JPH0579529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両用空気調和装置の送風方向を、乗
員の乗車位置に応じ、特に乗員の顔面位置に応じ
て調整する風向自動調整装置に関するものであ
る。

［従来技術］ 近年、車室内の環境が乗員にとつて快適なもの
となるようにするために、カークーラ、カーエア
コン等の車両用空気調和装置を搭載した車両が一
般化されつつある。

ところで従来の車両用空気調和装置（以下、単
にエアコンともいう。）において空気調和用空気
（以下、空気用空気という。）の送風方向の調整
は、エアコンの空気吹出口に設けられた風向変更
板の角度を乗員自らが調整することによつて行な
つていた。従つて夏の暑い日には、室温が下がる
までの間は自分の顔や体の方向に空調用空気が送
風されるよう風向変更板を調整し、室温が下がつ
て車室内で快適温度となると、今度は自分に直接
送風されないように風向変更板の角度を調整する
といつたことを乗員自らが行なつていた。

このような空調用空気の送風方向の調整は、乗
員、特に運転者にとつては煩わしいものであり、
一方、調整を行なわないでいると、せつかくのエ
アコンの空調効果が損なわれてしまうといつた問
題がある。

［発明の目的］ 本発明は、空調用空気の送風方向を乗員の乗車
位置に応じ、特に乗員の顔面位置に応じて自動調
整することによつて、乗員の手を煩わせることな
く、空調効果の向上と共により快適な環境を実現
することができる車両用空気調和装置の風向自動
調整装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ かかる目的を達成するためになされた本発明の
構成は、第１図に示す如く、 車両の空気調和装置に備えられ、空気吹出口
風向変更板の角度を上下左右に調整可能なアクチ
ユエータと、 当該車両における乗員を撮影した２次元画像に
基づくパターン認識によつて、車室内における乗
員の顔面の３次元位置を検出する検出手段と、 該検出された乗員の顔面の３次元位置に応じて
上記アクチユエータに駆動信号を出力し、当該
空気調和装置からの空気調和用空気の送風方向
を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置の
風向自動調整装置を要旨としている。

［作用］ 上記構成を有する本発明の車両用空気調和装置
の風向自動調整装置は、検出手段が、車両にお
ける乗員を撮影した２次元画像に基づくパターン
認識によつて、車室内における乗員の顔面の３次
元位置を検出する。そして制御手段が、その検
出された乗員の顔面の３次元位置に応じてアクチ
ユエータに駆動信号を出力すると、アクチユエ
ータは、空気吹出口風向変更板の角度を上下左
右に調整して空気調和装置からの空気調和用空
気の送風方向を制御する。

例えば、体格の違いにより同じ座席に座つた際
に顔面の位置が異なつた場合にでも、それぞれの
場合の乗員の顔面の３次元位置に応じて空気調和
用空気の送風方向を制御する。従つて、着座して
いるかどうかだけでなく、同じ座席を利用する体
格の異なる不特定多数の乗員に対して、車室内に
おける顔面の３次元位置に応じて最適な方向に自
動調整することができる。

そして、顔面の３次元位置に応じた最適な方向
とは、単に漠然とした顔面位置というのではな
く、顔面を構成する鼻や頬や顎といつた位置に応
じて調整できる。すなわち、乗員の顔面を構成す
る特定の領域に集中して空調空気を当てることが
できる。

一般に、人間は体表面のある特定の場所が他の
場所に比べて温度変化に敏感であることが知られ
ている。例えば、首筋付近は、額や頬に比べて冷
気をより感じ易い。そのため、首筋付近に集中し
て冷気を当ててやれば、車室内全体を漫然と冷や
すよりも、より少ないエネルギで乗員に対する冷
房効果を発揮することができる。

また、吹き出された風が目に直接当たると、逆
に不快感を与えることもあり、送風方向が目にな
らないような風向制御も可能である。特に座高が
低い人が着座した際には、他の人の設定では丁度
首筋に当たつていた吹出風が目付近に当たる場合
もあり、その場合は上下方向への調整を行い、目
付近を避けて最適な部位への送風が可能となる。
このように、より快適な環境を実現することがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の車両用空気調和装置の風向自動
調整装置を実施例を挙げて図面と共に説明する。
尚、以下に述べる２つの実施例においては、運転
者の顔面位置に応じて運転席側のエアコン空気吹
出口を調整するものを例にとり説明する。

第２図は本発明第１実施例の風向自動調整装置
が搭載された車両のインストルメントパネル及び
座席の配置図である。図において１は運転者、２
は運転席、３は助手席、４はステアリングホイー
ル、５ａ，５ｂ，６ａ、及び６ｂは図示しないエ
アコンの空気吹出口を示し、５ａ，５ｂは運転席
２側に空調用空気を送出するための空気吹出口、
６ａ，６ｂは助手席３側に空調用空気を送出する
ための空気吹出口である。また空気吹出口５ａ，
６ａはインストルメントパネル中央部に、空気吹
出口５ｂ，６ｂはインストルメントパネル右端
部、左端部に、夫々配置されている。次に７はエ
アコンスイツチや温度設定器が設けられたエアコ
ン操作部、８はカーラジオ、９はスピーカー、１
０はスピードメータ等が設けられた計器パネルで
あつて、計器パネル１０には通常設置されている
計器類の他に、運転者１の顔面部の位置を検出す
るための発光部１１と、画像検出部１２及び１３
が備えられている。また発光部１１と画像検出部
１２及び１３は、これらの装置から運転者１の上
体位置が見通せるよう、つまりステアリングホイ
ール４に妨げられないように設置されており、図
から明らかな如く、発光部１１は運転席２の左右
方向に対して中心位置に設置され、画像検出部１
２及び１３は発光部１１に対して左右対称位置に
設置されている。

次に第３図はエアコンの空気吹出口及びエアコ
ンユニツトの概略系統図である。図において１５
はエアコンユニツトを示し、エアコンユニツト１
５は車室内・外の空気を導入して送風するブロワ
モータ１６と、導入された空気を冷却させるエバ
ポレータ１７と、エンジン冷却水により空気を加
熱するヒータコア１８と、該ヒータコア１８に導
入する空気量の割合を調整するエアミツクスダン
パ１９とからなつている。そしてこのエアコンユ
ニツト１５は上記エアコン操作部７に設けられた
エアコンスイツチや温度設定器等の操作によつて
動作され、空調用空気が各空気吹出口５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂに送られることとなる。また各空
気吹出口５ａ，５ｂ，，６ａ，６ｂには夫々風向
変更板２１，２２，２３，２４が設けられ、空調
用空気の送風方向を上下・左右に調整できるよう
されており、本実施例においては、運転者１の顔
面位置に応じて風向を自動調整することから、空
気吹出口５ａ及び５ｂに、風向変更板２１及び２
２を夫々駆動するアクチユエータ３１，３２が設
けられている。尚、風向変更板としては空調用空
気の送風方向を上下・左右に調整することから、
風向変更板２１及び２２は、夫々風向を左右方向
に調整する変更板（第４図に示す２１ａ及び２２
ａ）と、上下方向に調整する変更板（第４図に示
す２１ｂ及び２２ｂ）とを有し、アクチユエータ
３１及び３２もまた、夫々左右方向の調整部（第
４図に示す３１ａ及び３２ａ）と、上下方向の調
整部（第４図に示す３１ｂ及び３２ｂ）とを有す
る。

次に第４図は本実施例の風向自動調整装置の全
体構成を示すブロツク図である。図において４１
ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは夫々アクチユエー
タ３１及び３２の調整部３１ａ，３１ｂ，３２
ａ，３２ｂに設けられ、各々の変更板２１ａ，２
１ｂ，２２ａ，２２ｂにより空調用空気の送風方
向を検出する風向センサ、４４は車外の空気温度
を検出する外気温センサ、４６は車室の空気温度
を検出する室温センサ、４８は同じくエアコン操
作部７に設けられたエアコンスイツチ、５０は制
御回路を示している。

図に示す如く本風向自動調整装置は、発光部１
１と、画像検出部１２及び１３と、アクチユエー
タ３１及び３２に備えられた調整部３１ａ，３１
ｂ，３２ａ，３２ｂと、風向センサ４１ａ，４１
ｂ，４２ａ，４２ｂと外気温センサ４４と、室温
センサ４６と、エアコンスイツチ４８と、制御回
路５０とからなり、画像検出部１２及び１３にて
得られた運転者１の上体を示す２つの２次元画像
から運転者１の顔面位置を検出し、検出された顔
面位置に応じて各空気吹出口からの風向を調整す
る。

また制御回路５０は、図に示す如く、上記各装
置に信号を入・出力するためのＡ／Ｄ変換器や増
幅回路等を備えた入・出力部５１、上記２つの２
次元画像から運転者１の顔面位置を検出する画像
処理及び風向調整処理を実行するCPU５２、
CPU５２にて演算処理実行の際に必要なデータ
が予め記憶されたROM５３、同じく演算処理実
行の際に必要なデータが一時的に記憶される
RAM５４、及び電源が常時供給されたバツクア
ツプRAM５５を有すると共に、バツクアツプ
RAM５５に常時電源を供給するためにバツテリ
５６と直接接続された電源回路５７と、上記バツ
クアツプRAM５５以外の各部に電源を供給する
イグニツシヨンスイツチ５８又はアクセサリスイ
ツチ５９を介してバツテリ５６に接続された電源
回路６０とを備えている。

次にアクチユエータ３１及び３２の構造を、ア
クチユエータ３１における左右方向の調整部３１
ａを例にとり説明する。第５図に示す如く、調整
部３１ａは、電動機と減速用の歯車が一体化され
たギヤードモータ７１と、ギヤードモータ７１の
回転軸に設けられたピニオン７２と、ピニオン７
２と咬合し、ギヤードモータ７１の回転運動を直
線運動に変換するラツク７３が刻設されたギヤア
ダプタ７４とからなり、このギヤアダプタ７２の
直線運動は連結部材７５を介して変更板２１ａ後
端の取付部材７６に伝達される。変更板２１ａは
支持部材７７を中心として左右方向回動自在に空
気吹出口５ａに取付けられていることから、取付
部材７６の直線運動によつて左右方向の風向調整
ができるようになる。また風向センサ４１ａはギ
ヤアダプタ７４に設置され、変更板２１ａによる
空調用空気の送風方向をラツク７３とピニオン７
２との咬合位置（以下、実ラツク位置という。）
として検出するものであり、ポテンシヨメータか
らなる。

次に発光部１１と画像検出部１２及び１３は、
前述の如く、計器パネル１０の運転者１の上半身
が見通せる位置に設置されているのであるが、本
実施例においては、発光部１１として赤外ストロ
ボを、画像検出部１２及び１３として２次元固体
撮像素子（以下、単に２次元CCDと呼ぶ。）を用
いることとし、夫々の構成を第６図及び第７図を
用いて説明する。

第６図は赤外ストロボを用いた発光部１１の側
面図であつて、８０は赤外発光体、８１は赤外光
を運転者１に広く照射するためのレンズ、８２は
赤外光を透過し可視光を通さない赤外フイルタ、
８３はケース、８４はレンズ８１とフイルタ８２
をケース８３に固定するインナを表わし、本発光
部１１の計器パネル１０への取り付けは、ボルト
８５とナツト８６との螺合によつて行なわれる。
ここで上記フイルタ８２は可視光を通さないため
のものであるが、これは赤外発光体８０からの発
光スペクトルが必ずしも赤外領域のものだけでは
なく可視光領域のものも含まれることから、この
フイルタ８２によつて例えば波長800nm以下の光
はカツトし、運転者に眩しさを感じさせないよう
にしているのである。

第７図は２次元CCDを用いた画像検出部１２
（又は１３）の側面図であつて、９０はプリント
基板９１に装着された２次元CCD、９２ないし
９６は２次元CCD９０からの画像の読み出しを
制御する画像信号制御回路が装着されたプリント
基板、１００は２次元CCD９０上に画像を結ば
せる焦点距離ｆのレンズ１０１、２次元CCD９
０へ集光する光量を調節する液晶絞り素子１０
２、２次元CCD９０に集光される光の量を検出
するフオトトランンジスタ１０３が組込まれたマ
ウントアダプタを表わしている。また１０５は本
画像検出部１２（又はは１３）のケースであつ
て、フランジヤ１０６を介して、ボルト１０７及
びナツト１０８の螺合により計器パネル１０に固
定されている。

ここで上記液晶絞り素子１０２の構造は、第８
図に示す如く、液晶層１１１と、液晶層１１１を
挟持する透明電極層１１２及び１１３と、互いに
直交する偏光面を有する偏光板層１１４及び１１
５とからなつており、液晶層１１１と透明電極層
１１２及び１１３は、本液晶絞り素子１０２が光
量を５段階に調整できるよう、同心円状に夫々
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと区分されている。そして電
極層１１２及び１１３の各部、つまり１１２ａ―
１１３ａ，１１２ｂ―１１３ｂ，１１２ｃ―１１
３ｃ，１１２ｄ―１１３ｄには夫々同時に電源が
供給できるようにされており、フオトトランジス
タ１０３にて検出された光量に応じて、つまりフ
オトトランジスタ１０３に流れる電流に応じて上
記電極層の外側から１１２ａ―１１３ａ，１１２
ｂ―１１３ｂ，……の順に電圧が印加できるよう
にされている。従つて、各電極層に電源が印加さ
れていない場合には、液晶層１１１が透過光の偏
光面を90゜旋回させる性質を有することから、偏
光板層１１４を透過して単偏光となり外光は液晶
１１１によつて偏光面が90゜旋回され、もう一方
の偏光板層１１５を通過するようになるのである
が、電極層１１２及び１１３に電圧が印加される
と液晶層１１１は結晶の配列方向を変えることか
ら、偏光板層１１４を透過した後の単偏光の偏光
面は液晶層１１１によつて90゜旋回されることな
く、もう一方の偏光板層１１５に遮ぎられてしま
い、この液晶絞り素子１０２を透過する光量は著
しく減少することとなる。

故に画像検出部１２及び１３においては、レン
ズ１０１側へ透過される光量が上記液晶絞り素子
１０２によつて調整されるので、２次元CCD９
００全体へ集光される平均光量を一定に保つこと
ができるようになる。そしてこのように光量を調
整された光は、レンズ１０１によつて２次元
CCD９０上に外部の像を結び、２次元CCD９０
における各素子によつて量子化されて、各素子毎
に光量に応じた光電変換の後、電荷として蓄積さ
れる。尚、第８図においてイは液晶絞り素子１０
２の平面図、ロはＡ―Ａ線断面図を示している。

以上の如く構成された本風向自動調整装置にお
いては、制御回路５０によつて第９図に示すごと
き制御プログラムに従つて処理が実行され、運転
者の顔面位置に応じて風向変更板が調整されて、
空調用空気の風向が調整される。図に示す如く、
まずステツプ２００にて後述の画像処理及び風向
調整処理実行の際に用いられるレジスタやパラメ
ータ等をセツトする初期化の処理が実行され、次
ステツプ３００にて運転者の顔面位置を３次元的
に検出する画像処理が実行される。そしてステツ
プ３００にて運転者の顔面位置が３次元的に検出
されると続くステツプ４００に移行し、その検出
された顔面位置に応じて各空気吹出口毎に風向調
整処理が実行され、空気吹出口から送出される空
調用空気が運転者の顔面方向に吹出されるよう制
御されるのである。尚、本制御処理は運転者がキ
ースイツチを操作し、第４図に示すイグニツシヨ
ンスイツチ５８又はアクセサリスイツチ５９が
ON状態にされた場合に処理が開始され、両スイ
ツチが共にOFF状態とされるまでの間は、ステ
ツプ３００及びステツプ４００の処理がくり返し
実行されることとなる。

以下、上記ステツプ３００及びステツプ４００
にて実行される画像処理及び風向調整処理につい
て詳しく説明する。

まずステツプ３００に示す画像処理は、第１０
図に示す制御プログラムに従つて実行される。

ステツプ３０１においては上記発光部１１の赤
外発光体８０を発光させる発光信号を出力すると
共に、画像検出部１２及び１３に検出された２次
元画像データを読み出すための同期信号が出力さ
れ、各画像検出部１２及び１３のプリント基板９
２ないし９６上に装着された画像信号制御回路に
て各画素毎に画像信号が読み出される。

読くステツプ３０２においては上記読み出され
た画像信号を本制御回路２０内に入力し、各画像
検出部１２及び１３の画像信号をRAM５４内に
設けられた所定のエリア内に画像データRf及び
Lfとしてストアする処理がなされ、次ステツプ
３０３にて上記画像信号の入力が各画像検出部１
２及び１３の全ての画素について行なわれたか否
かが判定される。そしてこのステツプ３０３にお
いては全ての画素について画像信号が入力される
までの間「ON」と判定され続け、ステツプ３０
２及びステツプ３０３の処理がくり返し実行され
る。

次に全ての画素について画像信号が入力される
と、読くステツプ３０４に移行し、上記RAM５
４の所定エリア内にストアされた画像データRf
及びLfに対して２値化の処理が実行され、２値
化画像データRf′，Lf′を得る。ここで２値化の処
理とは、上記画像データRf及びLfが有する各々
の濃淡データを所定の判定レベルと大小比較し、
判定レベルよりも濃い部分については黒レベル
に、一方判定レベルよりも薄い部分については白
レベルに截然と分離する処理のことである。つま
り、第１１図に示す如く、例えば画像検出部にて
検出され、RAM５４内にストアされた画像デー
タがＡに示す如き画像である場合に画像データの
２値化の処理を実行すると、Ｂに示す如き画像
Lf′（又はRf′）となる。尚この２値化画像は判定
レベルにより変化されるが、前述の液晶絞り素子
１０２によつて各画像検出部１２及び１３に透過
される光量が調整されていることから、図のよう
に運転者の顔が白レベルとなり背景が黒レベルと
なるように判定レベルを設定することは容易であ
る。

次にステツプ３０５においては上記ステツプ３
０４の２値化の処理によつて得られた２つの２値
化画像データRf′，Lf′毎に、白レベル部の最大閉
部分を検出する処理、つまり運転者の顔面部分を
検出する処理がなされ、続くステツプ３０６に移
行する。

ステツプ３０６においては、上記検出された各
２値化画像データRf′，Lf′の白レベル最大閉部分
の面積中心を算出する処理がなされ、続くステツ
プ３０７にてこの面積中心を運転者顔面の特異点
として、画像検出部から特異点までの距離ｄをい
わゆる三角測量の原理を用いて算出する処理がな
される。

つまり、まずステツプ３０６にて第１２図に示
す如く、２値化画像データRf′，Lf′毎に運転者の
顔面を示す最大閉部分Ｏの面積中心Ｐを算出する
処理がなされ、次ステツプ３０７にてこの面積中
心Ｐを運転者顔面部の特異点として、この面積中
心Ｐが求められた２つの画像データから次式 ｄ＝ａ×ｌ／（Xl−Xr） により、画像検出部から運転者顔面部の特異点ま
での距離ｄが算出されるのである。尚、上記ａ，
ｌ，Xr，Xlは第１３図に示す如く、画像検出部
１２又は１３の２次元CCD９０とレンズ１０１
間の距離ａ、各画像検出部１２，１３横方向（Ｘ
方向）の中心間の距離ｌ、各画像検出部１２，１
３毎に横方向の中心を基点とした面積中心（特異
点）Ｐの画像中心からのずれを示すＸ座標（Xr，
Xl）を夫々表わしている。またこの場合１／ｆ
＝１／ａ＋１／ｄであり、ａ＜＜ｄとみなされる
ことから次式 ｄ＝ｆ×ｌ／（Xl−Xr） によつて距離ｄを求めることもできる。ｆは前述
した如くレンズ１０１の焦点距離である。

このようにして運転者の顔面部の特異点Ｐと画
像検出部との間の距離ｄが算出されると、つづく
ステツプ３０８において、この特異点Ｐの運転席
中心に対する左右方向（Ｘ方向）のずれXsを算
出する処理が、次式 Xs＝Xl×ｄ／ａ−ｌ／２ を用いて実行される。尚この式においても前述の
距離ｄ算出の場合と同様の理由から、 Xs＝Xl×ｄ／ｆ−ｌ／２ としてもよい。

次にステツプ３０９においては、上記算出され
た距離ｄとＸ座標Xs、及び第１３図に示す特異
点位置の縦方向（Ｙ方向）のずれご表わすＹ座標
Ysを、運転者顔面の特異点を３次元的に表わす
データ（ｄ，Xs，Ys）としてバツクアツプ
RAM５５の所定のエリア内にストアし、本画像
処理を終える。

次に前記ステツプ４００に示した風向調整処理
は各空気吹出口毎に第１４図に示す制御プログラ
ムに従つて実行されるものである。以下、空気吹
出口５ａの風向調整を例にとり説明してゆくこと
とする。

処理が開始されると、まずステツプ４０１に
て、風向センサ４１ａ及び４１ｂにより検出され
た変更板２１ａ及び２１ｂの送風方向を示す実ラ
ツク位置Pa及びPb、室温センサ４６により検出
された室温Tin、外気温センサ４４により検出さ
れた外気温Tout、エアコンスイツチ４８のON・
OFF信号等を読み込む処理が実行される。

続くステツプ４０２においてはエアコンスイツ
チ４８がON状態であるか否かを判定する処理が
実行され、エアコンスイツチ４８がON状態であ
れば本ステツプ４０２にて「YES」と判定され
て次ステツプ４０３に移行し、上記検出された室
温Tinと外気温Toutとの温度差｜Tout―Tin｜
が所定温度差△Ｔ以上か否かを判定する。そして
｜Tout−Tin｜＞△Ｔの場合にはステツプ４０
３にて「YES」と判定され、続くステツプ４０
４に移行する。一方、ステツプ４０２又はステツ
プ４０３にて「NO」と判定された場合にはステ
ツプ４０５に移行してアクチユエータを基準位置
に駆動し、そのまま本風向調整処理を終える。

ここでステツプ４０５のアクチユエータを基準
位置に駆動する処理とは、エアコンが作動中でな
い場合には送風方向を運転者方向にする必要がな
く、また車室内・外の温度差が所定値以内の場合
には送風方向を運転者方向にしていると運転者に
不快感を与えてしまうといつた問題があることか
ら、基準となる送風方向を予め設定しておき、そ
の位置にアクチユエータを駆動するのである。ま
た上記ステツプ４０３にて用いられる車室内・外
の所定温度差△Ｔとしては予め所定の値を設定し
ておいてもよいが、運転者がエアコン作動時に設
定する設定温度に応じて温度差△Ｔを決定するよ
うにしてもよい。例えば設定温度と外気温との温
度差をパラメータとするマツプを用いて上記ステ
ツプ４０３に用いられる温度差△Ｔを設定するよ
うにしてもよい。

ステツプ４０４においては、前記画像処理にて
求められた運転者顔面の特異点位置（ｄ，Xs，
Ys）に応じたアクチユエータの目標ラツク位置
（PaO，PbO）を算出する処理がなされる。これ
は、予め定められた２つのマツプからアクチユエ
ータに設けられた各調整部３１ａ及び３１ｂのラ
ツク位置を求めることによつて、空気吹出口２１
からの空調用空気が運転者顔面の特異点方向に送
風されるよう、各調整部の目標ラツク位置を算出
する処理がなされるのである。尚右調整部３１ａ
の目標ラツク位置Paoは運転者の特異点位置を表
わすｄとXsとをパラメータとするマツプから、
調整３１ｂの目標ラツク位置PboはｄとYsとを
パラメータとするマツプから夫々求めることがで
きる。

続くステツプ４０６においては前記ステツプ４
０１及びステツプ４０５にて求められた各調整部
の目標ラツク位置（Pao，Pbo）と実ラツク位置
（Pa，Pb）との差｜Pa−Pao｜，｜Pb−Pbo｜を
夫々算出し、それらの値が夫々設定値εa，εb以
上であるか否かを判定する。そして｜Pa−Pao
｜＜εaであり、かつ｜Pb−Pbo｜＜εbである場
合には、本ステツプ４０６にて「No」と判定し、
そのまま本風向調整処理を終える。一方｜Ｐ−
Pao≧εaである場合、あるいは｜Pb−Pbo｜≧εb
である場合には、本ステツプ４０６にて「YES」
と判定し、続くステツプ４０７に移行する。

ステツプ４０７においては各調整部のラツク位
置を目標ラツク位置に調整すべくアクチユエータ
３１の調整部３１ａ及び３１ｂに駆動信号を出力
し、空気吹出口５ａから送出される空調用空気の
送風方向を調整する。そしてこの風向調整が終え
られると再び前述の画像処理に戻る。

以上説明した様に本実施例においては、まず画
像処理にて２つの２次元固体撮像素子から得られ
る顔面部分の面積中心の３次元位置を特異点とし
て検出し、次いで風向調整処理にてエアコンが作
動中であり、かつ車室内・外の温度差が所定温度
差以上の場合に特異点位置に応じて空調用空気の
送出方向を調整するようにしている。つまり、体
格の違いにより同じ運転席に座つた際に顔面の位
置が異なつた場合にでも、それぞれの場合の運転
者の特異点位置に応じて送風方向を制御する。こ
のように、同じ運転席を利用する体格の異なる不
特定多数の運転者に対して、顔面の特異点位置に
応じて最適な方向に自動調整することができる。

そして、顔面の特異点位置に応じた最適な方向
とは、単に漠然とした顔面位置というのではな
く、顔面を構成する鼻や頬や顎といつた位置に応
じて調整できる。すなわち、顔面の中心に向けて
送風することには限られず、運転者の顔面を構成
する特定の領域に集中して空調空気を当てること
ができる。例えば、首筋付近は、額や頬に比べて
冷気をより感じ易いため、首筋付近に集中して冷
気を当ててやれば、車室内全体を漫然と冷やすよ
りも、より少ないエネルギで運転者に対する冷房
効果を発揮することができる。

また、吹き出された風が目に直接当たると、逆
に不快感を与えることもあり、送風方向が目にな
らないような風向制御も可能である。このよう
に、空調効果の向上と共により快適な環境を実現
することができる。またエアコンが停止された
り、車室内・外の温度差が所定温度差内となつた
場合にはアクチユエータを基準位置に戻し、空調
用空気が運転者に直接送風されないようにしてい
る。従つて本実施例の風向自動調整装置によれば
運転者に対するエアコンの空調効果を向上するこ
とができるとともに、運転者が空気吹出口の変更
板角度を調整する必要もなくなる。尚本実施例に
おいて前述の検出手段に相当するものとして
は、制御回路５０にて処理される第９図に示すス
テツプ３００の画像処理と、その処理実行の際に
使用される発光部１１、画像検出部１２及び１３
との組み合わせが挙げられ、制御手段に相当す
るものとしては、制御回路５０にて処理される第
９図に示すステツプ４００の風向調整処理が挙げ
られる。

ここで上記実施例において、画像処理及びミラ
ー角度調整処理の一連の処理はくり返し実行する
ものとしたが、第１０図のステツプ３０６にて求
められる最大閉部分（顔面部分）の面積中心が移
動する許容範囲を予め設定しておき、現在調整さ
れている空調用空気の送風方向に対応する面積中
心に対して許容範囲を超えた場合にのみ次ステツ
プ３０７以後の処理を実行するようにし、それ以
外は単にステツプ３０１ないしステツプ３０６の
処理だけを行なうようにしてもよい。

また上記実施例においては制御対象となる空気
吹出口を運転席側の空気吹出口５ａ，５ｂとして
運転者の顔面位置方向にのみ空調用空気を送出す
るようにしているが、助手席側乗員に対しても同
様の制御を行なうことができる。この場合、空気
吹出口６ａ，６ｂにアクチユエータを設けると共
に、助手席側乗員の顔面位置を検出する検出手段
を設ける必要がある。

更に上記実施例においては運転者の特異点を検
出するために２個の２次元固体撮像素子を使用し
ているが、例えば２次元固体撮像素子１個と、超
音波送受信器を備え、２次元固体撮像素子にて検
出された２次元画像から乗員の鼻の位置を検出
し、その鼻の位置までの距離を超音波送受信器に
て検出するようにしてもよい。尚この場合鼻の位
置を検出するとしたのは、人間の顔面で最も突出
されているのが鼻であつて超音波送受信器にて検
出し易いことからである。この他にも、単に超音
波送受信器だけを使用して超音波ビームを走査さ
せることによつて乗員顔面部の３次元位置を検出
することもできる。

以上、説明した風向自動調整装置は、運転者の
顔面位置を検出するための２次元固体撮像素子や
超音波送受信器を、座席正面に取り付けたもので
あり、また風向を調整するためのアクチユエータ
にはギヤードモータを使用し風方向を検出するセ
ンサを取り付けたものを使用しているが、次に本
発明の第２実施例として、２次元固体撮像素子を
運転席の斜め前方に設けることによつて、２次元
固体撮像素子１個だけで運転者の顔面位置を検出
し、またアクチユエータのモータにステツピング
モータを使用したものを用いて風向変更板角度の
調整を実行するようにした風向自動調整装置を挙
げ説明する。

まず、本実施例においては２次元CCDを単に
１個だけ使用するものとしたことから、前述実施
例の画像検出部と発光部とを一体化した画像検出
器を使用し、運転者の乗車状態を左側面から検出
するように、第１５図に示す如く助手席側斜め上
前方に本画像検出器５１１を設置した。

この画像検出器５１１は第１６図イに示す如
く、画像検出部５１２を中心としてその周囲に複
数の発光部５１３が設置されている。そして第１
６図ロに示すＡ―Ａ線端面図から明らかな如く、
画像検出部５１２はホルダ５２０内に接着剤等で
固定されたレンズ５２１と２次元固体撮像素子５
２２とからなつており、検出された画像信号は前
記実施例と同様に画像信号制御回路が装着された
プリント基板５２３に出力される。また発光部５
１３は前述の発光部１１と同様に、赤外発光体５
２５、レンズ５２６及びフイルタ５２７からなつ
ており、電源はプリント基板５２３を介して供給
されるように構成されている。尚上記第１５図に
おいて５０１ないし５０４，５０５ａ，５０５
ｂ，５０６ａ，５０６ｂ、及び５０７ないし５１
０は、前記第２図に示した１ないし４、５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂ、及び７ないし１０と同様である
ので説明は省略する。

次に本実施例の風向自動調整装置の全体構成は
第１７図に示す如く、画像検出器５１１と、空気
吹出口５０５ａ及び５０５ｂに設けられた風向変
更板の方向を調整するアクチユエータの調整部５
３１ａ，５３１ｂ，５３２ａ，５３２ｂと、エア
コンスイツチ５４８と、制御回路５５０とからな
る。また制御回路５５０は前記実施例と同様、入
出力部５５１と、CPU５５２と、ROM５５３
と、RAM５５４と、バツクアツプRAM５５５
と、バツテリ５５６に直接接続された電源回路５
５７と、及びイグニツシヨンスイツチ５５８又は
アクセサリスイツチ５５９を介してバツテリ５５
６に接続された電源回路５６０とから構成されて
いる。調整部５３１ａ，５３１ｂ，５３２ａ、及
び５３２ｂの構造としては前記実施例の調整部３
１ａ，３１ｂ，３２ａ、及び３２ｂと殆んど同様
であるが、前述したようにギヤードモータの替わ
りとしてステツプモータが設けられており、風向
センサが設置されていない。

以下、本実施例の風向自動調整装置の動作を制
御回路５５０にて実行される制御プログラムに沿
つて説明する。尚、本実施例においても前記実施
例と同様に、運転者がキースイツチを操作し、イ
グニツシヨンキー５５１又はアクセサリスイツチ
５５２がON状態にされた場合に処理が開始さ
れ、両スイツチが共にOFF状態とされるまでの
間は第９図に示したように画像処理とミラー角度
調整処理がくり返し実行されるようになる。

画像処理は第１８図に示すごとき制御プログラ
ムに従つて実行され、まずステツプ６０１にて発
光部５１３の赤外発光体５２５を発光させるため
の発光信号を出力すると共に、画像検出部５１２
に検出された２次元画像データを読み出すための
同期信号を画像信号制御回路が装着されたプリン
ト基板５２３に出力する処理がなされる。

次にステツプ６０２においては上記画像信号制
御回路にて読み出された画像信号を本制御回路５
５０内に入力する処理がなされ、次ステツプ６０
３にて画像検出部５１２の全ての画素について画
像信号入力処理が実行されたか否かが判定され
る。そして全ての画素について画像信号が入力さ
れるまでは本ステツプ６０３にて「NO」と判定
され、ステツプ６０２、ステツプ６０３の処理が
くり返し実行されることとなる。一方全ての画素
について画像信号が入力されるとステツプ６０３
にて「YES」と判定され、続くステツプ６０４
以降の画像処理が実行される。

ステツプ６０４においては、上記ステツプ６０
２の画像信号入力処理にて得られた画像データを
修正、強調する処理がなされる。この処理は、い
わゆるエツヂ強調と呼ばれる処理であつて、例え
ば２次元CCDの縦・横に夫々３個、合計５個の
画素における中心画素の値を決定する処理を、２
次元CCD５２２における周縁の画素を除く全て
の画素について行なうことによつて実行すること
ができる。つまり第１９図に示す縦・横３個合計
５個の画素における中心画素Poの値に、まず中
心画素P₀ととなり合う４つの画素P₁，P₂，P₃，
P₄の値を加え、次に中心画素P₀の値の４倍の値
を引き、更にその値を４で割つたものを新しく中
心画素P₀の値とする演算処理を、２次元CCD５
２２の全領域にわたつて実行すればよい。

続くステツプ６０５においては、上記ステツプ
６０４にて修正・強調された画像データを所定の
レベルで２値化する処理が実行され、次ステツプ
６０６にてこの２値化画像データを細線化する処
理が実行される。ここでステツプ６０５にて実行
される２値化の処理は前述の実施例と同様であ
り、また続くステツプ６０６の細線化処理は２値
化画像データの黒線部分の中心を求めることによ
つて容易に実行できるものである。

従つて、例えばステツプ６０２及び６０３の処
理にて得られた画像データが第２０図に示す如き
ものであれば、ステツプ６０４にて得られる画像
データは第２１図に示す如く明暗が強調された画
像データとなり、続くステツプ６０５の２値化処
理実行後には、第２２図に示す如き運転者等の輪
部だけが黒く残された２値化画像データが得ら
れ、更にステツプ６０６の細線化処理によつて第
２３図に示す如き細線化画像データが得られるこ
ととなる。

このようにして細線化画像データがステツプ６
０６にて得られると、続くステツプ６０７が実行
され、特異点の画像座標を検出する処理がなされ
る。ここで特異点としては運転者顔面部の最も突
出している部分である鼻の先端部分とすればよ
く、第２３図に示す如く画像上部より運転者の顔
面部あたりを走行査してゆくとによつて特異点の
画像座標（Xt，Yt）を求めることができる。

次にステツプ６０８においては特異点の画像座
標（Xt，Yt）から特異点の３次元的位置を、運
転者の運転席に対する左右方向の移動はないもの
として算出し、本画像処理を終了する。つまり運
転席自体は前後方向にのし移動するものあつて左
右方向には移動しないことから、運転者も左右方
向には移動しないものと仮定して運転者の上下方
向（Ｙ方向）及び前後方向（ｄ方向）の移動のみ
を検出して特異点位置（ｄ，Ｏ，Ys）を算出し、
バツクアツプRAM５５５内にこの算出データを
格納して、本画像処理を終えるのである。

次に本実施例の風向調整処理は第２４図に示す
制御プログラムに従つて実行され、まずステツプ
７０１にてエアコンスイツチ５４８のON・OFF
信号が読み込まれ、続くステツプ７０２にてその
信号よりエアコンスイツチ５４８がONであるか
否かの判定を実行する。ここでエアコンスイツチ
５４８がONである場合には本ステツプ７０２に
て「YES」と判定され、続くステツプ７０３に
移行してタイマがON状態であるか否かを判定
し、一方エアコンスイツチ５４８がOFFである
場合にはステツプ７０２にて「NO」と判定され
ステツプ７０４に移行する。

ステツプ７０４においてはタイマをOFF状態
とする処理がなされ、続くステツプ７０５に移行
し、前述実施例のステツプ４０５と同様にアクチ
ユエータを基準位置に駆動する処理を実行してそ
のまま本風向調整処理を終える。

ステツプ７０３において上記したようにタイマ
がON状態であるか否かを判定するのであるが、
このタイマは、エアコンスイツチ５４８がON状
態となつてからの経過時間を計時するためのタイ
マであつて、エアコンスイツチ５４８がON操作
され始めてステツプ７０３の処理が実行された場
合には、前回のステツプ７０４の処理にてタイマ
は必らずOFF状態とされていることから本ステ
ツプ７０３にて「NO」と判定され、ステツプ７
０６に移行する。そしてステツプ７０６において
はタイマをON状態とし、本風向調整処理を終え
る。

一方タイマがON状態の場合、例えばステツプ
７０６にてタイマがON操作された後、再びステ
ツプ７０３の処理が実行された場合には、本ステ
ツプ７０３にて「YES」と判定され、続くステ
ツプ７０７にてタイマからエアコンスイツチ５４
８がON操作されてからの経過時間Tmを計時す
る。

ステツプ７０７にて経過時間Tmが計時される
と、続くステツプ７０８に移行し、その経過時間
Tmと予め定められた設定時間Tsとの大小比較を
実行する。ここでTm≧Tsの場合には本ステツプ
７０８にて「NO」と判定され、ステツプ７０５
に移行し、アクチユエータを基準位置に駆動して
本風向調整処理を終える。一方Tm＜Tsの場合に
は本ステツプ７０８にて「YES」と判定され、
ステツプ７０９の処理に移行する。

ステツプ７０９においては、前述実施例のステ
ツプ４０４と同様、前記画像処理にて求められた
運転者の特異点位置に応じたアクチユエータの目
標ラツク位置（Pao，Pbo）を算出し、続くステ
ツプ７１０に移行する。

ステツプ７１０においてはバツクアツプRAM
５５内に格納されているアクチユエータの実ラツ
ク位置（Pa，Pb）を読み込む処理を実行し、次
ステツプ７１１にてこの実ラツク位置（Pa，Pb）
と上記求められた目標ラツク位置（Pao，Pbo）
との差（△Pa，△Pb）を次式 △Pa＝Pao−Pa △Pb＝Pbo−Pb より算出する。

ステツプ７１１にて実ラツク位置と目標ラツク
位置との差（△Pa，△Pb）が算出されると続く
ステツプ７１２が実行され、アクチユエータの実
ラツク位置を目標ラツク位置に調整すべく、上記
求められた△Pa，△Pbだけステツピングモータ
を駆動する処理が実行される。そしてステツプ７
１３に移行して、バツクアツプRAM５５５内の
実ラツク位置（Pa，Pb）の値を目標ラツク位置
（Pao＋Pbo）の値に書き換え本風向調整処理を
終える。

以上説明したように、本実施例のバツクミラー
自動調整装置においては２次元固体撮像素子を１
個だけ使用して、運転者を側面からとらえると共
に、運転者の左右方向への移動はないものと仮定
することによつて運転者顔面部の特異点位置を検
出し、検出された特異点位置に応じてステツピン
グモータを用いた数値処理によつて風向変更板角
度を調整するようにしている。このためアクチユ
エータの各ラツク位置を検出する必要はなく、ポ
ジシヨンセンサが不要となる。また本実施例にお
いてはエアコンスイツチ５４８がON状態とされ
所定時間経過するまでの間、運転者方向に空調用
空気を送風するようにしていることから、車室
内・外の温度を検出するセンサも不要となる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明の車両用空気調和装置
の風向自動調整装置においては、車両における乗
員を撮影した２次元画像に基づくパターン認識に
よつて、車室内における乗員の顔面の３次元位置
を検出する検出手段を備え、その乗員顔面の３次
元位置に応じて空気吹出口風向変更板の角度を上
下左右に調整し、空気調和装置からの空気調和用
空気の送風方向を制御している。

従つて、乗員が吹出口を調整することなく、同
じ座席を利用する体格の異なる不特定多数の乗員
に対して、車室内における顔面の３次元位置に応
じた最適方向に風向が自動調整される。例えば、
冷房時には、額や頬に比べて冷気をより感じ易い
首筋付近に集中して冷気を当てるように制御すれ
ば、車室内全体を漫然と冷やすよりも、より少な
いエネルギで乗員に対する冷房効果を発揮するこ
とができる。このように、空調効果の向上と共に
より快適な環境を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図ないし第１４
図は本発明の第１実施例を、第１５図ないし第２
４図は本発明の第２実施例を夫々表わす図であつ
て、第２図は車室のインストルメントパネル及び
座席を示す斜視図、第３図は空気吹出口及びエア
コンユニツトの概略系統図、第４図は本風向自動
調整装置の全体構成を示すブロツク図、第５図は
アクチユエータの調整部及び風向変更板の構造を
示す説明図、第６図は発光部１１の構成を示す部
分断面図、第７図は画像検出部１２（又は１３）
の構成を示す部分断面図、第８図は液晶絞り素子
１０２の構造を示し、イは平面図、ロはＡ―Ａ線
断面図、第９図は制御回路５０にて実行される制
御プログラムを示すフローチヤート、第１０図は
第９図に示すフローチヤートの画像処理を表わす
フローチヤート、第１１図は２値化処理を説明す
るための図であつて、Ａは画像データ図、Ｂは２
値化画像データ図、第１２図は特異点Ｐを説明す
る画像図、第１３図は特異点位置座標算出を説明
する説明図、第１４図は風向調整処理を表わすフ
ローチヤート、第１５図は第２図と同様車室のイ
ンストルメントパネル及び座席を示す斜視図、第
１６図は画像検出器５１１を表わし、イは平面
図、ロはＡ―Ａ線端面図、第１７図は風向自動調
整装置の全体構成を示すブロツク図、第１８図は
制御回路５５０にて実行される制御プログラムの
うち画像処理を示すフローチヤート、第１９図は
画像データ修正・強調処理を説明する２次元撮像
素子５２２及び画素を表わす説明図、第２０図は
２次元撮像素子５２２にて検出された画像デー
タ、第２１図は修正・強調処理後の画像データ、
第２２図は２値化画像データ、第２３図は細線化
画像データを夫々示す画像図、第２４図は風向調
整処理を示すフローチヤートである。 ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，５０５ａ，５０５
ｂ，５０６ａ，５０６ｂ…空気吹出口、１１，５
１３…発光部、１２，１３，５１２…画像検出
部、２１，２２…風向変更板、３１，３２…アク
チユエータ、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，
５３１ａ，５３１ｂ，５３２ａ，５３２ｂ…調整
部、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…風向セン
サ、５０，５５０…制御回路、５１１…画像検出
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両の空気調和装置に備えられ、空気吹出口
   風向変更板の角度を上下左右に調整可能なアクチ
   ユエータと、 当該車両における乗員を撮影した２次元画像に
   基づくパターン認識によつて、車室内における乗
   員の顔面の３次元位置を検出する検出手段と、 該検出された乗員の顔面の３次元位置に応じて
   上記アクチユエータに駆動信号を出力し、当該空
   気調和装置からの空気調和用空気の送風方向を制
   御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置の
   風向自動調整装置。 ２ 上記制御手段が、空気調和装置作動後所定時
   間だけ空気調和用空気を乗員方向に送風するよう
   制御する特許請求の範囲第１項記載の車両用空気
   調和装置の風向自動調整装置。 ３ 上記制御手段が、当該車両の車室内・外の温
   度差を検出する温度差検出手段を有し、該検出さ
   れた温度差が所定の温度差となるまで空気調和装
   置空気を乗員方向に送風するよう制御する特許請
   求の範囲第１項記載の車両用空気調和装置の風向
   自動調整装置。 ４ 上記検出手段が、運転席正面に備えられた２
   個の２次元固体撮像素子を有する特許請求の範囲
   第１項ないし第３項いずれか記載の車両用空気調
   和装置の風向自動調整装置。 ５ 上記検出手段が、運転席正面に備えられた１
   個の２次元固体撮像素子と超音波送受信器を有す
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項いずれか記
   載の車両用空気調和装置の風向自動調整装置。 ６ 上記検出手段が、運転席側面又は斜め前方に
   備えられた１個の２次元固体撮像素子を有する特
   許請求の範囲第１項ないし第３項いずれか記載の
   車両用空気調和装置の風向自動調整装置。