JPH04254142A - 距離センサ付き電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、人体までの距
離に応じて風量を自動的に調節するようになった扇風機
やエアコン等の距離センサ付き電気機器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】斯かる扇風機やエアコン等の送風機能を
備えた電気機器では、リモートコントロールや操作部の
手動操作により風量を数段階に調節できるようになって
いる他に、近年では室温を検出して風量を自動的にコン
トロールする機能を備えたものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前述の風量
の自動調節機能は、肝心の使用者との間隔が全く考慮さ
れていないので、使用者が機器の近くにいる場合には風
力が強過ぎ、逆に機器から遠ざかった時には十分な風量
が届かない等の不都合が生じている。また一方、テレビ
ジョン受像機の画面を見る時に、画面に対し３ｍ以内に
近づいて見ていると、近視になることが確認されている
が、画像鑑賞者に対する距離を検知する機能を具備して
いないので、近づき過ぎであることを警告する機能がな
い。そのため、特に子供達は注意されても画面に近づい
て見がちであり、近視の子供が増えている一因になって
いる。

【０００４】そこで本発明は、機器とその使用者との距
離に応じて送風の強弱を自動調整したり、機器に近づき
過ぎを警告できるような距離センサ付き電気機器を提供
することを技術的課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を達成するための技術的手段として、複数出力信号処理
回路を次のように構成した。即ち、投光部から出射して
人体から反射した光を、前記投光部に対して三角測量的
に配した位置検出素子により受光して光電変換し、この
位置検出素子の入射位置に対応する光電流を出力する距
離センサと、この距離センサの出力電流により反射人体
までの距離を検出する信号処理回路と、この信号処理回
路の距離検出信号に対応して制御信号を出力する制御部
とを備えたことを特徴として構成されている。

【０００６】

【作用】扇風機やエアコン等の送風機能を備えた電気機
器に適用した場合、距離センサからは、機器から使用者
までの距離に応じた光電流が出力され、この光電流を信
号処理して信号処理回路からは機器から使用者までの距
離に比例した距離検出信号が出力される。制御部は、距
離検出信号に応じて送風用モータの駆動電力の制御信号
を出力し、使用者までの距離に応じて送風用モータつま
り送風ファンの回転数が自動制御される。従って、使用
者が機器に近づけば風量が減少し、逆に機器から遠ざか
れば風量が増大する。その結果、使用者には、機器に対
する距離に拘わらず常にほぼ一定の風量で送風されるこ
とになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について図面
を参照しながら詳細に説明する。「図１」は扇風機また
はエアコン等の送風機能を具備した電気機器に適用した
場合の本発明の一実施例のブロック構成を示し、距離セ
ンサ２と赤外線センサ３からなるセンサユニット１が、
機器本体に送風方向に向けて回動自在に設けられている
とともに、回動機構部８により所定角度づつ節動され、
且つ所定角度範囲内において往復動される。この両セン
サ２，３の出力が、それぞれ個別の信号処理回路６，７
で信号処理された後に、Ａ／Ｄ変換回路６，７でデジタ
ル信号に変換されてマイクロコンピュータ９の中央演算
処理装置１０に入力される。

【０００８】中央演算処理装置１０は、装置全体を制御
するもので、センサユニット１から入力される距離デー
タをＲＡＭ１３に一時記憶させた後に、この距離データ
を、ＲＯＭ１２に予め設定記憶されたプログラム、ＲＡ
Ｍ１３に記憶された各種データおよびタイマ回路１１の
時間信号等に従って信号処理し、その結果の制御信号を
出力する。この制御信号はＤ／Ａ変換回路１４でアナロ
グ信号に変換されてモータ駆動回路１５に入力され、モ
ータ駆動回路１５が制御信号に基づいて送風用モータ１
６に電力供給し、モータ１６の回転数、即ち風量が自動
調整される。

【０００９】次に、前述の距離センサ２について詳述す
る。この距離センサ２は、「図３」に示すように投光部
２１と受光部２２とから構成されている。投光部２１は
、発光ダイオードまたはレーザーダイオード等の発光素
子２３と、投光ビームＰを形成する投光レンズ２４と、
図示していないが発光タイミングを設定する同期信号を
出力する発振回路と、この同期信号に基づいて発光素子
２３を発光駆動するドライブ回路とにより構成されてい
る。そして、被検出人体Ｈ１，Ｈ２に対してパルス変調
光よりなる投光用ビームＰを投光する。

【００１０】この投光部２１から所定間隔ｌを隔てた側
方に併置された受光部２２は、投光部２１および被検出
人体Ｈ１，Ｈ２に対して三角測量的に配置されている。 この受光部２２は、被検出人体Ｈ１，Ｈ２による反射光
Ｒ１，Ｒ２を集光するための凸レンズよりなる受光レン
ズ２５と、この受光レンズ２５の集光面に配設され、受
光スポット位置Ｓ１，Ｓ２に対応した光電流を出力する
半導体位置検出素子２６とで構成されている。

【００１１】いま、投光レンズ２４から各被検知人体Ｈ
１，Ｈ２までの距離をＤ１，Ｄ２、受光レンズ２５の焦
点距離をｆ、投光レンズ２４と受光レンズ２５の各光軸
間の距離である基線長さをｌ、位置検出素子２６の中点
から反射光Ｒ１，Ｒ２の入射位置Ｓ１，Ｓ２までの各距
離をＸ１，Ｘ２とすれば、ｌ／Ｄ１＝Ｘ１／ｆであり、
ｌ／Ｄ２＝Ｘ２／ｆであるので、Ｘ１＝ｌ×ｆ／Ｄ１、
Ｘ２＝ｌ×ｆ／Ｄ２の関係が成り立つ。即ち、投光レン
ズ２４から被検知人体Ｈ１，Ｈ２までの距離Ｄ１，Ｄ２
は、位置検出素子２６の反射光の入射位置Ｓ１，Ｓ２か
ら検出することができる。

【００１２】次に、半導体位置検出素子２６について「
図４」を参照しながら簡単に説明する。この導体位置検
出素子２６は、フォトダイオードを利用した光スポット
の位置検出用センサで、平板状シリコンの表面にＰ層２
６１、裏面にＮ層２６２、そして中間にＩ層２６３を備
えて構成され、これに入射した光Ｐは光電変換され、光
電流がＰ層２６１を矢印で示す両側方向に流れて各々の
電極Ｔ１，Ｔ２から分割出力される。ここで、Ｐ層２６
１は全面にわたり均一な抵抗値をもつよう形成されてお
り、光電流は電極Ｔ１，Ｔ２までの距離つまり抵抗値に
逆比例して分割される。いま、両電極Ｔ１，Ｔ２間の距
離を２Ｌ、光電流をＩ、両電極Ｔ１，Ｔ２から各々取り
出される電流をＩ１，Ｉ２、中心を原点として原点から
光Ｐの入射位置までの距離をｘ１とすれば、Ｉ１＝Ｉ×
（Ｌ−ｘ１）÷２Ｌ、Ｉ２＝Ｉ×（Ｌ＋ｘ１）÷２Ｌか
ら、（Ｉ２−Ｉ１）÷（Ｉ１＋Ｉ２）＝Ｘ１÷Ｌとなり
、この関係式から入射位置までの距離ｘ１を求めること
ができる。一方、一端を原点として原点から光Ｐの入射
位置までの距離をｘ２とした場合も、この距離ｘ２を、
同様にして導かれる（Ｉ２−Ｉ１）÷（Ｉ１＋Ｉ２）＝
（Ｘ２−Ｌ）÷Ｌの関係式から求めることができる。

【００１３】この距離センサ２の信号処理回路４は、上
述の考えに基づいて信号処理する。即ち、「図５」に示
すように、両電極Ｔ１，Ｔ２からの出力電流Ｉ１，Ｉ２
を、電流−電圧変換回路４１で電圧値に変換する。いま
、各抵抗４１１，４１２の抵抗値をＲとすると、変換後
の各出力電圧は、Ｒ×Ｉ１、Ｒ×Ｉ２となる。この両電
圧信号が減算回路４２および加算回路４３にそれぞれ入
力される。従って、減算回路４２の出力電圧は、Ｒ×（
Ｉ２−Ｉ１）で、加算回路４３の出力電圧は、Ｒ×（Ｉ
２＋Ｉ１）となる。この両電圧信号が除算回路４５に入
力され、除算回路４５からは、（Ｉ２−Ｉ１）÷（Ｉ１
＋Ｉ２）の電圧が出力される。この電圧は、上述の説明
から明らかなように光Ｐの位置検出素子２６への入射位
置つまり光が反射した被検知人体までの距離に対応して
いる。

【００１４】「図６」は、信号処理回路４の出力電圧と
人体までの実際の距離との関係の実測結果を示したもの
で、相互にほぼ比例関係がある。この信号処理回路４の
出力電圧はＡ／Ｄ変換回路６でデジタル信号に変換され
るのであるが、０〜１ｍＶ未満は〔００１〕に、１ｍＶ
〜２ｍＶ未満は〔０１０〕に、２ｍＶ〜３ｍＶ未満は〔
０１１〕に、３ｍＶ〜４ｍＶ未満は〔１００〕にそれぞ
れ変換される。また、「図７」は、距離センサ２の指向
性の実測結果を示したもので、±５°程度の狭い範囲し
か感応しない。従って、センサユニット１を回動機構部
８により１０°の角度で節動させるようになっている。

【００１５】また、赤外線センサ３は、人体から放射さ
れる赤外線エネルギ量に比例した電気信号を出力し、信
号処理回路５は、赤外線センサ３の出力電気信号を増幅
し、この増幅信号が所定の検知レベルを超えた時に人体
検知信号を出力する。即ち、人体の存在の有無を検出す
る。次に、前記実施例の作用を、「図２」のフローチャ
ートを参照しながら説明する。実際にはこのフローチャ
ートの作用に先立って回動機構部８がセンサユニット１
を回動範囲の一端の初期位置に移動させる。そして、中
央演算処理装置１０がセンサユニット１の各出力信号を
取り込み（ステップＳ１）、先ず、赤外線センサ３から
人体検知信号が出力されているか否かを判別する（ステ
ップＳ２）。人体検知信号が出力されている場合には、
距離センサ２からの距離データをＲＡＭ１３に一時記憶
し（ステップＳ３）、人体検知信号が入力されていない
場合の距離データは、家具等の人体以外からの反射光に
基づくものであるので、これを記憶しない。そして、セ
ンサユニット１からの信号を所定回数入力したとステッ
プＳ４で判別されるまで、回動機構部８によりセンサー
ユニット１を１０°だけ回動（ステップＳ５）させた後
にセンサユニット１の各信号を入力させる上述と同様の
動作を繰り返す。従って、センサユニット１が回動範囲
の終端に達した時点で、室内に存在する人間とほぼ同数
の距離データがＲＡＭ１３に記憶されることになる。

【００１６】センサユニット１の初期位置から終端まで
の回動が終了すると、その間に人間が室内に存在しなか
った場合もあり得るので、距離データが記憶されている
か否かを判別し（ステップＳ６）、記憶されている場合
には、後述の無データのカウントをリセット（ステップ
Ｓ７）した後に、室内に居た人間が一人であって距離デ
ータが一つであるか否かを判別（ステップＳ８）し、一
つである場合には、その距離データによるモータドライ
ブ信号を出力する（ステップＳ１１）。モータ駆動回路
１５はモータドライブ信号に応じた駆動電力をモータ１
６に給電するので、結果として、モータ１６は、室内の
人間までの距離に応じた回転数で回転駆動される。一方
、複数の距離データが記憶されている場合には、中央演
算処理装置１０が各距離データの平均値を演算し（ステ
ップＳ９）、これにより算出された距離データによるモ
ータドライブ信号を出力（ステップＳ１０）する。即ち
、室内に複数の人間がいる場合には、それらの人のうち
のほぼ中間に居る人に応じた風量で送風する。

【００１７】この風量調整後に、タイマ回路１１の時計
信号により一定時間待機（ステップＳ１２）した後に記
憶している各距離データを全てリセット（ステップＳ１
３）し、ステップＳ１にジャンプして上述と同様の動作
を繰り返す。従って、人間が室内を移動した場合には、
この人間と機器との距離に応じて風量が自動的に調節さ
れるので、使用者にはその存在場所に拘わらず常にほぼ
一定の風力で送風される。

【００１８】また、使用者が機器の電源を切り忘れて室
外に出るか、長時間の間室外に出た場合には、ステップ
Ｓ６で距離データが無いと判別される毎に無データの回
数をカウントするカウンタを〔１〕だけアップカウント
（ステップＳ１４）し、このカウンタが所定回数のカウ
ントアップを行ったと判別（ステップＳ１５）した時に
、送風動作を停止（ステップＳ１６）し、それにより節
電効果を得る。

【００１９】尚、前述のセンサユニット１を回動する構
成に代えて、所定個数の距離センサ２を所定角度の間隔
で配列し、それらの出力を順次取り込むようにしてもよ
い。更に、扇風機に適用する場合には、羽根をカバーす
る金属ネット部の中央前側にセンサユニット１を取り付
ければ、首振り動作によりセンサユニット１が回動され
るので、「図１」の回動機構部８は不要となる。

【００２０】また一方、テレビジョン受像機に適用する
こともできる。即ち、距離センサから２ｍ以下の距離デ
ータが出力された場合に、制御信号によりブザーを鳴動
させてアラーム音を出力させたり、或いはランプを点滅
させて画面に近づき過ぎであることを警告する。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の距離センサ付き電
気機器によると、送風機能を具備する機器において、機
器と人間との距離に応じて自動的に風量を調整し、人間
に対し場所に拘わらず常に一定の風力で送風することが
できる。また、テレビジョン受像機等の映像機器におい
ては、所定の間隔内に近づいた時に警報を出力すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図２】それの作用を示すフローチャートである。

【図３】それの距離センサの検出原理を示す説明図であ
る。

【図４】その距離センサの位置検出素子の説明図である
。

【図５】同距離センサの出力を信号処理する信号処理回
路のブロック構成図である。

【図６】その信号処理回路の出力電圧と機器から人体ま
での距離との特性図である。

【図７】距離センサの指向性の説明図である。

【符号の説明】

２　　距離センサ ４　　信号処理回路 ９　　マイクロコンピュータ（制御部）２１　　投光部 ２６　　位置検出素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　投光部から出射して人体から反射した
   光を、前記投光部に対して三角測量的に配した位置検出
   素子により受光して光電変換し、この位置検出素子の入
   射位置に対応する光電流を出力する距離センサと、この
   距離センサの出力電流により反射人体までの距離を検出
   する信号処理回路と、この信号処理回路の距離検出信号
   に対応して制御信号を出力する制御部とを備えたことを
   特徴とする距離センサ付き電気機器。