JP5294801B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、広角レンズが搭載された撮像装置を備えた家電機器の空気調和機に関するものである。

従来の広角カメラは、広範囲にわたり鮮明な画像を撮るために、複数枚のレンズを使用したり、レンズに非球面やフレネル面を設けていた（例えば、特許文献１参照）。
また、人物の行動パターンを認識し、認識した行動パターンに応じて空気調和機を制御し、その行動パターンを特定することで映像の処理速度の高速化を図っていた（例えば、特許文献２参照）。

特開平０６−２３０２７５号公報（第２頁、図１） 特開２００８−５１４６３号公報（第６−７頁、図１）

従来の広角カメラで鮮明な映像を入力する場合、非球面やフレネル面の複数枚のレンズを使用するため、加工が難しく高価となり、安価に作成すると映像が不鮮明となっていた。
また、行動パターンを特定して画像処理の高速化を図っているが、仮に広角カメラで室内全域を撮影した場合は、映像情報すべてを処理する必要があり処理負荷を軽減することは困難であった。
さらに、認識した行動パターンに応じて空調設定を変更するため、寒いと感じていても何も行動しなければ設定は変更されず、また、誤ったパターンで行動した場合には、期待と反する設定になることがあった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、中央部のみ鮮明な映像が撮れるように加工された広角レンズを有する撮影部で広範囲の人物を撮影することができる空気調和機を得るものである。
また、第２の目的は、中央部のみの映像を処理対象とすることで検出精度を下げることなく映像の処理速度を高速化できる空気調和機を得るものである。
さらに、鮮明に撮影した映像より個人を識別することで、予め個人毎に登録しておいた情報に基づいて室内の空調を制御する空気調和機を得るものである。

本発明に係る空気調和機は、室内の壁に設置され、当該室内を空調する室内機と、室内機に設けられ、撮影範囲のうち中央部のみ鮮明な映像が撮れるように加工された広角レンズを有し、初期位置において、室内機の前方床面の所定位置に広角レンズの中央部を向けて撮影範囲の中心とする撮影部と、撮影部により映像が撮影される際に、撮影に係る映像に室内の天井が取り込まれないように、撮影範囲の上部のみを遮蔽する遮蔽部と、撮影部の撮影方向を変えるための駆動部と、撮影部により撮影された上部が遮蔽の撮影範囲内の映像から動体を検知する動体検知部と、動体検知部により動体が検知されたときに、当該動体の所定部位に撮影部の広角レンズの中央部が向くように駆動部を制御する駆動制御部とを備え、遮蔽部を、室内機の前面に形成された凹みのうち室内の床面に平行な上面とし、撮影部を、凹みの中に設けている。

本発明の空気調和機においては、室内を空調する室内機に、前方床面の所定位置に広角レンズの中央部を向けた撮影部を設け、さらに、映像が撮影される際に、映像の上部のみを遮蔽する遮蔽部を設けているので、広角レンズを介して撮影される映像のうち、上部の映像が遮蔽され、そのため、無駄な撮影範囲がなくなり、映像の処理速度を高速化できる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す撮像装置のブロック構成図、図２は従来の球面レンズによる撮影範囲のイメージ図、図３は従来の非球面レンズによる撮影範囲のイメージ図、図４は実施の形態１の撮像装置の広角レンズによる撮影範囲のイメージ図、図５は広角レンズにより形成される撮影範囲のイメージ図、図６は撮影部の撮影方向の初期位置と初期位置における撮影範囲を示す平面図である。

実施の形態１に係る撮像装置は、図１に示すように、撮影部１と、映像記録部２１、映像処理部２２及び駆動制御部２３を備えた制御部２と、撮影部１の撮影方向を可変するための駆動部３とで構成されている。
撮影部１は、球面レンズよりなる広角レンズ（図示せず）を備えている。一般的に、球面レンズで撮影範囲を全て撮像しようとした場合、撮影部のイメージセンサ（ＣＣＤ）の縦横比率により、図２に示すような撮影範囲（イメージサークル）となる。これは、比率の小さい縦方向に撮影範囲を合わせるためであるが、横方向には撮影されない範囲が発生して無駄が大きくなっている。また、レンズを非球面としてイメージセンサの比率に合わせた場合、図３に示すように撮影範囲を有効に使用することができるが、非球面レンズは、球面レンズと比べ、高度な加工技術が必要となり、高価なものとなっている。

そこで、本実施の形態においては、広角レンズによる撮影範囲を図４に示すようにしている。そして、図５に示すように、撮影範囲の中心点をＡとし、その中心点Ａを中心軸とする円形の範囲を撮影範囲Ｂとし、その周囲のほぼリング状の範囲を撮影範囲Ｃとしている。撮影範囲Ｂは、鮮明な映像を撮影可能な領域で、例えば撮影部１の指標として描写性能の秀逸さを数値化したＭＴＦ（Ｍodulation Ｔransfer Ｆunction ）値が80％以上となっている。これは、前述の中心点Ａを中心軸とする広角レンズの中央部のみ鮮明な映像が撮るように加工されているためである。撮影範囲Ｃは、鮮明な映像が得られないが撮影可能になっている。なお、四隅のＤは撮影範囲外である。

前述の広角レンズの選定理由としては、撮影部１において垂直方向に広角にしても、屋内では天井や床面、屋外では空や地面が撮影されるだけで撮影対象外となる部分が多く、広角化に期待される対象としては水平方向であることから、イメージセンサの撮影範囲と広角レンズの水平範囲を合わせたものを例として選定している。また、広角レンズに使用される材料として、ガラス製と比べ、安価に加工できる例えばプラスチックが使用されている。

制御部２の映像記録部２１は、撮影部１により撮影された映像を記録する。例えば、待機時や撮影範囲Ｂ外で撮影された動体に対しては撮影速度を下げて記録間隔を長くし、撮影範囲Ｂ内の動体に対しては撮影速度を上げて記録間隔を短くしている。動体か否かは、後述する動体検知部２２ａからの検知に基づいて判断し、動体が撮影範囲Ｂ内か否かは、後述するエリア判定部２２ｃの位置判定に基づいて判断している。前述の待機時とは、撮影部１による撮影は行われているものの動体の映像が検知されていないときである。なお、動体の有無や位置に応じて映像の記録間隔を長くしたり短くしたりしたが、これに代えて、映像の解像度を変えるようにしてもよい。例えば、待機時や撮影範囲Ｂ外で撮影された動体に対しては解像度を下げて記録し、撮影範囲Ｂ内の動体に対しては解像度を上げるようにする。

制御部２の映像処理部２２は、動体検知部２２ａと、個人識別部２２ｂと、エリア判定部２２ｃとを備えている。動体検知部２２ａは、映像記録部２１により映像が記録される毎に前回と今回の映像の輝度データを読み込んで輝度変化の有無を判別し、輝度変化を検出したときに動体検知とする。個人識別部２２ｂは、予め登録された動体、例えば人体の映像と動体検知部２２ａにより検知された人体の映像とを比較して何れの登録者と一致するかを識別する。具体的には、動体検知部２２ａにより検知された人体の中から移動量が少なく、かつ、エリア判定部２２ｃにより判定された撮影範囲Ｂ内の人体を選択して、何れの登録者と一致するかを識別する。人体の識別部位としては、個人を特定できる顔を対象としている。エリア判定部２２ｃは、動体検知部２２ａにより検知された人体が撮影範囲Ｂの中心点Ａからどの方向及び位置に存在するのかを判定する。

制御部２の駆動制御部２３は、エリア判定部２２ｃの判定結果に基づいて、人体の顔に撮影部１の広角レンズの中央部が向くように駆動部３を駆動する。即ち、人体の顔に撮影範囲Ｂの中心点Ａが重なるように撮影部１を追従させる。駆動部３は、壁面などの高所に取り付けられ、撮影部１が例えば図６に示すように初期位置として三方に可変可能に装着されている。初期位置の設定は手動にて行われる。また、例えば撮影部１の向きを左方向Ｌに設定した場合、Ｌ１−Ｒ１（破線で示す）の範囲内を駆動部３によって可変可能になっている。例えば撮影部１をＲ１上に設定した場合は、そのＲ１を中心としてエリアＡＲ１内（斜線部分）の被写体を撮影可能になり、また、撮影部１をＬ１上に設定した場合は、そのＬ１を中心としてエリアＡＲ２内の被写体を撮影可能になる。

次に、前記のように構成された撮像装置の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は撮影部により撮影された撮影範囲内の人体の映像を示すイメージ図、図８は撮影部を人体の移動に追従して示す撮影部の撮影範囲と人体のイメージ図である。
撮影部１が図６に示すように左方向Ｌに向けられているときに、映像処理部２２の動体検知部２２ａにより人体の映像が検知されると、エリア判定部２２ｃは、その人体の映像が撮影範囲Ｂの中心点Ａからどの方向及び位置に存在するのかを判定する。例えば図７に示すように、撮影範囲Ｂの中心点Ａを基準に右側の撮影範囲Ｃ内に存在すると判定したときは、中心点Ａから人体の顔までの位置（距離）を駆動制御部２３に通知する。なお、人体の映像が撮影範囲Ｃ内に存在するときは、映像記録部２１は、その映像の記録間隔を長くして記録する。

駆動制御部２３は、エリア判定部２２ｃの位置情報に基づいて、撮影部１が人体の顔を追従するように駆動部３を駆動する。この場合、図７に示すように、人体が中心点Ａより右方向で、顔Ｐまでの距離がＰ−Ａであるため、撮影部１を右側に距離Ｐ−Ａまで移動させて、人体の顔Ｐに撮影範囲Ｂの中心点Ａが重なるようにする。一方、映像記録部２１は、人体が撮影範囲Ｂ内に入ったときに、記録間隔を短くして記録する。この時、個人識別部２２ｂは、映像記録部２１により記録された人体の顔Ｐを読み込んで何れの登録者と一致するかを識別する。

以上のように実施の形態１によれば、人体が撮影範囲Ｃ内に存在するとき、その人体が撮影範囲Ｂ内に入るように撮影部１の向きを追従させるようにしているので、鮮明な人体の映像を撮影することができ、これに伴って顔も鮮明になるので登録者との識別が容易になる。また、映像が鮮明でなくても広角レンズを使用することで１人体を追従中も別の人体が存在しないか周囲を検知することができる。
さらに、人体の顔Ｐに撮影範囲Ｂの中心点Ａを重ねるようにしているので、無駄な撮影範囲がなくなり、このため、個人識別に必要な顔だけを鮮明に撮影することが可能になり、高速で映像処理することができる。

なお、実施の形態１では、駆動部３の設置位置に応じて撮影部１の初期位置（撮影方向）を手動で行うようにしたが、リモコンで自動的に撮影方向の初期位置を設定できるようにしてもよい。
また、実施の形態１では、顔から個人識別を行うようにしたが、これに加えて個人の車などの物体も識別対象としてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、人体の顔Ｐに撮影範囲Ｂの中心点Ａを重ねて撮影する撮像装置について述べたが、実施の形態２は、その撮像装置により撮影された登録者を識別し、識別した登録者の位置あるいは登録者に応じて室内の空調を制御するようにしたものである。
図９は本発明の実施の形態２を示す空気調和機のブロック構成図、図１０は実施の形態２の空気調和機に備えられた撮像装置をほぼ側面から見て示す撮影範囲のイメージ図、図１１は撮像装置をほぼ前面から見て示す撮影範囲のイメージ図、図１２は広角レンズと遮蔽部により形成される撮影範囲のイメージ図、図１３は撮影部の撮影方向の初期位置と初期位置における撮影範囲を示す平面図である。なお、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。

本実施の形態の空気調和機は、例えば、屋外に設置される室外機、屋内の壁などに設置される室内機、室外機と室内機を結ぶ冷媒配管などで構成されている。室外機は、内部に室外熱交換器、圧縮機などを備えており、室内機は、内部に室内ファン、室内熱交換器などを備えている。また、室内機には、空気吸込口及び空気吹出口が設けられ、その空気吹出口には左右風向ベーン及び上下風向ベーンが取り付けられている。さらに、室内機のケースの前面には、リモコンからの赤外光を受光する受光部、運転時に点灯表示する表示部などが取り付けられている。

また、図９に示すように、室内機１０には、球面レンズよりなる広角レンズ（図示せず）を有する撮影部１と、映像記録部２１、映像処理部２２、駆動制御部２３及び機器制御部２４を備えた制御部２０と、撮影部１の撮影方向を可変するための駆動部３とが設けられている。撮影部１を例えば図１０に示すように室内機１０に取り付けた場合、撮影部１の側面の撮影範囲は、下方に傾斜した矢印を中心として上方斜め方向Ｘと鉛直方向Ｙとの間が一般的であるが、Ｘ方向で撮影されるのは、天井や照明器具であって、これらは撮影に必要のないものである。

そこで、本実施の形態においては、同図に示すように、撮影部１の上方に遮蔽部３０を設けて、Ｘ方向のみの映像を遮蔽するようにしている。具体的には、例えば図１１に示すように、室内機１０のケースの前面に形成された凹みの中に撮影部１を収納している。凹みの上面は、遮蔽部３０として床面に対して平行になるように形成され、その両側面は、撮影部１が撮影方向を変えても妨げないように、凹みの奧から手前に来るに従って両側に広がっている。また、凹みの下面は、下方の撮影を妨げないように、凹みの奧から手前に来るに従って下方に傾斜している。

撮影部１は、図１３に示すように、駆動部３に初期位置として三方に可変可能に、かつ前述の矢印が中心軸となるように下方に向けられて装着されている。初期位置の設定は、前記と同様に手動にて行われる。各初期位置における撮影部１の撮影範囲は、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３となっている。撮影部１の下方の向きは、一般的に人体の存在位置が室内機１０の前方２ｍから６ｍの範囲であることから、その中心である４ｍの位置の床面に向けられている。この角度により、室内に存在する人物を鮮明に撮影することができる。凹みの上面（遮蔽部３０）により、撮影部１の撮影範囲は、図１２に示すように、撮影範囲Ｃの上端部Ｅが撮影範囲外となり、図５に示す撮影範囲と比べ、その分狭くなっている。これにより、映像の処理速度がより早くなっている。

制御部２０の機器制御部２４は、リモコンによって設定された温度と室温の誤差に基づき室内ファンを制御して風量を調節すると共に、その誤差情報を室外機に通知する。また、映像処理部２２側で検知された人体（動体）の位置情報に応じて左右及び上下風向ベーンを駆動する。例えば、人体の存在する位置に風（冷風又は温風）が流れるようにしたり人体に風が当たらないように、左右及び上下風向ベーンの駆動を制御する。

また、機器制御部２４は、登録者の操作に基づいて空気調和機を運転しているときに、リモコン１１の登録ボタン１１ａの操作を検知した場合（図１４参照）、撮像装置により識別された登録者、即ち登録ボタン１１ａを操作した人物（顔）とその時の設定運転とを関連付けて保存するようにしている。機器制御部２４は、この処理の後に空気調和機の運転開始を検知した場合は、個人識別部２２ｂにより識別された登録者が、設定運転と関連付けた人物と同一かどうかを判定し、同一と判定したときは、予め関連付けた設定運転で空気調和機を制御する。これにより、使用者が空気調和機を運転する度に設定する必要がなくなり、手動で設定を変更する手間を省くことができる。

次に、前記のように構成された空気調和機の動作について説明する。
空気調和機の運転中に、映像処理部２２の動体検知部２２ａにより人体の映像が検知されると、エリア判定部２２ｃは、その人体の映像が撮影範囲Ｂの中心点Ａからどの方向及び位置に存在するのかを判定し、その判定結果を駆動制御部２３に通知する。駆動制御部２３は、エリア判定部２２ｃの判定結果（位置情報）に基づいて、撮影部１が人体の顔を追従するように駆動部３を駆動し、人体の顔に撮影範囲Ｂの中心点Ａが重なるようにする。一方、映像記録部２１は、人体が撮影範囲Ｂ内に入ったときに、撮影範囲Ｃ内のときよりも記録間隔を短くして記録する。この時、個人識別部２２ｂは、映像記録部２１により記録された人体の顔を読み込んで何れの登録者と一致するかを識別する。

機器制御部２４は、個人識別部２２ｂにより登録者が識別されると、予め設定運転と関連付けた人物かどうかを判定する。その人物が存在しないときは、エリア判定部２２ｃの位置情報に基づいて、その方向に風（冷風又は温風）が流れるようにしたり人体に風が当たらないように、左右及び上下風向ベーンの駆動を制御する。また、個人識別部２２ｂにより識別された登録者が、設定運転と関連付けた人物と同一のときは、その設定運転で空気調和機を制御する。

以上のように実施の形態２によれば、広角レンズを介して撮影される映像のうち、人体検知及び人体の位置判定に必要のない上部の映像を遮蔽するようにしたので、撮影による電力消費を抑えることができ、また、照明器具からの光などによる外乱の影響を抑制することができ、このため、鮮明な映像を撮ることが可能になり、高精度の映像処理を高速で行うことができる。

さらに、前述したように鮮明な映像を撮ることができるので、容易に登録者を識別することが可能になり、識別した登録者への空調制御を速やかに行うことができる。また、室内機の設置場所に応じて撮影部１の初期位置（撮影方向）を設定できるようにしているので、無駄な撮影範囲の映像処理を抑制でき、人体が存在する位置の鮮明な映像を撮影することができる。

なお、実施の形態２では、登録者の顔を識別対象としたが、登録者が少数に限定される場合、身長や体格、髪型や服装などで識別できるようにしてもよい。さらに、駆動部３の設置位置に応じて撮影部１の初期位置を手動で行うようにしたが、リモコンで自動的に初期位置を設定できるようにしてもよい。

また、前述の登録者は予め撮像装置で撮影したものであるが、使用者を登録する際に鮮明な映像が撮れたか、あるいはいつ映像が撮影されるのかが不明であると、撮影が正しく処理されない場合がある。そこで、例えば図１５に示すように、室内機１０のケース前面にＬＥＤ表示部１０ａや、音声発生部１０ｂなどの報知手段を設けて、撮影部１が撮影する際には、その旨を報知手段で報知して、使用者に撮影部１の方向に顔を向けさせるようにし、撮影の終了時にはその旨を報知するようにする。これにより、使用者の顔を正確に登録することができるので、個人識別部２２ｂによる使用者の識別を確実に、しかも速やかに行うことができる。

さらに、撮影部１のイメージセンサから赤外成分をカットするＩＲカットフィルタを外して赤外域の情報も入力できるようにしてもよい。図１５に示すように室内機１０のケース前面に設けられた撮影部１の上方に赤外光発生部１０ｃ、あるいはケース前面の両端にそれぞれ赤外光発生部１０ｄ、１０ｅを設けて、撮影の際に赤外光を発光するようにする。この場合、映像の色調は低下するものの赤外光が照射された対象物を暗い部屋でも撮影することができる。

本発明の実施の形態１を示す撮像装置のブロック構成図である。 従来の球面レンズによる撮影範囲のイメージ図である。 従来の非球面レンズによる撮影範囲のイメージ図である。 実施の形態１の撮像装置の広角レンズによる撮影範囲のイメージ図である。 広角レンズにより形成される撮影範囲のイメージ図である。 撮影部の撮影方向の初期位置と初期位置における撮影範囲を示す平面図である。 撮影部により撮影された撮影範囲内の人体の映像を示すイメージ図である。 撮影部を人体の移動に追従して示す撮影部の撮影範囲と人体のイメージ図である。 本発明の実施の形態２を示す空気調和機のブロック構成図である。 実施の形態２の空気調和機に備えられた撮像装置をほぼ側面から見て示す撮影範囲のイメージ図である。 撮像装置をほぼ前面から見て示す撮影範囲のイメージ図である。 広角レンズと遮蔽部により形成される撮影範囲のイメージ図である。 撮影部の撮影方向の初期位置と初期位置における撮影範囲を示す平面図である。 空気調和機の運転状態と個人の関連付けを説明するための室内機及びリモコンを示す図である。 室内機の前面に撮影部、表示部、音声発生部及び赤外光発生部を配置して示す一例図である。

符号の説明

１ 撮影部、２，２０ 制御部、２１ 映像記録部、２２ 映像処理部、２２ａ 動体検知部、２２ｂ 個人識別部、２２ｃ エリア判定部、２３ 駆動制御部、２４ 機器制御部、３ 駆動部、１０ 室内機、１０ａ ＬＥＤ表示部、１０ｂ 音声発生部、１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 赤外光発生部、１１ リモコン、１１ａ 登録ボタン、３０ 遮蔽部。

Claims (9)

1. 室内の壁に設置され、当該室内を空調する室内機と、
   前記室内機に設けられ、撮影範囲のうち中央部のみ鮮明な映像が撮れるように加工された広角レンズを有し、初期位置において、前記室内機の前方床面の所定位置に前記広角レンズの中央部を向けて前記撮影範囲の中心とする撮影部と、
   前記撮影部により映像が撮影される際に、撮影に係る映像に室内の天井が取り込まれないように、前記撮影範囲の上部のみを遮蔽する遮蔽部と、
   前記撮影部の撮影方向を変えるための駆動部と、
   前記撮影部により撮影された上部が遮蔽の撮影範囲内の映像から動体を検知する動体検知部と、
   該動体検知部により動体が検知されたときに、当該動体の所定部位に前記撮影部の広角レンズの中央部が向くように前記駆動部を制御する駆動制御部と
   を備え、
   前記遮蔽部を、前記室内機の前面に形成された凹みのうち室内の床面に平行な上面とし、
   前記撮影部を、前記凹みの中に設けていることを特徴とする空気調和機。
2. 前記撮影部により撮影された映像を記録する映像記録部と、
   前記動体検知部により検知された動体の人体が映像のどの位置に存在するかを判定するエリア判定部とを備え、
   前記映像記録部は、前記エリア判定部により人体が映像の中央部に位置していると判定されたとき、撮影速度を増加あるいは解像度を上げて映像を記録することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記エリア判定部により判定された人体の位置に応じて空調を制御する機器制御部を備えたことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 前記動体検知部により検知された人体の中から移動量が少なく、かつ映像の中央部に存在する人体を選択して個人識別をする個人識別部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気調和機。
5. 前記機器制御部は、前記個人識別部により識別された個人に応じて空調を制御することを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
6. 前記撮影部は、前記駆動部に初期位置として複数の方向に可変可能に装着され、
   前記撮影部の初期位置を中心として当該撮影部の撮影方向を前記駆動部を介して可変する駆動制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の空気調和機。
7. 前記撮影部による撮影の際、また撮影終了の際にそれぞれ報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の空気調和機。
8. 赤外光を発する赤外光発生部を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の空気調和機。
9. 前記広角レンズがプラスチック製の球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の空気調和機。

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