(57)【要約】【課題】  外乱光の影響がある場合においても車室内の絶対温度分布を精度よく測定でき、これにより人の表面温度を正確に測定するとともに、空調の吹き出し口から人までの距離も正確に推定でき、より快適な空調制御を行うことができる車両用温度測定装置を提供すること。【解決手段】  １６素子のサーモパイルモジュール２１により車室内で放射される赤外光を検知して温度を分布で測定する赤外線センサユニット２を備えた、車両用温度測定装置１において、サーモパイルモジュール２１の検知対象範囲で、所定の温度で発熱する標準発熱体ユニット３と、サーモパイルモジュール２１による標準発熱体ユニット３の検知結果からサーモパイルモジュール２１の較正を赤外線センサユニット２のCPU２４が行う。【選択図】        図２
2006113025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子により車室内で放射される赤外光を検知して温度を分布で測定する赤外線センサを備えた、
車両用温度測定装置において、
前記赤外線センサの検知対象範囲で、所定の温度で発熱する標準発熱体と、
前記赤外線センサによる前記標準発熱体の検知結果から赤外線センサの較正を行う手段と、
を備えたことを特徴とする車両用温度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車両用温度測定装置において、
前記標準発熱体は、
車室内雰囲気温度を検知する手段と、
車室内雰囲気温度に応じて発熱温度を変更する手段と、
を備えることを特徴とする車両用温度測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された車両用温度測定装置において、
前記標準発熱体は、
発熱による赤外線の放射を間欠した放射にするチョッピング手段を備え、
前記赤外線センサの較正手段は、
前記標準発熱体のチョッピング周波数に同期した信号を標準発熱体の温度検知信号とする、
ことを特徴とする車両用温度測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された車両用温度測定装置において、
前記赤外線センサは、
横方向に複数の素子を配列したサーモパイルアレイと、
外乱光の状態を測定するための可視光センサと、
検出データを処理に前記較正手段となるCPUとからなり、
前記標準発熱体のチョッピング手段は、
前記赤外線センサへの放熱方向に設けたシャッターを開閉して間欠な放熱を行うシャッター開閉装置である、
ことを特徴とする車両用温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に車両用空調装置のために車内の温度を測定する車両用温度測定装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、車両用空調システムで空調をより快適にするために、車室内に配置された複数個の赤外線センサまたは１ないし２次元の赤外線センサ・アレイにより、人の皮膚、着衣やその周辺部の表面温度を非接触で測定しその温度分布から人の位置を推定し、空調の吹き出し温度、風量、風向きを制御している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、温度分布により空調の吹き出し口から人までの距離を推定し、風量、風向を制御したり、エアバッグから人までの距離を推定し、エアバッグの作動の有無、展開速度等を制御するための利用が提案されていた（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平４−２７１９１２号公報（第２−５頁、全図）
【特許文献２】特開平１１−２０１８２２号公報（第２−５頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、実際に赤外線センサにより、車室内の温度分布を測定するにはコスト的な面から熱型の赤外線センサを使用するのが現実的である。熱型センサは感度が低く出力信号は微弱である。そのため、出力信号を数万倍に増幅して使用することになり、ノイズの影響を受けやすく絶対温度を高精度に測定することは現実的には難しい。例えば、車室内に入射してくる外乱によって測定誤差が生じることが考えられる。赤外線センサを空調制御に使用する場合、人とその周辺部の温度分布を測定し人の位置を推定するとともに、なるべく高精度にその絶対温度を測定することが求められていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、外乱光の影響がある場合においても車室内の絶対温度分布を精度よく測定でき、これにより人の表面温度を正確に測定するとともに、空調の吹き出し口から人までの距離も正確に推定でき、より快適な空調制御を行うことができる車両用温度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、複数の素子により車室内で放射される赤外光を検知して温度を分布で測定する赤外線センサを備えた、車両用温度測定装置において、前記赤外線センサの検知対象範囲で、所定の温度で発熱する標準発熱体と、前記赤外線センサによる前記標準発熱体の検知結果から赤外線センサの較正を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、外乱光の影響がある場合においても車室内の絶対温度分布を精度よく測定できる。これにより、乗員の表面温度を正確に測定するとともに、空調の吹き出し口から乗員までの距離もより正確に推定でき、より快適な空調制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の車両用温度測定装置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用温度測定装置の概略図である。図２は実施例１の車両用温度測定装置のブロック図である。
実施例１の車両用温度測定装置１は、赤外線センサユニット２と標準発熱体ユニット３を主な構成とし、赤外線センサユニット２２は車両の空調制御ユニット４と接続している。
赤外線センサユニット２は、サーモパイルモジュール２１、アナログフィルタ２２、可視光センサ２３、CPU２４（較正手段に相当する）、A/Dコンバータ２５、通信I/F２６を主要な構成としている。
サーモパイルモジュール２１は、視野範囲を１次元方向に１６分割して温度測定するサーモパイル素子の温度測定用のサーミスタ、マルチプレクサ、アンプ、アンプ用リファレンス電圧出力回路を内蔵している。
【００１０】
アナログフィルタ２２は、サーモパイルモジュール２１及び可視光センサ２３の出力信号のノイズを低減させるフィルタ回路である。
可視光センサ２３は、較正時の外乱光の状態をモニタする。
A/Dコンバータ２５は、サーモパイルモジュール２１及び可視光センサ２３の出力信号をA/D変換してCPU２４へ出力する。
CPU２４は、標準発熱体ユニット３と通信を行い較正のための発熱を行わせ、標準発熱体ユニット３の赤外光画像と可視光センサ２３の検出結果から較正を行い、較正結果を基に車室内の温度を測定し、その結果を通信I/F２６を介して空調制御ユニット４に送信する。
通信I/F２６は、外部とのデータの入出力を行う。
【００１１】
標準発熱体ユニット３は、CPU３１（発熱温度変更手段、チョッピング手段に相当する）、ヒーター３２、温度センサ３３（車室内雰囲気温度検知手段に相当する）、A/Dコンバータ３４、シャッター開閉装置３５、通信I/F３６を主要な構成にしている。
CPU３１は、赤外線センサユニット２との通信により発熱開始、終了の制御を行い、温度センサ３３の検知結果によりヒーター３２、シャッター開閉装置３５を制御する。
ヒーター３２は、車室内及び車室内に設けられたサーモパイルモジュール２１に向かって赤外光を放射するよう発熱を行う。尚、ヒーター３２の発熱量はCPU３１で制御する。
【００１２】
温度センサ３３は、ヒーター３２の基板上に設けられ、ヒーター３２の発熱量を計測する。
A/Dコンバータ３４は、温度センサ３３の出力をA/D変換してCPU３１へ出力する。
シャッター開閉装置３５は、CPU３１の制御で発熱により赤外線の放出をシャッターの開閉によりチョッピングする。
通信I/F３６は、外部の赤外線センサユニット２とのデータの入出力を行う。
【００１３】
実施例１の車両用温度測定装置１では、図１に示すように、赤外線センサユニット２は、インストルメントパネルの乗員の頭部を前方の下方から測定する位置に設けられ、標準発熱体ユニット３は、ルーフ下面に設ける構成にしている。なお、可視光センサ２３は、インストルメントパネルの上部の外光を捉えやすい位置に設けるようにする。
【００１４】
次に作用を説明する。
［温度測定処理］
図３に示すのは、実施例１の車両用温度測定装置で実行する温度測定・較正の処理の流れを示すフローチャートであり、以下各ステップについて説明する。
【００１５】
ステップＳ１は、処理前のアイドル状態であることを示す。
【００１６】
ステップＳ２では、ヒーター３２を発熱させる前の温度センサ３３の検知結果から車室内の雰囲気温度を検知し、雰囲気温度に応じた、ヒーター３２、つまり標準発熱体ユニット３における発熱温度を設定する。
【００１７】
ステップＳ３では、標準発熱体ユニット３のヒーター３２をONにする。
【００１８】
ステップＳ４では、発熱した標準発熱体ユニット３の発熱温度を測定する。
【００１９】
ステップＳ５では、発熱温度が目標の温度範囲内かどうかを判断し、範囲内ならばステップＳ６へ移行し、範囲内でないならばステップＳ４へ移行する。
【００２０】
ステップＳ６では、標準発熱体ユニット３のシャッター装置３５を作動させ、シャッターの開閉を開始する。
【００２１】
ステップＳ７では、サーモパイルモジュール２１により車室内の温度分布を計測する。
【００２２】
ステップＳ８では、可視光による外乱があるかどうかを判断し、外乱がある場合にはステップＳ７へ移行し、外乱がない（非常に小さい）場合にはステップＳ９へ移行する。
【００２３】
ステップＳ９では、サーモパイルモジュール２１の全素子が均一な変化をしているかどうかを判断し、均一な変化をしているならばステップＳ１０へ移行し、均一な変化をしていないならばステップＳ７へ移行する。
【００２４】
ステップＳ１０では、全素子への均一な変化に対して補正するデータの演算を行う。
【００２５】
ステップＳ１１では、計測した車室内温度分布のデータを空調制御ユニット４へ出力する。
【００２６】
ステップＳ１２では、測定を継続するかどうかを空調制御ユニット４との通信により判断し、継続する場合にはステップＳ７へ移行し、継続しない場合にはステップＳ１３へ移行する。
【００２７】
ステップＳ１３では、標準発熱体ユニット３のヒーター３２をOFFにする。
【００２８】
［車室内の温度分布測定の精度向上］
実施例１では、横方向１列に素子を配列したサーモパイルモジュール２１により、１６素子で検出される。CPU２４は１６素子のサーモパイルをスキャンし、データをサンプリングし演算により車室内の水平方向の温度分布を測定する。
尚、サーモパイルモジュール２１を垂直方向にスキャンするための移動機構を設ければ、２次元の温度分布測定も可能である。
【００２９】
この測定の際には、サーモパイルモジュール２１の１６素子のいずれかが、標準発熱体ユニット３を検知する。標準発熱体ユニット３は、車室内の雰囲気温度に応じた発熱を行うため、検知する車室内温度に近い温度で発熱する。この発熱温度は、温度センサ３３によりCPU３１で検知され、ヒーター３２を制御することで所定の温度に精度よく保たれる。
よって、サーモパイルモジュール２１で検知する標準発熱体ユニット３の温度をヒーター３２設定温度として較正すれば、非常に精度のよい測定を行うことになるのである。
さらに、実施例１では、シャッター開閉装置３５による標準発熱体ユニット３の赤外線放射をチョッピングつまり特定周波数により間欠化にしている。よって、CPU２４により、検知・処理されるサーモパイルモジュール２１の温度分布が、標準発熱体ユニット３の位置であり、且つ間欠化したチョッピング周波数に同期した信号となっているものを捉えて較正すれば、より外乱の影響を受けない標準発熱体ユニット３の発熱による赤外光で較正することになり、さらに精度が向上する。
【００３０】
また、この較正及び測定を行う際には、可視光センサ２３により、外乱の状態が計測されるため、外乱の状態が計測にふさわしくない状態であると判断される際には、サーモパイルモジュール２１による再測定を行う（ステップＳ８）ため、さらに精度が向上する。
【００３１】
またさらに、可視光センサ２３の検知結果から外乱の状態が計測にふさわしいと判断した場合において、図４の符号５３の部分に示すようにサーモパイルモジュール２１が均一的な変化をした場合には、その変化分を補正し、測定をやめるほどではない、外乱の影響をも取り除くようにし、さらに精度を向上した測定を行う。言い換えて説明すると、赤外線センサユニット２の取付部の側壁などサーモパイルモジュール２１の視野外から入射し、全素子に平均的に加わる外乱に対する補正を行い、影響を除去することで測定の精度を向上させるのである。
なお、図４の符号５１，５２のように特定の素子のみが変化したような場合には、補正は行わない。
【００３２】
このようにして、精度よく、乗員ｈの頭部、標準発熱体ユニット３を含む温度分布画像を得るならば、乗員の頭部位置、温度をより正確に空調制御ユニット４が得ることができ、それに合わせた制御を行うことで、より快適な車内空間にすることになる。
【００３３】
次に、効果を説明する。
【００３４】
実施例１の車両用温度測定装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３５】
(1)１６素子のサーモパイルモジュール２１により車室内で放射される赤外光を検知して温度を分布で測定する赤外線センサユニット２を備えた、車両用温度測定装置１において、サーモパイルモジュール２１の検知対象範囲で、所定の温度で発熱する標準発熱体ユニット３と、サーモパイルモジュール２１による標準発熱体ユニット３の検知結果からサーモパイルモジュール２１の較正を赤外線センサユニット２のCPU２４が行うため、外乱光の影響がある場合においても車室内の温度分布を精度よく測定できる。これにより、乗員の表面温度を正確に測定するとともに、空調の吹き出し口から乗員までの距離もより正確に推定でき、より快適な空調制御を行うことができる。
【００３６】
(2)標準発熱体ユニット３は、車室内雰囲気温度を検知し、かつヒーター３２温度を検知する温度センサ３３と、車室内雰囲気温度に応じてヒーター３２の発熱温度をCPU３１の制御で変更するため、校正を測定する温度に合わせて行い、より精度よく温度測定を行うことができる。
【００３７】
(3)標準発熱体ユニット３は、発熱による赤外線の放射を間欠した放射にするシャッター開閉装置３５を備え、赤外線センサユニット２のCPU２４は、標準発熱体ユニット３のチョッピング周波数に同期した信号を標準発熱体ユニット３の温度検知信号とするため、外乱の影響を受けにくくして、より精度よく温度測定を行うことができる。
【００３８】
(4)赤外線センサユニット２は、横方向に複数の素子を配列したサーモパイルモジュール２１と、外乱光の状態を測定するための可視光センサ２３と、検出データを処理に前記較正手段となるCPU２４とからなり、標準発熱体ユニット３のチョッピング手段は、赤外線センサへの放熱方向に設けたシャッターを開閉して間欠な放熱を行うシャッター開閉装置３５であるため、横方向に配列したサーモパイルモジュール２１で乗員の頭部と標準発熱体ユニット３を捉え、シャッターの開閉で赤外光をチョッピングして、乗員の頭部を含めた車室内の温度を精度よく測定することができる。
【００３９】
以上、本発明の車両用温度測定装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４０】
例えば、実施例１では、可視光センサにより外乱の状態を検知し、外乱の少ない状態で較正・測定を行うようにしているが、外乱の少ない夜間に較正を行うようにしてもよい。
また、実施例１では、説明上、較正と測定を１回の測定に対し行っているが、複数の測定、時間、使用、毎に較正を行うものであってもよく、較正結果は、次の較正が行われるまで保存されるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１の車両用温度測定装置の概略図である。
【図２】実施例１の車両用温度測定装置のブロック図である。
【図３】実施例１の車両用温度測定装置で実行する温度測定・較正の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４】実施例１の車両用温度測定装置のサーモパイルモジュールの各素子と時間、温度の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  車両用温度測定装置
２  赤外線センサユニット
２１  サーモパイルモジュール
２２  アナログフィルタ
２３  可視光センサ
２４  CPU
２５  A/Dコンバータ
２６  通信I/F
３  標準発熱体ユニット
３１  CPU
３２  ヒーター
３３  温度センサ
３４  A/Dコンバータ
３５  シャッター開閉装置
３６  通信I/F
４  空調制御ユニット
５  座席
６  車体
ｈ  乗員
【図１】
2006113025.tif 000003
【図２】
2006113025.tif 000004
【図３】
2006113025.tif 000005
【図４】
2006113025.tif 000006