JPH06174546A - 人体検出器およびこれを用いた居室環境制御機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １個の検出器で人体の存在位置、人数、活動
量のすべてが検出可能な人体検出器を提供し、人体の活
動状態に応じた制御が可能な居室環境制御器機を提供す
る。 【構成】 赤外線センサ１と、該赤外線センサ１の前方
に配置され、所定の角度範囲からの入射光を焦点位置に
集光させるフレネルレンズ２と、赤外線センサ１への赤
外線の入射方向を制限し、人体の位置検出用の小開口部
７と活動量検出用の大開口部８を有する回動可能なスリ
ット３と、そのスリット３を回転駆動する第１のモータ
５と、赤外線センサ１の出力信号より人体の位置、活動
量を算出する演算器１２とを設け、前記スリット３の回
動により、いずれの開口部７，８も赤外線センサ１の入
射面側に設定可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体を検出してこれを
示す信号を出力する人体検出器、およびその人体検出器
を用いた居室環境制御機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体検出器の従来例として、特開平１−
１８２７２３号公報に記載された人体活動量算出装置
や、特開平３−７９９４２号公報に記載された空気調和
機が挙げられる。これらの公報に記載された人体検出器
は、いずれも人体が発生する赤外線を検出することによ
り、人体の存在を検出するものである。ただし、前者は
赤外線入射量の時間変化をもとに人体の活動量、つまり
動きの速さ、大きさの度合いを算出するものであり、人
体の位置、つまり検出器からの距離、方向角の検出はで
きない。一方、後者は指向性をもつ赤外線検出装置を回
動させて、赤外線入射量が大となる方向角を人体の存在
方向として検出するものであり、動きのある人体の活動
量を算出することはできない。

【０００３】また、特開平３−３１６３２号公報に記載
された換気装置のように、人体の位置と運動量をともに
検出するものも提案されている。このものは、指向性を
有する赤外線センサを等速で旋回させ、１回旋回中の赤
外線入射量のピークを与える方向角を人体の存在方向と
して判定し、かつ該ピークを与える方向角の時間的変化
をもとに、人体の運動量を判定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平３−３１
６３２号公報に記載された従来例によれば、１個の検出
手段で人体の存在方向と運動量とを検出することができ
るが、上記赤外線センサの旋回周期が長い場合、人体の
速い動作の検出が困難となる。例えば赤外線センサの旋
回周期を同公報に記載のように３０秒程度とすれば、人
体の存在方向の検出は約３０秒ごとにしか行われず、特
に体操のように、３０秒以内に手、足等を何往復もさせ
るような小幅かつ速い動作の検出は不可能である。逆
に、速い動作を検出するためには、旋回周期を短くしな
ければならなくなり、例えば１秒に１回の腕回しを検出
するには、旋回周期は半分の０．５秒以下にしなければ
ならない。

【０００５】また、上記従来例は、複数人数が同時に存
在する場合についての配慮がなされていなかった。例え
ば方向角θ₁とθ₂にピークを検出した場合、２人がそれ
ぞれ方向角θ₁とθ₂に静止している場合と、１人が方向
角θ₁とθ₂を含む間を往復し、たまたま方向角θ₁とθ₂
で検出された場合等が考えられるが、上記従来例ではこ
れらの区別が不可能である。

【０００６】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その第１の目的は、１個の検出器
で人体の存在位置、人数、活動量のすべてが検出可能な
人体検出器を提供することにある。また、本発明の第２
の目的は、人体の活動状態に応じた制御が可能な居室環
境制御機器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した本発明の第１の
目的は、少なくとも、赤外線の入射により信号を出力す
る赤外線検出手段、例えば焦電素子等の赤外線センサ
と、該赤外線センサの前方に配置され、所定の角度範囲
（以下、これを視野と称することがある）からの入射光
を焦点位置に集光させるフレネルレンズ等の集光手段
と、上記赤外線センサへの赤外線の入射方向を制限し、
人体の位置検出用の第１の開口部と人体の活動量検出用
の第２の開口部とを有する回動可能な入射方向制限手段
と、該入射方向制限手段を回動させるモータ等の駆動手
段と、該駆動手段を制御する制御手段と、上記赤外線セ
ンサの出力信号を入力し、これに演算処理を施して人体
の存在位置を算出する演算手段とを具備し、上記入射方
向制限手段は、上記駆動手段で回動することにより、上
記第１の開口部と第２の開口部のいずれをも上記赤外線
センサの前方に設定可能な構造とすることで達成され
る。ここで、上記入射方向制限手段の第１の開口部は、
赤外線の入射方向を一方向に制限する小開口部とし、第
２の開口部は、赤外線の入射方向を制限しない大開口部
とする。また、上記集光手段の焦点は上記赤外線センサ
の入射面と一致させ、上記集光手段の視野は、例えば−
３°〜３°、８°〜１４°、１９°〜２５°のように、
間欠的な分布形状にすることが望ましい。

【０００８】また、上記した本発明の第２の目的は、居
室環境制御機器に上記のごとく構成された人体検出器を
設けることによって達成される。ここで、居室環境制御
機器が例えば空調機である場合、上記人体検出器が出力
する人体の位置および活動量の情報にもとづいて、設定
温度、風量、風向等の空調動作を制御する。また、居室
環境制御機器が扇風機である場合、上記人体検出器が出
力する人体の位置および活動量の情報にもとづいて、風
量、首振り等の送風動作を制御する。さらに、居室環境
制御機器が温風暖房機である場合、上記人体検出器が出
力する人体の位置および活動量の情報にもとづいて、設
定温度、風量、風向等の暖房動作を制御する。

【０００９】

【作用】上記入射方向制限手段の小開口部が上記赤外線
センサの前方に設定されれば、該小開口部の方向からの
光のみが上記赤外線センサに入射するので、この方向に
人体が存在する場合のみ赤外線の入射量が大となり、上
記赤外線センサの出力も大となる。従って、上記駆動手
段により該小開口部を上記赤外線センサの前方で回動さ
せ、上記演算手段により上記赤外線センサの出力が大と
なる時点を検出すれば、該時点での小開口部の方向を人
体の存在方向として判定することができる。複数の人体
が存在すれば、上記赤外線センサの出力も人数分の回数
だけ大となるので、人数の検出も可能である。

【００１０】また、上記入射方向制限手段を回動させ、
上記大開口部が上記赤外線センサの前方に設定されれ
ば、広い角度範囲からの光が上記赤外線センサに入射可
能となるため、人体の移動が広い角度範囲にわたって
も、人体からの赤外線が上記赤外線センサに入射しう
る。ここで、上記集光手段の視野は間欠的に分布してい
るので、人体が移動すれば、一般にたえず視野内外を出
入りすることになる。そして、赤外線の入射量は、人体
が視野内の場合に大、視野外の場合に小となるので、赤
外線の入射量は人体の移動とともに時間的に変化し、そ
の変化の速さは人体の移動の速さに応じたものとなる。
よって、上記演算手段により上記赤外線センサの出力の
時間的変化にもとづいて、人体の活動量を算出すること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る人体検出器の機
構部分の上断面図、図２は図１の人体検出器に備えられ
るスリットの正面図、図３はそのスリットの側面図であ
る。これらの図において、１は赤外線センサ、２はフレ
ネルレンズ、３はスリット、４はチョッパ、５は第１の
モータ、６は第２のモータ、７は小開口部、８は大開口
部であり、５１は人体検出器を総括的に示している。

【００１２】赤外線センサ１は、赤外線が入射すると入
射量に応じた電気信号を発生する素子であり、焦電素子
等である。フレネルレンズ２は平面型の凸レンズの集合
体であり、所定の視野からの入射光を焦点に集光させる
ものである。該焦点は赤外線センサ１の入射面と一致さ
せてある。スリット３は、開口角の非常に小さい小開口
部７と開口角の大きい大開口部８とを有する円筒形のス
リットであり、円筒形の中心を回転軸として回転可能に
なっている。この回転により、スリット３は小開口部７
と大開口部８のいずれも、赤外線センサ１の前方（入射
面の側）に設定できる。これらの小開口部７と大開口部
８はいずれも上記回転軸に平行で、小開口部７は開口角
が例えば５°位であり、大開口部８はフレネルレンズ２
からの入射光がすべて通過可能な程度の開口角に設定さ
れている。

【００１３】チョッパ４は、赤外線センサ１の前方に配
置された開閉シャッタであり、その一例を図４に示す。
同図から明らかなように、チョッパ４は半円形の開口窓
を有する回転円板であり、半回転と停止を交互にくり返
す。停止時には赤外線センサ１への入射光は完全に通過
するか、または遮断されるような停止位置とする。赤外
線センサ１が焦電素子等、赤外線の入射量の時間的変化
に応じた出力信号を発生する素子の場合に、チョッパ４
等の開閉シャッタを用いる。つまり、静止している人体
からの赤外線のように、入射量に時間的変化がない場
合、これを赤外線センサ１に直接入射させても出力信号
が発生しない。そこで、チョッパ４等の開閉シャッタに
より赤外線の入射を等時間間隔で断続させ、赤外線入射
量を一定周期で変化させる。該変化の振幅は、もとの赤
外線入射量の絶対値に応じた値となる。

【００１４】図１に戻って説明すると、第１のモータ５
はスリット３を、第２のモータ６はチョッパ４を回転す
るステッピングモータ等のモータである。フレネルレン
ズ２の視野の一例を図５に示す。同図に示すように、フ
レネルレンズ２は、水平方向で見れば６°の視野が５°
の間をおいて間欠的に分布する。

【００１５】図６は、前記人体検出器５１における回路
部分のブロック図である。赤外線センサ１の出力信号は
増幅器９で増幅され、演算器１２に入力される。演算器
１２はあらかじめ内部に記録されたプログラムに従っ
て、ディジタルまたはアナログ信号を入力し、演算を行
い、ディジタルまたはアナログ信号を出力するものであ
り、市販の、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器内蔵の１チップマイ
コン等である。第１のモータ駆動回路１０、第２のモー
タ駆動回路１１はそれぞれ、演算器１２からの出力信号
にもとづき第１のモータ５、第２のモータ６の駆動電圧
を発生する回路であり、例えば演算器１２からのパルス
信号を増幅して、ステッピングモータを１ステップ回転
させるパルス電圧を発生する増幅器である。つまり、演
算器１２は第１のモータ５、第２のモータ６の駆動制御
を行うことによりスリット３、チョッパ４の回転制御を
行い、また赤外線センサ１の出力信号を入力してこれに
演算処理を施し、人体の在／不在、存在位置、活動量等
の算出を行う。算出結果は通信端子１３より、人体検出
器５１の外部に送信する。演算器１２は通信端子１３よ
り、位置検出または活動量検出の開始のコマンド信号を
受信し、これにもとづいて図７または図１０の動作を行
い、位置、活動量の検出結果を通信端子１３より逐次送
信する。

【００１６】次に、人体の位置、つまり存在方向と距離
を検出する場合における、演算器１２の動作を図７のフ
ローチャートを参照しながら説明する。演算器１２は位
置検出のコマンド信号を通信端子１３より受信すると、
第１のモータ５を反時計回りに回転させ（Ｓ−１）、ス
リット３の小開口部７がフレネルレンズ２の右端（図１
における下端）を向いた時点で停止する。小開口部７が
フレネルレンズ２の右端を向いたことの検出は、例えば
フォトインタラプタ等の遮光検出手段（図示せず）を所
定位置に配置し、大開口部８の端部が該所定位置を通過
したことによる遮光を検出して行う（以上Ｓ−２）。そ
して、演算器１２は第２のモータ６の回転、停止を所定
回数だけくり返す。例えばチョッパ４が図４の形状の場
合、１８０°の回転と０．５秒の停止の組合せを１０回
くり返す。その間、演算器１２は赤外線センサ１の出力
信号を入力し、例えば２乗、累積加算、平均値計算を行
って信号のパワーを求める等の、所定の演算処理を施す
（以上Ｓ−３）。そして、演算器１２は第１のモータ５
を例えば１０°位の所定角度だけ時計回りに回転させる
（Ｓ−４）。小開口部７がフレネルレンズ２の左端（図
１における上端）を向くまで（Ｓ−５）、上記（Ｓ−
３）と（Ｓ−４）をくり返す。最後に、演算器１２は、
上記演算処理の結果をもとに人体の位置を判定する演算
処理を行う。例えば上記パワーの最大値を求め、この時
の小開口部７の方向を人体の方向と判定する。また上記
パワーの最大値より、あらかじめ求められているパワー
と人体の距離との関係表を検索して、人体の距離を判定
する。なお、上記パワーの最大値が所定値以下の場合
は、人体が存在しない、つまり無人状態と判定する（以
上Ｓ−６）。そして、判定した人体の有無および位置、
つまり距離と方向を通信端子１３より送信する（Ｓ−
７）。

【００１７】演算器１２の上記（Ｓ−１）から（Ｓ−
７）までの動作による、人体の位置検出の例を図８と図
９に示す。フレネルレンズ２の中心を方向角θ＝０°、
左，右端をそれぞれθ＝−４１°、４１°とし、（Ｓ−
４）での第１のモータ５の所定回転角度を３．７５°と
する。図８は、小開口部７の方向角θと、各θにおける
赤外線センサ１の出力信号のパワー、つまり２乗平均値
の関係を示すもので、人体の存在方向のθ＝０°でのパ
ワーが最大となっている。図９は、人体の存在方向を０
°に固定し、フレネルレンズ２からの距離を変化させた
場合の、距離とパワーの最大値、つまりθ＝０°におけ
るパワーとの関係を示すものである。このような実測値
をもとに、パワーの最大値と距離との関係表をあらかじ
め作成しておけば、パワーの最大値よりこれを検索し
て、人体の距離を判定することができる。

【００１８】次に、人体の活動量を検出する場合におけ
る、演算器１２の動作を図１０のフローチャートを参照
しながら説明する。演算器１２は位置検出のコマンド信
号を通信端子１３より受信すると、第１のモータ５を回
転させ（Ｔ−１）、スリット３の大開口部８の中心と、
フレネルレンズ２の中心とを一致させる。該一致の検出
も、フォトインタラプタ等の遮光検出手段を所定位置に
配置し、大開口部８の端部の通過による遮光を検出して
行う。なお、チョッパ４は開の状態とする（以上Ｔ−
２）。そして、演算器１２は一定時間、赤外線センサ１
の出力信号を入力し（Ｔ−３）、これに周波数分析（Ｔ
−４）、パワー計算（Ｔ−５）等の演算処理を施す。そ
して、上記出力信号の周波数成分、パワーの時間変化の
パターンをもとに活動量テーブルを検索し、活動量の判
定を行う。活動量の判定は、上記出力信号の周波数成
分、パワーの時間変化のパターンより活動形態を判定
し、さらに活動形態より活動量を判定する２段階で行
う。つまり、活動量テーブルには、例えばゆっくり歩
行、徒手体操等の人体の代表的な活動形態による赤外線
センサ１の出力信号の周波数成分、パワーの時間変化の
パターンを、標準パターンとしてあらかじめ登録してお
く。そして、上記入力した出力信号の周波数成分、パワ
ーの時間変化を各標準パターンと比較して、最も近い標
準パターンの活動形態を選択してこれを活動形態の判定
結果とし、さらに活動量テーブル上の、活動形態と活動
量値の対応表とを検索して、対応する活動量値を活動量
の判定結果とする（以上Ｔ−６）。そして、該活動量値
を通信端子１３より送信する（Ｔ−７）。

【００１９】人体の活動形態と、赤外線センサ１の出力
信号とその周波数成分、パワーの時間変化の例を図１１
と図１２に示す。図１１はゆっくり歩行の場合、図１２
はラジオ体操の場合を示し、ゆっくり歩行とラジオ体操
とでは、周波数成分、パワーの時間変化とも大幅に異な
る。また、代表的な活動形態とその活動量との対応表を
図１３に示す。ここで、１ｍｅｔ＝５８Ｗ／ｍ²であ
る。

【００２０】上記第１実施例では、開閉シャッタとして
チョッパ４を用いた場合について説明したが、スリット
３を往復回転させてチョッパ４の代用をする他の実施例
（第２実施例）を図１４に示す。図１４において図１と
対応する部分には同一符号を付してあり、スリット３
は、小開口部７がフレネルレンズ２の視野を出入りする
ように、等時間周期、小回転角で往復回転できるように
なっている。スリット３を回転するのは前述した第１の
モータ５（図１４では図示せず）である。従って、スリ
ット３の小開口部７が人体の存在方向付近に向いている
場合、小開口部７が視野内にあれば、人体からの赤外線
はフレネルレンズ２により、赤外線センサ１の入射面に
集光される。逆に、小開口部７が視野外にあれば、人体
からの赤外線はほとんど集光されない。よって、赤外線
センサ１への赤外線入射量は、等周期で断続し、チョッ
パ４による入射光の断続と同様の効果が得られる。この
ため、スリット３の回転の時間間隔は、前記チョッパ４
と同様とする。このように構成された本発明の第２実施
例によれば、上記第１実施例で必要とされたチョッパ４
と第２のモータ６とを省略することができ、コストの低
減化が図れる。

【００２１】スリット３の往復回転によりチョッパ４の
代用をした上記第２実施例の場合、つまり、図１に示し
た人体検出器５１の機構部よりチョッパ４と第２のモー
タ６とを除去した場合、演算器１２は図７に示したフロ
ーチャートの上記（Ｓ−１）から（Ｓ−７）までの動作
において、（Ｓ−３）での第２のモータ６の回転、停止
のくり返しを第１のモータ５の同様の動作に置き換え
る。すなわち、小開口部７の方向角θがフレネルレンズ
２の右端から左端に至るまで、（Ｓ−３）でスリット３
を回転角３．７５°で１０往復回転し、（Ｓ−４）でス
リット３を時計回りに３．７５°回転し、これら（Ｓ−
３）と（Ｓ−４）の組み合せをくり返す。図１５は、こ
の場合における人体の位置検出の例を示すもので、人体
の存在方向のθ＝０°付近でのパワーが最大となってお
り、人体の存在方向の検出が可能である。

【００２２】図１６は本発明の第３実施例に係る人体検
出器の機構部分を示す上断面図、図１７その正面図、図
１８はその側面図であり、図１〜図３に対応する部分に
は同一符号を付してある。これらの図において、赤外線
センサ１、スリット３、第１のモータ５は前述した第１
および第２実施例と同様である。また、レンズアレイ１
４は、赤外線センサ１をおおうドーム型の小型凸レンズ
の集合体であり、フレネルレンズ２と同様に、所定の視
野からの入射光を焦点位置に配置した赤外線センサ１の
入射面に集光させる。上記所定の視野は、フレネルレン
ズ２と同様、上下、左右方向に間欠的に分布する。従っ
て、円筒形のスリット３は、レンズアレイ１４を囲む形
で配置される。人体の位置、活動量の検出における演算
器１２の動作は、第１実施例の場合と同様である（図
７、図１０参照）。ただし、人体の位置検出の場合にお
いては、第２実施例と同様に、スリット３の往復回転に
よりチョッパ４の代用をし、入射光の断続の役割を行わ
せる。この第３実施例で用いられるレンズアレイ１４
は、例えばドームの高さ20ｍｍ、ドーム底面の直径25ｍ
ｍ程度であり、これに対して第１実施例で用いられるフ
レネルレンズ２は、例えば60ｍｍ×50ｍｍ、焦点距離25
ｍｍ程度の大きさであり、従って、第３実施例によれば
人体検出器の機構部をより小型化できる。

【００２３】次に、前述した本発明による人体検出器の
居室環境制御機器への応用例について、図１９〜図２６
を参照して説明する。

【００２４】最初に、空調機への応用例について説明す
る。図１９は本発明の一実施例に係る空調機の構成を示
すブロック図であり、同図に示すように、本実施例に係
る空調機は、室内機８１と室外機８２とで構成されてい
る。まず、室内機８１について説明すると、前述した人
体検出器５１は室内機８１に取り付けられている。制御
器５２は、前記演算器１２と同様に、あらかじめ内部に
記録されたプログラムに従って信号を入力し、演算を行
い、該演算結果にもとづいてモータ等を駆動する制御信
号を出力するものであり、市販の１チップマイコン等で
ある。この制御器５２は、通信端子６３より人体の位置
検出、活動量検出、位置／活動量交互検出の開始、中止
のコマンド信号等を演算器１２の通信端子１３に送信
し、演算器１２からの人体の位置、活動量の判定結果を
通信端子６３により受信する。ファンモータ５４は、空
調空気を室内に送風する貫流ファンのモータであり、フ
ァンモータ駆動回路５３は、制御器５２が出力するファ
ンモータ５４の回転制御信号をもとに、ファンモータ５
４の駆動電圧を発生する。風向板モータ５６は、ファン
モータ５４による送風空気を誘導し、上下、左右の吹き
出し方向を制御する風向板の回転用モータであり、一定
の角度範囲を往復回転する。風向板モータ駆動回路５５
は、制御器５２が出力する風向板モータ５６の回転制御
信号をもとに、風向板モータ５６の駆動電圧を発生す
る。室温センサ６０は、これが設置された個所の気温を
電気信号に変換し出力するセンサであり、該電気信号は
インタフェース回路５９によりディジタル信号に変換さ
れ、制御器５２に入力される。遠隔操作器６１は、利用
者が室内の任意の位置からボタン操作等により空調機の
運転、停止、空調温度設定等の操作を行う、ワイヤレス
リモコン等の操作器である。該操作を表現する信号は、
例えば赤外線パルス信号に変調され、遠隔操作器６１の
発光部６２より送信される。室内機８１に取り付けられ
た受光部５８は、該赤外線パルス信号を受光、復調し、
該復調信号はインタフェース回路５７を介して制御器５
２に入力される。つまり、制御器５２は人体検出器５
１、遠隔操作器６１、室温センサ６０からの信号を入力
し、これらにもとづいて演算を行い、ファンモータ５
４、風向板モータ５６の制御信号を出力する。なお、室
温センサ６０を遠隔操作器６１の内部に組み込み、室温
の情報を赤外線パルス信号に変調して送信することもで
きる。

【００２５】次に、室外機８２について説明する。室外
機機構部７２は、圧縮機、放熱器等、室外機８２の駆動
部分であり、室外機駆動回路７１は、制御器５２が出力
する室外機機構部７２の制御信号をもとに、室外機機構
部７２の駆動電圧を発生する。外気温センサ７４は、室
温センサ６０と同様に、外気温を電気信号に変換し出力
するセンサであり、該電気信号はインタフェース回路７
３によりディジタル信号に変換され、制御器５２に入力
される。

【００２６】このように構成された空調機における制御
器５２の動作を、図２０〜図２４に示すフローチャート
を参照しながら説明する。まず、利用者の操作やタイマ
ーによる起動で空調機が運転を開始すると、制御器５２
は、人体の位置検出および活動量検出のコマンド信号を
通信端子６３から人体検出器５１の演算器１２に送信す
る。演算器１２は、通信端子１３より該コマンド信号を
受信し、前述のごとく人体の位置検出、活動量検出の動
作を行い、位置つまり有人／無人、有人の場合はその距
離と方向角、および活動量値を通信端子６３から送信す
る（以上Ｕ−１）。制御器５２は、上記位置、活動量の
データを通信端子６３より受信し（Ｕ−２）、（Ｕ−
３）で無人の場合、制御器５２はこの状態が一定時間継
続したことを判定した後（Ｕ−４）、空調機を停止する
（Ｕ−５）。上記一定時間の継続の判定は、制御器５２
の内部メモリに現在から該一定時間以上前までの位置、
活動量のデータを常時蓄積しておき、「無人」のデータ
が該一定時間継続したことを判定して行う。

【００２７】（Ｕ−３）で無人でない場合、位置のデー
タの現在値と前値とを比較する。該前値は、上記内部メ
モリの蓄積データを用いる（Ｕ−６）。位置の差分、つ
まり距離、方向角の現在値と前値との差が所定値より大
きく（Ｕ−７）、かつ活動量値が所定値より大きければ
（Ｕ−８）、制御器５２は、この状態が一定時間継続し
たことを判定した後（Ｕ−９）、位置の差分（時間変
化）が大きく、つまり運動の範囲が広く、かつ活動量が
大きい、換言すると動きの速い場合の空調動作を行う。
かかる空調動作はあらかじめ設定され、制御器５２の内
部メモリに登録されている。これにより制御器５２は、
例えば空調の設定温度を標準値より低くし、冷房の場
合、ファンモータ５４の回転数を上昇して送風の風速を
大きくし、暖房の場合、風速を小さくする。該標準値
は、例えば利用者が運転開始時に設定した値、利用者が
あらかじめ登録した値、あるいは季節、外気温に対応づ
けてあらかじめ制御器５２の内部に記録されている値で
ある。また、運動の範囲が広いので、風向板モータ５６
を往復回転させて風向板をスイングし、広範囲に送風さ
れるようにする（以上Ｕ−１０）。なお、（Ｕ−９）に
おける上記一定時間の継続の判定は、（Ｕ−４）におけ
る無人の判定の場合と同様に、内部メモリに蓄積した現
在から該一定時間以上前までの位置、位置の差分、活動
量のデータの時間変動の幅が所定値以下であることを判
定して行う。そして、制御器５２は再び位置、活動量検
出のコマンド送信（Ｕ−１）に戻る。

【００２８】（Ｕ−７）で位置の差分（変化）が所定値
より大きく、かつ（Ｕ−８）で活動量値が所定値以下で
あれば、制御器５２は、この状態が一定時間継続したこ
とを判定した後（Ｕ−１１）、ゆっくりした歩行のよう
に広範囲でゆっくりした動きの場合の空調動作を行う。
すなわち、例えば制御器５２は空調の設定温度を標準値
とし、冷房の場合は風速を小さくし、暖房の場合は風速
を中程度とする。また、運動の範囲が広いので、風向板
をスイングし広範囲に送風する（以上Ｕ−１２）。そし
て、制御器５２は再び位置、活動量検出のコマンド送信
（Ｕ−１）に戻る。

【００２９】（Ｕ−７）で位置の差分が所定値以下であ
り、かつ活動量が所定値より大きければ（Ｕ−１３）、
制御器５２は、この状態が一定時間継続したことを判定
した後（Ｕ−14）、徒手体操のように、人体の位置はほ
ぼ固定で、体の一部の動きが速い場合の空調動作を行
う。すなわち、例えば制御器５２は空調の設定温度を標
準値より低くし、冷房の場合は風速を大きくし、暖房の
場合は風速を小さくする。また、人体の位置はほぼ固定
なので、冷房の場合は風向板を人体の方向に向け、固定
する。暖房の場合は、風向板をスイングするか、人体の
方向以外に向けて固定する。（以上Ｕ−１５）。そし
て、制御器５２は再び位置、活動量検出のコマンド送信
（Ｕ−１）に戻る。

【００３０】（Ｕ−７）で位置の変化が所定値以下であ
り、かつ（Ｕ−１３）で活動量が所定値以下であれば、
制御器５２は、この状態が一定時間継続したことを判定
した後（Ｕ−１６）、デスクワーク、睡眠のように、人
体がほぼ静止している場合の空調動作を行う。すなわ
ち、例えば制御器５２は空調の設定温度を標準値とし、
冷房の場合は風速を小さくし、暖房の場合は中程度とす
る。また、利用者の位置はほぼ固定であるが、利用者に
とって、常時、直接風が当たるのはかえって不快感があ
るので、風向板をスイングさせて時々風が当たるように
するか、冷房の場合は人体の方向以外に向けて固定し、
直接風が当たらないようにする。暖房の場合は、風向板
を人体の方向に向けて固定する（以上Ｕ−１７）。そし
て、制御器５２は再び位置、活動量検出のコマンド送信
（Ｕ−１）に戻る。

【００３１】また、風呂上がり、帰宅直後等で、利用者
が冷風または温風を求めて室内機８１に接近した場合
に、その接近を検出して冷風または温風を一定時間送風
することができる。すなわち、前述した（Ｕ−８）また
は（Ｕ−１３）で活動量値が所定値以下の場合、制御器
５２は、（Ｕ−１８）で利用者が室内機８１の至近距離
で静止しているか否かを判断する。（Ｕ−１８）で人体
の距離が所定値より大きければ、利用者は接近していな
いものとして、前述した（Ｕ−１１）または（Ｕ−１
６）以下の動作を行う。（Ｕ−１８）で人体の距離が所
定値以下であれば、利用者が接近したものとする。な
お、人体が至近距離の場合、人体の幅のため、赤外線入
射量が大きい方向の角度範囲は広くなるので、赤外線入
射量の最大値に加えて、上記角度範囲の大きさを参照す
れば、人体の接近をより確実に検出できる。また、人体
の位置の蓄積データより、人体の接近の過程つまり無
人、距離の減少、静止の過程が一定時間内に行われたこ
とを判定すれば、人体の接近をより確実に検出できる
（以上Ｕ−１８）。そして、制御器５２は、利用者が意
図して接近した場合の空調動作を行う。すなわち、例え
ば設定温度を、冷房の場合は標準値より低く、暖房の場
合は高くし、風速を大きくする。風向板は左右方向は正
面向き、上下方向は高速スイングとする（以上Ｕ−１
９）。そして、一定時間の経過の後（Ｕ−２０）、制御
器５２は正面への高速の送風を中止し、設定温度を標準
値として（Ｕ−２１)、再び位置、活動量検出のコマン
ド送信（Ｕ−１）に戻る。

【００３２】さらに、利用者が静止またはほぼ静止の場
合において、利用者の睡眠状態を判別し、睡眠の場合の
空調動作を行うこともできる。すなわち、利用者が静止
またはほぼ静止し、位置の時間変化、活動量とも小さい
場合、つまり前述した（Ｕ−１６）で活動量が所定値以
下の状態が一定時間継続した場合、制御器５２は（Ｕ−
２２）で利用者の睡眠の判別を行う。かかる睡眠の判別
は、あらかじめベッドの位置を遠隔操作器６１のボタン
操作での入力等により登録しておき、人体の位置が該ベ
ッドの位置であれば睡眠と判定するか、室内の明るさを
測定する照度センサと時計（いずれも図示せず）を設
け、室内が暗く照度が所定値以下であり、かつ時刻が夜
であれば睡眠と判定するか、または活動量値がおよそ
０．７ｍｅｔの状態が一定時間以上継続すれば睡眠、手
の動き等により活動量が微妙に変化すればデスクワーク
等と判別するか、等々の方法による（以上Ｕ−２２）。
睡眠でなければ、制御器５２は（Ｕ−１７）以下の動作
を行い、睡眠の場合は、睡眠時の空調動作を行う。すな
わち、例えば設定温度を、冷房の場合は標準値より高
く、暖房の場合は低くし、風速を微小とし、風向板は低
速でスイングするか、人体の方向以外に向ける。必要に
よっては睡眠の判定から、例えば２時間程度の一定時間
の経過の後、空調動作を停止する。

【００３３】なお、本実施例においては、演算器１２
は、位置または活動量検出のコマンド信号を１回受信す
るごとに、１個の位置または活動量のデータを送信する
方式とし、従って制御器５２は、位置、活動量検出のコ
マンド信号を逐次送信し、位置、活動量のデータを逐次
受信する。しかし、この方式に限定されず、演算器１２
は、位置、活動量検出開始のコマンド信号を受信すれ
ば、これらの検出中止のコマンド信号を受信するまで、
位置または活動量のデータを逐次検出して送信する方式
とし、従って制御器５２は、位置、活動量検出開始のコ
マンド信号を１回送信し、位置、活動量のデータを逐次
受信する方式としても、全く同様の効果が得られること
はもちろんである。

【００３４】このように、本実施例に係る空調機によれ
ば、人体の動きの速さを表わす活動量に加え、人体の位
置の時間的変化つまり人体の活動範囲を測定し、これに
もとづいて空調動作を行うので、空調空気の送風範囲を
利用者の活動範囲に合わせることができる。また、人体
の存在の有無そのものを検出しているので、活動量の測
定値が微小の場合において、利用者が静止している状態
と無人の状態とを明らかに識別し、これに対応する空調
動作を行うことができる。

【００３５】次に、扇風機への応用例について説明す
る。図２５は本発明の一実施例に係る扇風機の構成を示
すブロック図であり、同図において、９１は制御器、９
２はファンモータ駆動回路、９３は首振りモータ駆動回
路、９４はファンモータ、９５は首振りモータ、９６は
通信端子である。制御器９１は、前述した制御器５２と
同様に、あらかじめ内部に記録されたプログラムに従っ
て信号を入力し、演算を行い、演算結果にもとづいてモ
ータ等を駆動する制御信号を出力するものであり、市販
の１チップマイコン等である。この制御器９１は、通信
端子９６より位置検出、活動量検出、位置／活動量交互
検出の開始、中止のコマンド信号を演算器１２の通信端
子１３に送信し、演算器１２からの位置、活動量の判定
結果を通信端子９６により受信する。ファンモータ９４
は、扇風機の送風ファン（羽根）の回転用モータであ
り、首振りモータ９５は、該送風ファンを左右に振り、
送風方向を制御するための往復回転モータである。ファ
ンモータ駆動回路９２、首振りモータ駆動回路９３は、
それぞれ制御器５２が出力するファンモータ９４または
首振りモータ９５の回転制御信号をもとに、各部分の駆
動電圧を発生する。

【００３６】本実施例では、人体検出器５１からの人体
の位置、活動量の判定結果をもとに、扇風機の風速、風
向（首振り角度）を制御する。この場合における制御器
９１の動作は、すでに図２１〜図２４にもとづいて説明
した、空調機における制御器５２の冷房の場合の動作か
ら、空調温度の設定を除いたものと同様である。すなわ
ち、例えば広範囲かつ動きの速い運動の場合は、強風で
左右首振り、広範囲かつゆっくりした動きの場合は、弱
風で左右首振り、人体の位置はほぼ固定で動きの速い運
動の場合は、強風で風向を人体の方向に固定、人体が静
止またはほぼ静止の場合は、弱風で人体の方向を中心と
して狭い角度の左右首振りとする。また、人体の接近を
検出した場合、一定時間だけ強風で風向を正面に固定と
したり、利用者の睡眠状態を検出した場合、微風で狭い
角度の左右首振りとしたり、さらに一定時間後に扇風機
を停止することもできる。

【００３７】次に、石油ファンヒータへの応用例につい
て説明する。図２６は本発明の一実施例に係る石油ファ
ンヒータの構成を示すブロック図であり、図中１１１は
制御器、１１２は通信端子、１１３は送風モータ駆動回
路、１１４は送風モータ、１１５は風向板モータ駆動回
路、１１６は風向板モータ、１１７は吸排気モータ駆動
回路、１１８は吸排気モータ、１１９は気化器駆動回
路、１２０は気化器、１２１は室温センサ、１２２はイ
ンタフェース回路である。制御器１１１は、前述した制
御器５２と同様に、あらかじめ内部に記録されたプログ
ラムに従って信号を入力し、演算を行い、演算結果にも
とづいてモータ等を駆動する制御信号を出力するもので
あり、市販の１チップマイコン等である。この制御器１
１１は、通信端子１１２より位置検出、活動量検出、位
置／活動量交互検出の開始、中止のコマンド信号を演算
器１２の通信端子１３に送信し、演算器１２からの位
置、活動量の判定結果を通信端子１１２により受信す
る。送風モータ１１４は、燃焼により発生する暖気を室
内に送出するモータである。風向板モータ１１６は、該
暖気の送出方向を制御する風向板の回転用モータであ
る。吸排気モータ１１８は、燃焼に必要な空気を吸入
し、燃焼により発生した排気を放出するモータである。
気化器１２０は、燃焼のために燃料を気化する。送風モ
ータ駆動回路１１３、風向板モータ駆動回路１１５、吸
排気モータ駆動回路１１７、気化器駆動回路１１９は、
それぞれ制御器５２が出力する各部の制御信号をもと
に、対応する各部分の駆動電圧を発生する。室温センサ
１２１は、温度を電気信号に変換出力するセンサであ
り、該信号はインタフェース回路１２２によりディジタ
ル信号に変換され、制御器１１１に入力される。

【００３８】本実施例では、人体検出器５１からの人体
の位置、活動量の判定結果をもとに、石油ファンヒータ
の設定温度、風速、風向を制御する。この場合における
制御器１１１の動作は、すでに図２１〜図２４にもとづ
いて説明した、空調機における制御器５２の、暖房の場
合の動作と同様である。すなわち、例えば広範囲かつ動
きの速い運動の場合は、設定温度を低い値とし、弱風で
風向板をスイング、広範囲かつゆっくりした動きの場合
は、設定温度を標準値とし、弱風で風向板をスイング、
人体の位置はほぼ固定で動きの速い運動の場合は、設定
温度を低い値とし、弱風で風向板スイングするか、人体
の方向以外に向けて固定、人体が静止またはほぼ静止の
場合は、設定温度を標準値とし、弱風で風向板をスイン
グするか、または人体の方向に向けて固定する。また、
人体の接近を検出した場合、一定時間だけ強風で風向を
正面に固定としたり、利用者の睡眠状態を検出した場
合、微風で風向板をスイングしたり、さらに一定時間後
に石油ファンヒータを停止することもできる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１個の人体検出器により、人体の位置、人数、活動量の
すべての検出を行うことができ、また、人体の運動の速
さに加えて人体の位置を逐次検出し、これより人体の運
動の範囲を算出すれば、人体の活動状態をより正確に判
定することができる。従って、このような人体検出器に
より検出した人体の位置、活動量の両者の情報を用いて
居室環境制御器機の制御を行えば、より人体の活動状態
に応じた居室環境制御器機の制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る人体検出器の機構部
分を示す上断面図である。

【図２】図１の人体検出器に備えられるスリットの正面
図である。

【図３】図２のスリットの側面図である。

【図４】図１の人体検出器に備えられるチョッパの正面
図である。

【図５】図１の人体検出器に備えられるフレネルレンズ
の視野を示す説明図である。

【図６】図１の人体検出器の回路部分を示すブロック図
である。

【図７】図６の演算器の人体の位置検出時における動作
を示すフローチャートである。

【図８】人体位置の検出状況の一例を示す説明図であ
る。

【図９】人体位置の検出状況の他の例を示す説明図であ
る。

【図１０】図６の演算器の人体の活動量検出時における
動作を示すフローチャートである。

【図１１】人体活動量の検出状況の一例を示す説明図で
ある。

【図１２】人体活動量の検出状況の他の例を示す説明図
である。

【図１３】人体の代表的動作と活動量の関係を示す説明
図である。

【図１４】本発明の第２実施例に係る人体検出器の機構
部分を示す上断面図である。

【図１５】人体位置の検出状況の他の例を示す説明図で
ある。

【図１６】本発明の第３実施例に係る人体検出器の機構
部分を示す上断面図である。

【図１７】図１６の人体検出器の正面図である。

【図１８】図１６の人体検出器の側面図である。

【図１９】本発明の一実施例に係る空調機の構成を示す
ブロック図である。

【図２０】図１９の空調機に備えられる演算器の動作を
示すフローチャートである。

【図２１】図１９の空調機に備えられる演算器の動作を
示すフローチャートである。

【図２２】図１９の空調機に備えられる演算器の動作を
示すフローチャートである。

【図２３】図１９の空調機に備えられる演算器の動作を
示すフローチャートである。

【図２４】図１９の空調機に備えられる演算器の動作を
示すフローチャートである。

【図２５】本発明の一実施例に係る扇風機の構成を示す
ブロック図である。

【図２６】本発明の一実施例に係る石油ファンヒータの
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 赤外線センサ（赤外線検出手段） ２ フレネルレンズ（集光手段） ３ スリット（入射方向制限手段） ４ チョッパ ５ 第１のモータ ６ 第２のモータ ７ 小開口部（第１の開口部） ８ 大開口部（第２の開口部） １０ 第１のモータ駆動回路 １１ 第２のモータ駆動回路 １２ 演算器 １３ 通信端子 １４ レンズアレイ（集光手段） ５１ 人体検出器 ５２，９１，１１１ 制御器 ５３ ファンモータ駆動回路 ５５，１１５ 風向板モータ駆動回路 ６１ 遠隔操作器 ６３，９６，１１２ 通信端子 ８１ 空調機室内機 ８２ 空調機室外機 ９２ ファンモータ駆動回路 ９３ 首振りモータ駆動回路 １１３ 送風モータ駆動回路 １１７ 吸排気モータ駆動回路 １１９ 気化器駆動回路

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、赤外線の入射により信号を
   出力する赤外線検出手段と、該赤外線検出手段の前方に
   配置され、所定の角度範囲からの入射光を焦点位置に集
   光させる集光手段と、上記赤外線検出手段への赤外線の
   入射方向を制限する回動可能な入射方向制限手段と、該
   入射方向制限手段を回動させる駆動手段と、該駆動手段
   の回動を制御する制御手段と、上記赤外線検出手段の出
   力信号をもとに人体の位置および活動量を算出する演算
   手段とを具備し、上記入射方向制限手段は、人体の位置
   検出用の第１の開口部と人体の活動量検出用の第２の開
   口部とを有し、回動により上記第１および第２の開口部
   を上記赤外線センサの入射面側にそれぞれ設定可能であ
   ることを特徴とする人体検出器。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記第１の開口部は
   上記赤外線の入射方向を一方向に制限する小開口角のも
   のであり、上記演算手段は、該第１の開口部の方向角と
   上記赤外線検出手段の出力信号との関係をもとに、人体
   の位置を算出することを特徴とする人体検出器。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記第２の開口部
   は、上記赤外線検出手段への赤外線の入射方向を制限し
   ない大開口角のものであることを特徴とする人体検出
   器。
4. 【請求項４】 請求項１において、所定の角度範囲から
   の赤外線のみを上記赤外線検出手段の入射面に集光する
   集光手段を設けたことを特徴とする人体検出器。
5. 【請求項５】 請求項４において、上記所定の角度範囲
   が間欠的に分布することを特徴とする人体検出器。
6. 【請求項６】 請求項１において、上記演算手段は、上
   記赤外線検出手段の出力信号の周波数分析結果または該
   出力信号の電力の時間変化の少なくとも一方を算出し、
   該算出結果にもとづいて人体の活動量を算出することを
   特徴とする人体検出器。
7. 【請求項７】 請求項１において、上記第１の開口部を
   往復回動することにより、上記赤外線検出手段への赤外
   線入射量に時間変化を与えることを特徴とする人体検出
   器。
8. 【請求項８】 少なくとも、請求項１に記載の人体検出
   器を設けたことを特徴とする居室環境制御機器。
9. 【請求項９】 請求項８において、上記人体検出器が出
   力する人体の位置および活動量の情報にもとづいて、居
   室環境制御の動作を行うことを特徴とする居室環境制御
   機器。
10. 【請求項１０】 少なくとも、請求項１に記載の人体検
    出器を設けた空調機であることを特徴とする居室環境制
    御機器。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置および活動量の情報にもとづい
    て、設定温度、風量、風向等の空調動作を制御する空調
    機であることを特徴とする居室環境制御機器。
12. 【請求項１２】 請求項１０において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置を逐次入力し、これをもとに送風
    範囲を制御する空調機であることを特徴とする居室環境
    制御機器。
13. 【請求項１３】 少なくとも、請求項１に記載の人体検
    出器を設けた扇風機であることを特徴とする居室環境制
    御機器。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置および活動量の情報にもとづい
    て、風量、首振り等の送風動作を制御する扇風機である
    ことを特徴とする居室環境制御機器。
15. 【請求項１５】 請求項１４において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置を逐次入力し、これをもとに送風
    範囲を制御する扇風機であることを特徴とする居室環境
    制御機器。
16. 【請求項１６】 少なくとも、請求項１に記載の人体検
    出器を設けた温風暖房機であることを特徴とする居室環
    境制御機器。
17. 【請求項１７】 請求項１６において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置および活動量の情報にもとづい
    て、設定温度、風量、風向等の暖房動作を制御する温風
    暖房機であることを特徴とする居室環境制御機器。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、上記人体検出器
    が出力する人体の位置を逐次入力し、これをもとに送風
    範囲を制御する温風暖房機であることを特徴とする居室
    環境制御機器。