CN111157126B - 受光传感器、使用它的空调机、结露传感器、霉菌传感器及电子烹饪设备 - Google Patents

受光传感器、使用它的空调机、结露传感器、霉菌传感器及电子烹饪设备 Download PDF

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Abstract

提供适合活动量测量的受光传感器、空调机、电子烹饪设备和运输设备。受光传感器具备:具备多个红外线受光元件的红外线受光部;使红外光照射红外线受光部的透镜;使红外线受光部和透镜以透镜的一部分为中心旋转驱动的旋转部;配置于与红外线受光部相反侧并具有透光性的盖构件,透镜使透过盖构件的红外光照射红外线受光部,盖构件包含具有红外线透过率的第1区域和具有更低的红外线透过率的第2区域,红外光从第2区域射出的位置与透镜旋转中心的距离的最小值大于从第1区域射出的位置与透镜旋转中心的距离,穿过第2区域和透镜旋转中心的红外光的第2区域中的光路长度的最小值大于穿过第1区域和透镜旋转中心的红外光的第1区域中的光路长度。

Description

受光传感器、使用它的空调机、结露传感器、霉菌传感器及电 子烹饪设备
本申请是申请号为201610282628.4、申请日为2016年4月29日、发明名称为“受光传感器、使用它的空调机、电子烹饪设备和运输设备”的申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及空调装置和电子烹饪设备等所使用的受光传感器(也称为热图像传感器或红外线检测器)。
背景技术
近年来,利用各种检测器取得周围环境的数据,并基于所得到的数据进行控制的各种装置已被开发。这些装置通过利用上述周围环境的数据,实现更加舒适的生活环境。
例如,在空调装置方面,已知通过温度检测器来测定空调装置所吸入的空气的温度,将测定出的温度反馈到空调装置的结构。这样的空调装置,基于反馈的温度来调整风量等,其结果可调整室内的温度。
另外,通过红外线检测器测量室内的人的活动量,利用测量出的数据进行使舒适度提高了的空气调节的空调装置也已被公开(例如,参照专利文献1和2)。
在先技术文献
专利文献1:日本特开2010-133692号公报
专利文献2:日本特开2010-216688号公报
发明内容
对于上述那样的受光传感器的结构,仍有研究的余地。
本公开提供一种适合于活动量的测量的受光传感器(热图像传感器)。
本公开的一技术方案涉及的受光传感器(热图像传感器),具备:红外线受光部,其具备分别接收红外光的多个红外线受光元件;透镜,其使红外光照射所述红外线受光部;旋转部,其使所述红外线受光部和所述透镜以所述透镜的一部分为中心旋转驱动;以及盖构件,其配置于从所述透镜观察的与所述红外线受光部相反的一侧,并具有透光性,
所述透镜使透过所述盖构件的红外光照射所述红外线受光部,
所述盖构件包含具有第1红外线透过率的第1区域和具有比所述第1红外线透过率低的第2红外线透过率的第2区域,
入射到所述第2区域的红外光从所述第2区域射出的位置与所述透镜的旋转中心之间的距离的最小值,大于入射到所述第1区域的红外光从所述第1区域射出的位置与所述透镜的旋转中心之间的距离,穿过所述第2区域和所述透镜的旋转中心的红外光的所述第2区域中的光路长度的最小值,大于穿过所述第1区域和所述透镜的旋转中心的红外光的所述第1区域中的光路长度。
再者,这些概括的或具体的技术方案,既可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的CD-ROM等记录介质来实现,也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质的任意组合来实现。
根据本公开的一技术方案,可实现适合于活动量的测量的热图像传感器。
附图说明
图1是使用热图像传感器的空调装置的外观图。
图2是表示红外线受光元件呈矩阵状配置的热图像传感器的一例的图。
图3是成为热图像传感器的传感对象的室内的示意图。
图4是用于说明矩阵状的热图像传感器的温度分布的测定方法的图。
图5是表示红外线受光元件呈线状配置的热图像传感器的一例的图。
图6是用于说明线状的热图像传感器的温度分布的测定方法的图。
图7是表示设有热图像传感器的空调装置的系统结构的框图。
图8是表示在装置的外部设有图像处理部的空调装置的系统结构的框图。
图9是高温期和低温期的判断的流程图。
图10A是用于说明根据用户的位置来变更整个观察区的位置的例子的第1图。
图10B是用于说明根据用户的位置来变更整个观察区的位置的例子的第2图。
图11A是表示空调装置的用户界面的一例的第1图。
图11B是表示空调装置的用户界面的一例的第2图。
图11C是表示空调装置的用户界面的一例的第3图。
图11D是空调装置的用户界面的框图。
图12是实施方式2涉及的热图像传感器的外观图。
图13是用于说明实施方式2涉及的热图像传感器的温度分布的测定方法的图。
图14的(a)是表示实施方式2的变形例1涉及的热图像传感器的图。图14的(b)是表示图14的(a)所示的热图像传感器的观察区的图。
图15的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例2涉及的热图像传感器的图。图15的(c)是表示图15的(a)所示的热图像传感器的观察区的图,图15的(d)是表示图15的(b)所示的热图像传感器的观察区的图。
图16的(a)~(d)是表示实施方式2的变形例3涉及的热图像传感器的图。图16的(e)~(h)是表示图16的(a)~(d)所示的热图像传感器的观察区的图。
图17的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例4涉及的热图像传感器的图。
图18的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例5涉及的热图像传感器的图。
图19的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例6涉及的热图像传感器的图。图19的(c)和(d)是表示图19的(a)和(b)所示的热图像传感器的观察区的图。
图20的(a)~(c)是表示实施方式2的变形例7涉及的热图像传感器的图。图20的(d)~(f)是表示图20的(a)~(c)所示的热图像传感器的观察区的图。
图21是表示构建零散(不完整)观察像素的方法的一例的图。
图22是用于说明由像素位位移带来的高画质化的图。
图23是表示在X方向上受光元件列的配置偏移的情况下的观察区的一例的图。
图24是用于说明由遮光板带来的高分辨率化的图。
图25的(a)是表示实施方式2的变形例8涉及的热图像传感器的图。图25的(b)是表示图25的(a)所示的热图像传感器的观察区的图。
图26是表示实施方式2的变形例8涉及的观察区的另一例的图。
图27是用于说明Y方向的扫描的图。
图28是表示在变形例8涉及的热图像传感器中配置大小不同的2种以上的受光元件的情况下的观察区的一例的图。
图29是用于对实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器的旋转轴进行说明的图。
图30是实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器的外观图。
图31是实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器的外观图。
图32A是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32B是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32C是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32D是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32E是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32F是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图32G是用于对实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖进行说明的图。
图33A是表示实施方式2的变形例11涉及的电子烹饪设备的一例的图。
图33B是表示实施方式2的变形例11涉及的电子烹饪设备的一例的图。
图34是表示实施方式2的变形例11涉及的热图像传感器的配置方法的图。
图35是表示比较例中的热图像传感器的配置方法的图。
图36是表示实施方式2的变形例12涉及的热图像传感器的一例的图。
图37是表示设置有图36所示的热图像传感器1000a的设备的一例的图。
图38是表示使受光传感器(受光元件)移动的结构的热图像传感器的一例的图。
图39是表示通过除了受光传感器以外的构件移动来进行扫描的热图像传感器的一例的图。
图40是表示实施方式3涉及的车载空调装置的第1例的图。
图41是表示实施方式3涉及的车载空调装置的第2例的图。
图42是表示实施方式3涉及的用户界面的一例的图。
图43是表示在观察区中包含挡风玻璃的车载空调装置的图。
图44是基于结露预测的换气动作的流程图。
图45是基于结露预测的换气动作的流程图的另一例。
图46是表示具备散射光量测量手段的运输设备的图。
图47是表示具备水分检测手段的车辆的图。
图48是表示附着有水分的车辆的挡风玻璃的图。
图49A是表示构成霉菌传感器的结构及其观察区的一例的图。
图49B是表示图49A所示的霉菌传感器的观察区的一例的图。
图50是基于发霉风险检测的干燥动作的流程图。
图51是设置有具备实施方式4涉及的红外线检测器的空调装置的室内的概略图。
图52A是实施方式4涉及的红外线检测器的立体图。
图52B是实施方式4涉及的红外线检测器的侧视图。
图53A是表示实施方式4涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图53B是表示实施方式4涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图53C是表示实施方式4涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图53D是表示实施方式4涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图53E是表示实施方式4涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图54是各红外线检测元件沿上下方向直线配置的红外线检测器的立体图。
图55A是表示图54的红外线检测器的检测区域的概念图。
图55B是表示图54的红外线检测器的检测区域的概念图。
图55C是表示图54的红外线检测器的检测区域的概念图。
图56A是实施方式4的变形例1涉及的红外线检测器的立体图。
图56B是实施方式4的变形例1涉及的红外线检测器的俯视图。
图57是实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的俯视图。
图58是表示透镜的光心和红外线传感器的旋转中心的示意图。
图59是表示图58所示的红外线传感器的测量对象(观察区)的一例的图。
图60A是表示通过图58所示的红外线传感器而得到的热图像(测量结果)的图。
图60B是表示通过图58所示的红外线传感器而得到的热图像(测量结果)的图。
图60C是表示通过图58所示的红外线传感器而得到的热图像(测量结果)的图。
图61A是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的形态的图。
图61B是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的形态的图。
图61C是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的形态的图。
图61D是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的另一形态的图。
图61E是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的另一形态的图。
图61F是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的另一形态的图。
图61G是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的另一形态的图。
图62A是实施方式4的变形例2涉及的红外线检测器的立体图。
图62B是实施方式4的变形例2涉及的红外线检测器的俯视图。
图63是实施方式4的变形例3涉及的红外线检测器的立体图。
图64是在反射镜上安装有成像透镜的红外线检测器的立体图。
图65是实施方式4的变形例4涉及的红外线检测器的立体图。
图66A是表示上下方向的扫描时的检测区域的概念图。
图66B是表示上下方向的扫描时的检测区域的概念图。
图66C是表示上下方向的扫描时的检测区域的概念图。
图67是用于说明照明成为检测对象的例子的图。
图68是表示检测照明的情况下的检测区域的概念图。
图69A是实施方式4的变形例5涉及的红外线检测器的立体图。
图69B是实施方式4的变形例5涉及的红外线检测器的俯视图。
图70是表示实施方式4的变形例5涉及的红外线检测器的检测区域的概念图。
图71是用于说明红外线图像的分辨率的提高的图。
图72是实施方式4的变形例6涉及的红外线检测器的立体图。
图73是用于说明红外线图像的分辨率的变更的图。
图74是用于说明从晶圆切下红外线检测元件阵列的图。
图75是在天花板设置有具备红外线检测器的照明装置的室内的概略图。
图76的(a)~(c)是表示多个一维受光传感器相邻设置的热图像传感器的例子的图。
附图标记说明
10、10a、100 空调装置
10A 空调机
11 吸入口
12 吹出口
13、13A、20、30、1000、1000a、1000b、1000c、1300、1400a、1400b、1500a、1500b、1500c、1500d、1600a、1600b、1700a、1700b、1800a、1800b、2000a、2000b、2000c、2500、2700、2800、2900a、2900b、2900c、3101 热图像传感器
14 主体
15 帧存储器
16 运算处理部
16a、81 图像处理部
16b 设备控制部
17 环境测量装置
18a 热交换器
18b 送风机
18c 风向调节器
19 通信部
21 二维受光传感器
22、2802 透镜
31、31a 旋转部
32、32a、32b、32c 一维受光传感器
33 透镜
33a 光心
34 红外线受光部
34a、201 基板
35、36、37 盖构件
35a、35b、37a 构件
38 热的构件
39a、39b 冷的构件
41、42 用户
50、91、92 整个观察区
51、1907、1908、1909、2602 观察像素
61、61a、61b、61c、1910、1911、2101 线观察区
70 用户界面(遥控器)
71 第一设定接收部
72 第二设定接收部
73 第三设定接收部
74 显示部
75 遥控器控制部
76 遥控器通信部
80 服务器
101、110、200、200a、210、220、230、240、250、260、301、3503、3601 红外线检测器(热图像传感器)
102 人
102a 左脚
102b 头
103 桌子
104a、104b、104c、104d、104e、104f 转子
105a、105b、105c、105d、105e、105f、108、203a、203b、203c、203d、203e、203f、253a、253b、253c、253d、253e、253f、258、263a、263b、263c、263d、263e、263f 红外线检测元件
106a、106b、106c、106d、106e、106f 上面
107a、107b、107c、107d、107e、107f 侧面
108a、108b、108c、108d、108e、108f、109a、109b、109c、109d、109e、109f、258a、258b、258c、258d、258e、258f、268a、268b、268c、268d、268e、268f 检测区域
131 传感器设置空间
132 低温构件
133 高温构件
202、252、262、271 红外线检测元件阵列
204、204a、222、241、261 轴
204b 旋转中心
205 成像透镜
221、2801 反射镜
231 附带透镜的反射镜
242 照明
264 旋转机构
270 晶圆
300 照明装置
1401 斜线观察区
1401a、1501a、1501b、1501c、1501d、1601a、1601b、1701a、1701b、1801a、1801b 第一受光元件列
1402 非线观察区
1402a、1502a、1502b、1502c、1502d、1602a、1602b、1702a、1702b、1802a、1802b 第二受光元件列
1402b 第二受光元件群
1601、1602、1701、1702 受光元件
1901、1902、1903、1904、1905、1906、2601 零散观察像素
2001、2002、2003、2004 室内固定区划
2301 遮光板
2701、2803、2903 受光传感器
2900 电子烹饪设备
2901 载置板
2902 顶板
2904 控制部
2905 照射部
2906 对象物
3000 压缩机
3001 蒸发器
3002 冷凝器
3003 接收器
3004 送风装置
3005 吸气装置
3006 温度传感器
3100、3200、3300 车载空调装置
3102、3201 观察区
3202、3602 湿度计
3203 挡风玻璃
3400 运输设备
3500 车辆
3501 散射光量测量装置
3502 照明装置
3504 挡风玻璃
3505 水分
3600 霉菌传感器
3603 温度计
3801 遮盖构件
具体实施方式
本公开的一技术方案涉及的受光传感器(热图像传感器),具备:红外线受光部,其具备分别接收红外光的多个红外线受光元件;透镜,其使红外光照射所述红外线受光部;旋转部,其使所述红外线受光部和所述透镜以所述透镜的一部分为中心旋转驱动;以及盖构件,其配置于从所述透镜观察的与所述红外线受光部相反的一侧,并具有透光性,所述透镜使透过所述盖构件的红外光照射所述红外线受光部,所述盖构件包含具有第1红外线透过率的第1区域和具有比所述第1红外线透过率低的第2红外线透过率的第2区域,入射到所述第2区域的红外光从所述第2区域射出的位置与所述透镜的旋转中心之间的距离的最小值,大于入射到所述第1区域的红外光从所述第1区域射出的位置与所述透镜的旋转中心之间的距离,穿过所述第2区域和所述透镜的旋转中心的红外光的所述第2区域中的光路长度的最小值,大于穿过所述第1区域和所述透镜的旋转中心的红外光的所述第1区域中的光路长度。
根据本公开的一技术方案,可实现适合于活动量的测量的热图像传感器。
另外,例如可以设置成:所述透镜的一部分是所述透镜的光心,所述旋转部以穿过所述透镜的直线为旋转轴进行旋转驱动。
可以设置成:所述第2区域中的盖构件和所述第1区域中的盖构件由同一构件构成,所述第2区域中的盖构件的厚度大于所述第1区域中的盖构件的厚度。
另外,例如可以设置成:所述盖构件由透光构件构成,所述透光构件具有平板形状或弯曲的板状的形状,并且其形状具有比所述透镜的球面的曲率半径大的曲率半径。
另外,例如本公开的一技术方案涉及的受光传感器(热图像传感器),具备:红外线受光部,其具备分别接收红外光的多个红外线受光元件;透镜,其使红外光照射所述红外线受光部;旋转部,其使所述红外线受光部和所述透镜以所述透镜的一部分为中心旋转驱动;以及盖构件,其配置于从所述透镜观察的与所述红外线受光部相反的一侧,并具有透光性,所述透镜使透过所述盖构件的红外光照射所述红外线受光部,所述盖构件包含具有第1红外线透过率的第1区域和具有比所述第1红外线透过率低的第2红外线透过率的第2区域,所述第1区域包含具有所述第1红外线透过率的第1构件,所述第2区域包含所述第1构件和配置于所述第1构件上的吸收红外光的第2构件。
另外,例如可以设置成:所述旋转部不使所述盖构件旋转驱动,而使所述红外线受光部和所述透镜以所述中心旋转驱动。
另外,例如可以设置成:所述旋转部使所述红外线受光部接收透过所述第1区域的红外光的期间的第1转速与所述红外线受光部接收透过所述第2区域的红外光的期间的第2转速不同,使所述红外线受光部和所述透镜旋转驱动。
在此,例如可以设置成:所述第2转速比所述第1转速快。
另外,可以是具备上述的受光传感器(热图像传感器)的空调机。
另外,可以是具备上述的受光传感器的电子烹饪设备。
另外,可以是具备上述的受光传感器的运输设备。
在此,可以设置成:所述电子烹饪设备还具备顶板和载置板,所述载置板载置作为烹饪对象的对象物,所述受光传感器配置于所述顶板,所述旋转部进行所述旋转驱动时的旋转轴与所述顶板大致平行。
另外,例如可以设置成:所述电子烹饪设备还具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部,所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的温度到达预定的温度时,结束所述运行。
另外,例如可以设置成:所述电子烹饪设备还具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部,所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定了在所述载置板上存在2个以上所述对象物的情况下,采用对所述2个以上的对象物进行加热的运行方法之中最抑制所述加热所需的功率的第1运行方法控制所述运行。
另外,例如可以设置成:所述电子烹饪设备还具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部、和对所述对象物照射红外光源的照射部,所述控制部还控制所述照射部,以使得所述红外光源照射基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的位置。
另外,例如可以设置成:所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的温度上升的速度慢预定程度以上的情况下,控制所述照射部,以使得所述红外光源照射所述对象物的位置。
再者,这些概括的或具体的技术方案,既可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的CD-ROM等记录介质来实现,也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质的任意组合来实现。
以下,参照附图对实施方式进行具体说明。
再者,以下说明的实施方式都表示概括的或具体的例子。以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接方式、步骤、步骤的顺序等只是一例,并不限定本公开。另外,以下的实施方式中的构成要素之中,对于表示最上位概念的独立权利要求未记载的构成要素,作为任意的构成要素进行说明。
再者,各图为示意图,并不一定严格地进行图示。另外,在各图中,对实质上相同的结构附带相同的标记,重复的说明有时会省略或简化。
再者,以下的实施方式的说明中,有时也将红外线称为红外光。
(实施方式1)
[成为实施方式1的基础的见解]
首先,对成为实施方式1涉及的空调装置的基础的见解进行说明。
专利文献1记载的空调装置中,根据取得的热图像来推定大概的人的脸的位置、脚的位置的人体检测部已被公开。
但是,专利文献2中没有公开推定人的脸的位置、脚的位置的具体方法,也没有进行充分的研究。另外,专利文献2记载的空调装置中,关于用户的状态、活动状态没有作任何考虑。
即,专利文献2记载的空调装置,无法进行与例如用户行动的状态、用户静止的状态、用户睡眠的状态等用户的状态相应的最佳的空气调节。另外,专利文献2中,对于取得高分辨率的二维热图像数据的方法进行了公开,但没有研究将取得的数据活用于什么样的控制中。
实施方式1中,对具有热图像传感器的、根据用户的状态进行最佳的控制的空调装置进行说明。
[结构]
以下,对实施方式1涉及的空调装置进行说明。图1是使用热图像传感器的空调装置的外观图。热图像传感器也称为受光传感器或红外线检测器。
图1所示的空调装置10由具有将房间的空气吸入的吸入口11、将调节的空气吹出的吹出口12、和取得热图像数据的的热图像传感器13的大致箱状的主体14构成。
首先,对空调装置10进行说明。
从吸入口11吸入主体14内的空气,由主体14内部的加热部或冷却部(未图示)加热或冷却,从吹出口12返回室内。
为了将室内的空气吸入吐出,通常在主体14内部设有风扇等送风部(未图示)。由此,能够在短时间内将更多的空气加热或冷却。
另外,在主体14内部,为了将空气加热或冷却,通常设有散热片等散热板(未图示),由此能够更有效率地将空气加热或冷却。
另外,为了将上述散热板加热或冷却,空调装置10设有压缩机、帕尔贴(Peltier;致冷器件)等热交换器(未图示)。再者,热交换器可以设置于室外。由此,空调装置10之中设置于室内的设备小型化,在室内的空气的冷却时热交换器自身的热不会放出到室内,因此能够将室内的空气高效冷却。另外,该情况下,热交换器和散热板可以由热电阻小的热管、制冷剂配管连结。由此,可更有效率地进行空气的加热或冷却。
接着,对热图像传感器13进行说明。作为空调装置10的热图像传感器13,可以采用以下说明的热图像传感器20和热图像传感器30的任一者。
图2是表示作为热图像传感器13的一例的热图像传感器20的图。如图2所示,热图像传感器20包含呈矩阵状排列有红外线受光元件的二维受光传感器21、和透镜22。
作为二维受光传感器21,采用利用热电动势的热电堆、利用电阻值的温度变化的辐射热测量计、利用热电效应的热电传感器等非接触型放射温度计等。热图像传感器20的二维受光传感器21中,呈矩阵状排列有纵16像素×横32像素=共计512像素的红外线受光元件(以下也简称为受光元件)。
另外,透镜22采用由红外线的透过率高的硅、ZnS等制成的透镜。从各方向入射透镜22的红外光设计为分别入射不同的受光元件。
以下,对利用热图像传感器20的室内的温度分布的测定方法进行说明。图3是成为热图像传感器20的传感对象的室内(观察区)的示意图。图4是用于说明热图像传感器20的温度分布的测定方法的图。
例如,在如图3所示的用户41、用户42所在的房间设置有空调装置10的情况下,如图4所示,从各观察像素51放出的红外线入射到二维受光传感器21的各受光元件。再者,观察像素51意味着将入射各受光元件的红外线放出的室内的区域。
设置于各观察像素51内的物质的温度越高,放出的红外线的光量越大,入射到相对应的受光元件的红外线光量越多。即,根据入射到二维受光传感器21的各受光元件的红外线光量,计算空调装置10的周围的温度分布。
二维受光传感器21中,受光元件呈矩阵状排列,因此二维受光传感器21整体,时常(每个采样周期1帧)测量整个观察区50内的各观察像素51的温度(热图像数据)。在此16×32=512像素的受光元件呈矩阵状排列,因此整个观察区50被划分为16行×32列合计512个观察像素51。再者,取得热图像数据的定时可以不为每个采样周期1帧。热图像数据可以通过用户指定的定时取得。
接着,对热图像传感器13的另一例进行说明。图5是表示作为热图像传感器13的另一例的热图像传感器30的图。如图5所示,热图像传感器30包含旋转部31、受光元件呈线状排列的一维受光传感器32、和透镜33。
旋转部31,采用步进电机、伺服电机等。再者,热图像传感器30不一定必须采用旋转部31,只要是变更受光元件的朝向的扫描装置(扫描部),也可以采用其它驱动机构。关于旋转部31,认为与其它驱动机构相比更适合于小型化。
一维受光传感器32与二维受光传感器21同样地,采用利用热电动势的热电堆、利用电阻值的温度变化的辐射热测量计、利用热电效应的热电传感器等非接触型放射温度计。另外,一维受光传感器32中排列有1×16=16像素的受光元件。
透镜33与透镜22同样地采用由红外线的透过率高的Si、ZnS等制成的透镜。
以下,对利用热图像传感器30的室内的温度分布的测定方法进行说明。图6是用于说明热图像传感器30的温度分布的测定方法的图。
热图像传感器30,采用一维受光传感器32,因此图6所示的线观察区61内的观察像素51成为能够一次测量温度的观察像素51。而通过利用旋转部31,线观察区61在与线轴方向(图6中的Y方向)垂直的方向(以下也记为扫描方向或X方向)上移动,与热图像传感器20的情况同样地,得到空调装置10的周围的整个观察区50的热图像数据。例如,1×16的一维受光传感器32利用旋转部31以任意的角度旋转32step(步),由此得到16×32=512的像素、即整个观察区50的热图像数据。如果一维受光传感器32每1步旋转5度,则整个观察区50的X方向的宽度相当于160度。
热图像传感器30中,旋转部31使一维受光传感器32旋转,并且测量各观察像素51的温度。因此,在热图像传感器30中为了取得整个观察区50的热图像数据所需的时间(帧间隔),比在上述的热图像传感器20中取得整个观察区50的热图像数据的时间长。
再者,热图像传感器30中,在Y方向上呈线状排列的受光元件在X方向上移动(旋转),但也可以设为在X方向上呈线状排列的受光元件在Y方向上移动(旋转)。
另外,作为二维受光传感器21和一维受光传感器32,优选采用光电二极管。通过采用光电二极管,能够快速取得热图像数据。
另外,二维受光传感器21和一维受光传感器32为光电二极管的情况下,和除此以外的情况下,都优选设置加热受光传感器的手段(加热部)。通过设置加热受光传感器的手段,能够提高热图像数据的S/N(信噪比)。加热部可采用加热器、帕尔贴。
另外,设有上述加热部、并且采用光电二极管作为受光传感器的情况下,优选采用包含铟锑的光电二极管。由此,除了热图像数据的取得以外,还能够检测室内空气的成分(CO2、CO、H2O)浓度。因此,能够通过热图像传感器13检测CO2、CO的浓度高,促使用户进行换气。该情况下,优选空调装置10具备利用声音的通知手段(通知部)作为促使用户进行换气的手段。
另外,优选空调装置10具备进行室内外的空气的置换的换气部。由此,能够在CO2、CO浓度高的情况下自动(不强制用户自身花费精力打开窗户)换气。在此,换气部具体为能够由空调装置10控制开闭的换气窗,优选这样的换气窗设有过滤器。由此,能够减轻花粉等伴随换气而进入室内。
另外,热图像传感器13中,优选使用多个旋转部进行二维扫描。旋转部例如能够在水平、倾斜(辊)方向上使热图像传感器旋转即可。由此,能够更便宜地构建高性能的热图像传感器。
接着,对使用热图像传感器13的空调装置10的系统结构进行说明。图7是表示空调装置10的系统结构的框图。
如图7所示,空调装置10除了热图像传感器13以外,还具备帧存储器15、运算处理部16、环境测量装置17、热交换器18a、送风机18b和风向调节器18c。运算处理部16包含图像处理部16a和设备控制部16b。再者,以上的结构在空调装置10中不是必须的结构,可以缺少一个或多个结构。
以下,对空调装置10的各结构进行的处理的流程进行说明。
首先,热图像传感器13从受光元件取得电信号(热电堆的情况下为热电动势),基于取得的电信号作成二维的热图像数据。热图像传感器13的结构如上所述。
帧存储器15将作成的二维的热图像数据存储。帧存储器15只要是半导体存储器等具有一般的存储功能的设备就不特别限定。另外,帧存储器15既可以设置于空调装置10的内部,也可以外设于空调装置10的外部。
运算处理部16取得帧存储器15中存储的二维的热图像数据,进行运算处理。运算处理部16只要是微电脑等具有运算功能的设备就不特别限定。
在运算处理部16内,首先,图像处理部16a基于帧存储器15中存储的热图像数据,进行根据热图像数据来检测人的位置、穿衣量、室内的温度分布等的图像处理。对于图像处理部16a中的图像处理算法的具体例,会在后面描述。并且,图像处理部16a将用户的位置、用户的手、脸的温度、墙壁的温度等信息输出到设备控制部16b。
设备控制部16b基于从图像处理部16a输出的信息,计算用于控制压缩机等热交换器18a、风扇等送风机18b、和风向板等风向调节器18c(室温控制、风量控制和风向控制)的控制信息。设备控制部16b算出的控制信息,例如如果是送风机18b则为其转速,如果是风向调节器18c则为风向板的倾斜角度。再者,设备控制部16b的控制对象不限定于热交换器18a、送风机18b和风向调节器18c。
再者,空调装置10可以如图7所示,具备测量室温、湿度的环境测量装置17,基于室温、湿度等来进行室温、风量的控制。
并且,从环境测量装置17得到的室温、湿度等环境信息优选被发送到图像处理部16a。对于其理由会在后面描述。
另外,上述环境信息优选除了室温和湿度以外还包含外部气温、室内外的照度、屋外的辐射热等。对于其理由也会在后面描述。
再者,图像处理部16a可以设置于空调装置10的外部。图8是表示在装置的外部设有图像处理部的空调装置的系统结构的框图。
如图8所示,空调装置10a具备通信部19,热图像数据经由通信部19被发送到服务器80。这样的结构中,通过服务器80内的图像处理部81进行用户的位置、用户的状态(手、脸的温度、穿衣量、姿势等)、和墙壁的温度等的计算。
这样的结构中,热图像数据定期地通过通信部19被发送到服务器80,因此能够确认热图像传感器的灵敏度劣化,能够补正传感器灵敏度。在此,通信部19的通信采用Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等,通信部19可以利用因特网等网络,向室外的服务器80发送热图像数据。另外,由通信部19发送的数据可以不是热图像数据,而是来自热图像传感器13的传感器输出。
另外,环境信息也优选由通信部19发送到服务器80,对于其理由会在后面描述。
[用户的位置检测]
接着,对于为了通过图像处理部16a基于热图像数据检测用户的位置、掌握用户的状态而测量脸、手等各部位的温度的方法及其效果进行说明。再者,以下的说明中,作为热图像传感器13,可以使用热图像传感器20和热图像传感器30的任一者。
首先,对测量用户的脸的温度的方法进行说明。
作为检测用户的位置、测量用户的脸的温度的简单的方法之一,有在各帧的热图像数据之中检测30~40℃的观察像素51,将检测出的观察像素51的位置作为用户的脸的位置,将检测出的观察像素51的温度作为用户的脸的温度的方法。
另外,温度为30~40℃、且从1帧前温度变化1℃以上的观察像素51的位置可以作为用户的脸位置。除了人以外的发热体,帧之间的位置移动和帧之间的温度变动小,因此根据这样的结构,能够更加准确地检测用户的位置。
根据这样的用户的位置检测,空调装置10能够通过避开用户进行送风(设备控制部16b控制风向调节器18c),例如防止用户的皮肤的干燥。
另外,通过如上述那样测量用户的脸的温度,也能够降低用户中暑的危险性。例如,在用户的脸的温度为37℃以上的情况下,能够通过增强制冷来降低用户中暑的危险性。另外,如果用户的脸的温度时常为37℃以上,则空调装置10能够确认为用户患有感冒、流感,从而增强加湿。
另外,热交换器18a和设备控制部16b未驱动的状态下,也可以由热图像传感器13进行用户的脸部温度测量。即,空调装置10自身未运行的状态(停止状态)下,也可以由热图像传感器13继续进行测量。由此,例如用户在设备控制部16b和热交换器18a停止的状态下睡觉时等,能够兼具耗电的减轻和中暑的预防。
再者,各观察像素51的尺寸优选为20cm×20cm以下。由此,能够更加准确地测量用户的脸部温度,能够更加准确地预防中暑。空调装置10,根据机器种类,设定房间面积不同,各观察像素51的尺寸优选例如如果是6榻榻米(大约10m2)用的空调装置10则在距离3.6m的位置,如果是8榻榻米(大约13m2)用的空调装置10则在距离4.5m的位置,如果是12榻榻米(大约19m2)用的空调装置10则在距离7.2m的位置,成为20cm×20cm以下。
再者,通过使观察像素51的尺寸小于20cm×20cm,观察像素51的总数也会超过512个,该情况下,具有可进行更高分辨率的测量的优点。
另外,与用户的脸的位置相对应的观察像素51一定时间以上没有移动的情况下,可以判断为用户正在睡觉。在此,“一定时间”例如为1分钟~60分钟。空调装置10在判断为用户正在睡觉时,能够向用户提供降低送风量、降低噪声级的功能,降低工作中亮灯的LED等的照度的功能,以及减弱制冷、供暖,抑制耗电的功能等。
在此,减弱制冷和供暖,可以通过减少压缩机的旋转次数或转速来实现。另外,作为增强制冷和供暖的方法,可通过增加压缩机的旋转次数或转速来实现。
另外,睡觉中的用户的脸的位置发生大的(例如30cm以上)移动的情况下,可以判断为用户起床。并且,基于另外取得的时间信息而存储每天的起床时间,由此能够向用户提供在起床时刻附近,如果是冬季则开始供暖、如果是夏季则开始制冷的功能。
另外,虽然没有进行图示,但为了存储起床时刻的信息等,空调装置10可以具备与帧存储器15不同的存储装置(存储器)。另外,用户是否利用空调装置10提供的功能,可以通过遥控器等的用户界面由用户选择。由此,用户能够选择符合自身期望的功能。再者,功能的选择也可以利用智能手机、TV等经由网络来进行。
另外,空调装置10可以具备室内照明功能。由此,空调装置10能够向用户提供在起床时刻附近点亮照明的功能。另外,空调装置10具备上述的通信部19的情况下,可以经由通信网络使设置于空调装置10的外部的照明装置点亮。
另外,睡觉中的用户的脸的温度,可以定期地存储于与帧存储器15不同的存储部。由此,能够根据刚要起床前的脸的温度推定用户的基础体温,向用户提供每天的基础体温信息。
另外,在测量女性用户的基础体温的情况下,可以在基础体温降低的月经期,进行空调控制而成为与通常相比高的湿度。由此,能够防止由干燥导致的皮肤粗糙(特别是在容易干燥的时期有效),并且常年进行节能的空气调节。
另外,为了实现以上所述,空调装置10优选具备调湿手段。调湿手段例如是从室外机取得水分并向室内放出的类型的调湿手段,但也可以是将由用户提供的供水罐内的水分向室内放出的类型的调湿手段。
然而,用户为女性的情况下,空调装置10可以根据每天的基础体温来计算成为高温期和低温期的边界的温度,判断目前处于高温期还是低温期。图9是高温期和低温期的判断的流程图。
如图9所示,空调装置10存储有每天的基础体温历史信息(S11),计算高温期和低温期的边界温度(S12)。并且,空调装置10测量当天的基础体温(S13)。
进而,空调装置10可以在当天的基础体温属于高温期的情况(S14中为是)、和属于低温期的情况(S14中为否)的任一情况下,将从开始的天数为第6天以内还是第7天以后为基准,判断“排卵期”“黄体期”“月经期”“卵泡期”(S15~S20),进行适合于各个时期的用户的建议、通知。
例如,在排卵期可以通知是容易怀孕的时期(S21),在黄体期可以建议洗澡来促进血液循环、加湿等(S22)。另外,可以区分黄体期之中的前半期和后半期,在后半期建议防紫外线。
另外,在月经期建议洗澡来促进血液循环、加湿(S23),在卵泡期通知是通过减肥最容易瘦身的时期,并且建议通过运动进行减肥(S24)。
根据这样的结构,女性用户便于结合生理周期来进行身体状况管理。
再者,对女性用户的通知、建议的时期,可以提前数日进行预告通知。由此,女性用户能够预先进行用于防紫外线的商品的准备、训练馆的预约等日程管理。再者,图9的流程图所示的步骤的顺序、判断基准(天数)、通知的内容、和建议的内容只是一例。
另外,使用图5所示的热图像传感器30那样的旋转型(扫描型)的热图像传感器30向用户提供基础体温信息的情况下,优选在确认为用户正在睡觉时,提高用户附近的温度测量频率。由此,能够以更高精度推定基础体温。
作为使用旋转型的热图像传感器30提高任意的部分的温度测量频率的方法,采用仅在测定上述任意的部分的观察像素51的温度的期间降低转速的方法、仅往复测定想要提高测量频率的观察像素51的方法。
另外,空调装置10可以存储用户每天的起床时间,在起床时间附近的时间带提高用户的脸的温度的测量频率。由此,能够兼具耗电的减轻和基础体温的测量精度提高。
另外,可以根据用户的状态来变更整个观察区50的位置。图10A和图10B是用于说明根据用户的位置来变更整个观察区50的位置的例子的图。
如图10A所示的用户非睡觉中的整个观察区91、图10B所示的用户正在睡觉的整个观察区92那样,空调装置10可以具备用于根据用户的状态使整个观察区的位置变化的、热图像传感器13的设置角度变更部。
由此,用户在空调装置10的正下方(整个观察区91之外)睡觉的情况下,空调装置10能够变更整个观察区的位置而检测用户的脸部。这样的结构,能够减少热图像传感器13的受光元件的数量,因此能够低成本地实现热图像传感器13。再者,设置角度变更部具体为步进电机、伺服电机等旋转机构。
另外,可以将在预定时间内温度发生变化、且为30℃以上的观察像素51的位置确认为用户的身体的位置。此处的“预定时间”例如为1分钟~60分钟。满足这样的条件的多个观察像素51成为一个连续的情况下,空调装置10可以判断为一名用户的身体位于这些多个观察像素51的位置。
另外,作为另一例,可以将25℃以上的观察像素51的位置确认为用户的身体的位置。另外,可以将比室温高预定温度以上的高温的、且在预定时间内温度发生变化的观察像素51确认为用户的身体的位置。
另外,也能够根据成为一个连续的多个观察像素51的排列方式来掌握用户的姿势。
另外,空调装置10也能够根据形成被判断为用户的身体的位置的一个连续的多个观察像素51的纵宽(Y方向的长度)来推定用户的身高。这样的方法,与用户的身体相对应的观察像素51的纵宽会根据用户的姿势(站姿、坐姿等)而发生变动,因此难以准确地推定用户的身高。但是,通过定期地存储每个用户的观察像素51的纵宽的测量结果,能够根据观察像素51的纵宽的最大值来推定站立时的身高。
如果能够像这样推定用户的身高,则能够基于身高来识别用户,并按照每个用户不同的设定进行空气调节。例如,在每个用户期望的室温不同的情况下,空调装置10能够通过用户的识别,根据室内的用户而自动变更室温设定。
再者,根据用户与热图像传感器13(空调装置10)的距离,观察像素51的纵宽和身高的关系发生变化。因此,空调装置10可以具备推定用户与热图像传感器13的距离的手段。由此,能够更准确地推定用户的身高。
作为推定用户与空调装置10的距离的手段,采用测量空调装置10与地板的距离的手段。例如,如果激光聚焦式、超声波式等非接触距离测量装置设置于空调装置10的底面,则可以测量与地板的距离。
在空调装置10中,已知(预先确定)各观察像素51相对于热图像传感器13的方向(角度)。因此,空调装置10能够根据地面与热图像传感器13的距离,计算各观察像素51与空调装置10正下方的地面距离多远。即,也能够算出站在地板上的用户与空调装置10的距离。
像这样,通过计算用户与空调装置10的距离,能够更准确地推定用户的身高,更准确地识别个人。
另外,可以具备设定空调装置10与地板的距离的手段(遥控器设定等)。通过用户自身或空调装置10的安装人员输入空调装置10的设置位置的高度(从地板到设置位置的距离),能够更准确地测量用户的身高。
另外,空调装置10可以具备测量空调装置10的设置角度从垂直于地面的方向(铅垂方向)倾斜多少的手段。由此,即使是空调装置10的设置面不是垂直于地面的面(墙壁)的情况等、空调装置10被倾斜设置的情况,也能够更准确地推定用户的身高、用户与空调装置10的距离。
另外,空调装置10中,热图像传感器13可以具备照射观察区的照明手段,也可以与照明装置相邻。通过照射热图像传感器13的整个观察区50,能够使用户自身便于确认测量温度的部位(=照明的部位)。
因此,上述照明手段优选为仅对热图像传感器13的整个观察区50照射光的专用的照明手段。通过这样的照明手段,能够使用户准确地掌握整个观察区50的位置。
另外,热图像传感器13可以具备远红外光照射手段,也可以与远红外线照射手段相邻。并且,这样的情况下,热图像传感器13的光学系统优选被设计为:从上述远红外线照射手段向位于越远处的对象物照射远红外光,照射的结果所接收的远红外线光的密度越低。
这样的结构的空调装置10,能够通过将向观察区照射远红外光的情况下的热图像传感器13的热图像数据和未照射的情况下的热图像传感器13的热图像数据进行比较,从而掌握观察区内的各部位与热图像传感器13的距离。这是由于照射中的热图像数据和非照射中的热图像数据的变化量越大的观察像素51,成为越接近热图像传感器13的位置的观察像素51。由此,空调装置10能够掌握室内的气流障碍物(在空调装置10侧设置的柜橱等),能够进行使气流避开障碍物到达用户的控制。通过将风向改变为没有障碍物的方向等,可成为有效率的空气调节,实现耗电的削减。
另外,通过如上述那样掌握用户的姿势,空调装置10能够检测与用户的手、脚相对应的观察像素51。即,空调装置10能够测量与用户的手、脚相对应的观察像素51的温度。
在此,通过发明人的独自研究,了解到虽然在用户感觉舒适时的用户的手的温度存在个人差异,但大多数人的情况下手的温度为30℃附近时感觉最舒适。因此,空调装置10通过测定用户的手的温度,进行自动控制使得用户的手的温度成为30℃附近,能够节省用户调节室温的工夫。
另外,这样的自动控制,对于正在睡觉、孩子等自身难以进行空调装置的操作的用户,发挥防止过度的供暖、制冷的效果,也发挥省电效果。
作为上述自动控制,认为例如是在夏季,空调装置10进行制冷中,用户的手的温度低于30℃的情况下减弱制冷,用户的手的温度为30℃以上的情况下增强制冷的控制。再者,通过增加由热交换器18a实现的室内外的热的移动来增强制冷,通过减少由热交换器18a实现的室内外的热的移动来减弱制冷。热交换器18a为压缩机的情况下,通过增加转速来增强制冷,通过减少转速来减弱制冷。另外,对于冬季的供暖也是同样的。
如果以这样的用户的手的温度为基准来推定用户的温冷感,进行热交换器18a的控制(驱动、停止),则能够减少尽管用户的手的温度为30℃以上也进行供暖的状态、或尽管用户的手的温度为30℃以下也进行制冷的状态。即,能够谋求省电。
再者,用户越是处于高温多湿的环境中手的温度越会上升,并越感觉热。因此,可以在上述那样的自动控制中进行除湿来取代增强制冷。
另外,空调装置10具备热交换器18a,但在具备加热器、煤油的燃烧等发热手段(发热部)的空调装置和/或具备加湿、除湿功能来取代加热、冷却功能的空调装置中,也能够进行同样的控制。
例如可以设置成:用户的手的温度高的情况下,如果是供暖时,则减少热交换器18a的驱动功率而减弱加热,如果是制冷时,则增加热交换器18a的驱动功率而增强冷却。另外可以设置成:用户的手的温度高的情况下,减弱由上述发热手段进行的加热,减弱上述加湿,或增强除湿。这是由于,用户越是处于高温或高湿中手的温度越会上升,越是处于低温或低湿中手的温度越会降低。
另外,可以基于用户的脚的温度的测量,进行与上述手的温度同样的自动控制。
另外,也可以测量除了手、脚以外的部分的温度,进行同样的自动控制,但手脚、特别是手指和脚尖适合于测量用户的舒适性的指标。通过发明人的研究可知,作为温冷感和舒适性的指标,手脚的温度与其它部位的温度相比灵敏度高。因此,通过以手脚的温度为指标可实现更高精度的温度控制。
[用户界面]
对以上说明的空调装置10的用户界面进行说明。图11A、图11B和图11C是表示空调装置10的用户界面的一例的图。
图11A、图11B和图11C中,作为用户界面的一例,图示了设置有触摸屏等具备输入功能的显示部74的遥控器70。再者,用户界面的形式不限定于这样的方式,也可以是输入部(设定接收部)和显示部74分开的方式。另外,空调装置10的用户界面也可以不是这样的专用的遥控器。安装有应用程序的智能手机、平板终端也可以作为空调装置10的遥控器70使用。
空调装置10的用户界面具有以下特征。
以往的空调装置中,通常用户使用遥控器设定室温、风量、风向。与此相对,空调装置10如图11A所示,用户自身能够设定目标手温度或目标脚温度。由此,例如用户能够设定期望的手温度(足温度)作为目标温度。
另外,在图11A所示的用户界面中设定具体的手温度、脚温度的目标温度,但在用户界面中也可以显示例如“暖”“中”“冷”这样的选项(图表)。像这样显示图标的情况下,在用户界面上所显示的文字数量少,因此能够更大地显示图标,提高可视性。另外,没有掌握自身的最佳的手温度的用户,可以更简单地以自身的手温度为基准来选择空调控制。再者,“暖”、“中”、“冷”例如分别与用户的手温度31℃、30℃、29℃相对应。
另外,空调装置10可以是能够选择以手温度为基准来控制空调装置10的模式(手温度控制模式)和以脚温度为基准来控制空调装置10的模式(脚温度控制模式)的结构。该情况下,用户例如通过用户界面进行模式的选择。
例如图11A中,目标手温度由粗框包围,这表示用户选择了手温度控制模式。
用户例如在光脚时选择脚温度控制模式,在穿着拖鞋时选择手温度控制模式等,用户能够结合自身的状态(例如穿衣的状态)来变更模式。由此,空调装置10能够更准确地推定用户的温热舒适性,并向空调反映。
另外,如图11B所示,在用户界面中可以显示直观地表现出目前用户的体温的热图像(图11B中为人型的图标)。图11B中显示出根据用户的体温而着色(图11B中颜色的浓度,颜色越深的部分表示越高的温度)的图标。例如,体温高的部位显示为红色,体温低的部位显示为蓝色。
由此,用户能够一眼便掌握当前自己的体温。由此,用户容易确定目标手温度、目标脚温度的设定的标准。
再者,用户界面可以是能够根据图11B所示的画面直接使目标室温、目标手温度、目标脚温度变化的方式。例如考虑用户能够通过触碰与想要提升温度的部位相对应的用户界面上的区域、或进行磨擦等输入动作,来变更目标室温、目标手温度、目标脚温度的方式。
以下,对遥控器70(用户界面)的系统结构进行说明。图11D是表示遥控器70的系统结构的框图。
如图11D所示,遥控器70具备第一设定接收部71、第二设定接收部72、第三设定接收部73、显示部74、遥控器控制部75(控制部)和遥控器通信部76(通信部)。
遥控器70是具备热图像传感器13的空调装置10的用户界面,该备热图像传感器13用于生成表示对象区域(例如室内)的温度的分布的热图像。
第一设定接收部71接收室温的目标温度的设定。第一设定接收部71具体为与显示部74叠加的触摸屏(图11A所示的用于设定目标室温的区域),也可以是硬体键。
第二设定接收部72接收对象区域之中的特定部分的目标温度的设定。第二设定接收部72,作为特定部分的目标温度,接收对于人的脸的位置、人的手的位置和人的脚的位置之中的至少一者的目标温度的设定。第二设定接收部72具体为触摸屏(图11A所示的用于设定目标脚温度和目标手温度的区域),也可以是硬体键。
第三设定接收部73接收空调装置10的风向和风量的设定。第三设定接收部73具体为触摸屏(图11A所示的用于设定风量级别和风向的区域),也可以是硬体键。
如后述那样,第一设定接收部71和第二设定接收部72分别设定目标温度的情况下,第三设定接收部不接收风向和风量的设定。在此,“不接受设定”更详细而言意味着遥控器控制部75不将第三设定接收部73接收的输入确认为有效的输入,和/或遥控器控制部75不将第三设定接收部73接收的输入作为指令发送到空调装置10。
显示部74显示如图11A~图11C所示的图像。显示部74显示目标室温、目标脚温度、目标手温度、风向和风量。显示部74具体为液晶面板、有机EL面板。
另外,显示部74显示基于热图像数据而检测出的人的位置的温度。此处的人的位置包括人的脸的位置、人的手的位置和人的脚的位置之中至少一者。具体而言,显示部74通过如图11B所示的人型的图标的颜色来表示人的身体的温度,但也可以利用数字来表示温度。
再者,如后所述,第一设定接收部71和第二设定接收部72分别设定了目标温度的情况下,显示部74显示对第三设定接收部73的设定无效这一内容。具体而言,如图11C所示,显示部74将风向和风量一栏褪色(washout)显示(灰度显示)。
遥控器控制部75将与第一设定接收部71、第二设定接收部72和第三设定接收部73接收的设定相应的指令通过遥控器通信部76发送到空调装置10。另外,基于遥控器通信部76接收的热图像数据(与热图像相关的信息),使如图11B所示的表示体温的人型的图标显示于显示部74。
遥控器通信部76是遥控器控制部75将指令发送到空调装置10时所用到的通信模块。另外,遥控器通信部76从空调装置10(热图像传感器13)接收热图像数据。遥控器通信部76例如是利用红外线等的无线通信模块。再者,空调装置10设有进行与遥控器通信部76的通信的通信部。
[用户的舒适性]
用户的舒适性不仅受用户的体表温度的影响,也受用户的深部温度的影响。因此,可以像“脸温度和手温度”“颈温度和脚温度”那样,测量接近深部温度的部位(脸、颈等)的温度和末端体表温度(手、脚等)这至少2处的温度。由此,能够更准确地推定用户的舒适性,反映在空气调节上。
另外,空调装置10(图像处理部16a)可以基于热图像数据来识别用户是否穿戴着眼镜、口罩、手套、袜子、拖鞋等。另外,空调装置10可以具备基于上述检测结果,对用户通知由于用户穿戴着眼镜、口罩、手套、袜子、拖鞋等而导致温度的测量精度降低的装置。例如,通过在图11A和图11B的用户界面上显示警告,实现上述对用户的通知。
由此,能够使用户意识到处于温度的测量精度降低的状态,用户能够采取消除测量精度降低原因的应对、或切换为使用测量精度高的其它指标的模式之类的应对。
例如,在戴着手套时,用户界面上显示“由于戴着手套而使手温度测量精度降低。”,则用户能够切换为脚温度控制模式,或摘下手套。由此,可提高空调装置10的温度测量精度。
另外,此时,除了由文字显示进行的通知以外,可以采用由声音进行的通知手段。由此,可实时地进行对用户的通知。另外,如果采用声音和文字显示这两者的通知手段,则能够提高对难以听到声音的环境中的、或正在使用音响设备的用户等的通知精度。
再者,可以采用以下那样的方法来识别用户是否穿戴着口罩等穿戴物。用户是否戴着口罩,可以根据与眼睛相对应的观察像素51的温度和与嘴相对应的观察像素51的温度差来识别。在戴着口罩时,与嘴相对应的观察像素51的温度比没有戴着口罩时高。用户是否戴着眼镜,由于与眼睛相对应的观察像素51的温度降低,因此可以采用同样的方法进行识别。另外,用户是否戴着手套,可以通过与手掌相对应的观察像素51的温度和与上臂相对应的观察像素51的温度的比较进行识别,而对于袜子、拖鞋,可以通过与脚尖相对应的观察像素51的温度和与小腿相对应的观察像素51的温度的比较进行识别。
另外,通过热图像传感器13来识别是否穿戴着眼镜、口罩、手套、袜子、拖鞋等的情况下,各观察像素51的尺寸优选为10cm×10cm以下。通过观察像素51的尺寸设定为10cm×10cm以下,能够更准确地进行用户的穿戴物的有无的识别。空调装置10,根据机器种类,设定房间面积不同,各观察像素51的尺寸优选例如如果是6榻榻米(大约10m2)用的空调装置10则在距离3.6m的位置,如果是8榻榻米(大约13m2)用的空调装置10则在距离4.5m的位置,如果是12榻榻米(大约19m2)用的空调装置10则在距离7.2m的位置,成为10cm×10cm以下。另外,优选随着减小观察像素51的尺寸,观察像素51的总数超过512个。
另外,空调装置10可以基于热图像数据来测量用户的衣服的最表面的温度。由此,作为用户状态之一,推定用户穿着的衣服的隔热性(穿衣量)。衣服的最表面的温度越低,判断为衣服的隔热性越高,在判断为隔热性高的情况下,可以增强制冷(减弱供暖)。根据用户的穿衣量,温冷感和手、脚的温度的关系会发生变化,因此通过推定用户的穿衣量,并基于穿衣量来补正空调设定温度,可实现与用户的温冷感相结合的空气调节。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系也受到来自房间的辐射热的影响。因此,空调装置10优选具备测量房间内的温度分布的手段。由此,可实现将来自房间的辐射考虑在内的与用户的温冷感相结合的空气调节。再者,房间内的温度分布的测量例如可通过热图像传感器13进行。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系也受到湿度的影响。因此,空调装置10优选具备测量房间内的湿度的手段。由此,可实现将房间的湿度考虑在内的与用户的温冷感相结合的空气调节。再者,湿度的测量例如可使用一般的湿度计进行。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系也受到用户的运动量、活动量及姿势的影响。因此,空调装置10优选具备测量用户的运动量、活动量及姿势的手段。由此,可实现将用户的运动量、活动量及姿势考虑在内的与用户的温冷感相结合的空气调节。再者,用户的运动量、活动量及姿势可根据热图像传感器13取得的图像算出。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系会受到昼夜节律的影响而变动。因此,空调装置10优选具备测量当前时间的手段(计时部)。可实现将昼夜节律的影响考虑在内的与用户的温冷感相结合的空气调节。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系会受到饮食、洗澡等用户的行为的影响。因此,空调装置10优选具备掌握用户的饮食、洗澡等行为的手段。由此,可实现将用户的行为考虑在内的与温冷感相结合的空气调节。例如,用户正在吃饭,可以通过检测饭桌上的热源来掌握。另外,空调装置10可以根据用户在饭桌周围的停留时间、饭桌周围的用户的人数来掌握吃饭中的情况。另外,用户正在洗澡,可以基于用户的体温的信息来掌握。因此,用户正在吃饭和用户正在洗澡,都可以利用热图像传感器13来掌握。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系也受到季节的影响。因此,空调装置10优选具备测量日期时间、外部气温的手段。由此,可进行将季节考虑在内的与用户的温冷感相结合的空气调节。
另外,用户的温冷感和手脚的温度的关系也受到用户出汗的影响。因此,空调装置10优选具备测量用户的出汗量的手段。由此,可实现将出汗量考虑在内的与温冷感相结合的空气调节。测量用户的出汗量的手段,例如为测量皮肤的电导率的可穿戴式传感器、远红外区域的光谱传感器。
再者,用户的出汗量可以如以下那样推定。一般地,水分容易吸收波长为6-7μm的光。因此,例如空调装置10具备测量7μm以下的红外光的手段和测量7μm以上的红外光的手段,则能够根据通过2个测量手段接收的红外光的光量比来测量湿度分布。并且,如果用户周围的湿度比周围环境的湿度高,则推定为是由汗的蒸发导致的湿度的上升。像这样,空调装置10可以根据用户周围的湿度分布来推定出汗量。
另外,空调装置10也可以利用1.5μm、1.9μm等近红外的水分的吸收波长来进行同样的测量。如果采用这些利用红外线的光谱方式,则空调装置10能够非接触地测量用户的出汗量。即,空调装置10能够测量没有穿戴可穿戴式传感器的用户的出汗量。
另外,空调装置10可以采用上述远红外区域的光谱技术来测量脸、颈、手和脚等从衣服露出的部位的皮肤表面的水分,推定出汗量。
另外,空调装置10可以基于热图像数据来测量用户的鼻子的温度。由此,能够推定用户的精神压力状态。
另外,上述实施方式1中,对空调装置10利用手的温度、脚的温度来推定用户的温冷感,进行空气调节控制的例子进行了说明。在此,空调装置10可以基于热图像数据来测量用户的脸颊、鼻子、耳朵和下巴的任一处的温度。由此,能够更准确地推定用户的温冷感。另外,即使在用户穿戴着手套和拖鞋的状态下也能够准确地推定温冷感。
另外,通过热图像传感器13来测量用户的脸颊、鼻子、耳朵和下巴的任一处的温度的情况下,各观察像素51的尺寸优选为5cm×5cm以下。通过将观察像素51的尺寸设定为5cm×5cm以下,能够更准确地测量用户的鼻子温度。空调装置10,根据机器种类,设定部屋面积不同,优选例如如果是6榻榻米(大约10m2)用的空调装置10则在距离3.6m的位置,如果是8榻榻米(大约13m2)用的空调则在距离4.5m的位置,如果是12榻榻米(大约19m2)用的空调装置10则在距离7.2m的位置,观察像素51的尺寸成为5cm×5cm以下。另外,优选随着减小观察像素51的尺寸,观察像素51的总数超过512个。
另外,空调装置10可以基于热图像数据来测量用户的上半身的温度与下半身的温度的温度差。由此,能够判断用户是否容易着凉,因此空调装置10能够在供暖时增强对用户的脚部的供暖。另外可以设置为用户能够通过上述的用户界面选择是否利用这样的功能。由此,用户能够选择所期望的功能。
另外,设置有空调装置10的房间中存在多个用户的情况下,有时每个用户的手温度(脚温度)有所不同。因此,空调装置10优选具备能够设定优先级用户是谁的手段。由此,即使在存在手温度(脚温度)不同的多个用户的房间中,也能够进行将手温度(脚温度)作为目标值的空气调节控制。
优先级用户的设定,例如通过上述的用户界面进行。图11A中示出了作为优先级用户,从“A”“B”“Max”“Min”这四个选项(图标)之中选择“B”的例子。
例如,预先登记家庭成员的身高数据,则空调装置10能够如上述那样根据热图像数据来测量室内的用户的身高,对室内的用户进行识别。因此,也可以取代A、B,将预先登记的用户名(“父亲”、“姐姐”、个人姓名等)作为选项(图标)进行表示。
另外,选择了图11A的例子中所示的“Max”的情况下,空调装置10转换为以室内的用户之中手温度最高的用户的手成为目标手温度的方式进行控制的模式。另外,选择了图11A的例子中所示的“Min”的情况下,空调装置10转换为以室内的用户之中手温度最低的用户的手成为目标手温度的方式进行控制的模式。可以准备这样的模式作为选项。
另外,除了上述以外还可以准备以最接近空调装置10的位置的用户的体温为指标进行控制的模式和/或相反以最远离空调装置10的位置的用户的体温为指标进行控制的模式。另外,可以准备设定任意的位置,以最接近所设定的位置的用户的体温为指标的模式。
像这样,通过准备根据位置来选择用户,并以所选择的用户的体温为指标进行控制的模式,可实现对用户而言自由度高的控制。
另外可以设置成:在室内的多个用户的体温(手温度、脚温度)不同的情况下,如果是制冷时则向体温高的用户的方向送风,如果是供暖时则向体温低的用户的方向送风等,通过风向、风量的调节,对每个用户提供不同的周围温度环境。由此,能够提供多个用户都舒适的室内环境。
另外可以设置成:在用户为一人的情况下,以一名用户的2个以上的部位(例如手和脚)分别成为目标温度的方式,调节风向、风量。这样的情况下,例如图11C所示,在用户界面上,目标手温度和目标脚温度由粗框包围(由用户选择)。另一方面,为了像这样使2个以上的部位成为目标温度,必须控制风向、风量。
即,这样的情况下,用户无法设定风向、风量,因此风向、风量无法通过用户界面而设定。即,如图11C所示,在用户界面上,风向和风量为褪色显示(灰度显示)。再者,也可以代替褪色显示,通知无法设定变更风向和风量这一内容。
另外,空调装置10可以根据室内的热图像数据来掌握房间的布局。由此,能够进行与用户的行动相结合的空气调节。
例如,空调装置10能够检测正在睡觉的用户的脸的位置,因此也能够检测出用户的枕头的位置。并且,空调装置10能够在用户睡觉时,避开用户的脸进行送风,从而抑制脸部皮肤的干燥、喉咙的干燥。
另外,空调装置10可以检测餐桌的位置,并存储于空调装置10内的存储部。由此,能够将用户停留在餐桌附近的期间确认为正在吃饭,进行如果是冬季则减弱供暖等的控制。例如空调装置10能够将从预订的时刻(例如AM7:00)起用户停留10~60分钟的场所确认为餐桌。
另外,如果与餐桌相对应的观察像素51的温度为100℃~80℃,则空调装置10能够判断为用户正在吃火锅。在冬季作出这样的判断的情况下,空调装置10能够进行进一步减弱供暖等的控制。此时,如果是具备除湿功能的空调装置10则可以在减弱供暖的同时进行增强除湿。另外,可以由用户通过遥控器等的用户界面来选择是否利用这样的功能。由此,用户能够选择符合自身期望的功能。
[实施方式1的变形例]
以上,对实施方式1涉及的空调装置10进行了说明。再者,上述实施方式1中,对空调装置10设置于室内的情况进行了说明,但也可以用于车载而实现。再者,对于车载用的空调装置的具体例会在后面描述。
再者,实施方式1中,空调装置10利用热图像传感器13测量用户的手、脚的温度,但也可以利用具有通信部的可穿戴的温度测量装置(手表型的可穿戴终端、鞋(或袜子)内置的终端等)测量用户的手和脚的温度。这样的情况下,温度测量装置定期经由通信部向空调装置10通知用户的手和脚的温度,由此可得到同样的效果。再者,使用热图像传感器13的方式,具有能够测定没有将温度测量装置佩戴在身上的用户的手和脚的温度这一优点。
另外,实施方式1中,对内置有热图像传感器13的空调装置10进行了说明,但例如热图像传感器13和空调装置10也可以单独设置,通过通信部进行网络连接。这样的情况下,优选进行热图像传感器13和空调装置10的各自的设置位置的设定,而上述实施方式1中说明的一体型结构具有不需要设定设置位置这样的优点。
另外,实施方式1中,热图像传感器13、帧存储器15、运算处理部16等结构可以作为一体的模块而构成,搭载于空调装置10。另外,实施方式1中,热图像传感器13与其它结构(帧存储器15、运算处理部16等)可以作为单独的模块而构成,搭载于空调装置10。
另外,实施方式1中,在运算处理部16进行了说明的运算处理,可以是从外部安装的程序。外部既可以是存储有程序的记录介质(CD、外部存储器等),也可以是经由因特网从服务器(云服务器)安装。
在以下说明的实施方式2~5中也是同样的。
(实施方式2)
[成为实施方式2的基础的见解]
在实施方式2中对热图像传感器进行说明。首先,对成为实施方式2涉及的热图像传感器的基础的见解进行说明。
在实施方式1中说明的呈矩阵状配置有受光元件的热图像传感器20,由于受光元件数量多,因此尺寸变大、成本高。在此,通过缩小呈矩阵状配置的各受光元件,能够使热图像传感器20低成本化,但这样的情况下,由于灵敏度降低使得温度的测量精度降低。
另一方面,呈线状配置有受光元件的热图像传感器30与热图像传感器20相比,受光元件的数量少,因此成本低。但是,热图像传感器30测量1帧的热图像数据所需的时间长达几秒以上。因此,热图像传感器30难以测量人、宠物等运动的物体的运动(活动量)。
通过活动量的测量,能够进行将各用户的活动量考虑在内的空调装置的控制。例如,活动量多的用户体温会上升,因此通过测量活动量并进行制冷的增强、供暖的减弱,能够进行更适当的控制。
以往,关于设想活动量的测量的热图像传感器没有进行详细的研究。专利文献2中公开了下述方法:通过使以一维(1列)配置有受光元件的热图像传感器,在扫描方向的变更点偏移预定量后进行下一扫描,从而生成高分辨率的二维热图像数据。但是,在专利文献2中并没有对活动量的测量进行研究。实施方式2中的目的是构建便宜、适合于活动量的测量的热图像传感器。
[结构]
以下,对实施方式2涉及的热图像传感器的具体结构进行说明。在实施方式2中对热图像传感器的多个形态进行说明,但各形态只是一例。也可以将形态不同的各热图像传感器组合构成新的热图像传感器。
首先,对实施方式2涉及的热图像传感器的结构进行说明。图12是实施方式2涉及的热图像传感器的外观图。图13是用于说明实施方式2涉及的热图像传感器的温度分布的测定方法的图。
图12所示的热图像传感器1000与热图像传感器30同样地具备旋转部31和透镜33。热图像传感器1000与热图像传感器30不同在与具备2列呈线状排列的一维受光传感器32(一维受光传感器32a和32b)。
因此,热图像传感器1000能够同时测量温度的观察像素51,成为如图13所示分别包含于1×16的线观察区61a和线观察区61b这两者中的观察像素51。随着旋转部31的旋转,线观察区61a和61b分别沿图13的向右方向(X轴+方向)扫描。即,通过包含于线观察区61b中而测量了温度的观察像素51,之后包含于线观察区61a中再次测量温度。
因此,热图像传感器1000能够将成为线观察区61a的对象的各观察像素51的热图像数据和成为线观察区61b的对象的各观察像素51的热图像数据进行比较,测量两条线的测量时间差的热图像数据的变化(以下也记为热图像时间变化)。由此,热图像传感器1000能够检测是否存在人、动物等运动的物体。
即,根据热图像传感器1000,能够基于热图像时间变化进行下述判断。
(1)如果不存在热图像时间变化则不存在运动的物体
(2)如果热图像时间变化小则虽然存在运动的物体但运动速度慢(活动量小)
(3)如果热图像时间变化大则存在运动的物体且运动速度快(活动量大)
对于上述(2)、(3)的热图像时间变化和活动量的关系式,与在线观察区61a和61b中测量的时刻的差、对象物的运动的速度(预期范围)结合设定。例如,考虑下述关系式:计算各观察像素51的温度的时间变化,将其累计值(例如一纵列的累计值)定义为各纵线的热图像时间变化,活动量与其成正比。
另外,旋转部31为步进电机的情况下,优选1步的宽度为线观察区61a和61b的扫描方向的间隔的整数分之一(一维受光传感器32a和一维受光传感器32b的间隔的整数分之一)。由此,成为线观察区61b的对象的观察像素51在几步后成为线观察区61a的对象。即,通过在不同的时间测量同一观察像素51中的红外线量,能够利用更简单的处理更准确地检测运动的物体。
再者,利用与整个观察区50的一部分相对应的数量的受光元件,错开时间多次测量同一观察像素51的温度的情况下,优选受光元件是以扫描方向(旋转方向)为长边而配置的长方形。这样的结构,通过每次以受光元件的旋转方向的宽度以下的宽度使受光传感器旋转,可得到高S/N且在两个方向(X、Y方向)上提高了分辨率的热图像数据。
像这样,热图像传感器1000使用与整个观察区50的一部分相对应的数量的受光元件,错开时间多次测量同一观察像素51的温度。再者,基于这样的想法进行物体的活动量测量的热图像传感器,并不限定于热图像传感器1000这样的结构。
以下,对实施方式2涉及的热图像传感器的另一结构(变形例)进行说明。但在下述说明的例子之中,包含并没有在不同的时间测量所有相同的位置(同一观察像素51)的红外线量,而是在不同的时间测量从位置、面积不同的位置放射的红外线量的例子。即使是从位置、面积不同的位置放射的红外线量,只要利用从附近的区域或一部分重叠的区域放射的红外线量,也能够检测运动物体。
另外,以下为了简化,图示了受光元件的配置和旋转方向、以及同时进行温度测量的观察区(观察像素51)的形状和扫描方向。以下的变形例涉及的热图像传感器的结构,只要不特别说明,就是与热图像传感器30、1000同样的结构,具备旋转部31、受光传感器和透镜33。
再者,以下所示的各变形例都只是一例,也可以通过将各变形例组合构成不同形态的热图像传感器。
[实施方式2的变形例1]
图14的(a)是表示实施方式2的变形例1涉及的热图像传感器的图。
图14的(b)是表示图14的(a)所示的热图像传感器的观察区的图。
变形例1涉及的热图像传感器1300具备3列呈线状排列的一维受光传感器32(一维受光传感器32a、32b和32c)。即,使用热图像传感器1300的情况下,如图14的(b)所示,构建3列线观察区61a、61b和61c。因此,热图像传感器1300能够更准确地测量运动物体的运动量(速度)。
再者,如图14的(a)所示,优选一维受光传感器32a和一维受光传感器32b的间隔(此处的间隔意味着旋转方向上的间隔;以下同样)、与一维受光传感器32b和一维受光传感器32c的间隔不同。这是由于能够利用以多个不同的时间差取得的热图像数据来测量运动的物体,从而可实现运动物体的移动速度之差的更高精度的测量。
[实施方式2的变形例2]
图15的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例2涉及的热图像传感器的图。图15的(c)是表示图15的(a)所示的热图像传感器的观察区的图,图15的(d)是表示图15的(b)所示的热图像传感器的观察区的图。
变形例2涉及的热图像传感器具备1列一维受光传感器32即第一受光元件列(第一受光元件列1401a)、以及与第一受光元件列1401a在旋转方向上的间隔不恒定的第二受光元件群(第二受光元件列1402a或第二受光元件群1402b)。由此,变形例2涉及的热图像传感器能够高精度地测量运动物体的移动速度。
例如,在图15的(a)所示的热图像传感器1400a中,受光元件被配置为:越向垂直方向的下侧(Y轴-侧),属于第一受光元件列1401a的受光元件和属于第二受光元件列1402a的受光元件的间隔越大。因此,使用热图像传感器1400a的情况下,如图15的(c)所示构建线观察区61和斜线观察区1401。热图像传感器1400a能够更低成本地构成线观察区。
另外,图15的(b)所示的热图像传感器1400b,属于第二受光元件群1402b的受光元件以各自水平位置随机的方式配置。即,通过使用热图像传感器1400b,如图15的(d)所示构建线观察区61和非线观察区1402。热图像传感器1400b是能够高精度测量更小物体的移动速度的结构。
再者,图15的(a)中,第一受光元件列1401a和第二受光元件列1402a在X方向上的位置关系可以颠倒。即,第一受光元件列1401a可以配置为比第二受光元件列1402a更靠近X轴+侧。
另外,属于第一受光元件列1401a的受光元件和属于第二受光元件列1402a的受光元件的间隔,既可以设为越向Y轴+侧越大,也可以设为越向Y轴-侧越大。另外,对于在变形例3以后说明的热图像传感器中的受光元件的配置也是同样的。
[实施方式2的变形例3]
图16的(a)~(d)是表示实施方式2的变形例3涉及的热图像传感器的图。图16的(e)~(h)是表示图16的(a)~(d)所示的热图像传感器的观察区的图。
变形例3涉及的热图像传感器具备尺寸不同的多个受光元件。由此,能够兼具由尺寸大的观察像素(受光元件)实现的高的温度精度的确保、和由尺寸小的观察像素(受光元件)实现的高分辨率化。
例如,图16的(a)所示的热图像传感器1500a中,包含第一大小的受光元件的第一受光元件列1501a、和包含与第一大小在X方向上的大小不同的(X方向上的大小小的)第二大小的受光元件的第二受光元件列1502a平行配置。根据热图像传感器1500a,构建图16的(e)所示的观察区。像这样,在设有X方向上的宽度不同的受光元件的结构中,热图像数据的X方向上的分辨率提高。
另外,也可以像图16的(b)所示的热图像传感器1500b那样,分别包含第一大小的受光元件和第二大小的受光元件的、第一受光元件列1501b与第二受光元件列1502b相互平行配置。
具体而言,第一受光元件列1501b中,第一大小的受光元件和第二大小的受光元件在Y方向上交替配置。另外,第二受光元件列1502b中,第一大小的受光元件和第二大小的受光元件也在Y方向上交替配置。并且,在X方向上相邻的受光元件的组包含第一大小的受光元件和第二大小的受光元件。根据热图像传感器1500b,构建图16的(f)所示的观察区。像这样设置有X方向上的宽度不同的受光元件的结构中,热图像数据的X方向上的分辨率提高。
另外,像图16的(c)所示的热图像传感器1500c那样,包含第一大小的受光元件的第一受光元件列1501c、和包含与第一大小在X方向上的大小以及Y方向上的大小都不同的(都小的)第三大小的受光元件的第二受光元件列1502c平行配置。根据热图像传感器1500c,构建图16的(g)所示的观察区。像这样,通过具备X方向上的宽度和Y方向(垂直于扫描方向的方向)上的宽度都短的第三大小的多个受光元件,使X方向上的分辨率和Y方向上的分辨率提高。
另外,可以像图16的(d)所示的热图像传感器1500d那样,包含第一大小的受光元件的第一受光元件列1501d、和包含与第一大小在Y方向上的大小不同的(Y方向上的大小小的)第四大小的受光元件的第二受光元件列1502d平行配置。根据热图像传感器1500d,构建图16的(h)所示的观察区。另外,通过使第四大小的受光元件密集于特定的位置,尤其能够提高受光元件密集的特定的区域的分辨率。
[实施方式2的变形例4]
图17的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例4涉及的热图像传感器的图。
变形例4涉及的热图像传感器具有热容量不同的多个受光元件。具体而言,变形例4涉及的热图像传感器具备受光元件1601和比受光元件1601热容量小的受光元件1602这两种受光元件。
图17的(a)所示的热图像传感器1600a,仅包含受光元件1601的第一受光元件列1601a和仅包含受光元件1602的第二受光元件列1602a平行配置。另外,图17的(b)所示的热图像传感器1600b,第一受光元件列1601b和第二受光元件列1602b的任一者中,受光元件1601和受光元件1602都在Y方向上交替配置。并且,热图像传感器1600b,在X方向上相邻的受光元件的组包含受光元件1601和受光元件1602。
热图像传感器中,通过设置热容量不同的两种受光元件,能够兼具温度的测定精度的提高和运动更快的运动物体的测量。作为热容量不同的受光元件,例如使用不同厚度的热电堆。
[实施方式2的变形例5]
图18的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例5涉及的热图像传感器的图。变形例5涉及的热图像传感器具备由相互不同的材料制成的受光元件1701和受光元件1702这两种受光元件。具体而言,例如考虑受光元件1701为热电堆,受光元件1702为光电二极管的组合。
图18的(a)所示的热图像传感器1700a中,仅包含受光元件1701的第一受光元件列1701a和仅包含受光元件1702的第二受光元件列1702a平行配置。另外,图18的(b)所示的热图像传感器1700b中,在第一受光元件列1701b和第二受光元件列1702b的任一者中,受光元件1701和受光元件1702都在Y方向上交替配置。并且,热图像传感器1700b中,在X方向上相邻的受光元件的组包含受光元件1701和受光元件1702。
这样的结构与改变热电堆的厚度的结构(变形例4)相比成本增高,但在兼具温度精度提高和快的物体的测量方面更加优异。
[实施方式2的变形例6]
图19的(a)和(b)是表示实施方式2的变形例6涉及的热图像传感器的图。图19的(c)和(d)是表示图19的(a)和(b)所示的热图像传感器的观察区的图。
变形例6涉及的热图像传感器具备数量不同的多个受光元件列。具体而言,图19的(a)所示的热图像传感器1800a具备第一受光元件列1801a和与第一受光元件列1801a相比受光元件的数量少的(受光元件的数量为第一受光元件列1801a的一半)第二受光元件列1802a。图19的(b)所示的热图像传感器1800b具备第一受光元件列1801b和与第一受光元件列1801b相比受光元件的数量少的第二受光元件列1802b。热图像传感器1800a和热图像传感器1800b的不同在于,在第二受光元件列中离散地(每隔一个)配置还是连续地配置多个受光元件。
另外,根据热图像传感器1800a构建图19的(c)所示的观察区,根据热图像传感器1800b构建图19的(d)所示的观察区。由此,与热图像传感器1000相比能够减少受光元件的数量,因此热图像传感器1800a和1800b与热图像传感器1000相比能够低成本地检测运动物体。
再者,热图像传感器1800a的优点是不论运动物体的位置如何都能够检测运动物体这一点,热图像传感器1800b的优点是在受光元件密集的特定区域所检测的运动物体的检测精度高这一点。
[实施方式2的变形例7]
图20的(a)~(c)是表示实施方式2的变形例7涉及的热图像传感器的图。图20的(d)~(f)是表示图20的(a)~(c)所示的热图像传感器的观察区的图。变形例7涉及的热图像传感器具有多个受光元件列,各受光元件列中的各受光元件的排列在与旋转方向垂直的方向(Y方向)上偏移。图20的(a)所示的热图像传感器2000a具备2个受光元件列,图20的(b)所示的热图像传感器2000b和图20的(c)所示的热图像传感器2000c具备3个受光元件列。
根据热图像传感器2000a,如图20的(d)所示的线观察区1910和1911那样,构建各观察像素51的位置在Y方向上偏移的多个线观察区。同样地根据热图像传感器2000b,构建如图20的(e)所示的多个线观察区。由此,可得到高灵敏度且在Y方向上高分辨率化的热图像数据。
Y方向上的观察像素51的偏移量,在设有2列受光元件列的热图像传感器2000a的情况下,优选为各观察像素51(受光元件的)Y方向上的宽度的1/2,在设有3列受光元件列的热图像传感器2000b的情况下优选为1/3,在设有n列受光元件的热图像传感器的情况下优选为1/n(n为自然数)。由此,可利用更少的像素得到分辨率更高的热图像。
再者,在设有n列受光元件列的热图像传感器中,偏移量即使不为1/n也可得到高分辨率化的效果,但越接近1/n该效果越大。
另外,如图20的(d)和(e)所示,优选在线观察区的一端构建零散(不完整)观察像素1901~1906。换言之,优选热图像传感器2000a和2000b中,在受光元件列的端部设有Y方向上的长度与通常不同的受光元件(零散受光元件)。
例如,由热图像传感器2000a构建的零散观察像素1901和1904在Y方向上的长度为观察像素1907和1908的一半。另外,由热图像传感器2000b构建的零散观察像素1903和1905在Y方向上的长度为通常的观察像素51的3分之2,零散观察像素1902和1906在Y方向上的长度为通常的观察像素51的3分之1。由此,可得到温度精度更高的(S/N高的)热图像数据。再者,零散观察像素1901~1906在Y方向上的宽度,最优选与观察像素51的偏移量(偏移宽度)一致,能够使S/N更高,但在与观察像素51的偏移量不同的情况下也可得到一定的效果。
上述那样的零散观察像素是通过在热图像传感器设有像素尺寸小的受光元件而构建的。但是,零散观察像素也可以如图21所示通过利用温度已知的遮盖构件3801将位于受光元件列的端部的受光元件(该受光元件的像素尺寸与其它像素相同)的一部分遮盖(切边)而构建。
在此,利用图22来说明通过如热图像传感器2000a和2000b中所采用的像素偏移而实现的高画质化。图22是用于说明由像素偏移实现的高画质化的图。
首先,在图22的(a)所示的时刻(step1的时刻),零散观察像素1901中仅包含室内固定区划2001,观察像素1909中包含室内固定区划2002和室内固定区划2003这两者。
接着,图22的(b)表示从图22的(a)起2step后、即观察区从图22的(a)的状态起在扫描方向上移动2个像素量的时刻(step3的时刻)。在此时,观察像素1907中包含室内固定区划2001和2002,观察像素1908中包含室内固定区划2003和2004。
首先,根据step1(图22的(a))的时刻的零散观察像素1901的红外线的光量的数据来计算从室内固定区划2001放出的红外线的光量。
接着,根据step3(图22的(b))的时刻的观察像素1907的红外线的光量的数据与step1(图22的(a))的时刻的零散观察像素1901的红外线的光量的数据之差来计算从室内固定区划2002放出的红外线的光量。
进而,根据step1(图22的(a))的时刻的观察像素1909的红外线的光量的数据与如上述那样算出的室内固定区划2002的红外线的光量之差来计算从室内固定区划2003放出的红外线的光量。
进而,根据step3(图22的(b))的时刻的观察像素1908的红外线的光量的数据与如上述那样算出的从室内固定区划2003放出的红外线的光量之差来计算从室内固定区划2004放出的红外线的光量。
采用这样的方法,如果从各室内固定区划放出的红外线的光量的时间变化(step1与step3之间的变化)增大,则高画质化变得困难。因此,优选热图像传感器2000a中的2列受光元件列尽可能接近地配置。通过使由2列受光元件列构建的线观察区的测量时间间隔短,可实现进一步的高画质化(高精度化)。
另外,如图20的(c)所示的热图像传感器2000c那样,通过对热图像传感器2000a追加1列受光元件列,从而如图20的(f)所示,进一步构建线观察区2101。在此,线观察区2101是与线观察区1910和1911中的一者(在此为1910)不存在像素偏移的线观察区。
根据这样的结构,将线观察区1910的红外线的光量的数据和线观察区2101的红外线的光量的数据进行比较,由此能够推定从各室内固定区划放出的红外线的光量的时间变化(step间的红外线的光量的变化)。因此,可实现进一步的高画质化(高精度化)。
再者,在利用上述那样的像素偏移的高画质化中,考虑由于没有在热图像传感器2000a设置零散受光元件而导致没有构建零散观察像素1901的情况。这样的情况下,例如假定为与观察像素1907同样的红外线的光量,算出室内固定区划2001的红外线的光量。
再者,受光元件列的配置可以在X方向上偏移。图23是表示在X方向上受光元件列的配置偏移的情况下的观察区的一例的图。
如图23的(a)和(b)所示,多个线观察区的间隔(多个受光元件列的间隔)可以从各线观察区的宽度的整数倍起偏移。该情况下,如图23的(a)所示,优选间隔在线观察区为2列的情况下偏移1/2像素、在线观察区为n列的情况下偏移1/n像素。由此,可实现热图像数据的X方向上的高分辨率化。
另外,多个线观察区的间隔为各线观察区的宽度的整数倍的情况下,优选使旋转部31的1step的宽度(旋转量)小于受光元件的宽度(例如为一半或1/3)。这样的结构也可实现与上述使线观察区的间隔偏移的情况同样的热图像数据的高分辨率化。但是,从测定的高速化的观点出发,优选上述使线观察区的间隔偏移的结构。
另外,与上述使线观察区的间隔偏移的结构同样的高分辨率化,也可以通过遮光板来实现。图24是用于说明由遮光板实现的高解像度化的图。
如图24所示,在热图像传感器的附近设置至少一个遮光板2301(图24中设有2个遮光板),在位于整个观察区50的左右端部的线观察区的一部分中,可以遮断红外线。此时,对于配置遮光板2301的位置,只要能够遮断整个观察区50的端部的红外线,就不特别限定。由此,可实现与上述将线观察区的间隔错开的结构同样的高分辨率化。
另外,除了如图24所示在位于整个观察区50的左右端部的线观察区的一部分配置遮光板2301以外,例如可以在位于整个观察区50的上下端部的线观察区的一部分配置遮光板(未图示)。
更具体而言,可以代替利用图21所示的遮盖构件3801遮盖位于受光元件列的上下端的受光元件的一部分,例如在位于整个观察区50的上下端部的线观察区的一部分(与位于受光元件列的上下端的受光元件的一部分相对应的观察区)配置温度已知的遮光板(未图示)。
通过这样的结构,能够在位于受光元件列的上下端的受光元件的一部分,利用遮光板的温度得到与在没有遮光板的情况下接收的红外线的光量相对应的温度,因此能够在更大的范围中得到精度高的温度。
另外,通过在位于整个观察区50的上下端部的遮光板上设置热敏电阻(未图示),能够更准确地得到遮光板的温度。
[实施方式2的变形例8]
图25的(a)是表示实施方式2的变形例8涉及的热图像传感器的图。图25的(b)是表示图25的(a)所示的热图像传感器的观察区的图。如图25的(a)所示,变形例8涉及的热图像传感器中,相邻的受光元件的边界方向a和b相对于X方向和Y方向的任一方向都具有斜率。更具体而言,边界方向a与X方向和Y方向以45度的角度交叉,边界方向b与X方向和Y方向以45度的角度交叉。根据热图像传感器2500,构建图25的(b)所示的观察区(观察像素)。
通过这样的结构,构建观察像素的中心在X方向上错开1/2像素(此处的1像素相当于正方形的观察像素的对角线的长度)的2列线观察区,并且能够使各观察像素(各受光元件)的面积更大。
例如,如图23中说明的那样的结构,2列线观察区的间隔(X方向上的距离)至少为1像素以上。与此相对,热图像传感器2500的结构中,也能够使线观察区的间隔(X方向上的距离)为1像素以下,热图像传感器2500能够检测更高速的运动物体的运动。另外,热图像传感器2500,能够使各受光元件面积更大,通过受光元件面积变大而使温度的测定精度提高。
另外,在热图像传感器2500中,如果扫描方向(旋转方向)上的1step的宽度(旋转量)为1像素以下,则能够在X方向和Y方向这两个方向上进行热图像数据的高分辨率化。关于高分辨率化的原理与变形例7相同。
另外,根据热图像传感器2500,构建中心位置在X方向上错开的2列线观察区。因此,热图像传感器2500的运动物体的速度(活动量)测量精度高。
再者,该情况下,扫描方向(旋转方向)上的1step的宽度优选为1/n像素(例如1/2像素)。
受光元件的边界方向相对于X方向和Y方向的任一方向都倾斜的结构,并不限定于如图25所示的结构。图26是表示实施方式2的变形例8涉及的观察区的另一例的图。
图26所示的观察区,由1列受光元件列构建,在该受光元件列中,在与X方向和Y方向的任一方向都交叉的方向上排列有受光元件。关于构建图26所示的观察区的热图像传感器,通过将上述的图5中说明的热图像传感器30的一维受光传感器32倾斜配置可简单地实现,因此能够以低成本制作。另外,构建图26所示的观察区的热图像传感器,能够更快速地取得整个观察区的热图像数据。
另外,构建图26所示的观察区的热图像传感器,不仅是X方向,也能够与Y方向的扫描相对应。图27是用于说明Y方向的扫描的图。如图27所示,通过X方向的扫描而在整个观察区内检测出热源(人的脸)的情况下,上述热图像传感器仅对热源周边进一步沿Y方向进行扫描。由此,在通过X方向的扫描而检测出的热源为人体的情况下,所检测出的人体的身高测量精度提高。
再者,在变形例8涉及的热图像传感器中,可以配置大小不同的2种以上受光元件。图28是表示在变形例8涉及的热图像传感器中配置大小不同的2种以上受光元件的情况下的观察区的一例的图。
图28所示的观察区中包含通常尺寸的观察像素2602和比观察像素2602小的零散观察像素2601。通过这样的结构,可得到S/N更高的热图像数据。
再者,优选零散观察像素2601的一边的长度为观察像素2602的一边的长度的一半,由此可得到S/N更高的热图像数据。另外,在观察区中除了零散观察像素2601以外,还可以包含一边的长度为零散观察像素2601的一半的尺寸的(面积为1/4的)零散观察像素。由此,可得到S/N更高的热图像数据。
[实施方式2的变形例9]
图29是用于说明实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器的图。对与图12相同的要素附带相同标记,省略详细说明。图30和图31是实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器的外观图。
对于图12所示的热图像传感器1000的旋转中心是穿过旋转部31的中心的轴(旋转轴r1)进行了说明,但不限于此。也可以如变形例9涉及的热图像传感器1000a那样,将穿过透镜33的一部分的轴(旋转轴r2)作为旋转中心。以下,利用图30和图31进行具体说明。
如图30和图31所示,变形例9涉及的热图像传感器1000a具备旋转部31a、透镜33和红外线受光部34。
红外线受光部34具备分别接收红外线(也称为红外光)的多个红外线受光元件。红外线受光部34具备一维受光传感器32a、32b和基板34a。一维受光传感器32a、32b是多个红外线受光元件的一例,设置于基板34a,进行旋转驱动。再者,多个红外线受光元件,不限于作为实施方式2中说明的一维受光传感器32a、32b的情况,也可以是实施方式2及其变形例1~8中说明的任一种一次受光传感器。
透镜33使红外光照射红外线受光部34。更具体而言,透镜33如上所述由红外线的透过率高的硅、ZnS等构成,被设计为使从各方向入射的红外光照射一维受光传感器32a、32b的各自不同的红外线受光元件。另外,透镜33通过旋转部31a,以透镜33的一部分为中心旋转驱动。在此,透镜33的一部分例如是透镜33的光学中心即光心。图29和图30中示出了透镜33的光心33a。
基板34a形成有一维受光传感器32a、32b和透镜33。
旋转部31a使红外线受光部和透镜33以透镜33的一部分为中心旋转驱动。在此,旋转部31a例如将穿过透镜33的光心33a的轴(直线)作为旋转轴r2旋转驱动。本变形例中,旋转部31a如图31所示例如具有穿过透镜33的光心33a的旋转轴r2,利用旋转轴r2使基板34a旋转驱动。即,本变形例中,旋转部31a能够使一维受光传感器32a、32b和透镜33以透镜33的光心33a为中心旋转驱动,使一维受光传感器32a、32b扫描对象空间(观察区)。
通过像以上那样构成,能够使热图像传感器1000a的旋转中心与透镜的光心大致一致,因此能够使由热图像传感器1000a取得的红外线图像中的高温区域与低温区域的边界清晰。这是由于热图像传感器的旋转中心与透镜的光心的偏差越大,所得到的红外线图像中的高温区域与低温区域的边界越不清晰,对于理由等会在后面描述。因此,高温区域与低温区域的边界不清晰的红外线图像中无法以更好的精度确认人物等对象物体。
像这样,根据本变形例,能够以更好的精度确认由热图像传感器1000a取得的红外线图像中的人物等对象物体。
[实施方式2的变形例10]
上述的实施方式2等涉及的热图像传感器,基本上具备旋转部、各种形态的受光传感器(红外线受光部)、和透镜。但是,受光传感器和透镜随着使用有可能变脏。因此,为了防止受光传感器和透镜变脏,实施方式2等涉及的热图像传感器可以进一步具备盖。在此,盖只要是由聚乙烯、锗和硅等红外线透过率高的材料构成的即可。
但是,实施方式2等涉及的热图像传感器进一步具备盖的情况下,存在受光传感器不仅对检测对象物的温度,也对盖自身进行检测这样的问题。因此,受光传感器会检测该自身的温度,而无法准确地对检测对象物的温度进行检测。
另一方面,受光传感器即使检测了盖自身,但只要已知每时每刻的盖的温度和透过率,就能够进行补正处理,因此能够准确地对检测对象物的温度进行检测。即,实施方式2等涉及的热图像传感器可以进一步具备盖,只要能够进行补正处理,就能够准确地对检测对象物的温度进行检测。
因此,以下作为变形例10,对于为了进行补正处理,通过在盖内具备透过率不同的部位(低的部分),从而使热图像传感器能够取得每时每刻的盖的温度的热图像传感器的例子进行说明。
图32A~图32G是用于说明实施方式2的变形例10涉及的热图像传感器的盖的图。对于与图30、图31相同的要素附带相同标记,省略详细说明。
图32A中示出了改变盖构件的一部分的厚度的情况下的一例。
图32A所示的热图像传感器1000b还具备盖构件35。
透镜33使透过盖构件35的红外光照射红外线受光部34。
盖构件35配置于从透镜33观察的与红外线受光部34相反的一侧,并具有透光性。盖构件35如上所述,由聚乙烯、锗和硅等红外线透过率高的材料构成。另外,本变形例中盖构件35不通过旋转部31a而旋转驱动。换言之,旋转部31a不使盖构件35旋转驱动,而是使红外线受光部34和透镜33以透镜33的一部分为中心旋转驱动。
另外,盖构件35具有第1区域和第2区域,所述第1区域具有第1红外线透过率,所述第2区域具有比第1红外线透过率低的第2红外线透过率。盖构件35的第2区域和第1区域由同一构件构成,第2区域的厚度大于第1区域的厚度。
更具体而言,如图32A所示,盖构件35在第1区域中包含具有第1红外线透过率的构件35a,在第2区域中在构件35a上层叠具有第1红外线透过率的构件35b。构件35a和构件35b由同一构件构成。
像这样,图32A所示的热图像传感器1000b中,能够通过改变第2区域的构件的厚度,与第1区域相比降低第2区域的红外线透过率。在此,第1红外线透过率例如为40%以上,第2红外线透过率例如为20%以下。另外,对于透过红外线透过率低的第2区域的红外线,盖构件的温度的影响成为主导,对于透过红外线透过率高的第1区域的红外线,盖构件的温度的影响少,检测对象物的温度的影响成为主导。
因此,图32A所示的热图像传感器1000b,能够利用通过接收透过第2区域的红外线而得到的盖构件35的温度,对通过接收透过第1区域的红外线而得到的盖构件35和检测对象物的温度进行补正,得到检测对象物的温度。
再者,在盖构件内具备红外线透过率不同的部位的情况下的例子不限于图32A所示的情况。既可以是图32B所示的热图像传感器1000c,也可以是图32C所示的热图像传感器1000d。以下,以与图32A不同的地方为主进行说明。
图32B中示出了具有显示不同的红外线透过率的第1区域和第2区域的盖构件的与图32A不同的一例。
图32B所示的热图像传感器1000c还具备盖构件36。
透镜33使透过盖构件36的红外光照射红外线受光部34。
盖构件36配置于从透镜33观察的与红外线受光部34相反的一侧,并具有透光性。盖构件36如上所述由聚乙烯、锗和硅等红外线透过率高的材料构成。
另外,盖构件36与盖构件35同样不通过旋转部31a而旋转驱动。换言之,旋转部31a不使盖构件36旋转驱动,而是使红外线受光部34和透镜33以透镜33的一部分为中心旋转驱动。
盖构件36如图32B所示具有第1区域和第2区域。盖构件36例如由具有平板形状的透光构件构成。另外,盖构件36的曲率半径大于透镜33的球面的曲率半径。另外,在透镜33中,盖构件36侧的透镜球面的曲率半径与红外线受光部34侧的透镜球面的曲率半径不同的情况下,盖构件36的曲率半径大于较小的透镜球面的曲率半径。另外,在透镜33中,盖构件侧的透镜的形状和红外线受光部34侧的透镜的形状的任一者可以为平面形状。第2区域与透镜33的距离大于第1区域与透镜33的距离。更具体而言,入射到第2区域的红外光从第2区域射出的位置(脱离位置)与透镜33的旋转中心(光心33a)之间的距离的最小值,大于入射到第1区域的红外光从第1区域脱离的位置与透镜33的旋转中心之间的距离,无论所述入射到第1区域的红外光从第1区域脱离的位置在什么位置。
另外,穿过第2区域和透镜33的旋转中心的红外线之中,第2区域中的红外光的光路长度大于穿过第1区域和透镜33的旋转中心的红外光的第1区域中的光路长度。
该情况下,第1区域和第2区域的边界部分包含于第2区域。像这样,通过不使盖构件36旋转驱动,而是使红外线受光部34和透镜33以透镜33的一部分为中心旋转驱动,能够改变光路长度。由此,能够在盖构件36的第1区域中显示第1红外线透过率,在第2区域中显示低于第1红外线透过率的第2红外线透过率。
另外,作为盖构件36的形状,以平板形状为例进行了说明,但并不限定于此。盖构件36的形状例如可以由具有弯曲的板状形状的透光构件构成。另外,盖构件36的曲率半径大于透镜33的球面的曲率半径。
该情况下,在透镜33中,盖构件36侧的透镜球面的曲率半径与红外线受光部34侧的透镜球面的曲率半径不同的情况下,盖构件36的曲率半径大于较小的透镜球面的曲率半径。另外,在透镜33中,盖构件侧的透镜的形状和红外线受光部34侧的透镜的形状的任一者可以为平面形状。
通过采用这样的结构,与盖构件36为平板形状的情况相比,能够减小入射第2区域的红外光的入射角,因此能够提高透过第2区域的红外光的透过率。由此,与盖构件36为平板形状的情况相比,红外线受光部34能够检测的第2区域的范围变大。
再者,盖构件36与盖构件35相比,具有由于对盖构件的加工少从而能够低成本地实现这样的优点。另一方面,盖构件35与盖构件36相比,具有能够形成为小型且能够以高强度实现这样的优点。
图32C中示出了具有显示不同的红外线透过率的第1区域和第2区域的盖构件的与图32A不同的一例。
图32C所示的热图像传感器1000d还具备盖构件37。
透镜33使透过盖构件37的红外光照射红外线受光部34。
盖构件37配置于从透镜33观察的与红外线受光部34相反的一侧,并具有透光性。盖构件37如上所述,由聚乙烯、锗和硅等红外线透过率高的材料构成。
另外,盖构件37与盖构件35、36同样地,不通过旋转部31a而旋转驱动。换言之,旋转部31a不使盖构件37旋转驱动,而是使红外线受光部34和透镜33以透镜33的一部分为中心旋转驱动。
另外,盖构件37具有第1区域和第2区域,所述第1区域具有第1红外线透过率,所述第2区域具有比第1红外线透过率低的第2红外线透过率。盖构件37的第1区域包含具有第1红外线透过率的构件35a,盖构件37的第2区域包含构件35a和配置于构件35a上的吸收红外线的构件37a。在此,构件37a例如为红外吸收材料,既可以涂布于构件35a,也可以由吸收红外线的黑胶带制成。
盖构件37与盖构件36相比,具有能够形成为小型且能够以高强度实现这样的优点。
再者,图32B所示的热图像传感器1000c不限于具备上述的盖构件36的情况。如图32F所示,热图像传感器1000c在盖构件36的第2区域可以还具备构件38或构件39。
在此,构件38如图32F所示配置于盖构件36的与透镜33相反侧的第2区域内。构件38如图32D所示包含以一定的间隔配置的具有透光性的多个板状构件。
另一方面,构件39如图32F所示配置于盖构件36的与透镜33相反侧的第2区域内。构件39如图32E所示包含周期性排列的具有透光性的分隔构件。
像这样,图32F所示的热图像传感器1000c通过进一步具备构件38或构件39,能够使盖构件36的第2区域的红外线透过率(第2红外线透过率)与第1区域的红外线透过率(第1红外线透过率)更明显地不同。
并且,图32F所示的热图像传感器1000c通过进一步具备构件38或构件39,能够增强盖构件36的第2区域的结构,因此也发挥能够增强盖构件36整体的结构这样的效果。
另外,同样地,图32A所示的热图像传感器1000b也可以具备构件38或构件39。该情况下,如图32G所示,热图像传感器1000b具备构件38或构件39来代替构件35b即可。
由此,图32G所示的热图像传感器1000b通过具备构件38或构件39来代替构件35b,能够增强盖构件36的第2区域的结构,因此也发挥能够增强盖构件36整体的结构这样的效果。
以上,根据本变形例的热图像传感器,能够利用通过接收透过第2区域的红外线而得到的盖构件的温度,对通过接收透过第1区域的红外线而得到的盖构件和检测对象物的温度进行补正。由此,能够准确地对检测对象物的温度进行检测。即,根据本变形例的热图像传感器,即使检测了盖构件自身的温度,也能够得到每时每刻的盖构件的温度和透过率,因此能够通过补正处理准确地对检测对象物的温度进行检测。
再者,本变形例中,对旋转部31a匀速(即以一定的速度旋转)扫描对象空间(观察区)进行了说明,但并不限定于此。也可以在盖构件的红外线透过率不同的区域中改变扫描速度(转速)。
即,旋转部31a可以使红外线受光部34接收透过第1区域的红外光的期间的第1转速、与红外线受光部34接收透过第2区域的红外光的期间的第2转速不同,使红外线受光部34和透镜33旋转驱动。
在此,第2转速可以比第1转速快。这是由于为了提高通过红外线透过率高的第1区域的红外线的受光灵敏度,优选减慢接收通过第1区域的红外线的期间的扫描速度(转速)。如果提高通过红外线透过率高的第1区域的红外线的受光灵敏度,则能够提高来自观察优先级高的对象空间(观察区)的红外线的受光灵敏度。另一方面,可以加快接收通过第2区域的红外线的期间的扫描速度(转速),只要能够仅测量盖构件的温度即可。
再者,本变形例的热图像传感器只要能够仅测量盖构件的温度即可,因此可以限定接收通过第2区域的红外线的期间。例如,可以在本变形例的热图像传感器的扫描开始时接收通过第2区域的红外线之后,每隔预定期间接收通过第2区域的红外线。
另外,在盖构件的第2区域是与第1区域相比极小的区域的情况下,第2转速可以比第1转速慢。这是由于为了测量盖构件的温度,需要切实地接收通过极小的第2区域的红外线。
[实施方式2的变形例11]
实施方式2和变形例1~10涉及的热图像传感器可以搭载于例如微波炉等电子烹饪设备。以下,对该情况的例子进行说明。
图33A是表示实施方式2的变形例11涉及的电子烹饪设备的一例的图。图33B是表示实施方式2的变形例11涉及的电子烹饪设备的功能结构的一例的图。图34是表示实施方式2的变形例11涉及的热图像传感器的配置方法的图。图35是表示比较例中的热图像传感器的配置方法的图。
图33A所示的电子烹饪设备2900具备载置板2901、顶板2902和受光传感器2903。电子烹饪设备2900作为功能结构具备受光传感器2903、控制部2904和照射部2905。
载置板2901载置作为烹饪对象的对象物(例如对象物2906)。
受光传感器2903例如为热图像传感器1000a,配置于顶板2902。由此,热图像传感器1000a配置于顶板2902,从而能够扫描电子烹饪设备2900内部的大范围。再者,受光传感器2903不限于热图像传感器1000a的情况。既可以是实施方式2的变形例10中说明的热图像传感器1000b~1000d,也可以是实施方式2和变形例1~8中说明的热图像传感器。
另外,热图像传感器1000a的旋转部31a旋转驱动时的旋转轴r2与顶板2902大致平行。在此,例如图35所示的比较例,将热图像传感器1000a的旋转轴r2与顶板2902大致垂直地配置的情况下,热图像传感器1000a的正下方的对象物2906成为死角而无法扫描。对此,例如图34所示,通过将热图像传感器1000a的旋转轴r2与顶板2902大致平行地配置,能够扫描热图像传感器1000a的正下方的对象物2906。
照射部2905对烹饪对象物照射红外光。照射部2905具备例如卤素灯、电热丝等红外光源(未图示)。照射部2905能够控制在电子烹饪设备2900的内部红外光源的照射区域。
红外光源可以具有多个仅照射电子烹饪设备2900的内部的一部分区域的光源。该情况下,能够通过选择照射部2905照射的光源来控制照射区域。另外也可以设为红外光源具有1个光源。该情况下,照射部2905可以进一步在该光源与烹饪对象物之间具备光遮蔽手段,通过利用光遮蔽手段遮蔽光源的照射区域而设定优选的区域。再者,关于红外光源,具有多个光源与具有1个光源的情况相比效率高,因而优选。
另外,控制部2904控制电子烹饪设备2900的运行。控制部2904例如控制用于发挥电子烹饪设备2900的基本功能即由电磁场实现的电子烹饪功能的运行。另外,控制部2904控制照射部2905,以使得红外光源照射基于从受光传感器2903取得的红外线图像而确定的对象物2906的位置。
例如,控制部2904在基于从受光传感器2903取得的红外线图像而确定的对象物2906的温度达到预定的温度时,结束运行。像这样,电子烹饪设备2900通过具备受光传感器2903,能够使对象物2906达到与优选的温度更接近的温度。
在此,控制部2904可以在基于从受光传感器2903取得的红外线图像而确定的对象物2906的温度上升的速度慢预定程度以上的情况下,控制照射部2903,以使得红外光源照射对象物2906的位置。像这样,电子烹饪设备2900通过具备受光传感器2903和照射部2905,能够基于由热图像传感器测量的结果仅对温度上升慢的加热区域(对象物2906)集中加热。由此,电子烹饪设备2900能够抑制对象物2906的温度不均,并且进行使对象物2906达到与优选的温度更接近的温度的运行。
另外,也考虑到存在多个对象物2906且温度上升速度不同的情况,在饭盒的分区等中的食品等对象物2906内存在温度上升速度不同的多个区域的情况。这些情况下,控制部2904可以根据基于从受光传感器2903取得的红外线图像而确定的对象物2906的温度上升的速度的不同,将用于加热的功率抑制为较低,进行减慢加热速度的运行。由此,能够抑制加热速度的不均,从而能够使对象物2906全体达到与优选的温度更接近的温度。
再者,对电子烹饪设备2900具备照射部2905进行了说明,但并不是必须的结构。电子烹饪设备2900也可以不具备照射部2905。
另外可以设置成:电子烹饪设备2900还具备非接触的水分测量装置,水分测量装置具备1.2μm~1.6μm的红外光源和受光部。电子烹饪设备2900通过具备水分测量装置,能够对烹饪对象物照射含有上述波长的红外光,接收在对象物2906表面反射的红外光,从而计算对象物2906表面的红外光吸收率。由于波长为1.2μm~1.6μm的红外光容易被水吸收,因此表面的红外吸收率越高,能够推定对象物2906表面的水分含有率越高。
因此,通过电子烹饪设备2900还具备水分测量装置,能够进行一边测量对象物2906的水分量一边加热的运行,从而能够进行控制加热输出以使对象物2906的水分量成为期望值的运行。
另外,在电子烹饪设备2900具备照射部2905的情况下,电子烹饪设备2900求出对象物2906内的水分量的分布(参差变动),控制照射部2905的照射区域,由此能够减弱对于在加热烹饪中水分量的减少剧烈的照射区域的加热等,减轻每个区域的水分量的不均。由此,能够抑制对象物2906的温度极度升高,或对象物2906的水分量极度减少。由此,发挥能够抑制对象物2906即食品的味道变差的效果。
[实施方式2的变形例12]
实施方式2的变形例9中,对热图像传感器的旋转中心与透镜的光心大致一致的情况下的例子进行了说明。
通过利用实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器,能够确认在设置有该热图像传感器的设备中该热图像传感器的旋转轴、视野中心是否偏移。以下,利用附图对该情况下的例子进行说明。
图36是表示实施方式2的变形例12涉及的热图像传感器的一例的图。再者,对与图31相同的要素附带相同标记,省略详细说明。
图36中示出了在实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器1000a上安装有盖构件35,在与该热图像传感器1000a分开预定距离的位置,作为温度不同的构件配置有热的构件38以及冷的构件39a和39b的状态。
热的构件38是具有比冷的构件39a和39b高的温度的构件。冷的构件39a和39b是具有比热的构件38低的温度的构件。它们的温度差越大越好,但只要能够从热图像传感器1000a取得的热图像中高精度地识别出存在于冷的构件39a和39b之间(间隙)的热的构件38即可。
另外,从热图像传感器1000a观察,热的构件38设置于冷的构件39a和39b之间,冷的构件39a和39b之间(间隙)被设置为包含热图像传感器1000a的视野中心的位置。
由此,实施方式2的变形例12涉及的热图像传感器1000a,通过取得温度不同的构件即热的构件38以及冷的构件39a和39b的热图像,能够确认热图像传感器1000a的旋转轴r2、视野中心是否偏移。
图37是表示设置有图36所示的热图像传感器1000a的设备的一例的图。
图37中作为设备的一例示出了空调机10A。该空调机10A中,热图像传感器13A设置于传感器设置空间131。
空调机10A除了图37所示的结构以外,与图1所示的空调装置10相同,因此省略详细说明。
热图像传感器13A是图36所示的热图像传感器1000a。热图像传感器13A中,旋转中心与透镜的光心大致一致即可,因此也可以是实施方式2的变形例9涉及的热图像传感器1000a。
传感器设置空间131是设置热图像传感器13A的空间。本变形例中,在传感器设置空间131的端部设置有中心穿孔的低温构件132、和高温构件133。
从图像传感器13A观察,低温构件132和高温构件133设置于测量对象区域的相反侧和/或旁边等不给测量对象区域带来影响的位置。图36所示的例子中,作为从热图像传感器13A观察的旁边的位置,设置于传感器设置空间131的右侧的端部。
低温构件132是图36中的冷的构件39a和39b。低温构件132是非发热构件,例如可以是在传感器设置空间131的内侧面穿孔的构件。该孔如上所述预先形成为从热图像传感器13A观察时成为视野中心的位置。
高温构件133是图36中的热的构件38。高温构件133是发热构件,例如可以是与传感器设置空间131相邻的空调机10A的电路。这是由于如果是空调机10A的电路,则会在空调机10A的使用中发热。当然也可以是与该电路相独立的专用构件。
像这样,空调机10A通过设置温度不同的构件,能够确认热图像传感器13A的旋转轴是否倾斜,或热图像传感器13A的视野中心是否偏移。由此,能够通过在热图像传感器13从设计中心偏移而设置的情况等进行补正,由此适当地设定检测对象空间(观察区)。
[其它变形例]
实施方式2涉及的热图像传感器,基本上与热图像传感器30和1000相同,具备旋转部31、各种形态的受光传感器、和透镜33。
但是,热图像传感器的结构并不限定于这样的结构。例如,也考虑了不设置旋转部31的结构。图38是表示使受光传感器(受光元件)移动的结构的热图像传感器的一例的图。
图38所示的热图像传感器2700,与图2中说明的热图像传感器同样地具备透镜22,并且与图15的(a)所示的热图像传感器1400a同样地具备配置有受光元件的受光传感器2701。受光传感器2701在透镜22的背面(观察对象的相反侧)移动(扫描)。再者,热图像传感器2700作为一例构成与热图像传感器1400a同样的观察区,但热图像传感器2700中的受光元件的配置可以根据光学系统的结构而左右、上下颠倒。
另外,也可以通过除了受光传感器以外的构成要素移动来进行扫描。图39是表示通过除了受光传感器以外的构成要素移动来进行扫描的热图像传感器的一例的图。
如图39所示,热图像传感器2800具备反射镜2801、透镜2802和受光传感器2803。反射镜2801将从观察对象放射的红外线反射,使其入射到透镜2802。受光传感器2803接收由反射镜2801反射并通过透镜2802的红外线。
该例中,受光传感器2803自身不移动或旋转,而通过反射镜2801旋转来进行扫描。再者,反射镜的旋转通过驱动部(未图示)等进行。
另外,热图像传感器2800中,在反射镜2801与受光传感器2803之间配置透镜2802,但透镜2802既可以贴合在反射镜2801的反射面上,也可以配置于反射镜2801与观察对象之间。另外,也可以是省略透镜2802,使反射镜2801成为凹面镜那样的结构。
再者,热图像传感器2700和2800中,受光元件的配置为图15的(a)所示的配置,但也可以是除此以外的配置。
另外,上述实施方式2所示的能够测量运动物体和/或高分辨率化的热图像传感器的观察像素的配置、图像处理方法,能够普遍适用于通过使用线传感器扫描而生成图像的图像传感器。这样的观察像素的配置、图像处理方法,例如也可以用于在工厂的生产线中所使用的采用线传感器的检查装置。
另外,通过使实施方式1涉及的空调装置10具备实施方式2涉及的热图像传感器,空调装置10能够更准确地检测用户,测量用户的体表温度从而进行空气调节。
[总结]
实施方式2涉及的热图像传感器,具备检测观察区(以下也记为检测区域)的红外线的多个红外线受光元件(以下也记为红外线检测元件)、和为了使多个红外线检测元件检测成为1个热图像的对象的区域的红外线而沿扫描方向扫描检测区域的扫描部。并且,多个红外线检测元件包含在预定方向(例如旋转部31的旋转方向)上的配置位置不同的红外线检测元件。在此,预定方向在多个红外线检测元件的配置中相当于扫描方向。
例如,多个红外线检测元件如图15所示的第二受光元件列1402a那样,在与预定方向和垂直于预定方向的方向的任一方向交叉的方向上排列配置。
另外,例如多个红外线检测元件包含分别由多个红外线检测元件的一部分构成、在预定方向上的位置相互不同的多个元件列。这样的元件列的一例为图12、图14等所示的一维受光传感器32a、32b和32c。
另外,多个元件列可以包含由在与预定方向垂直的方向上排列的红外线检测元件构成的元件列,以及由在预定方向上、和与垂直于预定方向的方向的任意方向交叉的方向上排列的红外线检测元件构成的元件列。这样的元件列的一例为图15的第一受光元件列1401a和第二受光元件列1402a。
另外,如图19所示,多个元件列之中,构成一个元件列的红外线检测元件的数量,可以与构成其它元件列的红外线检测元件的数量不同。
另外,如图17和图18所示,多个红外线检测元件可以包含形状、热容量、大小和材料的任一者不同的至少2种红外线检测元件。
另外,实施方式2涉及的热图像传感器的扫描部,可以通过使多个红外线检测元件在预定方向上移动而沿扫描方向扫描检测区域。这样的扫描部例如为旋转部31。
另外,上述扫描部可以通过移动使来自对象物的红外线入射多个红外线检测元件的光学系统而沿扫描方向扫描检测区域。这样的扫描部,例如是将图38所示的透镜22驱动的结构、使图39所示的反射镜2801旋转的结构。
实施方式2涉及的热图像传感器比呈矩阵状配置有红外线检测元件的热图像传感器20便宜,并且比呈线状配置有红外线检测元件的热图像传感器30更适合人的活动量的测定。
(实施方式3)
在实施方式3中,对基于车内的温度分布而进行车内的空气调节的车载空调装置和运输设备进行说明。再者,实施方式3涉及的车载空调装置,由于是将实施方式1涉及的空调装置10应用于运输设备,因此省略部分重复说明。
另外,实施方式3涉及的运输设备是具备实施方式1或以下所示的空调装置、各种测量装置(湿度计、散射光量测量装置等)的运输设备。在本实施方式中,对将具备热图像传感器的空调装置应用于运输设备的例子进行说明,但也可以是具备热图像传感器的运输设备。
实施方式3涉及的车载空调装置具备热交换装置和送风装置,通过将从车内进入空调装置内的空气加热或冷却并向车内放出从而进行车内的空气调节。另外,与实施方式1同样地,通过具备测量用户的温度的装置,基于用户的体表温度来控制热交换装置和送风装置,从而能够进行与用户的状态相结合的空气调节。
[结构]
以下,对实施方式3涉及的车载空调装置的结构的2个例子进行说明。图40是表示实施方式3涉及的车载空调装置的第1例的图。图41是表示实施方式3涉及的车载空调装置的第2例的图。图40所示的车载空调装置3100和图41所示的车载空调装置3200,作为热交换装置具备压缩机3000,并且还具备蒸发器3001、冷凝器3002、接收器3003。
首先,对制冷时的动作进行说明。由压缩机3000压缩的制冷剂被投入冷凝器3002,通过外部气体进行冷却。由此进行了液化的制冷剂被送到接收器3003。被送到接收器3003的制冷剂分离为已液化的制冷剂和未液化的制冷剂,通过干燥机等除去水分。
已液化的制冷剂,从膨胀阀的微小喷嘴孔喷射到蒸发器3001内气化,取得蒸发器3001周围的热,由此使蒸发器3001冷却。由吸气装置3005从车内吸入的空气与被冷却的蒸发器3001接触,通过送风装置3004返回车内。从送风装置送到车内的空气,由于接触蒸发器3001而被冷却,因此能够降低车内的空气的温度。
另外,在供暖时采用与一般的车载空调装置同样地利用发动机的排热的方法。但电力运输设备等发热量小的车的情况下,优选与用于家庭等的空调装置同样地利用压缩机进行供暖,由此成为效率更高的车载空调装置。
车载空调装置3100和3200具备如上述那样将车内的空气加热或冷却的装置,并且具备测量用户的温度的装置。以下对测量用户的温度的装置进行说明。
车载空调装置3100为了测量用户的温度,在方向盘、座椅等与用户接触的部位设置温度传感器3006。
与此相对,车载空调装置3200为了测量用户的温度,在车内设置热图像传感器3101。在此,热图像传感器3101可以是任意热图像传感器。作为热图像传感器3101,例如采用在实施方式1、2和4中说明的热图像传感器。
像车载空调装置3100那样使用多个温度传感器的方法,在能够更低成本地测量用户身体各部位的温度这一点上优选。与此相对,像车载空调装置3200那样使用热图像传感器3101的方法,在能够通过1个传感器来实现方向盘、座椅接触不到的部位的测量、车内的环境温度的测量这一点上优选。
另外,可以并用接触型的温度传感器和热图像传感器这两者。由此,能够测量用户身体更多部位的温度,能够更准确地进行与用户的体表温度相结合的空气调节。
再者,车载空调装置3200的系统结构与在实施方式1中说明的空调装置10(或空调装置10a)相同,因此省略详细说明。车载空调装置3200与实施方式1同样地基于热图像传感器3101的输出,计算用户就坐的座椅的位置、用户的体表温度、用户周围的车窗玻璃等的温度。另外,通过车载空调装置3200的设备控制部调节压缩机的转速、风量,进行与用户的状态、环境相结合的空气调节。
另外,优选热图像传感器3101的观察区(未图示)中至少包含司机座位的一部分,由此能够进行与司机的体表温度相结合的空气调节。
另外,热图像传感器3101的观察区中可以仅包含司机的方向盘周边。由此,能够利用最小限度的观察区进行与司机的体表温度(手的温度)相结合的空气调节。热图像传感器3101与设置于方向盘的接触式的温度传感器不同,无论用户握的方向盘的位置如何,都能够即时测量用户的手的温度。另外,由于观察区小,可低成本低得到分辨率高的热图像数据,也能够提高手温度测量精度。
另外,热图像传感器3101的观察区中除了司机座位以外还可以包含乘客座位。由此,能够进行分别与司机和乘客座位上的同行者相结合的空气调节。
另外,热图像传感器3101的观察区中可以如图41所示的观察区3102那样包含后排座椅。由此,能够进行与包含后排座椅的同行者在内的各同行者的体表温度相结合的空气调节。
另外,在实施与多个用户相结合的车内的空气调节的情况下,优选车载空调装置3100和3200具备多个送风装置。由此,车载空调装置3100和3200能够准确地调节各用户的周围的空气温度。
另外,更优选车载空调装置3100和3200具备多个吸气装置。由此,车载空调装置3100和3200能够准确地调节各用户周围的空气温度。
[用户界面]
另外,车载空调装置3100和3200优选具备用户界面。车载空调装置3100和3200特别优选具备在实施方式1中利用图11A~图11C说明的用户界面。
另外,上述送风装置、吸气装置和用户界面最优选按每个座椅单独设置。由此,就坐在各座椅的用户能够各自设定温度。
另外,上述送风装置、吸气装置和用户界面优选为一体型。可实现更便宜的车载空调装置。
另外,没有按每个座椅设置送风装置的运输设备中,优选能够从上述用户界面上选择以乘车中的坐在哪个座位上的用户为优先。该情况下,车载空调装置3100和3200进行空气调节以使所选择的用户的体表温度成为目标温度。这与按每个座椅单独设置送风装置的情况相比,可实现便宜的车载空调装置。
另外,没有按每个座椅设置用户界面的运输设备中,可以设置能够掌握全部座椅的状态的用户界面。图42是表示实施方式3涉及的用户界面的一例的图。如图42所示的用户界面设置于司机座位周边,从而使司机能够控制所有座椅的空气调节。
另外,图42的用户界面对各座椅附带表示座椅的位置的A~E等标记,在各座椅上显示人型的图标。人型的图标中,各用户的体表温度由颜色表示(在图中以颜色的深浅表示)。人型的图标在座椅上存在用户的情况下以实线表示,在座椅上不存在用户的情况下以虚线表示。由此,可更直观地掌握车内的用户的状态。另外,根据热图像数据来判断是否存在用户。例如,将是否存在30℃以上的物体作为判断条件。
另外,用户界面中显示与各用户相对的目标温度,可以由每个用户变更目标温度。图42的用户界面中显示出指示A座椅的图标的脚的框和指示B座椅的图标的手的框,在各框的内部显示出目标温度。这意味着对于A座椅的用户设定脚的温度28℃为目标,对于B座椅的用户设定手的温度30℃为目标。
另外,对于C座椅的图标,显示了没有指示图标的部位的框,这意味着对于C座椅的用户设定环境(周围的空气的)温度25℃为目标。
通过这样的显示,能够一眼便掌握车内的目标温度。
另外,如图42所示,用户界面中可以显示方向盘的标志。由此,能够更直观地掌握司机的位置。
另外,如图42所示,在车载空调装置3100和3200搭载于电动汽车、燃料汽车等的情况下,可以根据剩余燃料和当前的空调的设定状态来推定能够行驶的剩余距离,并显示推定出的距离。由此,用户能够实时地掌握剩余的可行驶距离。
另外,如图42所示,用户界面中可以显示与目的地的距离和目的地到达概率。由此,用户能够考虑到目的地到达概率,调节空气调节。
另外,如图42所示,用户界面中可以包含使可行驶距离和目的地到达概率增减的手段(例如三角形的图表)。由此,能够从空气调节和目的地到达概率之中选择用户优先考虑的一方。
例如,用户将可行驶距离设定为110km时,为了实现所设定的可行驶距离,自动变更对于各用户的目标温度(设定温度)。为了延长可行驶距离,在供暖的情况下降低各用户的设定温度,在制冷的情况下提高各用户的设定温度。
与目的地到达概率的情况同样地,例如用户将目的地到达概率设定为90%的情况下,变更目标温度以使目的地到达概率变为90%。
另外,热图像传感器3101的观察区3102中可以包含车窗玻璃。通过车载空调装置3200测量车窗玻璃的温度,能够考虑从车窗玻璃对用户的辐射热。由此,车载空调装置3200能够更准确地测定用户的温冷感,实现与温冷感相应的空气调节。
另外,更优选热图像传感器3101的观察区3102中包含司机座椅侧和乘客座椅侧的两侧的车窗玻璃。由此,车载空调装置3200能够结合来自司机座椅侧和乘客座椅侧各自的车窗玻璃的辐射量,进行各座椅的空气调节。例如,越接近高温的(辐射量多的)车窗玻璃的座椅,目标温度设定为越低。
[结露的预测]
另外,热图像传感器3101的观察区3102中优选包含挡风玻璃。由此,能够进行后述的结露的预测。图43是表示在观察区中包含挡风玻璃的车载空调装置的图。
图43所示的车载空调装置3300的观察区3201中包含挡风玻璃3203。并且,图43所示的车载空调装置3300还具备湿度计3202,能够根据车内的湿度和由热图像传感器3101得到的挡风玻璃3203的温度(饱和蒸气压)这两者来计算挡风玻璃3203表面的湿度。由此,车载空调装置3300能够预测挡风玻璃3203的结露,能够在挡风玻璃3203结露之前通过吸入车外的空气来防止结露。
另外,车载空调装置3300除了通过吸入车外的空气而实现的换气以外,可以具备对车内的空气进行除湿的手段。由此,车载空调装置3300在车外的空气污浊的情况下,能够不进行换气地防止结露。
另外,如上述所示,测量司机座椅、乘客座椅、两侧的车窗玻璃、以及挡风玻璃3203等广域的温度的热图像传感器3101,优选为具备如实施方式1和2所示的旋转部31的结构。这是由于可低成本地实现大范围且高分辨率的热图像传感器3101。
另外,湿度计3202既可以是与热图像传感器3101一体型的,也可以是相独立的。湿度计3202与热图像传感器3101相独立的情况下,可以设置成:湿度计3202和热图像传感器3101分别具备通信部,车载空调装置3300具备结合从上述通信部发送的两者的信息来预测结露的信号处理部。
接着,对基于结露预测的换气动作进行说明。图44是基于结露预测的换气动作的流程图。
车载空调装置3300的信号处理部,利用热图像传感器3101测量挡风玻璃的温度(S21),利用湿度计3202测量湿度(取得湿度计3202的传感器输出)(S22)。并且,信号处理部基于这些测量结果来预测结露,即计算挡风玻璃表面的湿度(S23)。
在挡风玻璃表面的湿度低于任意的阈值(例如95%)的情况下,信号处理部判断为“未结露”(S24中为否),并定期继续进行挡风玻璃表面温度和湿度的测量(S21和S22)。
在挡风玻璃表面的湿度为阈值以上的情况下,信号处理部判断为“会结露”(S24中为是),向用户确认是否进行换气(S25)。此时,向用户的确认既可以通过声音进行,也可以经由汽车导航系统等的显示屏通过文字显示来进行。用户对此通过声音、面板操作等进行回答,在用户不准许换气的情况下(S26中为否),信号处理部停止处理。再者,该情况下可以设置成,信号处理部待机任意的时间后,再次向用户确认,在持续多次没有获得准许的情况下停止处理。
另一方面,在用户准许换气的情况下(S26中为是),信号处理部开始换气(S27)。
再者,车载空调装置3300具备除湿手段的情况下,如图45所示,在用户不准许换气的情况下(S26中为否),可以使除湿机工作(打开)(S28)。由此,车载空调装置3300能够不进行换气地防止结露。该情况下可以设置成:信号处理部在除湿机打开之前,对用户确认是否打开除湿机。
另外,车载空调装置3300优选具备测量车外空气状态的手段。例如,车载空调装置3300具备测量车外的一氧化碳浓度、烃浓度的光谱传感器,由此能够进行将车外空气状态考虑在内的空气调节。例如,能够选择在车外空气清新的(一氧化碳浓度、烃浓度低的)情况下实施换气,在窗外空气污浊的(一氧化碳浓度、烃浓度高的)情况下使用除湿器等。另外,可以设置在该选择时用于将车外空气状态通知用户并确认用户的判断的声音和/或触摸屏等的用户界面。由此,能够进行符合用户意愿的空气调节。
另外,设有车载空调装置3300的运输设备(移动体),可以具备测量挡风玻璃外表面和内表面的光的散射量的散射光量测量手段。图46是表示具备散射光量测量手段的运输设备的图。
图46所示的运输设备3400具备散射光量测量手段3501。由此,例如,尽管车内侧挡风玻璃的表面湿度低至80%以下,但在挡风玻璃外表面和内表面光的散射量增加的情况下,可以判断为在挡风玻璃的外(车外)侧发生结露。
另外,在挡风玻璃的外侧结露的情况下,运输设备3400优选自动使雨刷器工作消除由结露导致的散射。由此,可实现不需要用户去确认是车内还是车外的结露,自动除去结露的系统。
作为散射光量测量手段3501,例如采用具有激光光源和光电二极管,对挡风玻璃倾斜地照射激光,利用光电二极管测量通过反向散射而返回来的激光的光量的结构。
另外,作为散射光量测量手段3501的另一例,可举出使用透过挡风玻璃拍摄前方的摄像头的结构。在由摄像头取得的图像中,结露的部分相邻的像素间的颜色的变化小,未结露的部分的图像在行驶中持续发生大的变化。因此,能够测量光的散射。
另外,设有车载空调装置3300的运输设备(移动体),具备散射光量测量手段3501,但不限于此。可以代替散射光量测量手段3501,具备通过光谱检测水分的手段。水分会吸收1.2-1.6μm的光,因此水分检测手段可以具有能够检测1.2-1.6μm的波长带的光强度的红外光接收设备。作为能够测量1.2-1.6μm的波长带的光强度的红外光接收设备,有InGaAs传感器、热电堆、辐射热测量计等。水分检测手段通过具备这样的红外光接收设备,能够测量挡风玻璃的外表面和内表面的水分量。
另外,水分检测手段可以具有对0.3-1.2μm中的任一波长都具有灵敏度的可见光检测传感器和对1.2-1.6μm中的任一波长都具有灵敏度的红外光检测传感器。由于水不吸收1.2μm以下的光,因此水分检测手段能够更准确地检测水分量。
另外,设有车载空调装置3300的运输设备(移动体),除了水分检测手段以外还可以具备光源。由此,即使在没有阳光的夜晚也能够更准确地测量水分量。
像这样,通过设有车载空调装置3300的运输设备(移动体)具备水分检测手段,能够判断水分附着于挡风玻璃。
例如,在挡风玻璃的外表面存在水分,但能够判断为车内(室内)侧的挡风玻璃的内表面不会结露的情况下,可以判断是由下雨、隧道内结露等而使水分附着于车外侧,从而使雨刷器工作。
再者,水分检测手段可以如图47所示与设置于车辆3500的车内顶面的热图像传感器3503一并配置。热图像传感器3503只要是在实施方式1~3中说明的热图像传感器则可以是任一者。根据该结构,水分检测手段不仅能够透过车辆3500的挡风玻璃3504检测前方,还能够将该前方的从水平方向向下30度方向包含在视野中。当然,只要能够包含该视野,可以不配置在车辆3500的车内顶面。由此,不仅能够检测挡风玻璃的外表面、内表面的水分,还能够用于检测前方道路的路面冻结。
在此,例如图48所示,挡风玻璃3504的外表面(外侧)存在水分3505的情况下,水分检测装置经由挡风玻璃3504接收来自前方的光。水分检测装置接收的光之中1.2-1.6μm的光被水分吸收,因此能够检测到水分。但是,仅依靠接收的光无法识别是附着在挡风玻璃3504的水分3505还是前方路面的水分。因此,水分检测装置通过利用水分增加速度信息能够识别是附着在挡风玻璃3504的水分3505还是前方路面的水分。这是由于附着在挡风玻璃3504的水分3505的增加比车辆3500行驶中的路面水分的增加慢。
另外,运输设备3400(或车载空调装置3300)可以具备通信部。由此,能够在云上共享在挡风玻璃外侧结露时运输设备3400行驶的场所(地域)。因此,运输设备3400能够对不具备上述散射光量测量装置3501的其它运输设备提示挡风玻璃会结露的地域。
另外,运输设备3400(或车载空调装置3300)具备通信部的情况下,运输设备3400能够经由通信部,从用户家里的系统总线、微波炉等烹饪家电取得在乘车前用户洗过澡、吃过饭之类的历史信息。通过利用像这样取得的信息,可实现更适合用户的温冷感的空气调节。
[实施方式3的变形例]
实施方式3涉及的车载空调装置与实施方式1同样地,可以测量用户的额头、手、脚、鼻子、耳朵、脸颊等多个部位的温度,实现以用户的任意身体部位的温度为目标温度的空气调节。
在实施方式1中记述过,热交换器为压缩机的情况下,通过增加转速来增强制冷,通过减少转速来减弱制冷。在用户身体表面温度高于目标温度的情况下增强制冷,低于目标温度的情况下减弱制冷,由此能够进行使用户身体表面温度接近任意的设定温度的空气调节。
另外,实施方式3涉及的车载空调装置与实施方式1同样地,可以基于热图像数据来识别用户是否穿戴有眼镜、口罩、手套、袜子、拖鞋等。另外,实施方式3涉及的车载空调装置可以具备基于上述检测结果对用户通知,由于穿戴有眼镜、口罩、手套、袜子、拖鞋等而导致测量精度降低的手段。对于这些实现方法已记载于实施方式1中,因此省略说明。
另外,实施方式3涉及的车载空调装置,可以具备基于热图像数据来测量穿衣量、辐射热、湿度、姿势、活动量、运动量、时刻、汗、季节的手段。由此,能够进行更适合用户的温冷感的空气调节。对于这样的测量方法已记载于实施方式1中,因此省略说明。
另外,实施方式3涉及的车载空调装置,可以具备照射热图像传感器3101的观察区的照明手段。例如图46所示,车载空调装置的热图像传感器3101可以具有照明手段3502,也可以与热图像传感器3101相邻地设置照明装置。由此,用户能够容易地确认能够由热图像传感器3101测量温度的部位(=由照明照亮的部位)。
再者,上述照明手段优选为仅对热图像传感器3101的观察区照射光的照明手段。由此,用户能够准确地掌握观察区的位置。
另外,实施方式3涉及的车载空调装置的热图像传感器3101,可以具备远红外光照射装置,也可以与远红外光照射装置相邻。并且,这样的情况下,优选将光学系统设计为:从上述远红外线照射装置对位于越远的对象物照射远红外光,照射的结果所接受的远红外线光密度越低。
这样的结构的车载空调装置,通过将向观察区照射远红外光的情况下的热图像数据与未照射的情况下的热图像数据进行比较,能够掌握观察区内的各部位与热图像传感器3101的距离。这是由于照射中的热图像数据和非照射中的热图像数据的变化量越大,成为越接近热图像传感器3101的位置区域。由此,车载空调装置能够掌握车内的气流障碍物(放置在乘客座椅上的大的行李等),从而能够避开障碍物使气流到达用户。由此,能够仅从在与用户之间没有障碍物的送风装置选择性地进行送风,由此实现耗电的削减。
另外,像上述那样实施方式3的运输设备(或车载空调装置)具备热图像传感器的情况下,运输设备能够掌握在各座椅上是否有人。利用热图像传感器来掌握用户的位置,与测量座位表面上的重量的传感器不同,在不会将行李误认为人这一点上优选。因此,实施方式3的运输设备例如能够仅在用户坐在乘客座椅上的情况下,进行提出系上安全带的指示的控制。
[实施方式3的另一变形例]
[发霉危险检测]
对实施方式3涉及的车载空调装置通过具备湿度计,能够用作预测挡风玻璃的结露的结露传感器进行了说明,但不限于此。实施方式3涉及的车载空调装置通过具备湿度计,也能够用作检测发霉危险的霉菌传感器。另外,对实施方式3涉及的车载空调装置作为汽车空调等搭载于车辆进行了说明,但不限于此。也可以是室内空调等搭载于房间。并且,霉菌传感器的功能可以搭载于除湿机,也可以搭载于风扇等送风机、机器人吸尘器等。以下,利用附图对霉菌传感器搭载于家庭、大厦等的房间等室内空间的情况的例子进行说明。
图49A是表示构成霉菌传感器的结构及其观察区的一例的图。图49B是表示图49A所示的霉菌传感器的观察区的一例的图。
图49A所示的霉菌传感器3600具备热图像传感器3601、湿度计3602和温度计3603。
温度计3603设置于图49A所示的场所A,测量包括场所A、场所B和场所C在内的图49B所示的室内空间(同一空间)的温度。
湿度计3602设置于图49A所示的场所A,测量包括场所A、场所B和场所C在内的同一空间的湿度。在此,湿度有绝对湿度和相对湿度,湿度计3602通常测量相对湿度。再者,绝度湿度是以质量(单位为g)表示1kg干燥的空气中所含的水蒸气的量。相对湿度是将某温度的空气能够包含的饱和水蒸气量与实际包含的水蒸气量作比较而以百分率(%)表示的。
热图像传感器3601可以是实施方式1~3中记述的热图像传感器的任一者,取得包含场所B和场所C在内的观察区的热图像。热图像传感器3601只要能够取得观察区的热图像,设置或不设置于场所A都可以。
霉菌传感器3600利用湿度计3602和温度计3603的测量值计算绝对湿度。由于根据温度和相对湿度来计算绝对湿度的方法是已知的,因此省略此处的详细说明。
另外,霉菌传感器3600基于从热图像传感器3601得到的热图像,取得例如场所B、场所C等观察区内的温度,计算场所B、场所C等观察区内的湿度(相对湿度)。
并且,霉菌传感器3600基于算出的观察区内的湿度(相对湿度),判断是否存在发霉的危险,并在存在发霉的危险的情况下发出警告。例如,如果霉菌传感器3600算出的场所B或场所C的相对湿度超过预定的值,则判断为在场所B或场所C具有发霉的危险,将超过预定的值的相对的场所B或场所C进行通知(警报)。
在此,空气中的水分越多越容易发霉,已知在空气中的相对湿度为80%以上容易发霉。作为预定值,例如设定为80%、92%等存在发霉的危险的湿度。
接着,对具有上述的霉菌传感器3600的功能的车载空调装置的基于发霉危险检测的干燥动作进行说明。图50是基于发霉危险检测的干燥动作的流程图。
本变形例的车载空调装置具有的霉菌传感器3600,利用湿度计3602测量例如图49B所示的室内空间(同一空间)的湿度(S31),利用温度计3603测量该房间(同一空间)的温度(S32)。
接着,霉菌传感器3600利用测量的温度和湿度来计算观察区即该房间的绝对湿度(S33)。
接着,霉菌传感器3600基于从热图像传感器3601得到的热图像,取得场所B、场所C等观察区内的温度,计算观察区内的湿度(相对湿度)(S34)。
接着,霉菌传感器3600基于算出的观察区内的湿度(相对湿度),判断是否存在发霉的危险(S35),在存在发霉的危险的情况下(S35中为是),将存在发霉的危险的场所发出警告(S36)。
并且,车载空调装置从风扇等送风部对存在发霉的危险的场所送风(S37),进行使该场所干燥的动作。
再者,本变形例的车载空调装置基于观察区内的温度来计算观察区内的湿度,但不限于此。本变形例的车载空调装置可以设为:即使在从热图像传感器3601得到的热图像内成为预定的温度以下的像素为1个,也向用户通知存在发霉的危险这一内容。另外,本变形例的车载空调装置可以设为:即使在从热图像传感器3601得到的热图像内成为预定的温度以下的像素为1个,也向热图像内温度最低的区域送风。由此,能够从最具有发霉的危险性的场所开始进行应对,因此防止发霉的效率高。
另外,本变形例的车载空调装置,可以采用如上所述的方法,根据场所A的温度和湿度的值来计算从热图像传感器3601得到的热图像内温度最低的像素的温度是否为会结露的温度。在会结露的温度高于预先设定的值的情况下,可以向用户通知注意发霉或向上述温度最低的像素的方向送风。由此,不用计算热图像内的各像素的湿度就能够检测发霉的危险,因此可发挥信号处理手段的存储削减效果高这样的效果。
另外,本变形例的车载空调装置,可以将从热图像传感器3601得到的热图像内分为几个区域,计算各区域的最低温度。并且,本变形例的车载空调装置,可以在计算得到的温度最低的区域的最低温度为预先设定的值(作为存在产生霉的危险而设定的值)以上时,向该区域送风。
[乘员酒精检测]
实施方式3涉及的车载空调装置,除了热图像传感器以外,可以还具备测量9μm~10μm的红外线的手段和测量10μm以上或9μm以下的红外线的手段。在此,上述的测量红外线的手段例如可通过滤光器实现。
由此,能够对车厢内空间的每个成员的周围进行测量,因此能够检测从各乘员呼出的呼气中所含的酒精的分布(酒精浓度)。像这样,通过计算每个乘员周围的酒精浓度,能够判断哪个乘员处于饮酒状态。这是由于波长为9μm~10μm的红外线容易被酒精(乙醇气体)吸收。
再者,上述的测量红外线的手段,例如可以是仅透过9μm以下的光的滤光器,也可以是仅透过10μm以下的光的滤光器。另外,上述的测量红外线的手段,可以是仅透过10μm以上的光的滤光器。或者也可以是仅透过9μm以上的光的滤光器。
另外,本变形例的车载空调装置可以还具备向乘员发出警告的警告手段。例如,本变形例的车载空调装置在判断乘员之中的司机处于饮酒状态的情况下,可以向该司机、同行者等乘员发出警告。警告手段只要能够利用振动、声音、光等发出警告即可。
另外,本变形例的车载空调装置,在判断乘员之中的司机处于饮酒状态的情况下,可以使发动机不启动,也可以向外部通报。
在本变形例中,利用了呼气中所含的乙醇气体会吸收9μm~10μm的红外线,但利用其它乙醇气体的吸收波长也可以体现出同样的效果。例如在7μm~7.5μm、8μm~8.5μm、11μm~12μm等也存在乙醇气体的吸收波长。即,本变形例的车载空调装置通过利用这些吸收波长,能够测量从车厢内空间的乘员呼出的呼气中所含的酒精的分布(酒精浓度)。
(实施方式4)
[成为实施方式4的基础的见解]
以往,已知即使在同一温湿度环境下,根据身体移动的程度,人的体感温度会发生变化。例如,即使通常人静止时感到舒适的环境,即温度25℃、湿度50%的环境下,此人如果剧烈运动则也会感到热。
由此,如果了解到人在其位置上进行了怎样的活动,则能够根据此人的活动量来调整空调装置的温度、风量等参数。通过这样的调整,即使对活动量多的人也能够提供舒适的环境。
因此,如专利文献1那样,提出了根据从红外线检测器得到的数据计算活动量,通过将该活动量反馈到空调装置而使舒适度提高的结构。
另外,为了测定室内的温度分布,例如使用红外线检测器作为检测器,为了扩大该红外线检测器的检测范围,例如专利文献2那样,提出了使阵列状的红外线检测器沿预定方向进行扫描。
但是,专利文献1和2中记载的红外线检测器,在扫描范围内存在人的情况下,一次扫描中只对此人扫描一次。通常,一次扫描所需的时间长达几十秒~几分钟,因此专利文献1、2中记载的红外线检测器难以测定人的活动量。尤其是使用专利文献1和2中记载的红外线检测器检测人的活动量的情况下,难以在大范围中进行检测。
在实施方式4中,对能够在大范围中检测人的活动量的红外线检测器进行说明。再者,实施方式4中的红外线检测器是相当于上述实施方式1~3中的热图像传感器的装置,实施方式4中的红外线检测元件是相当于上述实施方式1~3中的受光元件的元件。
[结构]
首先,对于实施方式4涉及的红外线检测器的结构,与具备红外线检测器的空调装置的结构一同说明。图51是设置有具备实施方式4涉及的红外线检测器的空调装置100的室内的概略图。图52A是实施方式4涉及的红外线检测器的立体图,图52B是实施方式4涉及的红外线检测器的侧视图。
如图51所示,实施方式4涉及的红外线检测器101搭载于空调装置100。空调装置100作为一例设置于放置有桌子103、人102居住的室内。
如图52A和图52B所示,红外线检测器101(热图像传感器)包含红外线检测元件105a~105f(受光元件),各红外线检测元件105a~105f分别搭载于转子104a~104f(旋转部)。各转子104a~104f在从上方观察红外线检测器101时,分别以顺时针方向旋转。
并且,如图52B所示,转子104a的侧面107a垂直于转子104a的上面106a,但转子104b的侧面107b相对于转子104b的上面106b倾斜θb°,转子104b的直径越往下侧越细。并且,转子104c的侧面107c相对于转子104c的上面106c,向内倾斜比θb°大的θc°,转子104c的直径越往下侧越细。
同样,转子104d的侧面107d相对于转子104d的上面106d,向内侧倾斜比θc°大的θd°,转子104d的直径越往下侧越细。对于转子104e和104f也是同样的,各转子的侧面θb、θc、θd、θe、θf,以越是下侧的转子,所搭载的红外线检测元件越向下的方式,满足θb<θc<θd<θe<θf的关系。
像这样,通过各红外线检测元件105a~105f的方向在上下方向上不同的结构,各红外线检测元件105a~105f能够分别测定室内的高度不同的位置的温度。
再者,红外线检测元件105a~105f越是位于上方的红外线检测元件,检测(测定)室内的越上方,但红外线检测元件的位置和测定位置也可以不必是这样的对应关系。另外,转子104a的侧面107a也可以和其他转子的侧面同样,相对于上面106a以不垂直的角度倾斜。另外,可以通过将透镜等安装于各红外线检测元件105a~105f,来调整测定(检测)的范围和位置。
并且,在红外线检测器101中,红外线检测元件105a~105f在转子104a~104f的旋转方向上以预定间隔错开的状态配置。图52A和图52B中,随着成为下端的转子,相对于旋转方向稍稍靠前方安装红外线检测元件105a~105f。
下面,利用图53A~图53E对由搭载于空调装置100的红外线检测器101测定的红外线图像(热图像数据)进行说明。图53A~图53E是表示红外线检测器101的检测区域的概念图。
如上述的图52A和图52B所示,搭载于红外线检测器101的红外线检测元件105a~105f在旋转方向上以预定间隔错开的状态配置。由此,各红外线检测元件检测红外线的场所(测定温度的场所),在红外线图像的水平方向即扫描方向以预定间隔错开。
图53A中概念性地示出了检测开始时的各红外线检测元件105a~105f的各自的检测区域108a~108f。在图53A所示的状态下,红外线检测元件105f在旋转方向(以下,有时对于在红外线检测元件的配置中相当于扫描方向的方向(在此为旋转方向)也记为扫描方向)上最先行。因此,检测区域108f位于在扫描方向上最先行的场所。另外,各红外线检测元件检测的扫描方向的位置,以预定间隔错开。在图53A的时刻,桌子103进入红外线检测器101的检测区域内,但人102还没有进入。
图53B是表示从检测开始(图53A的状态)起1帧后的检测区域108a~108f的图。如图52A和B中说明的那样,从红外线检测器101的上方观察的情况下,红外线检测器101的旋转方向为顺时针。由此从检测开始起1帧后的检测区域,相对于图53A所示的检测开始时的检测区域,向右侧移动1个像素。在图53B的时刻,桌子103进入检测区域内,但人102没有进入检测区域内。
图53C是表示从检测开始起2帧后的检测区域108a~108f的图。检测区域108a~108f从检测开始时向右侧移动2个像素。因此,在图53C的时刻,人102的左脚102a进入检测区域108f,开始左脚102a的温度测定。此后,在从检测开始3帧后(未图示),人102的左脚102a进入检测区域108e,此后,人102被各检测范围依次捕捉。
在此,红外线检测器101的各转子104a~104f在同一方向(顺时针)上持续旋转的情况下,检测区域108a~108f的任一个捕捉到人102的期间,是从检测开始起2帧后(图53C)到9帧后(图53D)为止。在图53D的时刻,在扫描方向上最迟的检测区域108a捕捉到人102的头102b。
再者,直到各检测区域回到检测开始时的位置为止,需要11帧。因此,根据红外线检测器101,在11帧中的8帧(从2帧后到9帧后),人102成为红外线检测元件105a~105f的任一个的检测对象。
再者,如果各检测区域到达扫描范围的右端时,红外线检测器101的各转子104a~104f在反方向上旋转(反转方向)的情况下,如图53E所示,从2帧后到12帧后,人102持续成为检测对象。
该情况下,各检测区域回到检测开始时的位置,是各检测元件一次往返的20帧后。因此,20帧中的11帧(从2帧后到12帧后),人102成为红外线检测元件105a~105f的任一个的检测对象。
相对于以上那样的红外线检测器101,对红外线检测元件105a~105f在上下方向上直线配置的红外线检测器及其检测区域进行说明。图54是红外线检测元件105a~105f在上下方向上直线配置的红外线检测器的立体图。图55A~图55C是表示图54的红外线检测器的检测区域的概念图。
图54所示的红外线检测器110中,红外线检测元件的配置相对于旋转方向没有错开。如图55A所示,在由红外线检测器110进行的检测开始时,红外线检测器110的检测区域109a~109f在扫描范围的最左端沿上下方向排列为一列。
并且,由红外线检测器110开始检测人102是在图55B所示的7帧后,此后,人102成为检测对象直到图55C所示的9帧后为止。
红外线检测器110的各转子104a~104f在同一方向上持续旋转的情况下,直到各检测区域回到检测开始时的位置为止,需要11帧。红外线检测器110中,只有11帧之内的3帧(从7帧后到9帧后),人102成为红外线检测元件105a~105f的检测对象。
再者,如果各检测区域到达扫描范围的右端时,红外线检测器110的各转子104a~104f在反方向上旋转(反转方向)的情况下,直到如图55A所示各检测区域回到检测开始时的位置为止,需要20帧。
该情况下,只有从检测开始起7帧后到9帧后,和11帧后到13帧后这6帧(即20帧中的6帧),人102成为红外线检测元件105a~105f的检测对象。
如以上说明的那样,红外线检测器101中,在扫描方向上至少一个红外线检测元件错开而配置。根据红外线检测器101可发挥以下效果。
一般在通过红外线检测器的扫描来测定活动量的情况下,根据第一次的扫描所得到的室内的温度分布(第1个热图像数据)与第二次的扫描所得到的室内的温度分布(第2个热图像数据)之差来推定活动量。
例如,作为红外线检测元件使用采用硅等的热电堆元件的情况下,有时1帧的检测需要几秒左右。如果1帧的检测需要3秒,则在图53A~图53D中说明的例子中,为了得到1个热图像数据需要共计11帧即33秒。
如上述那样使用红外线检测器110的情况下,11帧中只有3帧,人102成为检测对象。即,只有33秒中的9秒测定人102的温度分布,而未取得人102的活动量的时间较长。
与此相对,红外线检测器101中,红外线检测元件105a~105f错开配置,因此如上述那样11帧中的8帧,即33秒中的24秒测定人102的温度分布。因此,红外线检测器101尽管是扫描型的红外线检测器,也能够在几乎全部的时间带中取得人102的活动量。
由此,根据红外线检测器101,能够精确地掌握人102的活动量。并且,具备红外线检测器101的空调装置100,能够进行与精确测定出的人的活动量相应的舒适的空气调节。
再者,在各检测区域到达扫描范围的右端时,红外线检测器的各转子104a~104f在反方向上旋转的情况下也是同样的。
红外线检测器110如上述那样只能在20帧中的6帧、即60秒中的18秒测定人102的温度分布。与此相对,红外线检测器101如上述那样能够在20帧中的11帧、即60秒中的33秒测定人102的温度分布。即红外线检测器101尽管是扫描型的红外线检测器,但也能够在大量的时间取得人102的活动量。
再者,红外线检测器101中,红外线检测元件的数量为6个,但对于红外线检测元件的数量不特别限定。
另外,红外线检测器101中,将各转子中的所有红外线检测元件的安装位置以规定量在扫描方向上错开。换言之,红外线检测器101中,不存在扫描方向的位置相同的红外线检测元件。但是,只要至少一部分的红外线检测元件在扫描方向上错开,就可得到在大量的时间中将人作为检测对象的效果。即,红外线检测元件的错开方式并不限定于红外线检测器101那样的方式。
另外,红外线检测器101中的转子的旋转方向、1帧的扫描宽度、其它扫描参数只是一例,并不特别限定。可以在不脱离红外线检测器101的主旨的范围内添加各种变更。
[实施方式4的变形例1]
以下,对实施方式4的变形例1涉及的红外线检测器进行说明。图56A是实施方式4的变形例1涉及的红外线检测器的立体图。图56B是实施方式4的变形例1涉及的红外线检测器的俯视图。
图56A和图56B所示的红外线检测器200具备形成于基板201上的红外线检测元件阵列202,并且,具备通过未图示的固定件而固定于基板201上的成像透镜205。基板201固定于轴204,通过轴204的旋转,设置于基板201上的红外线检测元件阵列202与成像透镜205一体地旋转。由此,红外线检测器200能够进行左右方向的扫描。再者,成像透镜205可以由红外线的吸收少的锗、ZnSe(硒化锌)、硅等材料形成。
在红外线检测器200中,红外线检测元件阵列202如图56A所示,矩形的红外线检测元件203a~203f斜向排列。即,红外线检测器200中,在同一面上,红外线检测元件阵列202(红外线检测元件203a~203f)相对于扫描方向倾斜预定的角度而配置。
这样的红外线检测器200,通过以轴204为中心旋转基板201,与红外线检测器101同样地,尽管是扫描型的红外线检测器,也能够在几乎所有时间取得人102的活动量。即,根据红外线检测器200能够精确掌握人102的活动量。并且,具备红外线检测器200的空调装置100,能够进行与精确测量出的人的活动量相应的舒适的空气调节。
再者,图56B中,红外线检测器200以顺时针方向旋转,但在各检测区域到达扫描范围的右端时,使扫描方向反转的情况下,也可以以逆时针方向旋转。
[实施方式4的变形例1的变形例]
图57是实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的俯视图。对于与图56B相同的要素附带相同标记,省略详细说明。
图56B所示的红外线检测器200,通过轴204的旋转,设置于基板201上的红外线检测元件阵列202和成像透镜205一体地旋转,但不限于此。可以是与实施方式2的变形例9等中说明的同样的旋转中心。即,如图57所示,红外线检测元件阵列202的旋转中心可以是穿过成像透镜205的一部分的轴(旋转轴204a)。
成像透镜205以穿过成像透镜205的一部分的轴(旋转轴204a)为中心旋转驱动。在此,穿过成像透镜205的一部分的轴(旋转轴204a)例如是穿过成像透镜205的光学中心即光心的轴。
像这样,能够使红外线检测器200a的旋转中心与成像透镜205的光心大致一致,因此能够使由红外线检测器200a取得的红外线图像中的高温区域和低温区域的边界清晰。
在此,利用附图来说明红外线检测器200a(热图像传感器)的旋转中心和成像透镜205(透镜)的光心的偏差越大,所得到的红外线图像中的高温区域和低温区域的边界越不清晰。
图58是表示透镜的光心和红外线传感器的旋转中心的示意图。图59是表示图58所示的红外线传感器的测量对象(观察区)的一例的图。图60A~图60C是表示由图58所示的红外线传感器得到的热图像(测量结果)的图。
图58所示的红外线传感器的旋转中心204b是可动的。即,图58所示的红外线传感器,能够使透镜光心和旋转中心204b的距离为0mm(大致一致即没有偏差),或为5mm(偏差小),或为10mm(偏差大)。另外,图58所示的红外线传感器例如如图59所示,对配置有左半区域为高温区域A、右半区域为低温区域B的热源的测量对象进行测定(取得观察区的热图像)。
该情况下,图58所示的红外线传感器,透镜光心和旋转中心大致一致的情况下(无偏差的情况下),取得如图60A所示的热图像。另外,图58所示的红外线传感器,透镜光心和旋转中心的偏差小的情况下,取得如图60B所示的热图像,透镜光心和旋转中心的偏差大的情况下,取得如图60C所示的热图像。
如图60A~图60C所示,已知热图像传感器的旋转中心204b和透镜光心的偏差越大,高温区域和低温区域的边界越呈锯齿状。即,热图像传感器的旋转中心204b和透镜光心的偏差越大,所得到的热图像(红外线图像)中的高温区域和低温区域的边界越不清晰。
并且,高温区域和低温区域的边界不清晰的热图像(红外线图像)中,人物等对象物体的边界不清晰,因此产生无法高精度地确认人物等对象物体这样的问题。
因此,像本变形例这样,通过使红外线检测器200a的旋转中心和成像透镜205的光心大致一致,能够使由红外线检测器200a取得的红外线图像中的高温区域和低温区域的边界清晰。由此,能够以更高精度确认由红外线检测器200a取得的红外线图像中的人物等对象物体。
再者,本变形例涉及的红外线检测器200a的红外线检测元件阵列202和成像透镜205,随着使用有可能会变脏。因此,为了防止红外线检测元件阵列202和成像透镜205变脏,可以还具备像实施方式2的变形例10中说明的那样的盖构件。
图61A~图61G是表示实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的形态。对与图32A~图32G和图57同样的要素附带相同标记,省略详细说明。
图61A中示出了改变盖构件的一部分的厚度的情况下的一例。图61B中示出了具有显示不同的红外线透过率的第1区域和第2区域的盖构件的与图61A不同的一例。图61C中示出了具有显示不同的红外线透过率的第1区域和第2区域的盖构件的与图61A不同的一例。图61A~图61C所示的盖构件35~37与在图32A~图32C中说明的相同,因此省略此处的说明。
另外,图61D~图61G中示出了实施方式4的变形例1的变形例涉及的红外线检测器的盖构件的其它形态。即,图61F中示出了在本变形例涉及的红外线检测器的盖构件36的第2区域中还具备构件38或构件39的情况,图61G中示出了取代本变形例涉及的红外线检测器的盖构件35的构件35b而具备构件38或构件39的情况。并且,图61F或图61G所示的红外线检测器通过具备构件38或构件39,能够增强第2区域的结构,因此能够增强盖构件整体的结构。
另外,优选在红外线检测器(热图像传感器)的盖构件的附近设置不透过红外线的构件(未图示)。如果红外线受光部34能够经由透镜33接收该构件放射的红外光,则可以将该构件的温度视为盖构件的温度。
不透过红外线的构件优选为例如黑体等材质。
另外,不透过红外线的构件优选例如不是热源。
再者,具备在上述的实施方式中进行说明的红外线检测器的空调装置中所含的构件之中,除了红外线检测器以外的构件,在红外线检测器的盖构件的附近有不透过红外线的构件(未图示),并且如果红外线受光部34能够经由透镜33接收该构件放射的红外光,则可以将该构件的温度视为盖构件的温度。
这对于具备红外线检测器的电子烹饪设备、具备红外线检测器的车载空调装置、具备红外线检测器的运输设备也是同样的。
再者,详细情况与在图32D~图32G中说明的相同,因此省略此处的说明。
[实施方式4的变形例2]
以下,对实施方式4的变形例2涉及的红外线检测器进行说明。图62A是实施方式4的变形例2涉及的红外线检测器的立体图。图62B是实施方式4的变形例2涉及的红外线检测器的俯视图。
图62A和图62B所示的红外线检测器210与红外线检测器200相类似,但在没有轴204这一点,和成像透镜205未固定于基板201,而是通过未图示的结构能够如图62B所示向左右(扫描方向)移动这一点上不同。
这样的红外线检测器210,与红外线检测器101中使扫描方向反转的情况同样地,尽管是扫描型,但也能够在几乎全部的时间取得人102的活动量。即,根据红外线检测器210,能够精确掌握人102的活动量。并且,具备红外线检测器210的空调装置100能够进行与精确测定出的人的活动量相应的舒适的空气调节。
[实施方式4的变形例3]
以下,对实施方式4的变形例3涉及的红外线检测器进行说明。图63是实施方式4的变形例3涉及的红外线检测器的立体图。
图63所示的红外线检测器220,具备设置于基板201上的红外线检测元件阵列202和成像透镜205。红外线检测元件阵列202和成像透镜205与红外线检测器200具备的相同。
但是,红外线检测器220中,基板201、红外线检测元件阵列202和成像透镜205都不移动,设置于成像透镜205的上方的反射镜221以轴222为中心轴旋转。这一点与红外线检测器200不同。具体而言,反射镜221将图63中从左侧入射的红外线向下反射。所反射的红外线透过成像透镜205,在红外线检测元件阵列202上形成红外线分布。
像这样,通过反射镜221以轴222为中心旋转,尽可能地减小可动部分,并且红外线检测器220尽管是扫描型,但也能够在几乎全部的时间取得人102的活动量。即,根据红外线检测器220,能够精确掌握人102的活动量。并且,具备红外线检测器220的空调装置100能够进行与精确测定出的人的活动量相应的舒适的空气调节。
另外,红外线检测器220中,可动部分仅有以轴222为中心的反射镜221,反射镜221不具有布线等。因此,红外线检测器220具有结构简化、寿命长且能够低成本地构建之类的优点。
再者,该情况下,可以在反射镜221上安装成像透镜205。图64是在反射镜221上安装成像透镜205的红外线检测器的立体图。
图64所示的红外线检测器230与红外线检测器220相类似,仅在成像透镜205安装于反射镜221这一点上不同。再者,图64中作为附带透镜的反射镜231图示了安装有成像透镜205的反射镜221。
入射到成像透镜205的红外线透过成像透镜到达反射镜221,由反射镜221反射后,再一次透过成像透镜205。从成像透镜205射出的红外线入射到红外线检测元件阵列202,由此在红外线检测元件这列202上形成红外线分布。
红外线检测器230发挥与上述的红外线检测器220同样的效果。另外,红外线检测器230中,由于红外线两次透过同一成像透镜205,因此能够仅通过一枚透镜而使焦点距离更短,从而也具有能够使温度分布的测定范围更大这样的效果。
[实施方式4的变形例4]
以下,对实施方式4的变形例4涉及的红外线检测器进行说明。图65是实施方式4的变形例4涉及的红外线检测器的立体图。
图65所示的红外线检测器240与红外线检测器200相类似。但是,红外线检测器240中,基板201的内侧被掏空,在该被掏空的部分设置被轴241支持的红外线检测元件阵列202。轴241是在水平方向上延伸的轴,被基板201支持,由此,红外线检测元件阵列202能够在图65的上下方向上旋转。
红外线检测器240中,成像透镜205通过未图示的固定件而固定于红外线检测元件阵列202。由此,不仅是通过轴204的旋转实现的左右方向的扫描,也能够进行通过轴241的旋转实现的上下方向的扫描,因此红外线检测器240能够在大范围接收红外线,能够取得更大范围的温度分布。
例如,在左右方向的扫描(图53A~图53C)中,基于活动量检测到人102的存在的情况下(图53C),红外线检测器240停止轴204的旋转而在左右方向的位置固定状态下使轴241旋转。由此,能够如图66A所示测定上下方向的温度分布。图66A~图66C是表示上下方向的扫描时的检测区域的概念图。再者,图66A是表示上下方向的扫描开始时的检测区域的图。图66B是表示从图66A状态向上扫描的情况下的检测区域的图,图66C是表示从图66A状态向下扫描的情况下的检测区域的图。
如图66A~图66C所示,通常在左右方向上扫描容易产生目标部位的区域,仅在产生目标部位的情况下在上下方向上也进行扫描,由此不需要始终扫描大范围。因此,根据红外线检测器240,可缩短通常的一次的扫描时间,实现更精细的空调装置100的控制。
另外,由于红外线检测器240能够详细调查人102的周边的温度分布,进而能够精确地取得人102的活动量。因此,具备红外线检测器240的空调装置100能够进行与人的活动量相应的舒适的空气调节。
再者,作为通过温度分布检测人102的方法,考虑将所检测出的温度分布之中检测到例如30~36℃左右的预定温度范围内的物体的部分检测(判断)为人102的方法。另外,考虑了在预定的温度范围的区域为预定尺寸的情况下判断为人的方法等各种方法,但检测人102的方法并不限定于此。
另外,上述中对将检测到人102的部位作为目标对象而详细检测其周边的温度分布的方法进行了说明,但除了人102以外的物体也可以作为目标对象。图67是用于说明除了人102以外的物体作为目标对象(检测对象)的例子的图。图68是表示对设有照明的室内在上下方向上进行扫描的情况下的检测区域的概念图。
如图67所示,室内存在照明242的情况下,通过如图68所示在上下方向上广泛扫描,检测照明242的存在。照明在不点亮的状态下不发热,因此红外线检测器240无法检测未点亮的照明242。但是,由于点亮的照明会发热因此能够被检测到。
由此,红外线检测器240通过例如上下左右的大范围的扫描,在产生温度变动部位的情况下集中检测其周边的温度分布,并且在该温度变动部位的位置在预定的期间以上没有变动的情况下,能够将该部位确认为不是人而是家用电器(正在运行)。家用电器例如为伴有图67和图68所示的照明、其它发热的设备。
红外线检测器240还能够检测室内或家庭内的耗电量,并通过分析该耗电量的推移,判断是什么样的家用电器开始运行。例如,通过预先取得(存储)如果是天花板照明设备则为50W左右、如果是液晶屏幕则为100W左右之类的家用电器的功耗的信息,红外线检测器240能够根据运行前后的功耗差来识别家用电器。
另外可以设置成:红外线检测器240特别是在产生了高温的部位、低温的部位的情况下,集中扫描该部位的周边,并在该部位变为预定温度以上的高温的情况、变为预定温度以下的低温的情况下,对用户(人102)发出警告。该情况下,作为变为高温的部位,例如设想为异常发热的家用电器,作为变为低温的部位,例如设想为冰箱的门打开的状态。由此,红外线检测器240除了空气调节以外,还能够谋求家庭内的放心和安全。
再者,红外线检测器240的机构只是一例,只要是能够在上下、左右方向上进行扫描的机构,就可以不特别限定。红外线检测器240中,可以在不脱离发明的主旨的范围内添加各种变更。
[实施方式4的变形例5]
接着,作为实施方式4的变形例5,对红外线检测元件阵列的红外线图像的高分辨率进行说明。图69A是实施方式4的变形例5涉及的红外线检测器的立体图。图69B是实施方式4的变形例5涉及的红外线检测器的俯视图。
图69A所示的红外线检测器250与红外线检测器200相类似。在此,上述的红外线检测器200的红外线检测元件阵列202中,各红外线检测元件203a~203f以各自的边与扫描方向垂直或平行的方式配置(排列)。例如图56A所示,红外线检测元件203b与红外线检测元件203a仅在左上的顶点接触。
与此相对,红外线检测器250的红外线检测元件阵列252中,各红外线检测元件253a~253f以边如图69A所示倾斜φ°的状态排列。并且,各红外线检测元件253a~253f与不是顶点而是边相邻的红外线检测元件接触。关于其它部分,红外线检测器200和红外线检测器250是相同的,红外线检测器250通过固定于基板201的成像透镜205以轴204为中心旋转,能够检测大范围的温度分布。
利用图70来说明使用了红外线检测元件阵列252的红外线检测器250的特征。图70是表示红外线检测器250的检测区域的概念图。
再者,以下在图69A中,对角度φ为45°进行说明。另外,红外线检测元件253a~253f检测的区域分别为检测区域258a~258f。
如图70所示从图中的左向右扫描的情况下,红外线检测元件253a的检测区域258a的检测对象为区域A(纵宽为A的在扫描方向上延伸的区域)。同样地,红外线检测元件253b的检测区域258b的检测对象为区域B,红外线检测元件253c~253f的检测区域258c~258f的检测区域也分别同样地为区域C~区域F。
区域A的下半部分与区域B的上半部分重叠。同样地,区域B的下半部分与区域C的上半部分也重叠,同样地,各区域的上半部分(下半部分)与相邻的红外线检测元件的检测对象的区域的下半部分(上半部分)重叠。在此,将区域A的上半部分记为区域(1),将区域A与区域B的重叠部分记为区域(2),将区域B与区域C的重叠部分记为区域(3),之后的如图70所示记为区域(4)~(7)。
例如,仅在区域(3)具有发热体的情况下,该发热体被红外线检测元件253b和253c这两者检测到,没有被红外线检测元件253a和红外线检测元件253d检测到。因此,确定发热体存在于区域(3)之中。
由此,相邻的红外线检测元件的检测范围(检测对象的区域),在与扫描方向正交的方向上重叠,由此在与扫描方向正交的方向上,红外线图像的分辨率提高。图71是用于说明红外线图像的分辨率的提高的图。
图71中,图示了相同大小(面积)的红外线检测元件108和红外线检测元件258。红外线检测元件108以其四边相对于扫描方向水平或垂直的方式配置,红外线检测元件258与图70同样地以其四边相对于扫描方向形成φ=45°的角度的方式配置。此时,红外线检测元件108的纵向的检测宽度为X,但红外线检测元件258的纵向的检测宽度Y通过上述的重叠的效果,变小为X的根号二分之一
Figure BDA0002359324050000902
倍。即,通过红外线检测元件258那样的
配置而测定出的红外线图像的分辨率,比通过红外线检测元件108那样的配置而测定出的红外线图像提高了根号
Figure BDA0002359324050000901
倍。
如以上那样,在与扫描方向垂直的方向上,通过以检测范围彼此重叠的方式排列红外线检测元件,能够提高红外线图像的分辨率。
再者,上述的说明中,对角度φ为45°进行了说明,但这只是一例。只要在与扫描方向垂直的方向上,在相邻的红外线检测元件的检测范围发生重叠,则既可以是其它角度,也可以是其它配置。
[实施方式4的变形例6]
接着,对实施方式4的变形例6涉及的红外线检测器进行说明。图72是实施方式4的变形例6涉及的红外线检测器的立体图。
图72所示的红外线检测器260中,与红外线检测器250同样地构成红外线检测元件阵列262的红外线检测元件263a~263f相对于水平方向倾斜角度φ。在此,红外线检测器260中,角度φ能够以旋转机构264为中心变更,并且,通过轴261保持红外线检测元件阵列262,也能够在上下方向上进行扫描。
另外,成像透镜205通过未图示的固定件而安装于红外线检测元件阵列262。这样的结构的红外线检测器260能够任意改变红外线图像的分辨率。图73是用于说明红外线图像的分辨率的变更的图。
图73中,各检测区域268a~268f分别为红外线检测元件263a~263f的检测区域。
例如,角度φ大于45°的情况下,检测区域268c的检测范围为区域C。此时,在该区域C中,除了区域B(检测区域268b的检测范围)和区域D(检测区域268d的检测范围)以外,还重叠有区域A(检测区域268a的检测范围)和区域E(检测区域268e的检测范围)。由此,红外线检测器260能够取得分辨率更高的红外线图像。
红外线检测器260例如能够取得以下那样的红外线图像(温度分布)。首先,红外线检测器260暂时以φ=90°的状态(即各红外线检测元件263a~263f配置为在上下方向上不错开的直线状的状态)进行扫描。并且,红外线检测器260在目标对象的大小小于上下方向的整个扫描范围的情况下,以正好遮盖目标对象的方式使旋转机构264旋转,在缩短检测区域268a~268f的上下方向的长度后再次进行扫描。由此,可得到分辨率高的目标对象的红外线图像(温度分布)。
另外,红外线检测器260通过使轴261旋转,也能够进行上下方向的扫描。由此,即使是目标对象在上方或下方的情况下,红外线检测器260也能够通过在使红外线检测元件阵列262与目标对象的上下方向的位置相对应后进行左右方向的扫描,仅扫描目标对象的位置。
再者,红外线检测器260可以在已知目标对象的左右方向的位置的阶段,停止通过轴204实现的左右方向的扫描,进行通过轴261实现的上下方向的扫描。该情况下,红外线检测器260也能够通过与目标对象的左右方向的宽度相结合,以旋转机构264为中心使红外线检测元件263a~263f旋转,从而得到二维的高分辨率的图像。
[实施方式4的变形例的补充]
在实施方式4的变形例中说明的红外线检测元件阵列252和262也具有能够非常便宜地制作这样的优点。图74是用于说明从晶圆切下红外线检测元件阵列的图。
一般地,红外线检测元件通过半导体工艺而制作。此时,红外线检测元件阵列252和262等红外线检测元件阵列271从晶圆270切下的情况下,在各红外线检测元件阵列271中,相邻的红外线检测元件彼此以边接触,因此能够从一枚晶圆270切下多个红外线检测元件阵列。在图74中,从一枚晶圆270得到6枚红外线检测元件阵列271。由此,红外线检测元件阵列252和262也具有能够便宜地制作这样的优点。
再者,在上述实施方式4中描述的结构只是一例,对于构成红外线检测元件阵列的红外线检测元件的数量、轴204和轴261等驱动机构、旋转机构264等旋转机构等,并不特别限定。在不脱离发明的主旨的范围内,可以添加各种变形、变更。另外,可以组合上述的各形态和/或将其进一步变形后的形态。
[总结]
实施方式4涉及的热图像传感器(红外线检测器),具备对检测区域的红外线进行检测的多个红外线检测元件、和为了使多个红外线检测元件对成为1个热图像的对象的区域的红外线进行检测而沿扫描方向扫描检测区域的扫描部。并且,多个红外线检测元件包含在预定方向(例如转子104a~104f的旋转方向)上的配置位置不同的红外线检测元件。在此,预定方向在多个红外线检测元件的配置中相当于扫描方向。
例如,多个红外线检测元件如红外线检测元件阵列202那样,在预定方向上、和与垂直于预定方向的方向的任一方向交叉的方向上排列配置。
另外,例如图70和图73所示,多个红外线检测元件如红外线检测元件阵列252那样,以多个红外线检测元件中所含的一个红外线检测元件的检测范围和与这一个红外线检测元件相邻的红外线检测元件的检测范围重叠的方式配置。在此,检测范围意味着在扫描时检测区域移动的范围。
另外,实施方式4涉及的热图像传感器的扫描部,可以通过使多个红外线检测元件在预定方向上移动而沿扫描方向扫描检测区域。该情况下的扫描部例如为转子104a~104f、轴204等驱动机构。
另外,实施方式4涉及的热图像传感器可以通过移动使来自对象物的红外线入射多个红外线检测元件的光学系统而沿扫描方向扫描检测区域。该情况下的扫描部例如是轴222等驱动机构。
另外,实施方式4涉及的热图像传感器可以还具备在与扫描方向垂直的方向上扫描检测范围的垂直扫描部。垂直扫描部例如为轴261等驱动机构。
另外,实施方式4涉及的热图像传感器可以具备通过使多个红外线检测元件旋转,来变更上述交叉的方向相对于预定方向的角度的机构。这样的机构例如为旋转机构264。
实施方式4涉及的热图像传感器比呈矩阵状配置有红外线检测元件的热图像传感器20便宜,并且比呈线状配置有红外线检测元件的热图像传感器30更适合人的活动量的测定。
(实施方式5)
在上述实施方式4中说明的红外线检测器也可以用于除了空调装置100以外的装置。在实施方式5中,作为一例对具备红外线检测器的照明装置进行说明。图75是具备红外线检测器301的照明装置300设置于天花板的室内的概略图。在图75所示的室内作为一例存在人102和桌子103。
作为照明装置300具备的红外线检测器301,可以采用在实施方式4中说明的红外线检测器101、200、210、220、230、240、250和260的任一者。具备红外线检测器301的照明装置300例如能够根据检测出的人102的身高来推定个人,并基于推定结果进行照明控制。
例如,如果预先登记人的期望的发光颜色,则照明装置300可以根据由红外线检测器301推定出的人的存在,改变照明的颜色(发光颜色)。另外,在简单的例子中,照明装置300可以根据人的有无而打开、关闭照明。另外,由红外线检测器301检测为人正在室内看电视的情况下,照明装置300能够通过控制照明变得稍暗,提高电视的可视性。
另外,在利用红外线检测器301能够判断为人102入睡的情况下,照明装置300可以使照明变暗或关闭。相反,在能够判断为人102起床了的情况下,照明装置300可以点亮照明。通过这样的控制,能够提高便利性,并且削减耗电。
再者,在实施方式5中说明的方式只是一例,红外线检测器301的检测结果也可以用于照明装置300的其它控制。再者,图75中,照明装置300设置于天花板,但也可以设置于墙壁。
另外,在实施方式5中对红外线检测器301搭载于照明装置300的例子进行了说明,但红外线检测器301也可以搭载于其它装置。红外线检测器301例如也可以搭载于电视机。这样的电视机,能够利用红外线检测器301检测电视机的观看者,并根据检测出的观看者的个人资料,建议电视节目,或在没有检测到观看者的情况下自动切断电视机的电源。
(其它实施方式)
以上,对实施方式1~5进行了说明,但本公开并不限定于这样的实施方式。
例如,在上述实施方式2中,主要对设有多个一维受光传感器(元件列)的例子进行说明,但多个一维受光传感器并不一定要分离设置。图76是表示多个一维受光传感器相邻设置的热图像传感器的例子。
例如,图76的(a)所示的热图像传感器2900a具备受光元件在Y方向上的位置对齐的2个一维受光传感器。并且,热图像传感器2900a的2个一维受光传感器在X方向上相邻(接近)。
另外,图76的(b)所示的热图像传感器2900b具备受光元件在Y方向上的位置仅错开受光元件的纵宽(图中的“h”的长度)的二分之一的2个一维受光传感器。并且,热图像传感器2900b的2个一维受光传感器在X方向上相邻。
另外,图76的(c)所示的热图像传感器2900c具备受光元件在Y方向上的位置各错开受光元件的纵宽(图中的“h”的长度)的四分之一的4个一维受光传感器。并且,热图像传感器2900c的4个一维受光传感器在X方向上相邻。
通过像热图像传感器2900b和热图像传感器2900c这样错开受光元件的位置,能够实现上述的高分辨率化。
另外,本公开也可以作为例如上述那样的空调装置、车载空调装置、照明装置和电视机等电器设备(家用电器)而实现。另外,本公开也可以作为用于使智能手机等信息处理终端作为用户界面(用户界面装置)工作的程序、存储有这样的程序的非暂时性记录介质而实现。
再者,上述各实施方式中,各构成要素可以通过由专用的硬件构成、或执行适合于各构成要素的软件程序而实现。各构成要素也可以通过CPU或处理器等程序执行部读取并执行记录于硬盘或半导体存储器等记录介质中的软件程序而实现。
另外,上述各实施方式中,可以将特定的处理部执行的处理由其它处理部执行。另外,多个处理的顺序可以变更,多个处理也可以一并执行。例如,空调装置具备的运算处理部的处理可以通过用户界面(智能手机)进行。
另外,上述各实施方式中,热图像传感器、运算处理部等结构可以作为一体的模块而构成,热图像传感器和其它结构也可以作为单独的装置而构成。
以上,基于实施方式对一个或多个技术方案涉及的热图像传感器(和用户界面)进行了说明,但本公开并不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨,将本领域技术人员可想到的各种变形施加于本实施方式而成的方式、将不同的实施方式中的构成要素组合而构建的方式,都可以包含于一个或多个技术方案的范围内。
产业可利用性
本公开的受光传感器(热图像传感器)比较便宜,并且作为适合于人的活动量的测定的受光传感器(热图像传感器)是有用的。

Claims (24)

1.一种受光传感器,具备:
红外线受光部,其具备分别接收红外光的多个红外线受光元件;
透镜,其使红外光照射所述红外线受光部;
旋转部,其使所述红外线受光部和所述透镜以所述透镜的一部分为中心旋转驱动;以及
盖构件,其配置于从所述透镜观察的与所述红外线受光部相反的一侧,并具有透光性,
所述透镜使透过所述盖构件的红外光照射所述红外线受光部,
所述盖构件包含具有第1红外线透过率的第1区域和具有比所述第1红外线透过率低的第2红外线透过率的第2区域,所述盖构件由透光构件构成,所述透光构件具有包括平板形状的且比所述透镜的球面的曲率半径大的形状,
所述第2区域与所述透镜之间的距离,大于所述第1区域与所述透镜之间的距离,入射到所述透镜的红外光的所述第2区域中的光路长度,大于入射到所述透镜的红外光的所述第1区域中的光路长度。
2.根据权利要求1所述的受光传感器,
所述透镜的一部分是所述透镜的光心,
所述旋转部以穿过所述透镜的直线为旋转轴进行旋转驱动。
3.根据权利要求1所述的受光传感器,
所述第2区域和所述第1区域由同一构件构成,
所述第2区域的厚度大于所述第1区域的厚度。
4.一种受光传感器,具备:
红外线受光部,其具备分别接收红外光的多个红外线受光元件;
透镜,其使红外光照射所述红外线受光部;
旋转部,其使所述红外线受光部和所述透镜以所述透镜的一部分为中心旋转驱动;以及
盖构件,其配置于从所述透镜观察的与所述红外线受光部相反的一侧,并具有透光性,
所述透镜使透过所述盖构件的红外光照射所述红外线受光部,
所述旋转部使所述红外线受光部接收透过具有第1红外线透过率的第1区域的红外光的期间的第1转速与所述红外线受光部接收透过具有比所述第1红外线透过率低的第2红外线透过率的第2区域的红外光的期间的第2转速不同,使所述红外线受光部和所述透镜旋转驱动。
5.根据权利要求4所述的受光传感器,
所述第2转速比所述第1转速快。
6.一种空调机,具备权利要求1或4所述的受光传感器。
7.根据权利要求6所述的空调机,
所述空调机具备对配置有所述空调机的空间进行除湿的除湿部,
所述空调机,还基于由所述受光传感器取得的红外线图像判断是否会在所述空间中的预定区域发生结露,在判断为会在所述预定区域发生结露的情况下,所述除湿部对所述空间进行除湿。
8.根据权利要求7所述的空调机,
所述空调机,
具备对所述空间的湿度进行测量的湿度计,
如果基于由所述受光传感器取得的红外线图像以及通过所述湿度计测量出的所述空间的湿度而算出的所述预定区域的湿度为预先确定的值以上,则判断为会在所述预定区域发生结露。
9.根据权利要求6所述的空调机,
所述空调机具备向配置所述空调机的空间送风的送风部,
所述空调机,还基于由所述受光传感器取得的红外线图像判断是否容易在所述空间中的预定区域发霉,在判断为容易在所述预定区域发霉的情况下,所述送风部吹送朝向所述预定区域的风。
10.根据权利要求9所述的空调机,
所述空调机,
具备对所述空间的温度进行测量的温度计和对所述空间的湿度进行测量的湿度计,
如果根据所述空间的绝对湿度和由所述受光传感器取得的红外线图像而算出的所述预定区域的湿度超过预先确定的值,则判断为容易在所述预定区域发霉,所述绝对湿度是基于通过所述温度计测量出的所述空间的温度以及通过所述湿度计测量出的所述空间的湿度而算出的所述空间的绝对湿度。
11.一种结露传感器,具备权利要求1或4所述的受光传感器。
12.根据权利要求11所述的结露传感器,
所述结露传感器,基于由所述受光传感器取得的红外线图像,判断是否会在配置有所述结露传感器的空间内的预定区域发生结露。
13.根据权利要求11所述的结露传感器,
所述结露传感器,进一步,
具备对配置有所述结露传感器的空间的湿度进行测量的湿度计,
基于由所述受光传感器取得的红外线图像以及通过所述湿度计测量出的湿度,判断是否会在配置有所述结露传感器的空间内的预定区域发生结露。
14.根据权利要求13所述的结露传感器,
所述结露传感器,
如果基于由所述受光传感器取得的红外线图像以及通过所述湿度计测量出的所述空间的湿度而算出的所述预定区域的湿度为预先确定的值以上,则判断为会在所述预定区域发生结露。
15.一种霉菌传感器,具备权利要求1或4所述的受光传感器。
16.根据权利要求15所述的霉菌传感器,
所述霉菌传感器,还基于由所述受光传感器取得的红外线图像,判断是否容易在配置有所述霉菌传感器的空间内的预定区域发霉。
17.根据权利要求16所述的霉菌传感器,
所述霉菌传感器,进一步,
具备对配置有所述霉菌传感器的空间的温度进行测量的温度计和对配置有所述霉菌传感器的空间的湿度进行测量的湿度计,
基于由所述受光传感器取得的红外线图像、通过所述温度计测量出的所述空间的温度以及通过所述湿度计测量出的所述空间的湿度,判断是否容易在所述预定区域发霉。
18.根据权利要求17所述的霉菌传感器,
如果根据所述空间的绝对湿度和由所述受光传感器取得的红外线图像而算出的所述预定区域的湿度超过预先确定的值,则判断为容易在所述预定区域发霉,所述绝对湿度是基于通过所述温度计测量出的所述空间的温度以及通过所述湿度计测量出的所述空间的湿度而算出的所述空间的绝对湿度。
19.一种电子烹饪设备,具备权利要求1或4所述的受光传感器。
20.根据权利要求19所述的电子烹饪设备,
所述电子烹饪设备还具备顶板和载置板,所述载置板载置作为烹饪对象的对象物,
所述受光传感器配置于所述顶板,
所述旋转部进行所述旋转驱动时的旋转轴与所述顶板大致平行。
21.根据权利要求20所述的电子烹饪设备,
所述电子烹饪设备具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部,
所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的温度到达预定的温度时,结束所述运行。
22.根据权利要求20所述的电子烹饪设备,
所述电子烹饪设备具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部,
所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定了在所述载置板上存在2个以上所述对象物的情况下,采用对所述2个以上的对象物进行加热的运行方法之中最抑制所述加热所需的功率的第1运行方法控制所述运行。
23.根据权利要求20所述的电子烹饪设备,
所述电子烹饪设备具备控制所述电子烹饪设备的运行的控制部和对所述对象物照射红外光源的照射部,
所述控制部还控制所述照射部,以使得所述红外光源照射基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的位置。
24.根据权利要求23所述的电子烹饪设备,
所述控制部在基于由所述受光传感器取得的红外线图像而确定的所述对象物的温度上升的速度慢且速度慢的程度为预定程度以上的情况下,控制所述照射部,以使得所述红外光源照射所述对象物的位置。
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