JP2009002773A - 人体位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広い人検知エリアを、最小限の赤外線検知手段とシャッター駆動機構で構成して、早く人体検出ができてかつ人の活動量も把握できることを目的とする。
【解決手段】人体が放射する赤外線を検出する赤外線検出器と、この赤外線検出器による赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズとを有する複数の赤外線検出手段からの出力に基づいて前記複数の集光領域における人体の有無を認識する人体有無認識手段と、前記集光距離が異なる複数の集光領域の一つの領域からの赤外線を検出可能とする赤外線検出開口部と、それ以外の他の集光領域からの赤外線を遮断する赤外線検出遮断部とを有する赤外線検出領域設定部を駆動して、集光距離が異なる分割された複数の集光領域からの赤外線を、同時に検出可能とするように前記赤外線検出開口部を移動させる駆動手段を備え、早く人体検出ができてかつ人の活動量も把握できる
【選択図】図１

Description

本発明は、人体を検出する装置および特に空気調和機、冷風機などに搭載され、快適性向上および省エネルギー運転制御に利用される人体位置検出装置に関するものである。

従来より人体を検出する装置は、一般的に、赤外線を検出する赤外線検出手段と、検知エリアからの赤外線を集光する赤外線集光手段と、検知エリアを走査する走査手段と、人体の位置信号を出力する信号処理手段とを備えた赤外線検知装置が提案されている。また検知エリアが大きい場所において、複数の赤外線検出手段を利用して人体の位置検出をする提案も多く出されている。また、複数の赤外線検出手段の集光領域を広範囲にする提案として、赤外線集光手段の前に偏光部を設けて、人体位置を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、各領域における人体有無を特定する存在領域を特定させるために複数の赤外線検出手段が配置する提案がされている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−１６８１２８号公報 特開平７−３１１２８０号公報

しかしながら、前記特許文献１の赤外線検出装置では、検知するエリアは、一つの検知エリアを複数の赤外線検出手段で判断するため、全体の人体位置検出に時間がかかりすぎるという課題があった。

また、前記特許文献２の人体検出装置では、各領域における人体有無を特定する存在領域を特定させるために複数の赤外線検出手段を配置する必要があり、赤外線検出手段の数が多くなる傾向にあり、広い空間の検知領域のエリアを特定するとなると、さらにそれに応じて赤外線検出手段も増えることとなり、高価な人体検出装置となってしまうという課題があった。

前記従来の課題を解決するために、本発明の人体位置検出装置は、人体が放射する赤外線を検出する赤外線検出器と、この赤外線検出器による赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズとを有する複数の赤外線検出手段と、
前記複数の赤外線検出手段からの出力に基づいて前記複数の集光領域における人体の有無を認識する人体有無認識手段と、
前記集光距離が異なる複数の集光領域の一つの領域を第一の集光領域とし、前記第一の集光領域からの赤外線を検出可能とする赤外線検出開口部と、前記第一の集光領域以外の他の集光領域からの赤外線を遮断する赤外線検出遮断部とを有する赤外線検出領域設定部と、前記赤外線検出領域設定部を駆動して、集光距離が異なる分割された複数の集光領域からの赤外線を、前記複数の赤外線検出手段において同時に検出可能とするように前記赤外線検出開口部を移動させる駆動手段を備えたことを特徴とする人体位置検出装置である。

本発明の人体位置検出装置は、比較的に少ない個数の赤外線検出手段で、かつ最小限の駆動手段の個数で、広範囲の人体検知するエリアを早く人体位置検出できるとともに人体の活動量も把握できるという効果がある。

第１の発明は、人体が放射する赤外線を検出する赤外線検出器と、この赤外線検出器による赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズとを有する複数の赤外線検出手段と、
前記複数の赤外線検出手段からの出力に基づいて前記複数の集光領域における人体の有無を認識する人体有無認識手段と、
前記集光距離が異なる複数の集光領域の一つの領域を第一の集光領域とし、前記第一の集光領域からの赤外線を検出可能とする赤外線検出開口部と、前記第一の集光領域以外の他の集光領域からの赤外線を遮断する赤外線検出遮断部とを有する赤外線検出領域設定部と、前記赤外線検出領域設定部を駆動して、集光距離が異なる分割された複数の集光領域からの赤外線を、前記複数の赤外線検出手段において同時に検出可能とするように前記赤外線検出開口部を移動させる駆動手段を備えたことから、少ない赤外線検出手段で、広範囲の人体検出領域から、早く、どの領域に人体が存在しているかを把握でき、かつ人体の微動な動きも検知できることで、移動量も把握できる効果がある。

第２の発明は、赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズは、三つの集光領域からなり、長い集光距離から短い集光距離に対応して遠距離集光領域、中距離集光領域、近距離集光領域とすることから、より広範囲の人体検出エリアを少ない赤外線検出手段で検知できるため、安価な方法で構成できるという効果がある。

第３の発明は、複数の集光領域である近距離集光領域、中距離集光領域、遠距離集光領域の順に領域の大きさが大きくなることから、小さいサイズの集光レンズを効率よく利用でき、遠距離の集光領域を広い領域で確保できるため、より少ない個数での赤外線検出手段で構成できるという効果がある。

第４の発明は、前記赤外線検出領域設定部の開口部は、複数の赤外線検出手段の遠距離集光領域、中距離集光領域、近距離集光領域のどれか一つの同じ集光領域を同時に集光するように構成されたことより、遠距離領域の人体位置検出が広範囲で把握できるという効果がある。また中距離の人体検出より、遠距離領域の確認と近距離領域の確認から人の姿勢で立っているか座っているかの判断もできる。また、近距離領域の人体検出より、空気調和機の送風が直接当たるかどうかの判断ができることから、人に直接風が当たり不快感が出ないように風の向きを変える等の判断ができるという効果がある。

第５の発明は、前記駆動手段は、複数の赤外線検出手段の個数より少ない個数で構成したことを特徴とすることから、広範囲の領域のエリアでの人体検出が、最小限の駆動手段で行なえ、かつ最小限の赤外線手段でできることから安価な構成ができるという効果がある。

第６の発明は、前記駆動手段は、赤外線検出領域設定部の開口部を上下方向あるいは左右方向のいずれか一方あるいは双方に駆動することから、赤外線検出領域設定部の機構も簡単にできるため、比較的に安価で構成できるという効果がある。

第７の発明は、前記赤外線検出領域設定部の断面形状が集光レンズの外形に対応して円弧形状であることを特徴とすることから、赤外線領域設定部の機構がモータによる円動で構成でき安価な構成ができるという効果がある。

第８の発明は、前記複数の赤外線検出手段による赤外線検出エリアが隣接するように配されたことを特徴とすることから、赤外線検出手段の検出できる領域の扇角度を最大に利用できるという効果がある。

第９の発明は、前記複数の赤外線検出手段による赤外線検出エリアが一部重複するように配されたことを特徴とすることから、赤外線検出手段の検出できる領域の扇角度を最大に利用しながら、人検知エリアの領域数を増やすことができる。この人検知エリアの領域を増やすことで、人のエリア移動の活動量の把握も詳細に把握できるという効果がある。この活動量の把握から、空気調和機などでは、冷房および暖房の温度設定を変更して、省エネルギー運転を行なうような運転ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における人体位置検出装置の構成を示す正面図である。

図２は、本発明の第１の実施の形態における人体位置検出装置の側断面図である。

図３は、本発明の第１の実施の形態における人体検出する集光レンズの正面図である。

図４は、本発明の第１の実施の形態における赤外線検出領域設定部を駆動手段で移動したときの検出エリアが（ａ）遠距離、（ｂ）中距離、（ｃ）近距離を示す側断面図である。

図５は、本発明の第１の実施の形態における検出エリアの横から見た図である。

図６は、本発明の第１の実施の形態における人体検出装置の検出ビーム位置を示した上面図である。

図７は、本発明の第１の実施の形態における人体検出装置の検出エリアの領域図である。

図８は、本発明の第１の実施の形態における人体検出装置の検出エリアが重なった場合の領域図である。

図１、図２、図３において、人体位置検出装置１０は、２つの赤外線検出手段３ａ、３ｂと、人体有無認識手段４と、赤外線検出領域設定部８と、駆動手段９とで構成されている。

２つの赤外線検出手段３ａ、３ｂは、それぞれ、人体が放射する赤外線を検出する赤外線検出器１ａ、１ｂ、集光レンズ２ａ、２ｂとから構成される。

図３に示すように、集光レンズ２は、上部を遠距離用レンズ５Ａ、中央を中距離用レンズ５Ｂ、下部を近距離用レンズ５Ｃとして３分割され、赤外線検出器１による赤外線検出エリアを集光距離が異なる、遠中近３つの集光領域に分割する。

図５に示すように、赤外線検出器１、集光レンズ２から成る赤外線検出手段３を空気調和機など視点Ａの位置に搭載した場合、集光レンズの検出領域を横から見ると、赤外線検出エリアは、視点Ａから見て手前から、近距離エリアＣ、中距離エリアＢ、遠距離エリアＡのようになる。

２つの赤外線検出手段３ａ、３ｂからの出力に基づいて、赤外線検出エリアにおける人
体の有無を、人体有無認識手段４が認識する。

図１、図２、図４において、赤外線検出器１ａ、１ｂ、集光レンズ２ａ、２ｂとから構成される２つの赤外線検出手段３ａ、３ｂの前方に、赤外線検出領域設定部８を配置する。

赤外線検出領域設定部８は、赤外線検出開口部６と、赤外線検出遮断部７とを有しており、赤外線検出開口部６は、遠中近３つの集光領域の一つの領域からの赤外線を検出可能とし、残りの二つの領域からの赤外線を赤外線検出遮断部７が遮断する。これによって、赤外線検出手段３ａ、３ｂが赤外線を検出したエリアが遠中近３つの集光領域のどの領域なのか判別することができる。

赤外線検出領域設定部８は、駆動手段９によって移動され、赤外線を検出可能な集光領域を選定することができる。

図４（ａ）において、赤外線検出遮断部７は、集光レンズ２中央の中距離用レンズ５Ｂ及び下部の近距離用レンズ５Ｃの前方にあって、中距離エリアＢ、近距離エリアＣからの赤外線が遮断され、上部の遠距離用レンズ５Ａの前方には遮蔽物がないので、遠距離エリアＡからの赤外線が検出された場合、遠距離エリアＡに人体が在ると人体有無認識手段４が認識する。

同様に、図４（ｂ）において、赤外線検出遮断部７は、集光レンズ２上部の遠距離用レンズ５Ａ及び下部の近距離用レンズ５Ｃの前方にあって、遠距離エリアＡ、近距離エリアＣからの赤外線が遮断され、中央の中距離用レンズ５Ｂの前方には赤外線検出開口部６が開口して遮蔽物がないので、中距離エリアＢからの赤外線が検出された場合、中距離エリアＢに人体が在ると人体有無認識手段４が認識する。

同様に、図４（ｃ）において、赤外線検出遮断部７は、集光レンズ２上部の遠距離用レンズ５Ａ及び中央の中距離用レンズ５Ｂの前方にあって、遠距離エリアＡ、中距離エリアＢからの赤外線が遮断され、下部の近距離用レンズ５Ｃの前方には赤外線検出開口部６が開口して遮蔽物がないので、近距離エリアＣからの赤外線が検出された場合、近距離エリアＣに人体が在ると人体有無認識手段４が認識する。

図３に示すように 遠距離用レンズ５Ａの集光領域の面積は、中距離用レンズ５Ｂより大きく、広範囲の人体検知エリアを見られるように構成している。また中距離用レンズ５Ｂより近距離用レンズ５Ｃは、小さくかつ近距離の検知ができるように集光レンズ２の下部に配置され、曲線部を利用している。即ち、集光レンズの面積は、５Ａ＞５Ｂ＞５Ｃで構成されている
また、赤外線検出領域設定部８は、断面形状が集光レンズ２の外形に対応して円弧形状で、駆動手段９と連動する回動軸１１によって回動し、上述したように赤外線検出開口部６と赤外線検出遮断部７が移動して、集光レンズ２の検知する領域を切り換えている。

本実施の形態では、図３に示すように、遠距離検知の場合、赤外線検出遮断部７は、集光レンズ２中央の中距離用レンズ５Ｂ及び下部の近距離用レンズ５Ｃを遮蔽しているから、赤外線検出遮断部７の上側の円弧長７ｕｌは、中距離用レンズ５Ｂの円弧長５Ｂｌと近距離用レンズ５Ｃの円弧長５Ｃｌの総和より長く、かつ近距離検知の場合、集光レンズ２上部の遠距離用レンズ５Ａ及び中央の中距離用レンズ５Ｂを遮蔽しているから、赤外線検出遮断部７の上側の円弧長７ｕｌは、遠距離用レンズ５Ａの円弧長５Ａｌと中距離用レンズ５Ｂの円弧長５Ｂｌの総和よりも長くなければならない。

ここで、集光レンズの面積は、５Ａ＞５Ｂ＞５Ｃであることから、５Ａｌ＞５Ｂｌ＞５Ｃｌとすれば、７ｕｌ＞５Ａｌ＋５Ｂｌである。

また、中距離検知の場合、赤外線検出遮断部７は、集光レンズ２上部の遠距離用レンズ５Ａ及び下部の近距離用レンズ５Ｃを遮蔽しているから、赤外線検出遮断部７の上側の円弧長７ｌｌは、近距離用レンズ５Ｃの円弧長５Ｃｌより長く、また、赤外線検出開口部６は、中央の中距離用レンズ５Ｂの前方を開口しているので、赤外線検出開口部６の円弧長６ｌは、中距離用レンズ５Ｂの円弧長５Ｂｌと同等である。

尚、本実施の形態では、２つの赤外線検出器１ａ、１ｂ及び集光レンズ２ａ、２ｂは同等品であり、２つの赤外線検出手段３ａ、３ｂが同時に等距離の集光領域の赤外線を検出できるように、赤外線検出開口部６ａ、６ｂが水平方向に同一高さにあるが、異なる距離の集光領域の赤外線を検出できるように構成してもよい。

図６は、２個の集光レンズの検出領域を上から見た図を示している。

左集光レンズ２ｂで検出する検出ビームの配置を遠距離用Ａ１、中距離用Ｂ１、近距離用Ｃ１としている。また右集光レンズ２ａで検出する検出ビームの配置を遠距離用Ａ２、中距離用Ｂ２、近距離用Ｃ２としている。

この検出ビームに人体が当たることで人体の検出を行う。

今回は、赤外線検出領域設定部８が回動して、遠距離、中距離、近距離と領域移動しているときに人体の赤外線を検出することで、人体がどの位置に存在するかを認識することができる。

ここで、図７は、遠距離、中距離、近距離のエリアを説明した図である。

左集光レンズ２ｂで検出する検出ビームの配置を遠距離用エリアＡ１、中距離用エリアＢ１、近距離用エリアＣ１としている。また右集光レンズ２ａで検出する検出ビームの配置を遠距離用エリアＡ２、中距離用エリアＢ２、近距離用エリアＣ２としている。

ここで、図８は、遠距離、中距離、近距離のエリアが重なったものを説明した図である。

左集光レンズ２ｂで検出する検出ビームの配置を遠距離用エリアＡ１、中距離用エリアＢ１、近距離用エリアＣ１としている。また右集光レンズ２ａで検出する検出ビームの配置を遠距離用エリアＡ２、中距離用エリアＢ２、近距離用エリアＣ２としている。また左の集光レンズの検出エリアと右の集光レンズの検出エリアの重なったエリアを遠距離用エリアＡ３、中距離用エリアＢ３、近距離用エリアＣ３としている。
これにより、赤外線検出手段３の２個、駆動手段９の１個から、広範囲の人体検出ができると共に、検出エリアを９エリア確保できるという効果がある。

以上のように、本発明にかかる人体位置検出装置は、少ない赤外線検出手段、最小の駆動手段で、広範囲の領域の人体検出を可能として、微動な活動量も多くの検出エリアを検出しながら人体活動量を把握できることで、空気調和機の快適性向上制御や、省エネルギー運転にも効果的である。

本発明の実施の形態１における人体位置検出装置の構成を示す正面図 本発明の実施の形態１における人体位置検出装置の側断面図 本発明の実施の形態１における人体検出する集光レンズの正面図 本発明の実施の形態１における赤外線検出領域設定部を駆動手段で移動したときの検出エリアが（ａ）遠距離を示す側断面図（ｂ）中距離を示す側断面図（ｃ）近距離を示す側断面図 本発明の実施の形態１における検出エリアの横から見た図 本発明の実施の形態１における人体検出装置の検出ビーム位置を示した上面図 本発明の実施の形態１における人体検出装置の検出エリアの領域図 本発明の実施の形態１における人体検出装置の検出エリアが重なった場合の領域図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 赤外線検出器
２、２ａ、２ｂ 集光レンズ
３、３ａ、３ｂ 赤外線検出手段
４ 人体有無認識手段
５Ａ 遠距離用レンズ
５Ｂ 中距離用レンズ
５Ｃ 近距離用レンズ
６、６ａ、６ｂ 赤外線検出開口部
７ 赤外線検出遮断部
８ 赤外線検出領域設定部
９ 駆動手段
１０ 人体位置検出装置
１１ 回動軸

Claims (9)

1. 人体が放射する赤外線を検出する赤外線検出器と、この赤外線検出器による赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズとを有する複数の赤外線検出手段と、
   前記複数の赤外線検出手段からの出力に基づいて前記複数の集光領域における人体の有無を認識する人体有無認識手段と、
   前記集光距離が異なる複数の集光領域の一つの領域を第一の集光領域とし、前記第一の集光領域からの赤外線を検出可能とする赤外線検出開口部と、前記第一の集光領域以外の他の集光領域からの赤外線を遮断する赤外線検出遮断部とを有する赤外線検出領域設定部と、前記赤外線検出領域設定部を駆動して、集光距離が異なる分割された複数の集光領域からの赤外線を、前記複数の赤外線検出手段において同時に検出可能とするように前記赤外線検出開口部を移動させる駆動手段を備えたことを特徴とする人体位置検出装置。
2. 赤外線検出エリアを集光距離が異なる複数の集光領域に分割する集光レンズは、三つの集光領域からなり、長い集光距離から短い集光距離に対応して遠距離集光領域、中距離集光領域、近距離集光領域とすることを特徴とする請求項１記載の人体位置検出装置。
3. 複数の集光領域である近距離集光領域、中距離集光領域、遠距離集光領域の順に領域の大きさが大きくなることを特徴とする請求項１から２記載の人体位置検出装置。
4. 前記赤外線検出領域設定部の開口部は、複数の赤外線検出手段の遠距離集光領域、中距離集光領域、近距離集光領域のどれか一つの同じ集光領域を同時に集光するように構成されたことを特徴とする請求項１から３記載の人体位置検出装置。
5. 前記駆動手段は、複数の赤外線検出手段の個数より少ない個数で構成したことを特徴とする請求項１から４記載の人体位置検出装置。
6. 前記駆動手段は、赤外線検出領域設定部の開口部を上下方向あるいは左右方向のいずれか一方あるいは双方に駆動することを特徴とする請求項１から５記載の人体位置検出装置。
7. 前記赤外線検出領域設定部の断面形状が集光レンズの外形に対応して円弧形状であることを特徴とする請求項１から６記載の人体位置検出装置。
8. 前記複数の赤外線検出手段による赤外線検出エリアが隣接するように配されたことを特徴とする請求項１から７記載の人体位置検出装置。
9. 前記複数の赤外線検出手段による赤外線検出エリアが一部重複するように配されたことを特徴とする請求項１から８記載の人体位置検出装置。
   

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