(57)【要約】【課題】トイレ内で被検知対象物の有無に左右されずに、低光量の迷光の散乱光上で投光レンズの延長上の測距センサ上の水滴、汚れによる低光量の迷光の散乱光の反射による近点の被検出体を誤検知させないトイレ装置の人体検知用の測距センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】ＰＳＤの両端を設定される近点側出力及び遠点側出力が設定するとともに、前記近点側電流出力及び遠点側電流出力を電圧に変換するＩ−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段によって得られる前記近点側出力電圧及び前記遠点側出力電圧の電圧比で被検出体までの距離を演算する距離演算手段とを有する人体検知装置において、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧が所定の電圧の場合、前記距離演算手段の出力を無効とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体に投光する投光素子と、前記投光素子の光束を収束させる収束レンズと、前記投光部から投光された光が前記被検出体による反射光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで反射光を受ける単一のＰＳＤ（半導体位置検出装置）と、前記投光素子との位置関係において前記ＰＳＤの両端を設定される近点側出力及び遠点側出力が設定するとともに、前記近点側電流出力及び遠点側電流出力を電圧に変換するＩ−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段によって得られる前記近点側出力電圧及び前記遠点側出力電圧の電圧比で被検出体までの距離を演算する距離演算手段とを有する人体検知装置において、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧が所定の電圧の場合、前記距離演算手段の出力を無効とすることを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の人体検知装置において、前記距離演算手段の出力を無効とする前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧の各々の所定電圧を予め人体を検出する距離に設定して、前記距離に対応した人体を検出する電圧範囲外に設定することを特徴とする人体検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の人体検知装置において、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧の各々の人体を検出する電圧を予め人体と異なる反射率と検出する距離に設定して、前記反射率と距離に対応した人体を検出する電圧範囲に設定することを特徴とする人体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人体検知に測距センサを用いたトイレ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知の如く測距センサは、図１に示すように、ＩＲＬＥＤから発光された赤外光は、投光レンズで収束され、前記光が人（被検出体）に当たり反射する。前記反射光が受光レンズによって収束され、前記反射光がＰＳＤ（半導体位置検出装置）上に集光される。そのＰＳＤ上の集光位置が図２に示すように、人の検出範囲に有れば人を検知させるものである。
【０００３】
前記ＰＳＤ上の反射光の位置は図３の等価回路の如く、前記ＰＳＤ上の反射光の位置をＸ＝（Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ））×Ｌで求められる。
即ち、このＰＳＤ上の光の位置を求めることによって、相似である投光レンズから人（被検出体）迄の距離を三角測距の原理で求めるものである。
【０００４】
従来の誤検出を防止する測距センサの提案によれば、発光側レンズの周辺部に遮光板を配置することによって放射角を狭め発光部と測距対象物間の水滴や汚れ等の非検出物に赤外光が照射されることを防止して、三角測距原理に従って測距対象物が所定の位置に配置されたことを検出している。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
また従来の誤検出を防止するカメラの多点測距装置では、カメラの測距センサにおける複数のＩＲＬＥＤとＰＳＤを用いて誤測距を低減させる前記提案によれば、測距精度は高いが測距範囲の狭い第１の三角測距原理に従って測距対象物を検出する測距手段を構成する第１の投光手段と、測距精度は低いが測距範囲の広い第２の三角測距原理に従って測距対象物を検出する測距手段を構成する第２の投光手段からなる測距手段を構成して、第１の投光手段と第２の投光手段の測距結果に基づいて被写体距離を決定するものがある。（例えば、特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３１０５０８号公報（第３−６項、第２図）
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２３９４３８号公報（第３−６項、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の測距センサの誤検知は、図４のＩＲＬＥＤの指向特性の例に示すように主光とは別の微小光量の散乱光（指向特性のすそ部）が起因している。
【０００９】
図５に示すように、主光は、発光部と測距対象物の間に位置する測距センサケース上の水滴や汚れ等に入射角が小さく当たるので、水滴や汚れ等で屈折しないで直進して透過する。
【００１０】
一方、ＩＲＬＥＤの微小光量の散乱光は、発光部と測距対象物の間に位置する測距センサケース上の水滴や汚れ等に入射角が大きく当たるので、水滴や汚れ等で屈折して更に反射してＰＳＤ上に散乱して集光する。
【００１１】
即ち、主光の延長上に被検出体が無い場合は、ＰＳＤ上に主光の反射光を受光しないので主光の影響を受けないが、微小光量の散乱光のみの影響を受けるので、発光部と測距対象物の間に位置する測距センサケース上の水滴や汚れ等によるＰＳＤ上の集光位置が、図６に示すように、ＰＳＤ上の人を検出する範囲内の場合に、前記水滴や汚れ等を御検知する問題があった。
【００１２】
更に、主光の延長上に被検出体が無い場合は、図７に示すように、検知範囲外の斜め遠点の被検出体に、微小光量の散乱光が当たると、その反射光がＰＳＤ上に散乱して集光されＰＳＤ上の集光位置が、図６に示すように、ＰＳＤ上の人を検出する範囲の場合は、誤検知する問題があった。
【００１３】
前述の従来例（１）の測距センサの提案によれば、発光側レンズの周辺部に遮光板を配置することによって放射角を狭め、発光部と測距対象物の間の水滴、汚れの非検出物に照射されることを防止している。
【００１４】
しかしながら、遮光板を配置することによって投光レンズの面積が小さくなるので、ＩＲＬＥＤの光量が減少する。それに伴いＰＳＤのＳ／Ｎ感度が低下して検知性能が低下するので、ＩＲＬＥＤの駆動電流を増加させて光量を増加させているが、駆動電流を増加させることにより、更にＩＲＬＥＤの光量の経年劣化が低下して検知距離性能が経年低下する問題があった。
【００１５】
又、光量を増加させることにより、斜め遠点の被検出体の誤検知が更に増加して信頼性が低下する問題があった。
【００１６】
前述の従来例（２）の測距センサの提案によれば、第一、又は、第二の測距手段の測距結果に基づいて被写体の距離を高精度に測定するものであるが、トイレ装置の人体センサの検知性能の要求は、人が所定の範囲内にいることのみを検知させるものであるので、第一と第二といった複雑な測定手段の構成と高精度な測定を要求しないので、過剰品質になり適さない。
【００１７】
本発明は、上述の不都合を解決し、発光部と測距対象物の間に位置する測距センサケース上の水滴や汚れ等による近点の被検出体を誤検知させない。更に、検知範囲外の斜め遠点の被検出体を誤検知させないトイレ装置の人体検知用の測距センサを単一のＩＲＬＥＤとＰＳＤのみで、提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の課題を解決するため本発明においては、単一のＰＳＤ（半導体位置検出装置）と、投光素子との位置関係において前記ＰＳＤの両端を設定される近点側出力及び遠点側出力が設定するとともに、前記近点側電流出力及び遠点側電流出力を電圧に変換するＩ−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段によって得られる前記近点側出力電圧及び前記遠点側出力電圧の電圧比で被検出体までの距離を演算する距離演算手段とを有する人体検知装置において、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧が所定の電圧の場合、前記距離演算手段の出力を無効としている。
【００２０】
このように、近点側、遠点側それぞれの電圧判定手段を設け、前記距離演算手段で演算させるので、被検出体をＰＳＤ上の人体検知範囲内に検知しても、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧が所定の電圧の場合には検知を無効とすることが可能となり、従来の電圧比の結果を距離演算手段のみで行う従来の測距センサよりも、著しく誤検知を低減できる。
【００２１】
更に、前記距離演算手段の出力を無効とする前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧の所定の電圧を所定電圧を予め人体を検出する距離に設定して、前記距離に対応した人体を検出する電圧範囲外にに設定することとしている。このように、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧を人体が検知する電圧外に設定することで、確実に人体の判別が可能となり、誤検知を低減できる。
【００２２】
更に、前記人体を検知する電圧を予め人体と異なる反射率と検出する距離に設定して、前記反射率と距離に対応した人体を検出する電圧範囲に設定している。このように、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧を人体の距離と反射率の変動まで設定することで、より確実に人体の判別が可能となり、誤検知を低減できる。
【００２３】
【実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明すると、図１は測距センサの構造の説明図、図８はＰＳＤの近側出力電圧−距離特性、図９はＰＳＤの遠側出力電圧−距離特性、図１０は測距判定を表すフローチャートである。
【００２４】
図１は本発明第１，２の実施例における測距センサの構造の説明図を示す。
ＰＳＤ８の近点側電極９と遠点側電極１０のそれぞれの電極から出力される電流を近点側、遠点側それぞれに電流を電圧に変換するＩ−Ｖ変換手段１１，１２と、前記Ｉ−Ｖ変換手段１１，１２によって電圧比で距離を演算する距離演算手段１３と、前記Ｉ−Ｖ変換手段１１，１２によって変換された近点側、遠点側の電圧を判定する電圧判定手段１４、１５を独立に設け、近点側もしくは遠点側それぞれの電圧が電圧判定手段１４，１５によって所定の電圧の場合、前記距離演算手段１３の出力を無効とするものである。
【００２５】
所定の電圧は、人体を検出する電圧外と設定するので、ここでは人体を検出する電圧を説明する。
【００２６】
人を検出する範囲１６の近側電圧判定手段１４の閾値である人体を検知する電圧３０を図８で説明する。近側出力電圧は、人（被検出体）５の距離が遠くなるほどＰＳＤ上の集光が遠点側へ遠ざかっていくので低下する特性となる。
又、ＩＲＬＥＤの赤外線と同一波長８７０ｎｍでの反射率が、９０％以上の高反射２６と１０％以下の低反射２５では、出力電圧は高反射２６＞低反射２５となる。
【００２７】
この特性を用いて、人を検出する範囲１６で、人を検出する電圧３０のＭＩＮ電圧３２は、低反射２５の人（被検出体）５が離れた時の電圧で設定する。
一方、人を検出する電圧３０のＭＡＸ電圧３１は、高反射２６の人（被検出体）５が近づいた時の電圧で設定する。
【００２８】
即ち、人（被検出体）５の反射率が変化しても人を検出する範囲で電圧３０が設定されているので、確実に人体の判別が可能となるので、近点側の誤検知を低減できる。
【００２９】
更に、検知位置２７で、人を検知する電圧３０のＭＩＮ電圧２９は、人（被検出体）５が低反射２５での電圧で設定する。
一方、検知位置２７で、人を検知する電圧３０のＭＡＸ電圧２８は２６人（被検出体）５が高反射の電圧で設定する。
即ち、人（被検出体）５の反射率が変化しても検知位置２７により電圧３０が設定されているので、より確実に人体の判別が可能となるので、近側の誤検知を低減できる。
【００３０】
同様に、人を検出する範囲１６の遠側電圧判定手段１５の閾値を図９で説明する。遠側出力電圧は、人（被検出体）５の距離が遠くなるほどＰＳＤ上の集光が遠点側へ近づいてくるので上昇する特性となる。
【００３１】
この特性を用いて、人を検出する範囲１６で、人を検出する電圧３０のＭＩＮ電圧３２は、低反射２５の人（被検出体）５が近づいた時の電圧で設定する。
一方、人を検出する電圧３０のＭＡＸ電圧３１は、高反射２６の人（被検出体）５が離れた時の電圧で設定する。
即ち、人（被検出体）５の反射率が変化しても人を検出する範囲で電圧が設定されているので、確実に人体の判別が可能となるので、遠点側の誤検知を低減できる。
【００３２】
更に、検知位置で、人を検知する電圧３０のＭＩＮ電圧２９は、人（被検出体）５が低反射２５での電圧で設定する。
一方、検知位置で、人を検出する電圧３０のＭＡＸ電圧２８は、人（被検出体）５が高反射２６での電圧で設定する。
【００３３】
即ち、人（被検出体）５の反射率が変化しても検知位置２７により電圧３０が設定されているので、より確実に人体の判別が可能となるので遠点の誤検知を低減できる。
【００３４】
図１０は本発明第１，２の実施例における測距判定を表すフローチャートを示すもので、ＩＲＬＥＤ投光後に、先ずＳ１０１にて距離を演算する。次にＳ１０２にて距離演算結果が人を検出する範囲内か判断する。Ｓ１０２にて肯定で有ればＳ１０３に進み、否定で有ればＳ１０６に進み人体と検知しない結果を出力する。
【００３５】
次にＳ１０３にて遠点側の電圧が所定の電圧外（人体を検知する電圧）か判断する。Ｓ１０３にて肯定で有ればＳ１０４に進み、否定で有ればＳ１０５に進み人体と検知しない結果を出力する。
【００３６】
次にＳ１０４にて近点側の電圧が所定の電圧外（人体を検出する電圧）か判断する。Ｓ１０４にて肯定で有ればＳ１０５に進み人体と検知する結果を出力し、否定で有ればＳ１０５に進み人体と検知しない結果を出力する。
【００３７】
本発明は上述の実施例に限定されること無く種手の変形が可能であり、例えばトイレ装置として、温水洗浄乾燥便座のほか大便器や小便器や換気扇や照明やパネルヒータやエアコンで人体を検知させるものであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上のように、ＰＳＤの両端を設定される近点側出力及び遠点側出力が設定するとともに、前記近点側電流出力及び遠点側電流出力を電圧に変換するＩ−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段によって得られる前記近点側出力電圧及び前記遠点側出力電圧の電圧比で被検出体までの距離を演算する距離演算手段とを有する人体検知装置において、前記近点側出力電圧もしくは前記遠点側出力電圧が所定の電圧の場合、前記距離演算手段の出力を無効とすることができるので、従来の測距センサでは距離演算手段から、出力電圧の大小にかかわらず電圧比のみの結果しか得られないので、近側の発光部と測距対象物の間に位置する測距センサケース上の水滴や汚れ等の誤検知、遠点側の誤検知を防止できなかったが、本発明はこの誤検知を著しく低減できる。更に簡単な構成で安価に達成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】測距センサの構造の説明図
【図２】人体検出時の測距センサ内のＰＳＤ上の受光位置の説明図
【図３】人体検出時の測距センサ内のＰＳＤの等価回路
【図４】ＩＲＬＥＤの指向特性の説明図
【図５】測距センサの表面の水滴による迷光が反射する説明図
【図６】ＰＳＤ上の迷光の反射の説明図
【図７】ＰＳＤ上の迷光の反射の説明図
【図８】ＰＳＤの近側出力電圧−距離特性
【図９】ＰＳＤの遠側出力電圧−距離特性
【図１０】本発明第１の実施例における測距判定を表すフローチャート
【符号の説明】
１：  測距センサ
２：  ＩＲＬＥＤ
３：  投光レンズ
４：  主光
５：  人（被検出体）
６：  反射光
７：  受光レンズ
８：  ＰＳＤ（半導体位置検出装置）
９：  近点側電極
１０：  遠点側電極
１１：  近点側Ｉ−Ｖ変換手段
１２：  遠点側Ｉ−Ｖ変換手段
１３：  距離演算手段
１４：  近点側電圧判定手段
１５：  遠点側電圧判定手段
１６：  人を検出する範囲
１７：  電流源Ｉｏ
１８：  遠点側電極に発生する電流Ｉａ
１９：  近点側電極に発生する電流Ｉｂ
２０：  迷光の散乱光
２１：  被検出体
２２：  迷光の反射光
２３：  水滴、汚れ
２４：  遮光壁
２５：  低反射
２６：  高反射
２７：  検知位置
２８：  検知位置でのＭＡＸ電圧
２９：  検知位置でのＭＩＮ電圧
３０：  人体を検知する電圧
３１：  人を検出する範囲でのＭＡＸ電圧
３２：  人を検出する範囲でのＭＩＮ電圧
３３：  所定の電圧
【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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