JPH06105306B2 - 光学的物体検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば空気調和を行うべき室内に人が存在
するか否かを検知して、その動作態様が変化されるよう
にした空気調和機などで用いられ、人体から放射される
赤外線を検出することによって室内の人の有無を検出す
る物体検出装置などの光学的物体検出装置に関する。

従来の技術 空気調和機には、吹出される冷風または温風の吹出し方
向を変化させる吹出ルーバが備えられている。この吹出
ルーバの働きによって、空気調和が行われる部屋の内部
の気流分布と温度とを均一にすることができる。また空
気調和装置では、その電源投入時において、室温を可及
的に速やかに設定温度に変化させるために、冷房／暖房
運転が最大能力で行われ、この場合には空気調和機から
吹出される冷風／温風の風量は最大とされる。一方、空
気調和機から吹出される冷風／温風が室内の人に直接当
たるとき、特に風量が多い場合には不快感を与えるとと
もに、人体に対して悪影響を及ぼすことが知られてい
る。このため室内に人が存在しているか否かを検出し
て、空気調和機の動作態様を少なくとも２種類に変化さ
せるようにして、空気調和を行うことが提案されてい
る。すなわち室内に人が存在している場合にはこのこと
を検出し、さらにその位置をも検出して室内の人に空気
調和機から吹出される冷風／温風が直接当たらないよう
に吹出ルーバを制御し、さらに吹出される風量が比較的
少なくなるようにする。また室内に人が存在していない
場合には、室内を設定温度に可及的に速やかに変化さ
せ、室内の気流分布と温度とを均一にするように吹出ル
ーバが制御され、吹出される冷風／温風の風量が制御さ
れるようにする。これによって室内の空気を常に快適な
状態に保つことができる。

室内に人が存在するか否か、また存在する場合にはその
位置を検出するための典型的な構成は第６図に示されて
いる。この物体検出装置１では、室内の人２からの放射
線３はレンズ４によって集束されて赤外線センサ５の受
光面5aに導かれる。この赤外線センサ５はレンズ４の光
軸4aに沿って延びる連結部材６によって、モータ７の出
力軸7aに結合されている。連結部材６と出力軸7aとは、
モータ７の回転軸線7bと、レンズ４の光軸4aとが角度α
をなすようにして連結されている。したがってモータ７
が付勢されて矢符R1方向に回転駆動されることによっ
て、赤外線センサ５はその受光面5aが回転軸線7bと角度
（α−π）をなして回転軸線7bまわりに回転される。こ
れによって赤外線センサ５はいわば室内を回転走査しな
がら人２の有無を検出することになる。

モータ７に関連して、このモータ７の回転角度を検出す
る走査検出器８が設けられている。走査角検出器８では
モータ７が付勢される場合に、その出力軸7aの位相が検
出され、これによって回転軸線7bおよび光軸4aを含む平
面において、回転軸線7bに垂直であって回転軸線7b上の
一点から臨む方向と、予め定められる方向とのなす角
（以下、このような角度を「走査角」という）が検出さ
れる。すなわち走査角検出器８は、回転軸線7bまわりの
予め定める基準角度位置からの角度である走査角を検出
する。

モータ７にはマイクロコンピュータなどを含んで構成さ
れる主制御部９から制御信号が与えられており、この主
制御部９には前記走査角検出器８の出力が入力されてい
る。主制御部９では、走査角検出器８から与えられる前
記走査角に対応する情報および角度αなどから、人２が
存在する位置が演算される。

発明が解決しようとする課題 レンズ４は、人２が存在する位置に対応する走査角を精
度良く検出するために、赤外線センサ５の受光面5aに入
射する赤外線の方向を限定して赤外線センサ５に指向性
を持たせ、さらに人２からの赤外線を効率良く赤外線セ
ンサ５に導くために設けられている。しかしながらこの
ようにして指向性を向上させているために、物体検出装
置１によって検出することができる範囲は物体検出装置
１が配置される位置、および角度αなどによって規定さ
れる限定された範囲となってしまう。すなわち第７図に
示されるように、部屋10内において参照符2aで示される
位置に存在する人は検出されるけれども、参照符2b,2c
で示される位置に存在する人は検出されない。

これによって、このような物体検出装置１が空気調和機
の動作態様を前述のように変化させるための検出装置と
して用いられる場合には、空気調和機において所望の制
御を実現することができず、良好な空気調和を行うこと
ができない。

本発明の目的は、被検出物体の有無を広範囲にわたって
検出することができるようにした光学的物体検出装置を
提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、（ａ）集束レンズ42と、その集束レンズ42を
介する光を受光するセンサ43とを有する検出手段と、 （ｂ）検出手段を回転軸線46bまわりに自動的に回転駆
動する駆動手段44、46であって、検出手段の集束レンズ
42が回転軸線46bの斜め前方に臨むようにして、検出手
段の光軸42aが回転軸線46bと予め定める角度θをなす状
態とする駆動手段44,46と、 （ｃ）駆動手段44,46による前記回転軸線46bまわりの光
軸42aの角度を検出する角度検出器48と、 （ｄ）カバー体41であって、 全体の形状が、検出手段を覆い、かつ検出手段から遠去
かるに従って、直径が小さくなる中空の凸状に形成さ
れ、 前記回転軸線46bの方向にずれて、かつその回転軸線46b
を中心として同軸である複数の環状の領域41a〜41cを有
し、 各領域41a〜41cは、 光軸42aと回転軸線46bとを含む平面内で、回転軸線46b
に関して一側方で、かつ光軸42aの両側からの外部の光
を、光軸42a寄りに屈折して集束レンズ42に導き、しか
も回転軸線46bのまわりには屈折しないカバー体41とを
含むことを特徴とする光学的物体検出装置である。

作用 本発明に従えば、駆動手段44,46によって検出手段が回
転軸線46bまわりに回転駆動され、この検出手段の集束
レンズ42は、回転軸線46bの前方（すなわち第１図の下
方）に対して斜めに、すなわち斜め前方（第１図では左
下方）に臨むようにして、光軸42aが回転軸線46bと予め
定める角度θをなす状態で、検出手段が回転駆動され、
この検出手段を覆うカバー体41は、中空の凸状であっ
て、検出手段から遠去かるに従って、すなわち第１図の
下方になるにつれて、直径が小さく形成されており、複
数の環状の領域41a〜41cが、回転軸線46bの方向（第１
図の上下方向）にずれて、かつその回転軸線46bを中心
として同軸に形成されており、各領域41a〜41cは、光軸
42aと回転軸線46bとを含む平面（すなわち第１図の紙
面）内で、回転軸線46bに関して一側方（第１図の左
方）で、かつ光軸42aの両側（すなわち第１図における
光軸42aの上側および下側）からの外部の光を屈折する
ものであり、外部の光を、光軸42a寄りに屈折して集束
レンズ42に導き、しかも回転軸線46bのまわりには屈折
しない構成となっており、したがって角度検出器48によ
って検出される角度の位置で、被検出物体からの可視光
または非可視光の波長を有する光を、検出手段のセンサ
43によって検出することができる。

また本発明に従えば上述のように、各領域41a〜41cは、
回転軸線46bに関して一側方（上述のように第１図では
左方）の外部の光を集束レンズ42に導くように構成され
るので、外部からの光の方向を、角度検出器48によって
正確に検出することができる。

実施例 第２図は、本発明の一実施例である物体検出装置21を備
える空気調和機22の動作を説明するための図である。物
体検出装置21は、部屋23内に人24が存在するか否かを人
24から放射される赤外線25を検出することによって検出
する。空気調和機22は物体検出装置21の出力に応答し
て、すなわち人24が部屋23内に居るか否かに対応してそ
の動作態様が少なくとも２種類に変化される。すなわち
人24が部屋23内に存在していない場合には、空気調和機
22から吹出される冷風／温風の方向を制御する吹出ルー
バ26は、第２図において実線で示される状態と破線で示
される状態との間で角変位され、これによってたとえば
参照符27,28などで示される気流が現われ、部屋23内の
気流および温度が均一に保たれる。部屋23内に人24が存
在している場合には物体検出装置21がこのことを検出
し、さらにその位置をも検出する。これによって空気調
和機22では吹出ルーバ26の角変位する範囲が限定され
て、たとえば参照符27で示される気流が現われないよう
にされる。これによって人24には直接に冷風／温風が当
たることがないようにされる。このようにして人24に不
快感を与えることなく、また悪影響を及ぼすことなく部
屋23内の空気調和が良好に行われる。

第３図は、前記空気調和機22の電気的構成を示すブロッ
ク図である。空気調和機22にはその動作状態を制御する
ためにマイクロコンピュータなどを含んで構成される主
制御部29が設けられている。この主制御部29には、前記
物体検出装置21の出力が入力され、さらに部屋23内の室
温を測定する室温検出器30の出力が入力されている。

主制御部29はまた、ライン31を介して室外機32に制御信
号を与え、これによって室外機32内に備えられる圧縮機
（図示せず）の能力などが変化される。主制御部29はさ
らに風向制御部33に風向制御信号を与え、これによって
吹出ルーバ26を駆動する吹出ルーバ駆動部34の動作態様
が変化される。また風量制御部35には、主制御部29か
ら、風量制御信号が与えられ、これに対応して空気調和
機22から吹出される冷風／温風の風量を変化させるファ
ン36が制御される。

第１図は、物体検出装置21の基本的な構成を示す断面図
である。人体から放射される赤外線は、後述するカバー
体41を介してレンズ42に入射して、赤外線センサ43の受
光面43aに集束される。前記レンズ42および赤外線セン
サ43を含んで検出手段が構成される。

赤外線センサ43は連結部材44によって、ハウジング45内
に収納されるモータ46の出力軸46aに結合されている。
このとき出力軸46aの回転軸線46bと、レンズ42の光軸42
aとが角度θ（本実施例では135度）をなすようにされ
る。前記連結部材44およびモータ46などを含んで駆動手
段が構成される。

モータ46が電力付勢されて出力軸46aが矢符R2方向に回
転駆動されるとき、赤外線センサ43およびレンズ42は、
赤外線センサ43の受光面43aが回転軸線46bと角度（θ−
π）をなす状態で、回転軸線46bまわりに、ハウジング4
5に形成された透孔47の近傍で回転される。

モータ46に関連して、モータ46の出力軸46aの位相を検
出する走査角検出器48が設けられている。モータ46の出
力軸46aの位相は、回転軸線46bと光軸42aとを含む平面
内で、回転軸線46bからこの回転軸線46bに垂直な方向に
臨む方向と、予め定められる回転軸線46bに垂直な方向
との間の角度（以下、このような角度を「走査角」とい
う）に対応しており、すなわち走査角検出器48は、回転
軸線46まわりの光軸42aの角度を検出している。したが
って走査角検出器48では、前記走査角が検出されること
になる。この検出された走査角に対応する情報は、空気
調和機22内に備えられる主制御部29に与えられる。

第４図は、カバー体41の構成を一部切欠いて示す斜視図
である。カバー体41は相互に光学的屈折率の異なる複数
の領域41a,41b,41cを有している。カバー体41の外方側
から領域41bにレンズ42の光軸42aに平行に入射する赤外
線は、その進行方向が変化されることなくカバー体41の
内方側に透過し、レンズ42に入射する。またカバー体41
の外方側から領域41aに入射する光は、この領域41aにお
いて回転軸線46b方向に屈折されてカバー体41の内方側
へ進む。このとき領域41aに回転軸線46bに対して25度の
角度をなして入射する赤外線は、この領域41aの働きに
よって光軸42aに平行な方向にその進行方向が変化され
る。したがってそのような赤外線はレンズ42に導かれ、
赤外線センサ43の受光面43aに集束される。

さらに領域41cにカバー体41の外方側から入射する赤外
線は、この領域41cにおいて屈折され、回転軸線46bから
離反する方向にその進行方向が変化されてカバー体41の
内方側に進む。この領域41cに入射する赤外線であっ
て、回転軸線46bと65度の角度をなす方向に入射する赤
外線は、領域41cにおいてその進行方向が光軸42aに平行
な方向に変化される。したがってそのような赤外線はレ
ンズ42から赤外線センサ43の受光面43aに導かれる。

前述のような領域41a,41b,41cの各光学的性質は、たと
えば各領域41a,41b,41cを相互にその光学的屈折率が異
なるフレネルレンズによって構成することにより実現さ
れる。

レンズ42は赤外線センサ43によって検出される赤外線の
方向を限定し、前記走査角を正確に検出するために指向
性を向上する目的で設けられている。カバー体41におい
て各領域41a,41b,41cは、第１図の切断面内、すなわち
回転軸線46bと光軸42aとを含む平面内においてのみ屈折
力を有しており、すなわち光軸42aと回転軸線46bとを含
む平面（第１図の紙面）内で、回転軸線46bに関して一
側方（第１図の左方）で、かつ光軸42aの両側（第１図
における光軸42aの上側および下側）からの外部の光
を、光軸42a寄りに屈折して集束レンズ42aに導き、これ
に直交する方向、すなわち回転軸線46bまわりには屈折
力を有しておらず、すなわち回転軸線46bのまわりには
屈折しない。

このカバー体41は、その全体の形状が、レンズ42および
センサ43を覆い、それらから遠去かるに従って、すなわ
ち第１図の下方になるにつれて、直径が小さくなる中空
の凸状に形成される。前記領域41a〜41cは、回転軸線46
bの方向（第１図の上下方向）にずれて、かつその回転
軸線46bを中心として同軸である複数の環状に形成され
る。集束レンズ42は、回転軸線46bの前方（第１図の下
方）に対して斜めに、すなわち斜め前方（第１図の左下
方）に臨むようにして、光軸42aが回転軸線46bと予め定
める角度θをなす状態とされている。したがって前述の
ようにして構成される物体検出装置21は、前記走査角が
変化する方向に関してはレンズ42の屈折力によって規定
される指向性を有している。したがってカバー体41の存
在は、前記走査角が変化する方向に関する部屋23内の人
24の検出には何ら影響を及ぼすことがない。

第５図は、前述のように構成される物体検出装置21によ
る検出範囲を説明するための図である。本実施例の物体
検出装置21ではカバー体41の働きによって、この物体検
出装置21から前記回転軸線46bと角度25度をなす方向、
角度45度をなす方向、角度65度をなす方向の各方向の近
傍に存在する人24a,24b,24cを検出することができる。

このようにして本実施例においては、相互に光学的屈折
率の異なる複数の領域41a,41b,41cが形成されたカバー
体41が設けられ、これによってモータ46の出力軸46aの
回転軸線46bと、レンズ42の光軸42aとを含む平面内での
物体検出装置21の検出範囲が拡大される。したがって部
屋23内に存在する人24を必ず検出することができるよう
になり、このような物体検出装置21が備えられた空気調
和機22では、部屋23内に人24が居るか否かによってその
動作態様が確実に変化されるようになる。これによって
空気調和機22による部屋23内の空気調和が常に良好に行
われるようになる。

また本実施例の物体検出装置21では、走査角が変化する
方向に関する指向性のみを良好に選ぶことが可能である
ため、走査角の検出を正確に行うことができ、人24の位
置を正確に検出することができる。

また前述の実施例では、領域41a,41b,41cはそれぞれ、
モータ46の出力軸46aの回転軸線46bに対して25度、45
度、65度の角度をなしてカバー体41の外方側から入射す
る赤外線の進行方向を、光軸42aに平行な方向に変化さ
せるようにしたけれども、前述の角度は物体検出装置21
が用いられる条件によって任意に選ばれてもよく、さら
にカバー体41に形成される前述の領域の数は任意に選ば
れてもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、被検出物体の有無を広範
囲にわたって、しかも正確に検出できるようになる。特
に本発明によれば、カバー体41の複数の環状の領域41a
〜41cは、光軸42aと回転軸線46bとを含む平面内で、回
転軸線46bに関して一側方の外部の光を集束レンズ42に
導き、しかも前記平面内で光軸42aの両側からの外部の
光を導き、したがって駆動手段44,46によって検出手段
が自動的に回転駆動されるとき、被検出物体からの光を
受光したときの角度検出器48の出力によって、その方向
を正確に知ることができ、このような光学的物体検出装
置をたとえば空気調和機に用いた場合には、空気調和機
の送風方向を被検出物体の位置に応じて制御することが
でき、良好な冷房もしくは暖房を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である物体検出装置21の基本
的な構成を示す断面図、第２図は物体検出装置21が用い
られる空気調和機22の動作を説明するための図、第３図
は空気調和機22の電気的構成を示すブロック図、第４図
はカバー体41の構成を一部切欠いて示す斜視図、第５図
は物体検出装置21の検出範囲を説明するための図、第６
図は先行技術の物体検出装置１の基本的な構成を示す系
統図、第７図は前記物体検出装置１の検出範囲を説明す
るための図である。 21……物体検出装置、41……カバー体、42……レンズ、
43……赤外線センサ、46……モータ、48……走査角検出
器、42a……光軸、46b……回転軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）集束レンズ42と、その集束レンズ42
   を介する光を受光するセンサ43とを有する検出手段と、 （ｂ）検出手段を回転軸線46bまわりに自動的に回転駆
   動する駆動手段44,46であって、検出手段の集束レンズ4
   2が回転軸線46bの斜め前方に臨むようにして、検出手段
   の光軸42aが回転軸線46bと予め定める角度θをなす状態
   とする駆動手段44,46と、 （ｃ）駆動手段44,46による前記回転軸線46bまわりの光
   軸42aの角度を検出する角度検出器48と、 （ｄ）カバー体41であって、 全体の形状が、検出手段を覆い、かつ検出手段から遠去
   かるに従って、直径が小さくなる中空の凸状に形成さ
   れ、 前記回転軸線46bの方向にずれて、かつその回転軸線46b
   を中心として同軸である複数の環状の領域41a〜41cを有
   し、 各領域41a〜41cは、 光軸42aと回転軸線46bとを含む平面内で、回転軸線46b
   に関して一側方で、かつ光軸42aの両側からの外部の光
   を、光軸42a寄りに屈折して集束レンズ42に導き、しか
   も回転軸線46bのまわりには屈折しないカバー体41とを
   含むことを特徴とする光学的物体検出装置。