素子及びその投光素子に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦして前記投光素子からパルス光を投光させる投光用スイッチ手段を有する投光部と、前記物体からの反射光を受光する受光素子の出力を電圧に変換し、コンデンサを介してその変動値を出力する光電変換手段と、前記パルス光によって前記光電変換手段から出力される変動値を、前記パルス光の投光期間を含む第１期間で増幅を行って積分し、さらに次の第２期間で前記第１期間の増幅と反転する増幅を行って積分する積分手段とを有する受光部と、前記受光部の出力に基づいて前記物体を検出する対象物判断手段を有する制御部と、を備えた光電センサにおいて、前記制御部は、前記投光用スイッチ手段を制御して、前記投光部から前記パルス光を投光させるパルス光制御手段と、前記パルス光制御手段によるパルス光の投光が行われたときに、前記受光部の出力の大きさを測定する受光出力測定手段と、前記受光出力測定手段の出力に応じて前記パルス光のパルス幅を設定し、このパルス幅に対して前記積分出力が最大となる、前記第１期間の始まりから前記パルス光の投光を開始するまでのパルス光の遅延時間を設定するパルス光設定手段と、を有するとともに、前記パルス光制御手段は、前記パルス光設定手段が設定した前記パルス光のパルス幅及び遅延時間に応じてパルス投光することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記積分手段は、前記光電変換手段の光電変換出力を増幅する第１増幅器と、前記光電変換手段の光電変換出力又は前記第１増幅器で増幅された第１増幅出力を反転する第２増幅器と、第１増幅器及び第２増幅器の出力を積分する積分器と、前記第１増幅器の出力を前記積分器に入力する第１スイッチと、前記第２増幅器の出力を前記積分器に入力する第２スイッチと、を有し、前記第１期間に第１スイッチを接続状態にし、その後の前記第２期間に前記第２スイッチを接続状態にするスイッチ制御手段を備えたことを特徴とする。