(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工網膜センサにより水栓便器や手洗器等の水洗器の使用者を視覚的に認識して取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御するようにしたことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法。
【請求項２】
人工網膜センサにより水栓便器や手洗器等の水洗器の使用者を視覚的に認識して取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御するようにし、更に、前記人工網膜センサの視野領域を、前記水洗器から水が吐水する吐水領域のみを含むようにしたことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法。
【請求項３】
水栓便器や手洗器等の水洗器と、この水洗器の使用者を視覚的に認識する人工網膜センサと、この人工網膜センサの出力に基づき取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構。
【請求項４】
水栓便器や手洗器等の水洗器と、この水洗器の使用者を視覚的に認識する人工網膜センサと、この人工網膜センサの出力に基づき取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御する制御部とを備え、更に、前記人工網膜センサの視野領域が水洗器から水が吐水する吐水領域のみを含むように構成したことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工網膜センサにより水栓便器や手洗器等の水洗器の給水を行うようにした新規な人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法および人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、光反射方式を用いて自動給水を行う従来の手洗器１０２を示す。図１９において、センサ部１０３は、光（例えば赤外線や近赤外線など）Ｌ１を使用者Ｕへ向けて照射するための投光手段（図示せず）と、使用者Ｕから反射して生じた反射光Ｌ２を受光するための受光手段（図示せず）とを備えている。そして、使用者Ｕから反射した反射光Ｌ２が前記受光手段によって受光されることで手洗器１０２の洗面台１００の取付け面部１０１上に設置されている吐水管１０２ａからの給水が可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光Ｌ１が洗面台１００の洗面ボール１０４に向くよう投光手段がセットされているので、例えばステンレス等の金属製の浅い洗面ボール１０４を有する洗面台１００においては、使用者Ｕから反射した反射光Ｌ２以外から同等の光が受光手段に入射した場合、誤って感知するおそれがある。
【０００４】
この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、水洗器の使用者を確実にとらえることができる人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法および人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、人工網膜センサにより水栓便器や手洗器等の水洗器の使用者を視覚的に認識して取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御するようにしている。
また、この発明は別の観点から、人工網膜センサにより水栓便器や手洗器等の水洗器の使用者を視覚的に認識して取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御するようにし、更に、前記人工網膜センサの視野領域を、前記水洗器から水が吐水する吐水領域のみを含むようにしたことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法を提供する。すなわち、人工網膜センサがとらえる入力映像が水洗器から水がこない領域を含まないように人工網膜センサの視野領域を設定することによって無駄な情報を省くとともに、その分人工網膜センサで得られる認識対象画像（取得画像）を鮮明にでき、水洗器から水が吐水するラインに位置する手の動きを的確に判断でき、誤作動の防止を確実なものにできる。
【０００６】
更に、この発明は、水栓便器や手洗器等の水洗器と、この水洗器の使用者を視覚的に認識する人工網膜センサと、この人工網膜センサの出力に基づき取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御する制御部とを備えている。
また、この発明は更に別の観点から、水栓便器や手洗器等の水洗器と、この水洗器の使用者を視覚的に認識する人工網膜センサと、この人工網膜センサの出力に基づき取得する連続した二枚の取得画像のドットの変化数を演算し、そのドットの変化数により水洗器の使用者の動きを捉え、不使用状態から吐水してもいい変化の下限と上限および使用中と判断するドットの変化数の下限を定めて前記水洗器の給水動作および止水動作を制御する制御部とを備え、更に、前記人工網膜センサの視野領域が水洗器から水が吐水する吐水領域のみを含むように構成したことを特徴とする人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構を提供する。この場合も、無駄な情報を省くことで、認識対象画像（取得画像）を鮮明にでき、水が吐水するラインに位置する手の動きを的確に判断できる。結果として、誤作動の防止に役立つ。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１４は、この発明の第１の実施形態を示す。
【０００８】
図１、図３において、自動給水機構は、手洗器１と、１個の人工網膜センサ２と、この人工網膜センサ２の出力に基づき手洗器１の給水動作を制御する制御部３とより主としてなる。
【０００９】
更に、前記手洗器１は、洗面ボール４および水平取付け面部５よりなる洗面台１ａと、水平取付け面部５上に設置されている吐水管６を備えた水栓本体とよりなる。なお、洗面ボール４は白色のものを使用している。吐水管６は、洗面ボール４に向くよう水平取付け面部５の水平面に対して垂直な垂直面Ｎから洗面ボール４側に所定の角度θ（θは鋭角）だけ傾斜して設置されている。６ｂは、吐水口である。
【００１０】
一方、前記人工網膜センサ２は、カメラ機能を有し、感知窓９（後述する）を介して人工網膜センサ２がとらえる入力映像が、図２、図３、図４で示すような視野領域ｍからのものであるよう吐水管６の前面部６ａに取り付けられている。図２、図３、図４は、人工網膜センサ２の視野領域ｍを示しているが、図２、図３は、洗面台１ａの洗面ボール４の底ｇからの高さ方向（Ｔ方向）に沿った範囲を示し、図４は、洗面台１ａの左右の方向（Ｗ方向）の幅を示している。視野領域ｍのＴ方向に沿った範囲は、洗面ボール４の底ｇから高さｈの位置までである。更に、図４において、Ｍ１は、吐水領域で、この領域Ｍ１に使用者が手を差し出しながらできるだけ吐水口６ｂに近づけると、吐水口６ｂから水が吐水する。Ｍ２およびＭ３は、それぞれ非吐水領域を示す。そして、この実施形態では、人工網膜センサ２として、画素数（ドット数）が１０２４（３２×３２）個のものを採用している。
【００１１】
前記人工網膜センサ２は、図２に示すように、前記視野領域ｍを形成する正面視円形の広角レンズ７と、この広角レンズ直下に位置する受光素子アレイ８と、広角レンズ直上に位置する正面視円形の感知窓９とより主としてなる。受光素子アレイ８は、正面視正方形で、ベース１０上に載置された回路基板１１の表面に形成されており、この実施形態では、例えば３２×３２画像版に対応するよう１０２４個の受光素子が回路基板１１上に配置されている。すなわち、この実施形態では、受光素子アレイ８、回路基板１１、ベース１０によって前記３２×３２画像版が構成されている。また、１２は、感知窓９の周囲を覆うカバー体、１３は、リング状の防水パッキンである。
【００１２】
すなわち、人工網膜センサ２の視野領域をできるだけ広げたいためにこの実施形態では受光素子アレイ８の上方に広角レンズ７が設けられている。この広角レンズ７により吐水領域Ｍ１のみならず非吐水領域Ｍ２，Ｍ３も含むよう視野領域ｍが設定されている。
【００１３】
また、図６〜図９は、人工網膜センサ２が捕らえた入力映像である。
【００１４】
図６は、洗面ボール４の表面４ａの入力映像で、洗面ボール４の排水穴４ｃが写っている。また、図７、図８は、それぞれ水洗器の使用者である水洗器１の使用者Ｕが手洗いしているときの入力映像である。また、図９は、使用者Ｕの手以外の異物Ｚが写っている洗面ボール４の表面４ａの入力映像である。
【００１５】
前記制御部３は、図１に示すように、マイクロコンピュータ１５と、二つのメモリ部１６ａ，１６ｂよりなるメモリ１６と、吐水管６の吐水・止水動作を司る電磁弁１７と、この電磁弁１７を駆動制御する電磁弁駆動回路１８と、制御部３の駆動電源２１と、この駆動電源２１の電源電圧の低下を表示するアラーム表示回路１９と、低電圧回路・電圧監視回路２０とより構成されている。
【００１６】
以下に、人工網膜センサ２がとらえる入力映像の処理過程を示す。この入力映像として図７の入力映像Ａを例にとって説明する。
【００１７】
図１０において、（１）入力映像Ａは、人工網膜センサ２からの出力画像Ａ’となってマイクロコンピュータ１５に入力される。
【００１８】
（２）マイクロコンピュータ１５においては、前記出力画像Ａ’の最適化処理が施され、その結果、認識対象画像を取得する。最適化処理として例えば二値化処理（白黒処理）が行われた場合は、図１０にも示すような認識対象画像Ａ’’（図１２参照）を得る。後述するように、黒表示は物が存在することを示し、白表示は物が存在していないことを示す。
【００１９】
（３）この認識対象画像（以下、取得画像という）Ａ’’はマイクロコンピュータ１５から前記メモリ１６へ収納される。
【００２０】
同様に、マイクロコンピュータ１５により図６の入力映像Ｂも取得画像Ｂ’’（図１１参照）として処理される。同様に図８の入力映像Ｃも取得画像Ｃ’’に処理される。また、図９の入力映像Ｄも取得画像Ｄ’’に処理される。
【００２１】
次に、前記取得画像Ａ’’，Ｂ’’，Ｃ’’，Ｄ’’等は前記メモリ１６を使って認識アルゴリズムにより処理される。なお、前記入力映像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等は３２×３２画像版で得られるものである。
【００２２】
ここで、前記取得画像Ｂ’’、取得画像Ａ’’および取得画像Ｃ’’を例にとって認識アルゴリズムによる処理の手順について説明する。
【００２３】
上述したように、図１１および図１０（図１２）は、入力映像Ｂおよび入力映像Ａそれぞれの取得画像Ｂ’’およびＡ’’を示している。
【００２４】
図５において、使用者Ｕが手洗いのために水洗器１へ行く（ステップ１００参照）。まず、ステップ１０１で、使用者Ｕが手洗いしていないときの取得画像Ｂ’’がメモリ部１６ａに収納されている。
【００２５】
続いて、使用者Ｕが手洗いのために洗面ボール４に手をさしのべたことによる取得画像Ａ’’が取得され、取得画像Ａ’’はメモリ部１６ｂに収納される（ステップ１０２参照）。
【００２６】
続いて、ステップ１０３においては、メモリ部１６ａ，１６ｂが参照されて画像を構成するドットの変化数ａを抽出する。すなわち、メモリ１６において、時間的に先に収納された取得画像Ｂ’’と、後に収納された取得画像Ａ’’とを比較して、ドット変化（差分）があった位置のものだけを摘出した結果、図１３に示すようなドット変化を示す変化画像Ｓ１を得る。
【００２７】
例えば、図１１において、先に取得された取得画像Ｂ’’に示された黒表示されたドットｄ１は、後に取得された取得画像Ａ’’（図１２参照）にも示されていることから、前記変化画像Ｓ１においては、ドットｄ１が存在した位置ｐ（図１３参照）が白表示されており、変化がなかったことが分かる。
【００２８】
これに対し、取得画像Ａ’’に示された黒表示されたドットｄ２（図１２参照）は、取得画像Ｂ’’（図１１参照）においては対応する位置になかったことから、前記変化画像Ｓ１においては、ドットｄ２は黒表示されたままである。
【００２９】
そして、この発明では、変化画像Ｓ１で認識されるドットの変化数ａが所定の範囲内にあるか否かを判断する（ステップ１０４参照）よう構成されている。例えば、ドットの変化数ａの上限を９６０とし、下限を１２８に設定している。
【００３０】
すなわち、ステップ１０４でドットの変化数ａがこの範囲内にあると判断されると、電磁弁１７を開状態にする開弁信号をマイクロコンピュータ１５は電磁弁駆動回路１８に発信して吐水管６から吐水する（ステップ１０５参照）。
【００３１】
（１）この場合には、取得画像Ａ’’よりも先に収納された取得画像Ｂ’’を削除して空になったメモリ部１６ａにメモリ部１６ｂから取得画像Ａ’’を移動させる（ステップ１０６参照）。
【００３２】
続いて、取得画像Ａ’’よりも時間的に後に取得された前記取得画像Ｃ’’を空になったメモリ部１６ｂに収納する（ステップ１０７参照）。
【００３３】
続いて、ステップ１０３の場合と同様に、メモリ部１６ａ，１６ｂが参照されて画像を構成するドットの変化数ａを抽出する（ステップ１０８参照）。すなわち、メモリ１６において、時間的に先に収納された取得画像Ａ’’と、後に収納された取得画像Ｃ’’とを比較して、ドット変化があった位置のものだけを摘出した結果、図１４に示すようなドット変化を示す変化画像Ｓ２を得る。
【００３４】
すなわち、図１４は、手洗器使用中の検出対象となる２枚の前記取得画像Ａ’’，Ｃ’’を比較して、前記取得画像Ａ’’，Ｃ’’のドット変化があったものだけを摘出した変化画像Ｓ２を示す。
【００３５】
この実施形態では、摘出した変化画像Ｓ２におけるドット変化数ａが６４個以上のときは使用中と判断し（ステップ１０９参照）、継続して取得画像Ｃ’’以降の画像の取得にあたる。６４個よりドット変化数ａが少ないときは、電磁弁１７を閉状態にする閉弁信号をマイクロコンピュータ１５は電磁弁駆動回路１８に発信する（ステップ１１０参照）。そして、ステップ１０５に戻る。
【００３６】
（２）ところで、ステップ１０４でドットの変化数ａが前記範囲外にあると判断されると、取得画像Ａ’’よりも先に収納された取得画像Ｂ’’を削除して空になったメモリ部１６ａにメモリ部１６ｂから取得画像Ａ’’を移動させる（ステップ１１１参照）。そして、ステップ１０２に戻る。
【００３７】
このように、連続した二枚の取得画像Ｂ’’，Ａ’’やＡ’’，Ｃ’’のドット数の変化を演算し、その差分により感知対象物の動きを捉えることで、洗面器１の色に左右されない感知方法を提供できる。
【００３８】
なお、ステップ１０４では、不使用状態（電磁弁１７の閉弁状態）から吐水してもいいのか否かを判断している。すなわち、電磁弁１７が閉弁状態であるとき、ドットの変化数ａが、ａ≧１２８のとき電磁弁１７に開弁信号を送るようにしているが、ドットの変化数ａの上限値を９６０に設定したのは感知制御を視覚的に行っているからである。つまり、使用環境において、周囲の明るさが大きく影響し、例えば、室内の場合、照明が消えたことを考慮してドットの変化数ａによる認識値に上限を与える必要があるからである。これにより、照明の点灯・消灯による誤動作を回避できる。
【００３９】
なお、この発明は、用いる受光素子の数が１０２４個に限定されるものでないことは勿論である。
【００４０】
図１５〜図１８は、収束レンズ３０を用いることによって吐水領域Ｍ１だけを含むよう視野領域ｍ’を設定したこの発明の第２の実施形態を示す。図１５〜図１８において、図１〜図１４で用いた符号と同一のものは同一または相当者である。
【００４１】
図１５〜図１８において、人工網膜センサ２’は、狭角レンズ７’と受光素子アレイ８の間に収束レンズ３０を有する。
【００４２】
前記収束レンズ３０は、上記１の実施形態の視野領域ｍにおける前記Ｗ方向の幅を吐水領域Ｍ１だけを含むよう狭めるとともに、更に、視野領域ｍ’における前記Ｔ方向の高さを上記１の実施形態の視野領域ｍよりも高くする機能を有する。視野領域ｍ’のＴ方向に沿った範囲は、洗面ボール４の底ｇから高さＨ（＞ｈ）の位置までである。また、視野領域ｍ’の左右の方向（Ｗ方向）の幅は吐水領域Ｍ１のみを含む。これにより、感知窓９から見える視野領域ｍ’のイメージ映像Ｉは、図１８に示したものとなる。すなわち、前記収束レンズ３０を狭角レンズ７’と受光素子アレイ８の間に設置することで、視野領域ｍ’を高さ方向（Ｔ方向）に高くできるとともに、吐水領域Ｍ１のみを含むよう視野領域ｍ’を縦長にしている。
【００４３】
一方、前記狭角レンズ７’は、人工網膜センサ２’の前記視野領域ｍ’をできるだけ狭めたいために設けられている。そして、前記狭角レンズ７’と収束レンズ３０を組み合わせた結果、感知窓９を介して人工網膜センサ２’がとらえる入力映像Ａ１が図１８に示したものとなる。
【００４４】
そして、図１８において、（１）入力映像Ａ１は、人工網膜センサ２’からの出力画像Ａ１’となってマイクロコンピュータ１５に入力される。（２）マイクロコンピュータ１５においては、前記出力画像Ａ１’の最適化処理が施され、その結果、認識対象画像Ａ１’’を得る。
【００４５】
この実施形態では、人工網膜センサ２’の視野領域ｍ’に前記非吐水領域Ｍ２，Ｍ３を含めていないので、非吐水領域Ｍ２，Ｍ３からの無駄な情報を省くことができる。そのため、人工網膜センサ２’で得られる認識対象画像（取得画像）Ａ１’’を鮮明にでき、前記吐水領域Ｍ１における使用者Ｕの手の動きを的確に判断でき、それによって、誤作動を確実に防止できる。
【００４６】
なお、この発明は、手洗器に限らず水栓便器等の他の水洗器にも適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
この発明では、水洗器の使用者を確実に捕らえることができる人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水方法および人工網膜センサを用いた水洗器における自動給水機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態を示す全体構成説明図である。
【図２】  上記実施形態における人工網膜センサの構成説明図である。
【図３】  上記実施形態における人工網膜センサの視野領域の高さ方向における範囲を示す構成説明図である。
【図４】  上記実施形態における人工網膜センサの視野領域の左右方向における幅を示す構成説明図である。
【図５】  上記実施形態における自動給水工程を示すフローチャートである。
【図６】  上記実施形態における洗面ボールの表面の入力映像を示す図である。
【図７】  上記実施形態における水洗器の使用者が手洗いしているときの入力映像を示す図である。
【図８】  同じく上記実施形態における水洗器の使用者が手洗いしているときの入力映像を示す図である。
【図９】  上記実施形態における使用者の手以外の異物が写っている洗面ボールの表面の入力映像を示す図である。
【図１０】  上記実施形態における入力映像の処理過程を示す構成説明図である。
【図１１】  上記実施形態における取得画像を示す図である。
【図１２】  同じく上記実施形態における取得画像を示す図である。
【図１３】  不使用状態から使用状態に移行するときの連続する二枚の取得画像におけるドット変化数を摘出した変化画像を示す図である。
【図１４】  使用中の連続する二枚の取得画像におれるドット変化数を摘出した変化画像を示す図である。
【図１５】  この発明の第２の実施形態における人工網膜センサの構成説明図である。
【図１６】  上記第２の実施形態における人工網膜センサの視野領域の高さ方向における範囲を示す構成説明図である。
【図１７】  上記第２の実施形態における人工網膜センサの視野領域の左右方向における幅を示す構成説明図である。
【図１８】  上記第２の実施形態における入力映像の処理過程を示す構成説明図である。
【図１９】  従来例の給水動作を示す図である。
【符号の説明】
１…手洗器、２…人工網膜センサ、３…制御部。
【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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