(57)【要約】【課題】検知エリアを狭くすることができ、しかも検知感度も良好な物体検知センサを設置することを目的とする。【解決手段】発光素子１からの光は、スリット１０を通って前方へ投射される。この発光は、スリット１０によって照射範囲を狭められる。この照射範囲は、最も内方側（受光素子２側）の面ａと、最も外方側の面ｂと、最も上方側の面ｃと、最も下方側の面ｄとで囲まれた領域である。この領域に被検出物体が存在すると、反射光が生じる。この反射光のうちスリット２０を通過したものが受光素子２によって受光される。反射光のうちスリット２０を通過して受光素子２によって受光され得るのは、最も内方側の面ｅと最も外方側の面ｆとで囲まれた範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物体に向かって発光する発光素子と、該被検出物体からの反射光を受光する受光素子と、該発光素子の前面側に配置された発光側スリットとを有し、
該発光素子及び受光素子は、各々の光軸が同一面（以下、光軸面という。）に含まれるように配置されている物体検知センサにおいて、
該発光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ発光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項２】
被検出物体に向かって発光する発光素子と、該被検出物体からの反射光を受光する受光素子と、該受光素子の前面側に配置された受光側スリットとを有し、
該発光素子及び受光素子は、各々の光軸が同一面（以下、光軸面という。）に含まれるように配置されている物体検知センサにおいて、
該受光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ発光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項３】
請求項１において、該物体検知センサは、さらに、該受光素子の前面に配置された受光側スリットを備えており、
該受光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ受光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項４】
請求項１又は３において、前記発光側スリットのプレートは互いに略平行であることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項５】
請求項２又は３において、前記受光側スリットの前記プレートは互いに略平行であることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項６】
請求項１又は３において、前記発光側スリットのプレートは、最も受光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も受光素子側のプレートは、発光素子から離隔するほど、隣接するプレートから離反するように配置されていることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項７】
請求項２又は３において、前記受光側スリットのプレートは、最も発光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も発光素子側のプレートは、受光素子から離隔するほど、隣接するプレートから離反するように配置されていることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項８】
請求項１，３，４，６のいずれか１項において、発光側スリットの各プレートは、発光素子から離隔するほど受光素子側となるように配向していることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項９】
請求項２，３，５，７のいずれか１項において、受光側スリットの各プレートは、受光素子から離隔するほど発光素子側となるように配向していることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、前記各スリットは、各プレートの前記光軸面と平行方向の側縁同士を連結した連結板を有することを特徴とする物体検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の物体を検知するための物体検知センサに係り、特に被検出物体に向かって発光する発光素子と、被検出物体からの反射光を受光する受光素子と、該発光素子及び受光素子の前面側にそれぞれ配置されたスリットとを備えてなる物体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の物体検知センサの従来例として実開平５−８７５３８号に記載のものがある。同号のスリットは、発光素子及び受光素子の前面側に配置された板材(指向性制御板)に形成された長方形のくり抜き孔(開口)よりなる。このスリット付きの指向性制御板を設置することにより、検知エリアを狭くすることができる（同号公報の００１７段落）。
【特許文献１】実開平５−８７５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記実開平５−８７５３８号公報に記載のスリットは、所定の厚さの板材をくり抜いて形成された単一の長方形の孔（開口）よりなる。このようなスリットでは、検知エリアを狭くすべく開口を小さくした場合、被検出物体に投射される光量及び被検出物体から受光素子に入射される光量のいずれもが少なくなり、検知感度が低下する。
【０００４】
本発明は、検知エリアを狭くすることができ、しかも検知感度も良好な物体検知センサを設置することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明（請求項１）の物体検知センサは、被検出物体に向かって発光する発光素子と、該被検出物体からの反射光を受光する受光素子と、該発光素子の前面側に配置された発光側スリットとを有し、該発光素子及び受光素子は、各々の光軸が同一面（以下、光軸面という。）に含まれるように配置されている物体検知センサにおいて、該発光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ発光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２の物体検知センサは、被検出物体に向かって発光する発光素子と、該被検出物体からの反射光を受光する受光素子と、該受光素子の前面側に配置された受光側スリットとを有し、該発光素子及び受光素子は、各々の光軸が同一面（以下、光軸面という。）に含まれるように配置されている物体検知センサにおいて、該受光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ発光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３の物体検知センサは、請求項１において、該物体検知センサは、さらに、該受光素子の前面に配置された受光側スリットを備えており、該受光側スリットは、該光軸面と略垂直であり、且つ受光素子の光軸方向と略平行方向に延在した複数枚のプレートを備えてなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４の物体検知センサは、請求項１又は３において、前記発光側スリットのプレートは互いに略平行であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５の物体検知センサは、請求項２又は３において、前記受光側スリットの前記プレートは互いに略平行であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６の物体検知センサは、請求項１又は３において、前記発光側スリットのプレートは、最も受光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も受光素子側のプレートは、発光素子から離隔するほど、隣接するプレートから離反するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７の物体検知センサは、請求項２又は３において、前記受光側スリットのプレートは、最も発光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も発光素子側のプレートは、受光素子から離隔するほど、隣接するプレートから離反するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項８の物体検知センサは、請求項１，３，４，６のいずれか１項において、発光側スリットの各プレートは、発光素子から離隔するほど受光素子側となるように配向していることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項９の物体検知センサは、請求項２，３，５，７のいずれか１項において、受光側スリットの各プレートは、受光素子から離隔するほど発光素子側となるように配向していることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１０の物体検知センサは、請求項１ないし９のいずれか１項において、前記各スリットは、各プレートの前記光軸面と平行方向の側縁同士を連結した連結板を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１態様の物体検知センサにあっては、発光素子の前面側に配置された発光側スリットが複数枚のプレートを有している。発光素子からの光は、各プレート同士の間を通って被検出物体に投射される。このためプレートの枚数を増大させたり、プレート同士の間隔を小さくすることにより、投射光量をそれ程低下させることなく投射エリアを狭めることができる。
【００１６】
また、本発明の第２態様にあっては、受光素子の前面側に配置された受光側スリットが複数枚のプレートを有している。被検出物体からの反射光は、各プレート同士の間を通って受光素子に受光される。このため、プレートの枚数を増大させたり、プレート同士の間隔を小さくすることにより、受光光量をそれ程低下させることなく検知エリアを狭めることができる。
【００１７】
本発明では、発光側スリットの各プレート同士を略平行としたり、受光側スリットの各プレート同士を略平行としてもよく、これにより、検知エリアを狭くし、且つ投射光量及び受光光量を多くすることができる。
【００１８】
また、本発明では、発光側スリットのプレートは、最も受光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も受光素子側のプレートは、発光素子から離隔するほど隣接するプレートから離反するように配置されている構成としてもよく、これにより発光素子からの投射光を受光素子側に広く投射することができる。
【００１９】
本発明では、受光側スリットのプレートは、最も発光素子側のプレートを除いて互いに略平行であり、最も発光素子側のプレートは、受光素子から離隔するほど隣接するプレートから離反するように配置されている構成としてもよく、これにより、受光素子による検知エリアを発光素子側に広げることができる。
【００２０】
本発明では、発光側スリットの各プレートは、発光素子から離隔するほど受光素子側となるように配向し、受光側スリットの各プレートは、受光素子から離隔するほど発光素子側となるように配向していることが好ましい。これにより、検知領域をセンサに近くすることができる。
【００２１】
本発明では、各スリットは、各プレートの光軸面と略平行方向の側縁同士を連結した連結板を有する構成とすることが好ましい。これにより、検知エリアを光軸面と垂直方向においても狭めることができる。
【００２２】
本発明の物体検知センサは、次のような効果を奏する。
（１）検知の範囲が限定され、検知対象の色差が軽減できる。
（２）不必要な遠距離や近距離での被検出物体の検知をなくすことができる。
（３）光の投射方向及び受光方向を縦方向（後述の第１図（ｂ）の上下方向）には制限しないように構成することができ、光量を多くすることができる。
（４）単スリットと比較し光路が複数有り、光量が増加する。
（５）発光素子及び受光素子とスリットとの３次元方向のズレに鈍感であり、許容公差が大きい。
（６）スリットはレンズのような複雑で高精度な設計、製造の必要も無く、比較的簡易かつ安価に光学的な設計、制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２４】
第１図は実施の形態に係る物体検知センサを示すものであり、（ａ）図は水平断面図、（ｂ）図は側面図（（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う矢視図）、（ｃ）図は発光素子側のスリット１０を示す斜視図である。
【００２５】
この物体検知センサは、人体等の被検出物体に向けて光を投射する発光素子１と、被検出物体からの反射光を受光する受光素子２と、発光素子１の前面側に配置された発光側スリット１０と、受光素子２の前面側に配置された受光側スリット２０とを有する。
【００２６】
発光素子１及び受光素子２は、いずれもそれらの光軸を第１図（ａ）の紙面内としており、且つ光軸方向と略々平行方向としている。この実施の形態では第１図（ａ）の紙面が光軸面である。
【００２７】
発光側スリット１０は、この光軸面と垂直な複数枚（この実施の形態では５枚）のプレート１１，１２，１３，１４，１５と、各プレート１１〜１５の光軸面と平行方向の一方の側縁（図１（ｃ）の上縁）同士を連結する連結板としてのトッププレート１６と、他方の側縁（下縁）同士を連結する連結板としてのボトムプレート１７とを有する。
【００２８】
各プレート１１〜１５は長方形状であり、互いに略平行に配置されている。
【００２９】
なお、本明細書において、略平行とは、プレートの延長面が全く交わらない平行であるか、又は延長面同士の交叉角が３°未満であることをいうものとする。
【００３０】
トッププレート１６とボトムプレート１７は、互いに略平行であり、各プレート１１〜１５と略垂直である。なお、略垂直とは、交叉角が８７〜９３°の範囲にあることをいうものである。
【００３１】
トッププレート１６及びボトムプレート１７は１つの内角θが７０〜８９°程度の平行四辺形である。
【００３２】
発光側スリット１０は、各プレート１１〜１５が発光素子１から離隔するほど受光素子２側となるように設置されている。
【００３３】
受光側スリット２０は、斜視図については省略するが、発光側スリット１０と左右対称形状となっている。この受光側スリット２０も、プレート２１〜２５と、これらプレート２１〜２５の上縁同士を連結するトッププレート（図示略）と、プレート２１〜２５の下縁同士を連結するボトムプレート（図示略）とを有している。この受光側スリット２０は、プレート２１〜２５が受光素子２から離隔するほど発光素子１側となるように設置されている。
【００３４】
このように構成された物体検知センサにおいて、発光素子１からの光は、スリット１０を通って前方へ投射される。この発光は、スリット１０によって照射範囲を狭められる。この照射範囲は、最も内方側（受光素子２側）の面ａと、最も外方側の面ｂと、最も上方側の面ｃと、最も下方側の面ｄとで囲まれた領域である。この領域に被検出物体が存在すると、反射光が生じる。この反射光のうちスリット２０を通過したものが受光素子２によって受光される。反射光のうちスリット２０を通過して受光素子２によって受光され得るのは、最も内方側の面ｅと最も外方側の面ｆとで囲まれた範囲である。従って、幾何学的には、これらの面ａ〜ｆで囲まれた空間領域が検知可能領域というこになる。ただし、各素子１，２からの距離が大きくなるほど光量が減少するので、図中Ｅで示す付近よりも遠い被検出物体は検知されない（なお、Ｅは被検出物体の色や光沢によって変わる。）。そのため、上記面ａ〜ｆで囲まれ、且つＥよりも素子１，２側の領域が検知領域である。この検知領域にドットを付してある。
【００３５】
上記実施の形態では、プレート１１〜１５同士が略平行であり、またプレート２１〜２５同士が略平行であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２図のように最も内方側のプレート１１を受光素子２側に傾けてもよい。また、最も内方側のプレート２１を発光素子１側に傾けてもよい。即ち、プレート１１は、発光素子１から離隔するほど、隣接するプレート１２との距離が大きくなっている。また、プレート２１は、受光素子２から離隔するほど、隣接するプレート２２との距離が大きくなっている。この場合、プレート１１，１２の延長面の交叉角度及びプレート２１，２２の延長面の交叉角度は、いずれも３〜６０°であることが好ましい。
【００３６】
この図２のスリット１０’，２０’を備えた物体検知センサによると、受光発光特性をより広く（例えばより近距離に感度を持たせる）あるいは、より狭く（特定領域に感度を集中させる）制限することが可能である。この結果、より広範囲で望ましい感度のセンサエリアの決定が可能になる。なお、実用的には近距離での感度を持たせる事が有効である。
【００３７】
本発明では、素子１，２から最も近い検知領域までの距離をＤとした場合、スリット１０，２０の光路方向長さＬはＤの２０〜５０％程度が好ましい。水栓や便器用の人体検知センサの場合、平行なプレート１１〜１５同士の間の距離ＷはＬの２０〜５０％程度が好ましい。
【００３８】
プレート１１〜１５，２１〜２５の厚みは、スリットとして必要な強度及び耐久性を有している範囲でなるべく薄い方が好ましい。スリットは合成樹脂製であることが好ましい。スリットを射出成形で製造する場合、プレートの厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度が実用的である。
【００３９】
スリットの内面は黒色であることが好ましい。また、スリットの内面は、光の反射を抑制するために粗面とされたり、植毛されてもよい。
【００４０】
発光素子としてはＬＥＤが好適である。図の実施の形態では、１個の発光素子の前面側に１個のスリットを配置しているが、複数個の発光素子を発光方向を同方向にして配置し、それらの前方に１個のスリットを配置してもよい。ただし、コスト低減のためには発光素子の数はなるべく少ない方が好ましい。
【００４１】
受光素子としてはフォトダイオード、フォトトランジスタ等が好適である。受光素子についても、１個の受光素子に対し１個のスリットを設けても良く、複数個の受光素子と１個のスリットとを組み合わせてもよい。
【００４２】
本発明では、発光素子とスリットとの間や受光素子とスリットとの間に光の収束用のレンズや反射鏡等を配置してもよい。これにより、発光又は集光の能力が向上し、光のロスが減る。このため、光ＳＮ比が向上するので、簡易な回路でノイズに強く、かつ検知距離の長いセンサを作成できる。
【００４３】
本発明では、遠方の感度を高めるために発光素子の光軸と受光素子の光軸とは、なるべく遠方で交叉するのが好ましい。発光素子又は受光素子から光軸同士の交点までの距離は、発光素子と受光素子との間の距離の２〜２０倍程度が実用的である。
【００４４】
上記実施の形態では、面ｅ，ａ同士の交叉部側ほど反射光量が多く、面ｆ，ｂ同士の交叉側ほど反射光量が少ないという反射光量差が存在する。この反射光量差をなるべく小さくするために、プレート１１〜１５の相互間隔を発光素子から離れるほど大きくし、プレート２１〜２５の相互間隔を受光素子から離れるほど大きくしてもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、発光側スリット１０及び受光側スリット２０のいずれもが複数枚のプレート１１〜１５、２１〜２５を備えたものとなっているが、いずれか一方のスリットのみがかかる構成となっており、他方のスリットはこれ以外の構成のものとなっているようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態の説明図である。
【図２】別の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  発光素子
２  受光素子
１０  発光側スリット
１１〜１５  プレート
１６  トッププレート
１７  ボトムプレート
２０  受光側スリット
２１〜２５  プレート
【図１】
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【図２】
2007315991.tif 000004