JP2016041994A - 空気調和機、および空気調和機の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の課題には、「赤外光カメラを用いることなく、暗い環境でも室内環境に応じて最適な空調制御をすることができる空気調和機を提供する。」と記載されている。同文献の解決手段には、「可視光帯域及び赤外光の一部帯域を含んだ帯域で撮像することができる撮像部2と、撮像部2が撮像した画像情報に基づき室内環境を認識する画像認識部3Aと、画像認識部3Aが認識した室内環境に基づき、空調設定を変更する空調制御部4と、を備えるものである。」と記載されている。
特許文献1に記載の技術は、カメラ内部に特殊なフィルタを使用する必要がある。また、同文献に開示されている効果も暗視機能に留まり赤外線(光)を照射している利点をほとんど享受できていない。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における空気調和機の室内機、室外機、およびリモコンの正面図である。
図1に示すように、空気調和機Aは、室内機100と、室外機200と、リモコンReとを備えている。室内機100と室外機200とは冷媒配管(図示せず)で接続され、周知の冷媒サイクルによって、室内機100が設置されている室内を空調する。また、室内機100と室外機200とは、通信ケーブル(図示せず)を介して互いに情報を送受信するようになっている。
また、室内機100の中央下部には、撮像手段121と近赤外線投光器141(赤外線照射手段)とが長手方向の同一直線上にそれぞれ設置されている。近赤外線投光器141は、撮像手段121の設置面と同一平面上に設置される、これにより、撮像手段121が撮像した画像に影が写り込まないようにしている。撮像手段121は、被空調室内を撮像するよう配置される。近赤外線投光器141は、被空調室内へ近赤外線を照射するように配置された近赤外線発光素子を含んで構成される。ここで近赤外線とは、波長がおよそ0.7〜2.5[μm]の電磁波のことをいう。
近赤外線投光器141および撮像手段121の配置は、画像検出方式および検出対象、撮像手段121の仕様などに応じて設定してもよい。本実施形態において近赤外線投光器141は、室内機100の一箇所に実装する配置としている。しかし、これに限られず、近赤外線投光器141は、室内機100の複数個所に配置してもよい。
撮像手段121および近赤外線投光器141の詳細については後記する。
図2に示すように、室内機100の筐体ベース101は、室内熱交換器102、送風ファン103、フィルタ108などの内部構造体を収容している。
室内熱交換器102は、複数本の伝熱管102aを有している。室内熱交換器102は、送風ファン103により室内機100内に取り込まれた空気を、伝熱管102aを通流する冷媒と熱交換させて、この空気を加熱または冷却するように構成されている。なお、伝熱管102aは、冷媒配管(図示せず)に連通し、周知の冷媒サイクル(図示せず)の一部を構成している。
上下風向板105は、室内機100のメインマイコンからの指示に従い、両端部に設けた回動軸(図示せず)を支点にして上下風向板用モータ(図示せず)により回動される。
撮像手段121は、空気吹出し口109bの近傍に取り付けられている。撮像手段121は、自身の取り付け位置から水平方向に対して所定角度だけ下方を向くように設置されている。これにより、室内機100が設置されている室内を適切に撮像可能である。ただし、撮像手段121の取り付け位置やその設置角度は、空気調和機Aの仕様や用途に合わせて設定すればよく、その構成を限定するものではない。
本実施形態の空気調和機Aの構成は、あくまで一例であり、本発明は、あらゆる空気調和機の形態についても適用可能である。
空気調和機Aの制御手段130は、画像検出部131と、記憶手段135と、演算処理部136と、駆動制御部137とを備えている。制御手段130は、環境検出手段120の各センサ情報に基づき、負荷150と近赤外線投光器141とを駆動するものである。
撮像手段121は、被空調室内を連続的に撮像し、A/D変換部124にて画像データに変換し、制御手段130に出力する。このA/D変換部124は、画像データの色調、輝度などの画像補正を合わせて行う仕様としてもよい。
制御手段130の画像検出部131は、撮像手段121が撮影した画像データに対して各種画像処理を行い、在室者の位置や活動量などの情報、物体の形状や位置や距離などの情報を検出する。画像検出部131が検出した検出データは、演算処理部136に送信される。これにより、空気調和機Aは、被空調室の状況に応じて空調運転の補正を行うことができる。
画像検出部131の検出データは、在室者の位置や活動量などの情報、検出された物体の形状や位置や距離などの情報であり、画像データ自体は含まれない。これにより記憶手段135が保持するデータ量を削減できると共に、被空調室内の在室者のプライバシを守ることができる。
駆動制御部137は、駆動信号を負荷150に出力して駆動させ、よって空調運転を行う。すなわち演算処理部136と駆動制御部137とは、撮像手段121の撮像結果に応じて空調運転を制御する空調運転制御手段を構成する。
第1変形例の制御手段130は、カメラ基板160と制御基板170とに分割されて構成される。カメラ基板160には、撮像手段121と、カメラマイコン161と、近赤外線投光器駆動回路140とが実装されている。このカメラマイコン161は、画像検出部131と記憶手段135とを含んで構成される。
制御基板170には、メインマイコン171が実装されている。このメインマイコン171は、演算処理部136と、駆動制御部137と、記憶手段138とを含んで構成され、負荷150を駆動する。
カメラマイコン161は、メインマイコン171とは、相互に情報通信を行う。カメラマイコン161は、メインマイコン171に検出データと動作指令とを送信する。メインマイコン171は、カメラマイコン161に撮像要求指令と動作指令とを送信する。
撮像手段121は、撮像素子123と、光学レンズ122と、A/D変換部124と、デジタル信号処理部125とを有している。
光学レンズ122は、例えば、ガラスやプラスチックなどの凸レンズや凹レンズであり、光を集光して撮像素子123上に被写体像を結像するものである。光学レンズ122は、撮像素子123の前面に設置される。
撮像素子123は、例えば、CMOS(Complementary MOS)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサなどであり、光を撮像してアナログの電気信号に変換する。
デジタル信号処理部125は、A/D変換部124が出力したデジタル信号を処理して画像データを出力するものである。デジタル信号処理部125は、撮像パラメータを外部から読み込んで使用することができる。
この撮像手段121は、イメージセンサのアナログ信号をA/D変換したのちに信号処理して画像データを出力するモジュールデバイスを用いてもよい。
本実施形態の撮像手段121は、この光学フィルタを削除して、近赤外線に対する感度を向上させている。しかし、これに限られず、例えば、近赤外線帯域の波長の減衰率を任意に抑えた光学フィルタを使用してもよい。
しかしながら、紫外線および近赤外線帯域の波長の光を減衰させる光学フィルタは、あくまで紫外線および近赤外線を減衰させているのみで、完全に遮断している訳ではない。そのため、本発明を適用する空気調和機Aの設定仕様上、一般的なカメラでも近赤外線の受光量が確保できる場合は、敢えて光学フィルタを変更または削除する処置は不要である。
空気調和機Aが備える撮像手段121については、自身の設計仕様および、空気調和機Aの製品仕様などに合わせて適切なものを使用すればよい。
制御手段130は、画像検出部131と記憶手段135とを備える。
画像検出部131は、撮像手段121によって得られる画像データを基に各種画像処理を行うため、空気調和機Aの仕様に合わせた各種検出部を含んで構成される。本実施形態の画像検出部131は、人体検出部132と、物体検出部133と、間取り検出部134とを含んで構成される。
人体検出部132は、例えば人の頭部、胸部、腕、足などの人の身体を検出する。物体検出部133は、例えば被空調室内の物体の形状などを検出する。間取り検出部134は、室内の部屋の壁までの距離や室内の壁の角の位置を検出することで被空調室内の間取りを推定する。
本実施形態のカメラマイコン161の処理速度は、メインマイコン171の処理速度と異なる。そのため、制御手段130は、カメラマイコン161とメインマイコン171との間をシリアル通信に接続して、カメラマイコン161から画像検出による検出結果のみをメインマイコン171に送信してもよい。これにより、通信する情報量を最小限として、メインマイコン171の処理負荷を削減することができる。
カメラ基板160が制御基板170と別体となっている場合において、近赤外線投光器141(赤外線照射手段)をカメラ基板160に接続、またはカメラ基板160上に実装する場合、撮像手段121での制御を行うカメラマイコン161によって近赤外線投光器141を直接に駆動することが可能な構成とすることができる。これにより、撮像手段121での撮像および近赤外線の照射の同期が行い易く、近赤外線の照射時間の短縮、近赤外線照射時の撮影時間の短縮が可能となる。
カメラ基板160と近赤外線投光器141を近くに配置することで、リード線を短く出来、コスト削減が可能である。
図4の構成に加えて、カメラ基板160上に近赤外線投光器141を実装することで、常にカメラ(撮像手段121)の撮像方向に近赤外線を照射する構成が実現できる。そのため、近赤外線の照射範囲を最小限とすることができ、全方位にLEDを配置する必要が無くなる、または、近赤外線投光器141を撮像手段121の撮像方向に駆動する機構が不要となるため、より安価に構成することが可能である。更に近赤外線投光器141を接続するリード線などが不要になり、コスト削減が可能になる。
<近赤外線投光器141を制御基板170に接続する場合>
カメラ基板160が制御基板170と別体となっており、カメラ基板160が回転する構成となっている場合において、近赤外線投光器141は、メインマイコン171が実装されている制御基板170に接続、制御基板170に接続されている他の基板上に実装、または制御基板170上に実装するとよい。このとき、近赤外線投光器駆動回路140は、制御基板170上に実装される。これにより、カメラ基板160に接続されるリード線の本数を、近赤外線投光器141の分だけ減らすことが可能である。
図5の構成に加えて、近赤外線投光器141を制御基板170上に実装することで、モジュールとした場合と比較して、ハーネスやモジュールの基板などを廃して、より安価な構成とすることが可能である。
近赤外線投光器141を構成する基板自体を回転させることが難しい場合は、照射方向を変えたLED素子を複数用意し、必要な方向を向いている素子のみを点灯させることにより、低電流と長寿命化を実現可能である。
図6(a)は、画像検出部131が処理する評価画像を示している。
この評価画像は、被空調室内を撮影したものであり、人体400と、物体300,301とを含んでいる。物体300は、テーブルである。物体301は、椅子である。
<制御手段130での人体検出の方法について>
図6(b)は、画像検出部131が画像から人体を検出した動作を示している。
この評価画像の人体400から、破線の矩形で示された画像上の顔領域410が検出されている。
人体の検出においては、身体検出と顔検出の検出結果を組み合わせることにより、多くの情報を得ることが可能である。例えば、人体検出部132は、撮像手段121によって取得された画像情報に含まれる身体の大きさおよび顔の大きさから、空気調和機Aから検出された在室者までの距離を推測することも可能である。例えば、空気調和機Aの近くの在室者の顔または身体は大きく写り、空気調和機Aから遠い在室者の顔または身体は小さく写る。これを検出し、さらに身体の位置情報と関連づけることにより、精度良く在室者の位置を検出することが可能となる。
これら各種画像処理の方法は、本発明を適用する空気調和機Aの一例であり、空気調和機Aの仕様に応じて、他の適切な検出方法を設定した場合であっても同様の効果を得ることができる。
図6(c)は、画像検出部131が画像から物体を検出した動作を示している。
この評価画像の物体300から、破線の多角形で示された画像上の物体領域310が検出されている。物体301から、破線の多角形で示された画像上の物体領域311が検出されている。
人体の検出と同様に、画像情報から輪郭を検出することなどにより、物体を検出することが可能である。また、画像検出部131は、この検出された物体から、物体の大きさ、空気調和機A本体から物体までの距離、形状などを推定可能である。
撮像手段121での撮像および画像検出、画像検出結果に応じた空調運転を行う具体的な運転モードなどについては、空気調和機Aの仕様にあわせて設定される。
本実施形態における空気調和機Aにおいては、室内の環境に合わせて前記近赤外線投光器141により被空調室内に近赤外線を照射しつつ撮像手段121によって被空調室内の撮像を行う。
物体の色は、可視光のうち、対象の物体が吸収する波長によって決まる。例えば、青色の物体は、赤色から緑色の帯域の波長の光を吸収し、青色の波長の光を反射する。これにより、この物体の色は青色に見える。しかしながら、近赤外線は可視光帯域とは異なる波長であるため、近赤外線を照射している場合に取得される画像では、物体の色とは異なり、物体の近赤外線の吸収率と反射率とに応じた色調で表現される。
本実施形態における空気調和機Aでは、撮像時に近赤外線投光器141から近赤外線を照射することで、これら物体の柄や模様による画像処理の影響を受けにくくしている。つまり、近赤外線投光器141から近赤外線を照射しつつ撮像することにより、柄や模様のある同一の素材の物体を、同一の色(輝度)であるとして検出することが可能である。
また、カメラ内部に備えられている赤外線帯域、紫外線帯域の光を抑えるフィルタを取り除いている場合において、赤外線帯域および紫外線帯域の光により撮像画像の色調やコントラストなどへの影響が許容できない場合においては、撮像手段121の前面の撮像範囲に、赤外線カット特性、紫外線カット特性、またはその双方の特性を持つ光学フィルタを配置してもよい。この光学フィルタは、制御手段130からの信号に応じて任意に移動が可能である。制御手段130は、近赤外線を照射しないで撮像する場合は、この光学フィルタを撮像手段121の撮像範囲の前面に配置する。制御手段130は、近赤外線を照射しつつ撮像を行う際には、この光学フィルタをカメラの撮像範囲以外に移動する。これにより、可視光での撮影時の性能を確保可能となる。
近赤外線投光器141は、例えば被空調室内の撮像手段121の撮像範囲に近赤外線が照射されるように配置された近赤外線発光素子、例えば近赤外線発光ダイオードを使用して構成される。撮像手段121が回動することにより、被空調室内の全域を撮像する構成となっている場合、この時の撮像エリア全体を照射できるよう近赤外線発光ダイオードを配置してもよいし、撮像する必要のあるエリアにのみ近赤外線を照射する構成としてもよい。
図7(a)は、近赤外線投光器141Aを示す図である。
近赤外線投光器141Aは、基板143と、この基板143に設置された複数の近赤外線発光ダイオード142と、光学レンズ144を含んで構成される。光学レンズ144は、近赤外線発光ダイオード142の前面に配置されている。これにより、近赤外線投光器141Aは、近赤外線を集光して、任意の範囲に近赤外線を照射できるようにしている。
近赤外線投光器141Aは、基板143と、この基板143に設置された複数の近赤外線発光ダイオード142と、近赤外拡散材料によるカバー145を含んで構成される。カバー145は、近赤外線発光ダイオード142の前面に配置されている。これにより、近赤外線投光器141Aは、任意の範囲に近赤外線をむらなく照射できるようにしている。
近赤外線投光器141Cは、基板143と、この基板143に設置された複数の近赤外線発光ダイオード142と、リフレクタ146を含んで構成される。リフレクタ146は、近赤外線発光ダイオード142の設置部位の外周部に配置されている。これにより、近赤外線投光器141Cは、任意の範囲に近赤外線を集光・拡散することができる。
図8(a)は、近赤外線発光ダイオード142と台座147を示す斜視図である。
近赤外線投光器141Dは、基板143と、この基板143に設置された6個の近赤外線発光ダイオード142と、これらを支える台座147を含んで構成される。
このユニット開口部148は、近赤外線を透過する単一の透過部である。近赤外線発光ダイオード142は、近赤外線の照射方向がこのユニット開口部148(透過部)に向くように配置される。
近赤外線発光ダイオード142は、近赤外線の照射方向がこのユニット開口部148(透過部)に向くように配置されている。各近赤外線発光ダイオード142が照射する近赤外線は、一旦ユニット開口部148(透過部)に収束したのちに発散し、被空調室内の各部分を照射する。このような構成により、ユニット開口部148を小さくできると共に、近赤外線投光器141Dの厚みと設置面積を小さくすることができる。
なお、このユニット開口部148には、近赤外線を透過して可視光をカットする光学フィルタが設置されていてもよい。
近赤外線画像によって検出を行う対象の例は、家具や被空調室内の壁などの物体、人体の輪郭や四肢などである。
また、被空調室内の照度が低い場合、近赤外線投光器141から近赤外線を照射することにより、低照度下において画像検出を行うことが可能である。
これら撮像条件については、画像処理ソフトウェアの仕様、検出対象の種別、空気調和機Aの製品仕様に応じて適切に設定すればよい。
近赤外線照射のタイミングと撮影のタイミングとを合わせることで、近赤外線照射による露光時間を所望の値とすることが可能である。これは、所定時間周期で撮像された画像の比較を行う場合に有効である。
図9に示す近赤外線の照射時間は、図5に示した第2変形例の制御基板170に近赤外線投光器141が接続される構成により、近赤外線の照射と撮像との同期がとりにくい場合に好適である。このとき、メインマイコン171(図5参照)は、カメラの撮影画像を取得するタイミングが分からないため、運転モード切替と同時に近赤外線投光器141にオン指令を出す。このオン指令のタイミングは、撮影タイミングtn−1から撮影タイミングtnまでのいずれかとする。その後、2Δt以上の時刻が経過すると、メインマイコン171は、近赤外線投光器141にオフ指令を出す。
なお、撮影タイミングtnと、撮影タイミングtn+2における撮影画像は、露光時間が不明であるため破棄する。
図9において、撮影タイミングtn+3以降は、近赤外線の非照射時の画像として取得可能である。
図10に示す近赤外線の照射時間は、図4に示した第1変形例のカメラ基板160に近赤外線投光器141が接続される構成により、近赤外線の照射と撮像の同期がとりやすい場合に好適である。
カメラマイコン161(図4参照)は、近赤外線投光器141の立ち上がりや通信ラグを考慮し、次回の撮影タイミングtn時点に対し、マージン時間Δtbだけ早くに近赤外線投光器141にオン指令を出す。その後、カメラマイコン161は、撮像画像取得タイミングtn+1時点で、近赤外線投光器141にオフ指令を出す。これにより、マージン時間Δtaの後に近赤外線投光器141がオフする。これにより、時刻tnから時刻tn+1までの間に時間Δtだけ露光した撮影画像を、撮影タイミングtn+1において取得することができる。このときの近赤外線投光器141の照射時間は、時間(Δt+Δtb+Δta)であり、同期無しの場合の約半分に削減できる。
なお、撮影タイミングtnと、撮影タイミングtn+2における撮影画像は、露光時間が不確定であるため破棄する。
また、条件ごとに画像検出を行った結果を保持し、各画像検出の結果を複合して検出を行うことが可能である。可視光環境下で撮影された画像データおよび近赤外線を捉えた画像データそれぞれについて物体検出を行い、検出結果を対応させることにより、より高精度に物体の検出を行うことが可能である。
しかし、この二色のタオルは、右半分も左半分も同一素材であるため、近赤外線画像では同色、同輝度となる。この二色のタオルを近赤外線画像で画像検出した場合、一つの物体として検出することが可能である。可視光を捉えた画像データで検出された物体の座標と、近赤外線を捉えた画像データ上で検出された物体の座標とをそれぞれ対応させることにより、可視光画像上で二つの物体であると誤検出されたタオルを、正しく同一の物体であると認識させることが可能である。
図11(a)は、被空調室内の実環境を示す図である。
被空調室内には、矩形の物体302が位置しており、その後方に人体401が位置している。以下では、この環境における検出動作と空調運転動作について説明する。
この可視光画像データは、被空調室内の実環境を可視光で撮影したものである。可視光画像データに含まれる人体401から、人体検出部132(図3参照)により、顔領域411と身体領域412とが検出される。人体検出部132は、近赤外線投光器141により被空調室内に近赤外線が照射されていない場合に撮像された画像から検出対象の種別である「人体」と、その顔領域411と身体領域412とを検出した第1検出結果を出力する。
この近赤外線画像データは、被空調室内の実環境に近赤外線を照射して撮影したものである。近赤外線画像データに含まれる物体302から、物体検出部133(図3参照)により物体領域312が検出される。物体検出部133は、近赤外線投光器141により被空調室内に近赤外線が照射されている場合に撮像された画像から検出対象の種別である「物体」と、その物体領域312とを検出した第2検出結果を出力する。
同一画像上に、可視光画像から検出した顔領域411および身体領域412(第1検出結果)と、近赤外線画像から検出した物体領域312(第2検出結果)とが複合される。このようにすることで、可視光画像と近赤外線画像のうち検出に適している画像を選択して、人体401または/および物体302を好適に検出することができる。この複合画像を所定のパラメータで補正することにより、検出対象の種別ごとに被空調室内の位置を推定することができる。
ここでは、人体401と物体302の被空調室内の位置が推定されている。空気調和機Aは、物体302ではなく、人体401を送風の風向とする。本実施形態の空気調和機Aは、駆動制御部137(空調運転制御手段)により、この検出対象の種別ごとの被空調室内の推定位置により、空調運転を制御する。
本実施形態における空気調和機Aは、撮像手段121と画像検出ソフトウェアを備えることにより、各種画像検出の検出結果に基づいた空調運転を行う。この空気調和機Aは、近赤外線投光器141を備えることにより、通常の画像検出に加え、近赤外線の特性を活用した画像検出を用いた空調制御を実現する。
空気調和機Aは、例えば、近赤外線非照射時の撮像画像から人体の位置および活動量を検出するソフトウェア(人体検出部132)、近赤外線照射時の撮像画像から家具(物体)の検出を行うソフトウェア(物体検出部133)を備える。この空気調和機Aは、空調運転時に家具を避けて人の居るエリアを風向として送風する。これにより、空気調和機Aは、送風が家具にあたり滞留することにより発生する無駄な空調を省き、効率よく被空調室内の空調を行うことが可能である。
空気調和機Aは、左右風向板用モータ153の駆動により左右風向板104を動かし、上下風向板用モータ154の駆動により上下風向板105を動かすことにより、風向を制御する。空気調和機Aは更に、送風ファンモータ152の駆動により風量と風速を調整する。
空調運転制御の第1例では、午後7時、外気温−2℃、室内気温6℃の際、暖房22℃設定で運転を開始した場合の制御を説明する。
空気調和機Aは、近赤外線非照射時の撮影画像から人の居る位置を検出し、近赤外線照射時の撮像画像から物体の形状を検出する。このときの物体の大きさ、距離を算出し、人より前に物体があることを検出する。これにより、空気調和機Aは、この物体を避けて温風を送風することで、効率よく空調することができる。
空調運転制御の第2例では、午後7時、外気温32℃、室内気温6℃の際、冷房22℃設定で運転を開始した場合の制御を説明する。
空気調和機Aは、近赤外線非照射時の撮影画像から人の居る位置を検出し、近赤外線照射時の撮像画像から物体の形状を検出する。空気調和機Aは、部屋の大きさを検出し、空調の風速を決定する。これにより、実際の被空調室に適した空調を提供することが可能となる。
空気調和機Aは、リモコンReにより電源がオンすると、空調運転制御処理を開始する。
ステップS10において、制御手段130は、近赤外線投光器141へオフ指令を出力して、近赤外線の照射をオフする。これにより、被空調室は、近赤外線投光器141による近赤外線が照射されなくなる。
ステップS11において、制御手段130は、撮像手段121により、被空調室内を撮像する。これにより、制御手段130は、可視光によって被空調室内の物体または/および人体を撮影可能となる。
ステップS12において、制御手段130は、人体検出部132により、近赤外線非照射時の撮影画像から人体の有無と、その画像上の領域とを検出する。
ステップS13において、制御手段130は、間取り検出部134により、近赤外線非照射時の撮影画像から間取りを推定する。
ステップS14において、制御手段130は、間取り検出部134で検出された間取りの大きさから空調の風速を決定する。
ステップS16において、制御手段130は、撮像手段121により、被空調室内を撮像する。これにより、制御手段130は、近赤外線によって被空調室内の物体または/および人体を撮影可能となる。
ステップS17において、制御手段130は、物体検出部133により、近赤外線照射時の撮影画像から物体の有無と、その画像上の領域とを検出する。
ステップS18において、制御手段130は、演算処理部136により、人体と物体の画像における検出結果から、それぞれ人体と物体の部屋内の位置を推定する。
ステップS19において、制御手段130は、空調の風向を在室者の推定位置に決定し、ステップS10の処理に戻る。
このように処理することで、制御手段130は、所定の時間間隔ごとに、近赤外線投光器141をオフしたのちに撮像手段121に撮像させる処理と、近赤外線投光器141をオンしたのちに撮像手段121に撮像させる処理とを繰り返す。よって、制御手段130は、被空調室内の物体または/および人体を、可視光による撮影画像と近赤外線照射時の撮影画像のうち適切に検出可能な方で検出可能となる。制御手段130は更に、両方の検出結果を複合することで、単一種類の撮影画像よりも的確に被空調室内の状況を判断可能となる。
図13は、第2の実施形態における所定の運転モード設定時の空調運転制御処理を示すフローチャートである。
空気調和機Aは、リモコンReにより所定の運転モードが設定されると空調運転制御処理を開始する。
ステップS30において、制御手段130は、近赤外線投光器141へオン指令を出力して、近赤外線の照射をオンする。
ステップS31において、制御手段130は、撮像手段121により、被空調室内を撮像する。
ステップS32において、制御手段130は、物体検出部133により、近赤外線照射時の撮影画像から物体の有無と、その画像上の領域とを検出する。
ステップS33において、制御手段130は、近赤外線投光器141へオフ指令を出力して、近赤外線の照射をオフする。これにより、被空調室は、近赤外線投光器141による近赤外線が照射されなくなる。
ステップS35において、制御手段130は、人体検出部132により、近赤外線非照射時の撮影画像から人体の有無と、その画像上の領域とを検出する。
ステップS36において、制御手段130は、間取り検出部134により、近赤外線非照射時の撮影画像から間取りを推定する。
ステップS37において、制御手段130は、間取り検出部134で検出された間取りの大きさから空調の風速を決定する。
ステップS38において、制御手段130は、演算処理部136により、人体と物体の画像における検出結果から、それぞれ人体と物体の部屋内の位置を推定する。
ステップS39において、制御手段130は、空調の風向を在室者の推定位置に決定し、ステップS34の処理に戻る。
これにより、制御手段130は、動きの少ない物体を所定の運転モード設定時に1回だけ検出するので、動きの多い人体の検出頻度を高めて、より的確に被空調室内の状況を判断可能となる。更に、近赤外線投光器141の動作頻度が低くなるので、省エネが可能となると共に、近赤外線発光ダイオード142の寿命を伸ばすことができる。
図14は、第3の実施形態における空調運転制御処理を示すフローチャートである。
ステップS10〜S14の処理は、図12に示したステップS10〜S14の処理と同様である。ステップS14の処理が終了すると、ステップS50の処理を行う。
ステップS50において、制御手段130は、画像検出部131により、所定物を検出したか否かを判断する。ここで所定物とは、例えば、物体または/および人体のことをいう。制御手段130は、所定物を検出したならば(Yes)、ステップS15の処理を行い、所定物を検出しなかったならば(No)、ステップS18の処理を行う。
ステップS15〜S19の処理は、図12に示したステップS15〜S19の処理と同様である。
制御手段130は、所定物を検出したときのみ近赤外線を照射しているので、動きの少ない物体の検出頻度を低くして、代わりに動きの多い人体の検出頻度を高めて、より的確に被空調室内の状況を判断可能となる。よって、省エネが可能となると共に、近赤外線発光ダイオード142の寿命を伸ばすことができる。
なお、これに限られず、制御手段130は、所定物を検出しないときのみ近赤外線を照射するように動作してもよい。例えば、制御手段130は、人体を検出しないときのみ近赤外線を照射して物体(家具など)を検出してもよい。これにより、制御手段130は、人体による影響を受けることなく家具の配置を推定することができる。制御手段130は更に、動きの多い人体の検出頻度を高めて、より的確に被空調室内の状況を判断可能となる。
Re リモコン
Q リモコン送受信部
100 室内機
103 送風ファン
104 左右風向板
105 上下風向板
106 前面パネル
107 空気吸込み口
109b 空気吹出し口
120 環境検出手段
121 撮像手段
122 光学レンズ
123 撮像素子
124 A/D変換部
125 デジタル信号処理部
129 その他センサ
130 制御手段
131 画像検出部
132 人体検出部
133 物体検出部
134 間取り検出部
135 記憶手段
136 演算処理部 (空調運転制御手段)
137 駆動制御部 (空調運転制御手段)
138 記憶手段
140 近赤外線投光器駆動回路
141,141A〜141D 近赤外線投光器 (赤外線照射手段)
142 近赤外線発光ダイオード (赤外線発光素子)
143 基板
144 光学レンズ
145 カバー
146 リフレクタ
147 開口部
147 台座
148 ユニット開口部
150 負荷
151 圧縮機モータ
152 送風ファンモータ
153 左右風向板用モータ
154 上下風向板用モータ
160 カメラ基板
161 カメラマイコン
170 制御基板
171 メインマイコン
200 室外機
300〜302 物体 (家具)
400,401 人体
Claims (15)
- 被空調室内を撮像する撮像手段と、
前記被空調室内へ赤外線を照射する赤外線発光素子を有する赤外線照射手段と、
前記撮像手段の撮像結果に応じて空調運転を制御する空調運転制御手段と、
前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されていない場合と赤外線が照射されている場合の双方の条件下において、それぞれ前記撮像手段に前記被空調室内を撮像させる制御手段と、
を備えることを特徴とする空気調和機。 - 前記制御手段は、所定の時間間隔ごとに、前記赤外線照射手段により赤外線が照射されていないときに前記撮像手段に撮像させる処理と、前記赤外線照射手段により赤外線が照射されているときに前記撮像手段に撮像させる処理とを繰り返す、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 当該空気調和機に所定の運転モードが設定された際に、前記制御手段は、前記赤外線照射手段をオンして前記撮像手段に撮像させたのちに前記赤外線照射手段をオフし、以降は前記被空調室内に赤外線が照射されていない場合に前記撮像手段に撮像させる処理を繰り返す、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記撮像手段が撮像した画像に検出対象である人体または/および物体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出する画像検出手段を備えており、
前記制御手段は、所定の時間間隔ごとに、前記赤外線照射手段をオフした状態で前記撮像手段に撮像させる処理を繰り返すと共に、前記画像検出手段により前記撮像手段が撮像したた画像から所定の検出対象が検出された際に、前記赤外線照射手段をオンしたのちに前記撮像手段に撮像させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記撮像手段が撮像した画像に検出対象である人体または/および物体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出する画像検出手段を備えており、
前記制御手段は、所定の時間間隔ごとに、前記赤外線照射手段をオフした状態で前記撮像手段に撮像させる処理を繰り返すと共に、前記画像検出手段により前記撮像手段が撮像したた画像から所定の検出対象が検出されなかった際に、前記赤外線照射手段をオンしたのちに前記撮像手段に撮像させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記撮像手段が撮像した画像に検出対象である人体または/および物体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出する画像検出手段を備えており、
前記空調運転制御手段は、前記画像検出手段によって検出された前記検出対象の種別と画像上の位置とにより、風向制御と圧縮機制御と送風制御のうちいずれかの空調運転の制御を変更する、
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の空気調和機。 - 前記画像検出手段は、前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されていない場合に撮像された画像から前記検出対象の種別と画像領域とを検出した第1検出結果を出力すると共に前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されている場合に撮像された画像から前記検出対象の種別と画像領域とを検出した第2検出結果を出力し、
前記空調運転制御手段は、前記第1検出結果と前記第2検出結果とを複合して所定のパラメータで補正した検出対象の種別と前記被空調室内の推定位置とに応じて、空調運転を制御する、
ことを特徴とする請求項6に記載の空気調和機。 - 前記画像検出手段は、前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されていない場合に撮像された画像に対する画像検出処理とは異なる画像検出処理を、前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されている場合に撮像された画像に対して行う、
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和機。 - 前記画像検出手段は、
前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されていない場合に撮像された画像から検出対象である人体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出し、
前記赤外線照射手段により前記被空調室内に赤外線が照射されている場合に撮像された画像から検出対象である人体または/および物体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出する、
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和機。 - 前記赤外線照射手段は、前記空調運転制御手段に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記赤外線照射手段は、前記撮像手段を備える基板に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記赤外線照射手段は、前記撮像手段の設置面と同一平面上に設置される、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 前記赤外線照射手段および前記撮像手段は、空気調和機の室内機の長手方向の同一直線上にそれぞれ設置される、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 前記赤外線照射手段は、赤外線を透過する単一の透過部を備え、各前記赤外線発光素子は、赤外線の照射方向が前記透過部に向くように配置される、
ことを特徴とする、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気調和機。 - 被空調室内を撮像する撮像手段と、
前記被空調室内へ赤外線を照射する赤外線発光素子を有する赤外線照射手段と、
空調運転を制御する空調運転制御手段と、
前記撮像手段に前記被空調室内を撮像させる制御手段と、
画像に検出対象である人体または/および物体が含まれるか否を検出すると共に当該検出対象の画像領域を検出する画像検出手段と、
を備える空気調和機の制御方法であって、
当該空気調和機は、
所定の時間間隔ごとに、前記赤外線照射手段をオフして前記撮像手段に撮像させる処理と、前記赤外線照射手段をオンして前記撮像手段に撮像させる処理とを繰り返し、
前記画像検出手段により、前記赤外線照射手段をオフして撮像された画像から前記検出対象の種別と画像領域とを検出した第1検出結果を出力すると共に前記赤外線照射手段をオンして撮像された画像から前記検出対象の種別と画像領域とを検出した第2検出結果を出力し、
前記空調運転制御手段により、前記第1検出結果と前記第2検出結果とを複合し、所定のパラメータで補正した前記検出対象の種別と前記被空調室内の推定位置とに応じて、空調運転を制御する、
ことを特徴とする空気調和機の制御方法。
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