JPH0675011B2

JPH0675011B2 - 赤外線検知装置

Info

Publication number: JPH0675011B2
Application number: JP1017088A
Authority: JP
Inventors: 潤治松島; 正博小林
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH02196931A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、赤外線の光量に基づいて検知エリアの温度分
布と人体位置とを同時に検出するようにした赤外線検知
装置に関する。

（従来の技術）従来より、例えば特開昭62−175540号公報に開示される
如く、室内空間に設置された赤外線センサーを走査し
て、赤外線センサの赤外線の光量信号と走査時の位置信
号とから室内空間の温度分布を判定し、その温度分布に
応じて空気調和装置の圧縮機の発停を制御することによ
り、室内空間の温度分布を均一に保持しようとするもの
は公知の技術である。

また、シャープ（社）カタログ「63年度ホームエアコン
新商品情報」に開示されるごとく、検知エリアからの赤
外線をフレネルレンズにより赤外線センサたるサーモパ
ネルに集光するとともに、検知エリアを室内空間内で走
査して、各検知エリアにおける人体の有無を判断し、そ
の人体位置信号に応じて空気調和装置の運転を制御する
ことにより、快適な空調感を生ぜしめようとするものは
知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来のもののうち前者のものでは、
室内空間の温度分布を知ることはできるが人体の存在を
検出することができないために、人体の体感に即した快
適な空調を行うことができない。

一方、上記従来のもののうち後者のものでは、室内空間
の温度分布を測定することができず、上記従来のもので
は、いずれも赤外線センサの信号を十分利用する信号処
理がなされていないために、空調空間内の温度分布と人
体の存在とについての情報を同時に得ることができない
という問題があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、赤外線センサの出力信号から得られる情報を適切
に処理する手段を講ずることにより、温度分布と人体の
存在とを同時に検知するとともに、その検知信号を空気
調和装置の運転制御に利用することにより、空気調和装
置の快適な空調効果を得ることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため第１の解決手段は、所定の空間
（１）内に設置され、該空間（１）内における複数の検
知エリア（２），…の赤外線を順次検知するようにした
赤外線検知装置を前提とする。そして、熱電対を直列に
接続してなり入光される赤外線光量に応じた電圧出力を
発生して赤外線を検出するサーモパイルからなる赤外線
検出手段（11）と、該赤外線検出手段（11）に上記検知
エリア（２）からの赤外線を集光する赤外線集光手段
（10）と、上記所定の空間（１）内で上記赤外線集光手
段（10）により集光される各検知エリア（２），…を連
続的に走査する走査手段（51）と、上記赤外線検出手段
（11）の出力と走査手段（51）による走査位置とに基づ
いて、上記空間（１）内の各検知エリア（２），…にお
ける温度の分布を示す温度分布信号と人体の存在位置を
示す人体位置信号とを出力する信号処理手段（52）とを
設ける。さらに、信号処理手段（52）を、サーモパイル
の赤外線光量信号を温度信号に変換演算する温度演算手
段（53）と、サーモパイルの出力を受け、各検知エリア
（２），…における赤外線光量が所定の閾値よりも高い
か否かを判別する判別手段（54）と、該判別手段（54）
の出力を受け、赤外線光量が上記閾値以上のときに人体
位置信号を出力する人体信号手段（55）と、上記判別手
段（54）及び温度演算手段（53）の出力を受け、赤外線
光量が閾値よりも低いときに温度分布信号を出力する温
度信号出力手段（56）とで構成したものである。

第２の解決手段は、所定の空間（１）内に設置され、該
空間（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤
外線を順次検知するようにした赤外線検知装置を前提と
する。そして、熱電対を直列に接続してなり入光される
赤外線光量に応じた電圧出力を発生して赤外線を検出す
るサーモパイルからなる赤外線検出手段（11）と、該赤
外線検出手段（11）に上記検知エリア（２）からの赤外
線を集光する赤外線集光手段（10）と、上記所定の空間
（１）内で上記赤外線集光手段（10）による集光される
各検知エリア（２），…を連続的に走査する走査手段
（51）と、上記赤外線検出手段（11）の出力と走査手段
（51）による走査位置に基づいて、上記空間（１）内の
各検知エリア（２），…における温度の分布を示す温度
分布信号と人体の存在位置を示す人体位置信号とを出力
する信号処理手段（52）とを設ける。さらに、信号処理
手段（52）を、サーモパイルの赤外線光量信号を温度信
号に変換演算する温度演算手段（53）と、サーモパイル
の出力を受け、赤外線光量の所定時間における変化を演
算する光量変化演算手段（58）と、走査手段（51）によ
る走査の停止中に上記光量変化演算手段（58）で演算さ
れた赤外線の光量変化が閾値以上か否かを判別する判別
手段（54）と、該判別手段（54）の出力を受け、光量変
化が上記閾値以上のときに人体位置信号を出力する人体
信号出力手段（55）と、上記判別手段（54）及び温度演
算手段（53）の出力を受け、光量変化が閾値よりも低い
ときに温度分布信号を出力する温度信号出力信号（56）
とで構成したものである。

第３の解決手段は、所定の空間（１）内に設置され、該
空間（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤
外線を順次検知するようにした赤外線検知装置を前提と
する。そして、熱電対を直列に接続して入光される赤外
線光量に応じた電圧出力を発生して赤外線を検出するサ
ーモパイルからなる赤外線検出手段（11）と、該赤外線
手段（11）に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光
する赤外線集光手段（10）と、上記所定の空間（１）内
で上記赤外線集光手段（10）により集光される各検知エ
リア（２），…を間欠的に走査する走査手段（51）と、
上記赤外線検出手段（11）の出力と走査手段（51）によ
る走査位置とに基づいて、上記空間（１）内の各検知エ
リア（２），…における温度の分布を示す温度分布信号
と人体の存在位置を示す人体位置信号とを出力する信号
処理手段（52）とを設ける。さらに、信号処理手段（5
2）を、サーモパイルの赤外線光量信号を温度信号に変
換演算する温度演算手段（53）と、サーモパイルの出力
を受け、赤外線光量の所定時間における変化を演算する
光量変化演算手段（58）と、走査手段（51）による走査
の停止中に上記光量変化演算手段（58）で演算された赤
外線光量の変化が閾値以上か否かを判別する判別手段
（54）と、該判別手段（54）の出力を受け、光量変化が
閾値以上のときに人体位置信号を出力する人体信号出力
手段（55）と、上記判別手段（54）及び温度演算手段
（53）の出力を受け、光量変化が閾値よりも低いときに
温度分布信号を出力する温度信号出力手段（56）とで構
成したものである。

第４の解決手段は、所定の空間（１）内に設置され、該
空間（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤
外線を順次検知するようにした赤外線検知装置を前提と
する。そして、表面帯電性材料より入力される赤外線光
量の変化に応じた微分出力を発生するして赤外線を検出
する焦電センサからなる赤外線検出手段（11）と、該赤
外線検出手段（11）に上記検知エリア（２）からの赤外
線を集光する赤外線集光手段（10）と、超音波モータを
介して上記所定の空間（１）内で上記赤外線集光手段
（10）により赤外線が集光される各検知エリア（２），
…を走査する走査位置とに基づいて、上記空間（１）内
の各検知エリア（２），…における温度の分布を示す温
度分布信号と人体の存在位置を示す人体位置信号とを出
力する信号処理手段（52）とを設ける構成としたもので
ある。

第５の解決手段は、所定の空間（１）内に設置され、該
空間（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤
外線を順次検知するようにした赤外線検知装置を前提と
する。そして、表面帯電性材料よりなり入力される赤外
線光量の変化に応じた微分出力を発生するして赤外線を
検出する焦電センサーからなる赤外線検出手段（11）
と、該赤外線検出手段（11）に上記検知エリア（２）か
らの赤外線を集光する赤外線集光手段（10）と、上記所
定の空間（１）内で上記赤外線集光手段（10）により赤
外線が集光される各検知エリア（２），…を間欠的に走
査する走査手段（51）と、上記赤外線検出手段（11）の
出力と走査手段（51）による走査位置とに基づいて、上
記空間（１）内の各検知エリア（２），…における温度
の分布を示す温度分布信号と人体の存在位置を示す人体
位置信号とを出力する信号処理手段（52）とを設ける。
さらに、信号処理手段（52）を、走査手段（51）による
走査の停止中に焦電センサで検出される赤外線の光量変
化が閾値以上か否かを判別する判別手段（54）と、該判
別手段（54）の出力を受け、光量変化が閾値以上の時に
のみ人体位置信号を出力する人体信号出力手段（55）
と、走査手段（51）による走査前後における赤外線の光
量変化から各検知エリア（２），…の相対的温度を演算
する温度演算手段（53）と、該温度演算手段（53）で演
算された温度及び走査手段（51）の位置信号に基づき温
度分布を出力する温度信号出力手段（56）とで構成した
ものである。

第６の解決手段は、上記第1,第2,第３又は第５の解決手
段における信号処理手段（52）に各検知エリア（２），
…の温度分布の平均値が低いほど閾値を低くするよう変
更す閾値変更手段（57）を設けたものである。

（作用）以上の構成により、請求項（１）の発明では、走査手段
（51）により検知エリア（２）が空間（１）内で走査さ
れ、赤外線検出手段（11）としてのサーモパイルによ
り、赤外線光量が電圧の信号として出力され、信号処理
手段（52）により、その光量信号に応じて温度分布信号
と人体位置信号とが出力される。

その場合、信号処理手段（52）による信号処理として、
判別手段（54）により、サーモパイルから出力される赤
外線光量値が予め設定されていた閾値以上か否かが判別
される。そして、光量が閾値以上であれば、人体信号出
力手段（55）により人体の存在とそのときの走査位置と
を表示する人体位置信号が出力される一方、光量が閾値
よりも低ければ、温度信号出力手段（56）により、各検
知エリア（２）の走査位置と温度演算手段（53）で演算
された温度値とから室内空間（１）全体の温度分布信号
が出力される。

すなわち、空間（１）内の温度分布を検知することによ
り室内空間（１）の温度分布を均一化するに必要な情報
が得られ、人体位置を検知することにより人体の体感に
即した快適な空調を行うに必要な情報が得られることに
なる。

請求項（１）の発明では、走査手段（51）による各検知
エリア（２），…の走査が連続的に行われ、光量変化演
算手段（58）により、サーモパイルで検出された赤外線
の光量信号に基づき光量変化が演算され、判別手段（5
4）により、光量変化が閾値以上か否かが判別される。
そして、光量変化が所定の閾値以上であれば、人体信号
出力手段（55）により人体信号が出力され、そうでなけ
れば温度信号出力手段（56）により温度分布信号がそれ
ぞれ出力される。

したがって、検知エリア（２）を連続的に走査しなが
ら、空間（１）全体の温度が人体に近く赤外線光量値か
らは人体の有無の判別が困難な場合にも、人体位置が検
知され、温度分布と人体位置に関する情報が得られるこ
とになる。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の作用により、人体信号と温度分布信号とが出力され
る。

その場合、走査手段（51）の走査を間欠的とし、一定箇
所に停止中の光量変化に基づいて人体の有無を検出する
ようにしているので、検知エリア（２）の床面温度と人
体の表面温度との温度差がつきにくいような条件下にお
いても、その検知エリア（２）内で人体の動きがある
と、サーモパイル（11）からの光量信号には、所定のピ
ークが現れ、床面温度の如何に拘らず人体の存在が検知
される。

請求項（４）の発明では、走査手段（51）による１つの
検知エリア（２）から次の検知エリア（２）への走査時
に床面温度が変化して、赤外線の光量が変化すると、焦
電センサには、それに対応する微分出力が生じる。した
がって、信号処理手段（52）により、その赤外線光量の
変化信号が処理され、各検知エリア（２），…の相対的
な温度分布信号と人体位置信号とが得られる。その場
合、超音波モータによって集光手段（10）や焦電センサ
が駆動されるので、ステッピングモータを使用する場合
のように電磁気的ノイズを発生することがなく、電磁気
的ノイズに起因する焦電センサの誤動作が回避されるこ
とになる。

請求項（５）の発明では、走査手段（51）による１つの
検知エリア（２）から次の検知エリア（２）への走査時
に床面温度が変化して、赤外線の光量が変化すると、焦
電センサには、それに対応する微分出力が生じる。した
がって、信号処理手段（52）により、その赤外線光量の
変化信号が処理され、各検知エリア（２），…の相対的
な温度分布信号が得られる。また、走査停止時における
各検知エリア（２）の赤外線光量の変化ら人体位置信号
が得られる。したがって、焦電センサによって、温度分
布信号と人体信号とが同時に得られ、快適な空気調和装
置の制御等に有益な情報が得られることになる。

請求項（６）の発明では、上記請求項（１），（２），
（３）及び（５）の発明の作用において、閾値変更手段
（57）により、温度演算手段（53）から出力される各検
知エリア（２），…の温度分布の平均値が低いほど、閾
値が初期の設定値よりも低くなるように変更される。例
え、冷房運転中に室内温度が十分低いときには、閾値を
低く変更することにより、人体の存在の見逃しが防止さ
れ、床面温度が高いときには、閾値を高く変更すること
により、人体の存在の誤検知が防止される。

（実施例）以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面の基
づき説明する。

まず、第１実施例について、第２図〜第８図に基づき説
明する。第２図〜第５図は、第１実施例に係る赤外線検
知装置を搭載した空気調和装置の構成を示し、室内空間
（１）において、（２）は室内空間（１）内に設定され
た温度分布及び人体位置を検知をするための検知エリ
ア、（３）は室内空間（１）の空気調和をするための天
井設置型空気調和装置である。

上記空気調和装置（３）の前面には、上記室内空間
（１）の検知エリア（２）の赤外線を検出するための赤
外線検知装置（４）が内蔵されていて、該赤外検知装置
（４）は第３図〜第５図に示すように、赤外線検出部を
内蔵する略円筒状のレンズホルダ（５）と、該レンズホ
ルダ（５）を固定指示する略直方体状ケーシング（６）
と、該ケーシング（６）をその両サイドで水平軸の回り
に回動可能に支持するコ字状支持枠（７）と、該支持枠
（７）の中央部に連結され、支持枠（７）及びレンズホ
ルダ（５）全体を垂直軸回りに回転させるためのステッ
ピングモータ（８）と、赤外線検知装置（４）の作動を
制御するコントローラ（９）とからなる。

ここで、上記レンズホルダ（５）には、熱電対を直列に
接続した構造を有し、上記検知エリア（２）から入力さ
れる赤外線の光量に応じた電圧出力を発生する赤外線検
出手段としてのサーモパイル（11）と、該サーモパイル
（11）に検知エリア（２）の赤外線を集光する赤外線集
光手段としてのフレネルレンズ（10）とが設けられてい
る。

第６図は上記コントローラ（９）の制御内容を示し、ス
テップS₁で赤外線検知装置（４）のスイッチ（図示せ
ず）をオンにして、ステップS₂で上記ステッピングモー
タ（８）によるレンズホルダ（５）の停止位置θｏを位
置信号θの初期値として設定する初期設定を行い、ステ
ップS₃でステッピングモータ（８）を駆動して上記しレ
ンズホルダ（５）全体を垂直軸回りに回転し、室内空間
（１）内で各検知エリア（２），…を連続的に走査す
る。次に、ステップS₄,S₅,S₆でサーモパイル（11）の赤
外線連続の入力と、その赤外線信号からの温度Ｔの演算
と、そのときの走査位置θの読取りとを順次行った後、
ステップS₇で、人体の有無を判定するための閾値Vpを、
所定の赤外線入力に対応するサーモパイル（11）の出力
値として設定されている初期設定値Vpoから式 Vp＝Vpo＋ａ（Ｔ−To）（ただし、Toは所定の基準温度、ａは定数である）に基
づき変更して、新たな閾値Vpを決定する。

そして、ステップS₈で、サーモパイル（11）により電圧
値として出力される光量信号Ｖが閾値Vp以上か否かを判
別し、Vp以上であればステプS₁₀で人体が存在すること
を報知する人体位置信号を出力する一方、ＶがVpよりも
低いときにはステップS₉で赤外線の光量に応じた温度分
布信号を出力する。

すなわち、第７図に示すように、検知エリア（２）の位
置θに対する室温の変化（図中曲線ｌ）を温度分布信号
として出力するとともに、光量変化Ｖが閾値Vp以上のと
きには、人体の存在とその位置θｐとを人体位置信号と
して出力するようにしている。また、第８図に示すよう
に、閾値Vpを初期に設定された初期値Vpoから温度Ｔの
平均値に応じて変更することにより、バックグラウンド
の状態に応じた検知精度を維持するようにしている。

上記で所定のサンプリング区間における赤外線の検知を
終了すると、ステップS₁₁でθ＝2nπになるまでつまり
室内空間（１）を１回転するまで上記制御を行い、１回
転すると、ステップS₁₂でスイッチオン状態か否かを判
別して、オンでなければ制御を終了し、オンであれば上
記制御を繰返す。

上記フローにおいて、上記ステッピングモータ（８）及
びステップS₃により、検知エリア（２）を室内空間
（１）内で走査する走査手段（51）が構成され、ステッ
プS₃〜S₁₀により、赤外線検出手段（11）及び走査手段
（51）の出力を受け、赤外線の光量と走査位置とに基づ
いて空間（１）内の温度分布信号と人体位置信号とを出
力する信号処理手段（52）が構成されている。

また、上記信号処理手段（52）の内容として、ステップ
S₅により、赤外線検出手段（11）の出力を受け、赤外線
の光量に基づき温度信号に変換する温度演算手段（53）
が構成され、ステップS₈により検知エリア（２）からの
光量が上記閾値Vp以上か否かを判別する判別手段（54）
が構成されている。また、ステップS₁₀により、該判別
手段（54）の出力を受け、赤外線の光量が閾値Vp以上で
あれば人体位置信号を出力する人体信号出力手段（55）
が構成され、ステップS₉により、赤外線の光量が閾値Vp
よりも低ければ温度分布信号をそれぞれ出力する温度信
号出力手段（56）が構成されている。さらに、ステップ
S₇により、各検知エリア（２），…の温度分布の平均値
が低いほど低く閾値Vpを変更する閾値変更手段（57）が
構成されている。

したがって、第１実施例では、走査手段（51）により検
知エリア（２）が室内空間（１）内で走査され、サーモ
パイルからなる赤外線検出手段（11）により各検知エリ
ア（２），…の赤外線の光量が検出され、赤外線光量が
電圧Ｖの信号として出力される。

そして、信号処理信号（52）により下記の信号処理が行
われる。すなわち、温度演算手段（53）によりサーモパ
イル（11）の光量信号Ｖが温度信号Ｔに変換されると、
判別手段（54）により、サーモパイル（11）からの光量
信号Ｖが予め設定されている閾値Vpo以上か否かが判別
される。そして、ＶがVpo以上であれば、人体信号出力
手段（55）により、人体の存在とそのときの走査位置θ
ｐとを表示する人体位置信号が出力される一方、Vpoよ
りも低ければ、温度信号出力手段により、上記走査手段
（51）による各検知エリア（２）の走査位置θと上記温
度演算手段（53）で演算された各検知エリア（２），…
の温度値Ｔから室内空間（１）全体の温度分布信号が出
力される。

すなわち、室内空間（１）内の温度分布を検知すること
により室内空間（１）の温度分布を均一化するに必要な
情報が得られ、人体位置を検知することにより人体の体
感に即した快適を空調を行うに必要な情報が得られるこ
とになる。

特に、閾値変更手段（57）により、第８図に示すよう
に、温度演算手段（53）から出力される各検知エリア
（２），…の温度分布の平均値が低いほど、閾値Vpが予
め設定された値Vpoよりも低くなるように変更される。
例えば、第15図に示すように、冷房運転中に室内温度
（床面温度）が十分低くなっているときには、閾値Vpを
低いと人体が存在するにも拘らず存在していないと判定
する見逃しを生じる虞れがあり、一方、床面温度が高い
ときには、閾値Vpも高くしないと人体が存在していない
のに存在していると判定する誤検知を生じる虞れがあ
る。そこで、このように閾値Vpを変更することにより、
上記のような人体の存在の見逃しや誤検知を防止するこ
とができ、人体検知精度の向上を図ることができるので
ある。

次に、第２実施例について、第11図〜第15図に基づき説
明する。本実施例においても、装置の構成は上記第１実
施例の第２図〜第５図に示すものと同じである。

第11図は第２実施例におけるコントローラ（９）の制御
内容を示し、ステップS₁₅,S₁₆で、上記第１実施例にお
けるステップS₁,S₂と同様の制御を行った後、ステップS
₁₇で停止位置θで時間t₁間レンズホルダ（５）を停止さ
せる。次に、ステップS₁₈,S₁₉,S₂₀で、サーモパイル
（１）の赤外線光量信号Ｖの入力と、サンプリング間隔
に相当する所定時間Δｔにおける赤外線光量信号Ｖの差
つま赤外線光量変化ΔＶの演算と、上記赤外線光量信号
Ｖの温度信号Ｔへの変換とを行う。そして、ステップS
₂₁で、人体の存在判別のための閾値Vp2を、赤外線光量
変化ΔＶの所定値に対応して設定された初期値設定値Δ
Vpoから式 ΔVp2＝ΔVpo＋ｃ（Ｔ−T_O）（ただし、ｃは定数である）に基づき変更して、ステッ
プS₂₂で光量変化ΔＶが上記で変更した閾値ΔYp2以上か
否かを判別し、判別がYESであればステップS₂₃で人体位
置信号を、判別がNOであればステップS₂₄で温度分布信
号をそれぞれ出力する。

すなわち、第12図に示すように、例えばレンズホルダ
（５）を45度毎に間欠的に回転して所定時間だけ同じ位
置に停止させ、そのときの各検知エリア（２），…の温
度分布を図中の階段状特性線のごとく出力するととも
に、第13図に拡大詳示するように、ある検知エリア
（２）（位置θｐ）において、レンズホルダ（５）の停
止中に、光量変化ΔＶが閾値ΔVp2以上になったときに
は、人体の存在とその位置θｐとを人体位置信号として
出力する。

そして、ステップS₂₅でレンズホルダ（５）をΔθだけ
回転させて検知エリア（２）の位置θをθ＝θ＋Δθに
更新した後、ステップS₂₆,S₂₇で、上記第１実施例にお
けるステップS₁₁,S₁₂と同様の制御を行って制御を終了
する。

上記フローにおいて、ステッピングモータ（８）及びス
テップS₂₅により走査手段（51）が構成され、ステップS
₁₇〜S₂₄により信号処理手段（52）が構成されている。
また、信号処理手段（52）の内容として、ステップS₁₉
により所定時間における赤外線光量の変化演算する光量
変化演算手段（58）が構成され、ステップS₂₀により温
度演算手段（53）が構成されている。そして、ステップ
S₂₂により、光量変化ΔＶが閾値ΔVp2以上か否かを判別
する判別手段（54）が構成されている。そして、ステッ
プS₂₃により、該判別手段（54）の出力を受け、光量変
化ΔＶが閾値Vp2以上のときには人体位置信号を出力す
る人体信号出力手段（55）が構成され、ステップS₂₄に
より、光量変化ΔＶが閾値ΔVp2よりも低いときには温
度分布信号を出力する温度信号出力手段（56）が構成さ
れている。さらに、ステップS₂₁により、閾値変更手段
（57）が構成されている。

したがって、第２実施例では、光量変化演算手段（58）
により、赤外線検出手段（11）で検出された赤外線の光
量信号Ｖに基づき光量変化ΔＶが演算され、特別手段
（54）により、光量変化ΔＶが閾値Δp2位か否かが判別
される。そして、光量変化がΔＶが所定の閾値ΔVp2以
上であれば、人体信号出力手段（55）により人体信号が
出力され、そうでなければ温度信号出力手段（56）によ
り温度分布信号がそれぞれ出力される。

その場合、走査手段（51）による走査を間欠的とし、走
査停止中の光量変化ΔＶに基づいて人体の有無を検出す
るようにしているので、検知エリア（２）の床面温度と
人体の表面温度との温度差がつきにくいような条件（主
に冷房運転中）下においても、その検知エリア（２）内
で人体の動きがあると、サーモパイル（11）からの光量
信号Ｖには、第13図に示すように、所定のピークΔＶが
現れる。したがって、第14図のように、予め光量変化の
閾値ΔVp2を設定しておき、その値と比較することによ
り、人体の存在を検知できる。すなわち、バックグラウ
ンドと人体温度との温度差が小さくて、赤外線光量値Ｖ
による判別では閾値が設定しにくいような条件下におい
ても、温度分布信号と人体位置信号とを有効に検知しう
る利点がある。

次に、第３実施例について、第９図及び第10図に基づき
説明する。本実施例では、装置の構成は上記第１実施例
の第２図〜第５図に示すものと同じである。また、コン
トローラ（９）の制御内容は、上記第２実施例の第11図
において、走査手段（51）の走査を連続的なものと置き
換えることでほぼ同様の制御によりなされる。

その場合、第９図及び第10図に示すように、走査中の一
定時間Δｔにおける赤外線光量信号Ｖの変化ΔＶを検出
し、その値ΔＶを所定の閾値ΔVp1と比較することによ
り、検知エリア（２）を連続的に走査しながら、温度分
布と人体位置の検出が可能となる。

次に、第４実施例について、第16図〜第23図に基づき説
明する。本実施例は、上記第1,第２実施例における温度
検出手段としてのサーモパイル（11）の代わりに焦電セ
ンサを使用したものである。

第16図及び第17図は本実施例における赤外線検知装置
（４′）の概略を示し、（12）は装置全体を取付けるた
めの支持部材であって、該支持部材（12）の内部中央に
赤外線検出手段としての焦電センサ（11′）が取付けら
れている。該焦電センサ（11′）は、硫酸グリシン，チ
タン酸鉛等の圧電結晶からなり、温度変化による表面変
化による表面電荷の変化つまり焦電現象を利用して、赤
外線入力変化に応じた微分出力を発生するものである。
そして、（13）は、該焦電センサ（11′）を固定支持す
るように設置され、焦電センサ（11′）の出力信号の処
理を行うためのＰ板、（10）は、上記支持部材（12）の
前端に取付けられ、略半球状の全体を垂直下方に向いた
中心点から放射状に８分割してなる多分割フレネルレン
ズ、（14）は、該フレネルレンズ（10）の内部かつ上記
焦電センサ（11′）の下方に設けられ、フレネルレンズ
（10）の８分割された１部分に対応する部位を開口させ
た開口部（14a）を有する遮蔽板、（15）は該遮蔽板（1
4）の上方に設けられ、遮蔽板（14）を水平面内で回転
駆動するための超音波モータである。

すなわち、第18図に示すように、室内空間（１）におい
て、床面の中心から同心状にπ/4毎に円状の検知エリア
（２），…を設定し、上記超音波モータ（15）により遮
蔽板（14）を間欠的にπ/4ずつ回転駆動して、その開口
部（14a）をフレネルレンズ（10）の各部分に対応する
部位に一致させていくことにより、各室内空間（１）内
で各検知エリア（２），…を間欠的に走査しながら、そ
の走査前後における焦電センサ（11′）の電圧変化に基
づいて各検知エリア（２），…の温度T_N（Ｎ＝１〜８）
の検出するようになされている。

第19図は本実施例におけるコントローラ（９）の制御内
容を示し、ステップS₃₀,S₃₁で上記第１実施例における
ステップS₁,S₂と同様の制御を行い、ステップS₃₂で人体
検知モードに入る。すなわち、遮蔽板（14）を停止位置
θで時間t₁の間停止する。次に、ステップS₃₃で焦電セ
ンサ（11′）の光量変化信号ΔＶを入力し、ステップS
₃₄で人体検知の判定のための閾値ΔVp3を式 ΔVp3＝ΔVpo＋ｄ（Ｔ−T_O）（ただし、ｄは正の定数である）に基づき初期値ΔVpo
から変更して、ステップS₃₅で、光量変化ΔＶが閾値ΔV
p3以上か否かを判別する。

そして、光量変化ΔＶが閾値ΔVp3以上であればステッ
プS₃₆で人体位置信号を出力する一方、光量変化ΔＶが
閾値ΔVp3よりも低いときにはそのままでステップS₃₇に
進んで、温度分布検知モードに設定する。すなわち、レ
ンズホルダ（５）をその回転位置θが今までのθから
（θ＋Δθ）になるまで、所定時間t₂で回転駆動する。
ここで、所定時間t₂は焦電センサ（11′）の光量変化に
より生じる表面電荷の変化特性等から定められるもので
ある。

そして、ステップS₃₈で、検知エリア（２）の移動に伴
なう光量の変化から、次のように、新しい検知エリア
（２）の相対的な温度Ｔを演算する。例えば、第21図上
図に示すように、最初の検知エリア（２）から次の検知
エリア（２）に移動した時に床面温度がT₁からT₂に変化
して、赤外線の光量がα（T₂−T₁）（αは所定の定数）
だけ変化したとすると、焦電センサ（11）に同図下図の
ような微分出力V2−１が生じる。同様に、第22図上図及
び下図に示すように、その次の検知エリア（２）に移動
するときにも赤外線光量の変化（T₃−T₂）に応じた微分
出力V3−２が生じる。したがって、第23図に示すよう
に、ステッピングモータ（８）の回転角度がπ/4,π/2,
…,2πに停止時間t₁及び移動時間t₂でもって順次間欠的
に変化し、赤外線入力が同上図のように変化すると、同
下図に示すごとくステップ状の出力変化が得られる。

すなわち、第20図上図に示すような各検知エリア
（２），…の床面温度T₁,T₂,…の分布があると、走査時
には同図中のような赤外線入力αＴの変化が生じ、その
変化値を基準値から順次増減演算していくことにより、
同下図のような床面温度分布値V2−1,V3−2,…を演算す
る。

そして、ステップS₃₉で、上記で求めた各検知エリア
（２），…の床面温度分布値に基づき、各検知エリア
（２），…の温度分布を示す床面温度分布信号を出力す
る。

上記で所定のサンプリング区間における赤外線の検知を
終了すると、ステップS₄₀でθ＝2nπになるまでつまり
室内空間（１）を１巡するまで上記制御を行い、１巡す
ればステップS₄₁でスイッチがオンか否かを判別して、
オンでなければ制御を終了し、オンであれば制御を繰返
す。

上記フローにおいて、上記遮蔽板（14）、超音波モータ
（15）及びステップS₃₇により走査手段（51）が構成さ
れ、ステップS₃₂〜S₃₆及びS₃₈,S₃₉により信号処理手段
（52）が構成されている。また、信号処理手段（52）の
内容として、ステップS₃₈,S₃₅,S₃₆,S₃₉,S₃₄により、温
度演算手段（53），判別手段（54），人体信号手段（5
5），温度信号出力手段（56），閾値変更手段（57）が
それぞれ構成されている。

したがって、第４実施例では、赤外線検出手段として焦
電センサ（11′）を配置しているので、走査手段（51）
により室内空間（１）内で各検知エリア（２），…が走
査されると、走査前後における床面温度の差に応じて赤
外線の入力が変化し、焦電センサ（11′）にはそれに応
じて微分出力が発生する。また、走査の停止時には、検
知エリア（２）に人体が存在すると赤外線入力値が変化
するので、焦電センサ（11′）に、そ入力変化に対応す
る微分出力が発生する。

したがって、信号処理手段（52）により、走査手段（5
1）の走査に伴ない、各検知エリア（２），…の相対的
温度が順次検知され、そのデータに基づき温度分布信号
が出力され、人体位置信号が出力されることになる。

また、上記信号処理手段（52）の作用として、判別手段
（54）により、走査手段（51）の停止中に赤外線の光量
変化ΔＶが閾値ΔVp3以上であるか否かが判別され、閾
値ΔVp3以上のときには、人体信号出力手段（55）によ
り、人体の存在とその位置（検知エリア（２））を報知
する人体信号が出力される。また、温度演算手段（53）
により、走査前後における赤外線の光量変化から各検知
エリア（２），…の相対的な温度が演算され、温度信号
出力手段（56）により、各検知エリア（２），…の温度
分布信号が出力される。したがって、このような人体位
置と温度分布に関する情報を空調に利用することができ
る。

特に、閾値変更手段（58）により、床面温度の平均値が
低いほど閾値ΔVp3が低くなるよう変更されるので、人
体検知精度が向上することになる。

特に、赤外線検知装置の出力である人体位置信号と、温
度分布信号とが空気調和装置（３）の制御装置（図示せ
ず）に接続されていて、その信号に応じて空気調和装置
（３）の能力，風量，風向等を制御するようになされて
いる。したがって、上記各発明の効果を実際に室内空間
（１）内の空調に利用して、室内空間（１）内の温度分
布を均一化し、人体の体感に即した感度，風向等の制御
を行うことができ、よって、快適な空調空間を生ぜしめ
ることができるのである。

なお、本発明における赤外線検出手段としては、上記各
実施例におけるサーモパイル，焦電センサ以外にも、例
えばInSb,CdHg等の抵抗変化を利用するサーミスタ形セ
ンサ等を使用することができる。

また、赤外線集光手段も、上記実施例の如きフレネルレ
ンズに限られるものでなく、通常のレンズ、マルチ放物
面鏡等を使用することができるのはいうまでもない。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）の発明の赤外線検知
装置によれば、室内空間内に複数の検知エリアを設定
し、室内空間内で各検知エリアを順次走査して各検知エ
リアからの赤外線をサーモパイルにより検出し、走査位
置と赤外線信号とに基づいて人体の存在及びその位置を
示す人体位置信号と、各検知エリアの温度分布を示す温
度分布信号とを出力する信号処理を行うとともに、各検
知エリアにおける赤外線の光量信号に基づき、光量が所
定の閾値以上のときには人体の存在位置を示す人体位置
信号を、赤外線光量が閾値よりも低いときには各検知エ
リアの温度分布信号を出力するようにしたので、有用な
人体信号と温度分布信号とを得ることができ、よって、
その信号を利用して、室内空間の温度分布を均一化する
と共に人体の体感に適応する空調を行うための情報を提
供することができる。

請求項（２）に発明によれば、各検知エリアの走査を連
続的に行うとともに、走査中の所定時間内における赤外
線光量の変化が所定の閾値以上のときには人体信号を、
光量変化が閾値よりも低いときには温度分布信号を出力
するようにしたので、各検知エリアの床面温度が人体温
度と近くて赤外線の光量信号値からは人体の有無の判定
がつきにくい条件下においても、上記請求項（１）の発
明の効果を有効に得ることができる。

請求項（３）の発明によれば、各検知エリアを間欠的に
走査するとともに、各検知エリアに停止中の赤外線の光
量変化が所定の閾値以上のときには人体位置信号を、閾
値よりも低いときには温度分布信号を出力するようにし
たので、床面温度が人体温度と近くて光量値からは人体
の有無の判定がしにくいような場合にも有効に人体の存
在を検知することができる。

請求項（４）の発明によれば、赤外線検出手段を焦電セ
ンサで構成するとともに、超音波モータを介して集光領
域を走査する構成としたので、各検知エリアから次の検
知エリアへの移動時における項量変化に基づいて各検知
エリア間の相対的な温度差と人体位置とを知ることがで
き、かつ電磁気的なノイズに起因する焦電センサの誤動
作を回避して検知精度の向上を図ることができる。

請求項（５）の発明によれば、焦電センサを利用して各
検知エリアの走査中に温度分布を検出するとともに、１
つの検知エリアに停止中に人体位置を検出するようにし
たので、焦電センサの特性を有効に利用して、有益な人
体位置信号と温度分布信号とを出力することができる。

請求項６の発明によれば、上記請求項（１），（２），
（３）又は（５）の発明において、各検知エリアの温度
分布の平均値が低いほど閾値を低くするよう変更したの
で、室内空間の温度の検知精度の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
以下は本発明の実施例を示し、第１図〜第５図は第１〜
第３実施例における赤外線検知装置の構成を示し、第２
図は室内空間の状態を概略的に示す斜視図、第３図は赤
外線検知装置の全体構成を示す斜視図、第４図はレンズ
ホルダの側面図、第５図は同平面図、第６図〜第８図は
第１実施例を示し、第６図はコントローラの制御内容を
示すフローチャート図、第７図は第１実施例のセンサ出
力信号と閾値との関係を示す特性図、第８図は閾値変更
の方法を示す特性図、第９図及び第10図は第３実施例を
示し、第９図はセンサ出力信号と走査位置との関係を示
す特性図、第10図は赤外線の光量変化と閾値との関係を
示す特性図、第11図〜第15図は第２実施例を示し、第11
図はコントローラの制御内容を示すフローチャート図、
第12図はセンサ出力信号と走査位置との関係を示す特性
図、第13図は光量変化による人体検知の方法を示す第12
図の部分拡大図、第14図は光量変化と閾値との関係を示
す特性図、第15図は閾値変更による効果を示す説明図、
第16図〜第23図は第４実施例を示し、第16図は赤外線検
知装置の全体構成を示す側面図、第17図は同平面図、第
18図は室内空間における検知エリアの設定を示す説明
図、第20図の上図，中図，下図は、それぞれ走査位置に
対する床面温度、焦電センサ入力信号、床面温度分布信
号を示す特性図、第21図及び第22図の上図，下図は、い
ずれも走査前後における検知エリアの赤外線入力の変化
と、それにより生じる焦電センサの微分出力とを順に示
す説明図、第23図上図，下図は、走査位置に対する各検
知エリアの赤外線光量の変化，焦電センサの出力をそれ
ぞれ示す特性図である。（１）……室内空間、（２）……検知エリア、（10）…
…フレネルレンズ（赤外線集光手段）、（11）……サー
モパイル（赤外線検出手段）、（11′）……焦電センサ
（赤外線検出手段）、（51）……走査手段、（52）……
信号処理手段、（53）……温度演算手段、（54）……判
別手段、（55）……人体信号出力手段、（56）……温度
信号出力手段、（57）……閾値変更手段、（58）……光
量変化演算手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の空間（１）内に設置され、該空間
（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤外線
を順次検知するようにした赤外線検知装置であって、熱
電対を直列に接続してなり入光される赤外線光量に応じ
た電圧出力を発生して赤外線を検出するサーモパイルか
らなる赤外線検出手段（11）と、該赤外線検出手段（1
1）に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光する赤
外線集光手段（10）と、上記所定の空間（１）内で上記
赤外線集光手段（10）により集光される各検知エリア
（２），…を連続的に走査する走査手段（51）と、上記
赤外線検出手段（11）の出力と走査手段（51）による走
査位置とに基づいて、上記空間（１）内の各検知エリア
（２），…における温度の分布を示す温度分布信号と人
体の存在位置を示す人体位置信号とを出力する信号処理
手段（52）とを備え、信号処理手段（52）は、サーモパイルの赤外線光量信号
を温度信号に変換演算する温度演算手段（53）と、サー
モパイルの出力を受け、各検知エリア（２），…におけ
る赤外線光量が所定の閾値よりも高いか否かを判別する
判別手段（54）と、該判別手段（54）の出力を受け、赤
外線光量が上記閾値以上のときに人体位置信号を出力す
る人体信号出力手段（55）と、上記判別手段（54）及び
温度演算手段（53）の出力を受け、赤外線光量が閾値よ
りも低いときに温度分布信号を出力する温度信号出力手
段（56）とを備えていることを特徴とする赤外線検知装
置。
【請求項２】所定の空間（１）内に設置され該空間
（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤外線
を順次検知するようにした赤外線検知装置であって、熱
電対を直列に接続してなり入光される赤外線光量に応じ
た電圧出力を発生して赤外線を検出するサーモパイルか
らなる赤外線検出手段（11）と、該赤外線検出手段（1
1）に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光する赤
外線集光手段（10）と、上記所定の空間（１）内で上記
赤外線集光手段（10）により集光される各検知エリア
（２），…を連続的に走査する走査手段（51）と、上記
赤外線検出手段（11）の出力と走査手段（51）による走
査位置とに基づいて、上記空間（１）内の各検知エリア
（２），…における温度の分布を示す温度分布信号と人
体の存在位置を示す人体位置信号とを出力する信号処理
手段（52）とを備え、信号処理手段（52）は、サーモパイルの赤外線光量信号
を温度信号に変換演算する温度演算手段（53）と、サー
モパイルの出力を受け、赤外線光量の所定時間における
変化を演算する光量変化演算手段（58）と、走査手段
（51）による走査の停止中に上記光量変化演算手段（5
8）で演算された赤外線の光量変化が閾値以上か否かを
判別する判別手段（54）と、該判別手段（54）の出力を
受け、光量変化が上記閾値以上のときに人体位置信号を
出力する人体信号出力手段（55）と、上記判別手段（5
4）及び温度演算手段（53）の出力を受け、光量変化が
閾値よりも低いときに温度分布信号を出力する温度信号
出力信号手段（56）とを備えていることを特徴とする赤
外線検知装置。
【請求項３】所定の空間（１）内に設置され、該空間
（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤外線
を順次検知するようにした赤外線検知装置であって、熱
電対を直列に接続してなり入光される赤外線量に応じた
電圧出力を発生して赤外線を検出するサーモパイルから
なる赤外線検出手段（11）と、該赤外線検出手段（11）
に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光する赤外線
集光手段（10）と、上記所定の空間（１）内で上記赤外
線集光手段（10）により集光される各検知エリア
（２），…を間欠的に走査する走査手段（51）と、上記
赤外線検出手段（11）と出力と走査手段（51）による走
査位置とに基づいて、上記空間（１）内の各検知エリア
（２），…における温度の分布を示す温度分布信号と人
体の存在位置を示す人体位置信号とを出力する信号処理
手段（52）とを備え、信号処理手段（52）は、サーモパイルの赤外線光量信号
を温度信号に交換演算する温度演算手段（53）と、サー
モパイルの出力を受け、赤外線光量の所定時間における
変化を演算する光量変化演算手段（58）と、走査手段
（51）による走査の停止中に上記光量変化演算手段（5
8）で演算された赤外線光量の変化が閾値以上か否かを
判別する判別手段（54）と、該判別手段（54）の出力を
受け、光量変化が閾値以上のときに人体位置信号を出力
する人体信号出力手段（55）と、上記判別手段（54）及
び温度演算手段（53）の出力を受け、光量変化が閾値よ
りも低いときに温度分布信号を出力する温度信号出力手
段（56）とを備えていることを特徴する赤外線検知装
置。
【請求項４】所定の空間（１）内に設置され、該空間
（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤外線
を順次検知するようにした赤外線検知装置であって、表
面帯電性材料よりなり入力される赤外線光量の変化に応
じた微分出力を発生するして赤外線を検出する焦電セン
サからなる赤外線検出手段（11）と、該赤外線検出手段
（11）に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光する
赤外線集光手段（10）と、超音波モータを介して上記所
定の空間（１）内で上記赤外線集光手段（10）により赤
外線が集光される各検知エリア（２），…を走査する走
査手段（51）と、上記赤外線検出手段（11）の出力と走
査手段（51）による走査位置とに基づいて、上記空間
（１）内の各検知エリア（２），…における温度の分布
を示す温度分布信号と人体の存在位置を示す人体位置信
号とを出力する信号処理手段（52）とを備えていること
を特徴とする赤外線検知装置。
【請求項５】所定の空間（１）内に設置され、該空間
（１）内における複数の検知エリア（２），…の赤外線
を順次検知するようにした赤外線検知装置であって、表
面帯電性材料よりなり入力される赤外線光量の変化に応
じた微分出力を発生するして赤外線を検出する焦電セン
サからなる赤外線検出手段（11）と、該赤外線検出手段
（11）に上記検知エリア（２）からの赤外線を集光する
赤外線集光手段（10）と、上記所定の空間（１）内で上
記赤外線集光手段（10）により赤外線が集光される各検
知エリア（２），…を間欠的に走査する走査手段（51）
と、上記赤外線検出手段（11）の出力と走査手段（51）
による走査位置とに基づいて、上記空間（１）内の検知
エリア（２），…における温度の分布を示す温度分布信
号と人体の存在位置を示す人体位置信号とを出力する信
号処理手段（52）とを備え、信号処理手段（52）は、走査手段（51）による走査の停
止中に焦電センサで検出される赤外線の光量変化が閾値
以上か否かを判別する判別手段（54）と、該判別手段
（54）の出力の受け、光量変化が閾値以上の時にのみ人
体位置信号を出力する人体信号出力手段（55）と、走査
手段（51）による走査前後における赤外線の光量変化か
ら各検知エリア（２），…の相対的温度を演算する温度
演算手段（53）と、該温度演算手段（53）で演算された
温度及び走査手段（51）の位置信号に基づき温度分布を
出力する温度信号出力手段（56）とを備えたことを特徴
とする赤外線検知装置。
【請求項６】信号処理手段（52）は、各検知エリア
（２），…の温度分布の平均値が低いほど閾値を低くす
るよう変更する閾値変更手段（57）を備えていることを
特徴とする請求項（１），（２），（３）又は（５）記
載の赤外線検知装置。