(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度調節された空調風を送風する空調装置と、
前記空調装置の送風範囲となる領域の赤外線画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された赤外線画像に基づき、前記空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置を検出し、検出した人の顔の位置を基準として、前記空調装置の制御目標を設定して制御指令として出力する制御目標設定装置と、
前記制御目標設定装置からの制御指令に応じて前記空調装置の動作を制御する空調制御装置とを備え、
前記制御目標設定装置は、
人の顔の外側の領域であって、人の顔の代表点を基準に定義される所定の相対領域を送風対象領域として設定する送風対象領域設定手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の顔の代表点の初期位置に対する前記送風対象領域の相対位置関係を表すデータを記憶するデータ記憶手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の顔の位置が初期位置から移動したときに、前記データ記憶手段に記憶されたデータと人の顔の位置の移動量とに基づいて、前記送風対象領域を人の顔の位置の移動に追従させる追従制御手段と、
前記送風対象領域に沿って空調風が順次送風されるように、前記空調装置から送風される空調風の送風方向を変化させる送風方向制御手段とを有すること
を特徴とする空調システム。
【請求項２】
温度調節された空調風を送風する空調装置と、
前記空調装置の送風範囲となる領域の赤外線画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された赤外線画像に基づき、前記空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置を検出し、検出した人の顔の位置を基準として、前記空調装置の制御目標を設定して制御指令として出力する制御目標設定装置と、
前記制御目標設定装置からの制御指令に応じて前記空調装置の動作を制御する空調制御装置と、
データ入力機能を有すると共に人の顔の画像が表示される画像表示装置とを備え、
前記制御目標設定装置は、
前記画像表示装置を用いて入力されたデータに応じた所定の領域を送風対象領域として設定する送風対象領域設定手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の顔の代表点の初期位置に対する前記送風対象領域の相対位置関係を表すデータを記憶するデータ記憶手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の顔の位置が初期位置から移動したときに、前記データ記憶手段に記憶されたデータと人の顔の位置の移動量とに基づいて、前記送風対象領域を人の顔の位置の移動に追従させる追従制御手段と、
前記送風対象領域に沿って空調風が順次送風されるように、前記空調装置から送風される空調風の送風方向を変化させる送風方向制御手段とを有すること
を特徴とする空調システム。
【請求項３】
温度調節された空調風を送風する空調装置と、
前記空調装置の送風範囲となる領域の赤外線画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された赤外線画像に基づき、前記空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置を検出し、検出した人の顔の位置を基準として、前記空調装置の制御目標を設定して制御指令として出力する制御目標設定装置と、
前記制御目標設定装置からの制御指令に応じて前記空調装置の動作を制御する空調制御装置とを備え、
前記制御目標設定装置は、
人の鼻の頭の位置を重心とした逆三角形の領域を送風制限領域として設定する送風制限領域設定手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の鼻の頭の初期位置に対する前記送風制限領域の相対位置関係を表すデータを記憶するデータ記憶手段と、
前記赤外線画像に基づいて検出された人の顔の位置が初期位置から移動したときに、前記データ記憶手段に記憶されたデータと人の顔の位置の移動量とに基づいて、前記送風制限領域を人の顔の位置の移動に追従させる追従制御手段と、
前記送風制限領域の外側に空調風が順次送風されるように、前記空調装置から送風される空調風の送風方向を変化させる送風方向制御手段とを有すること
を特徴とする空調システム。
【請求項４】
前記制御目標設定装置は、前記空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置が移動した場合に、その移動方向側に位置する領域に送風される空調風の送風強度が、移動前の送風強度よりも弱くなるように、前記空調風の送風強度を変化させる空調強度制御手段を更に有すること
を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
車両に搭載されて、車室内の領域を前記空調装置の送風範囲とすること
を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置からの空調風の送風方向や送風強度をユーザの嗜好に合わせて制御する空調システムに関し、特に車両に搭載して好適な空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体等の温体からの放射赤外線を検出する赤外線センサは、半導体技術の発展に伴って近年益々高感度化されてきており、また、安価に作製できるようになってきている。このため、このような赤外線センサは、様々な技術分野での応用が検討されており、例えば、特公平７−１０１１２０号公報にて開示されるように、温度調節された空調風を送風する空調装置の動作制御に赤外線センサを用いる試みもなされている。
【０００３】
この特公平７−１０１１２０号公報にて開示される技術は、人の顔の表面温度が快適さを判断する１つの評価指数となることに着目し、赤外線センサを用いて人の顔の表面温度を測定し、その測定値を基にして空調装置の動作を制御するようにしたものである。このように、快適さが表れる人の顔の表面温度に応じて空調装置の動作を制御することで、ユーザが実際に快適と感じる快適空間が自動制御によって実現されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特公平７−１０１１２０号公報にて開示される技術では、ユーザが存在する位置とは無関係に、空調装置からの空調風の送風方向や送風強度が制御されるので、空調装置からの強い空調風がユーザの顔に直接当たる場合がある。このような場合、特にユーザの目に強い空調風が当たると、ドライアイによる目の疲れを感じたり、コンタクトレンズを使用している場合には強い空調風が当たることでコンタクトレンズがずれたりといった弊害が生じることも想定される。
【０００５】
特に、車両に搭載されて車室内に空調風を送風する空調装置では、このような弊害が適切な運転操作を妨げる要因となることも考えられるので、その対策が強く望まれる。このような弊害に対する対策としては、空調装置からの空調風の送風方向を手動で設定してユーザの顔に直接当たらないようにすることも考えられるが、空調風の送風方向を変えても、ユーザの体が動いたり姿勢に変化が生じた場合には、空調風がユーザの顔に直接当たることもある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、ユーザの顔への送風を制限して、空調風がユーザの目に直接当たることによる弊害を未然に防止しながら、ユーザの嗜好に合った快適な空調制御を行うことができる空調システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空調システムは、空調装置、撮像装置、制御目標設定装置及び空調制御装置を備えて構成される。空調装置は、空調制御装置による制御のもとで、温度調節された空調風を送風する。撮像装置は、空調装置の送風範囲となる領域の赤外線画像を撮像する。制御目標設定装置は、撮像装置により撮像された赤外線画像に基づき、空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置を検出し、検出した人の顔の位置を基準として、少なくとも空調装置から送風される空調風の送風方向又は送風強度を設定する。空調制御装置は、制御目標設定装置からの指令に応じて空調装置の動作を制御する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明に係る空調システムによれば、空調装置の送風範囲となる領域内に存在する人の顔の位置を基準として空調装置からの空調風の送風方向又は送風強度が設定されるので、空調装置からの空調風をユーザの嗜好に合ったかたちで送風することができる。特に、送風範囲となる領域内に存在する人の顔を避けて送風し、又は送風範囲となる領域内に存在する人の顔に送風される空調風の送風強度が他の位置に送風される空調風の送風強度よりも弱くなるように設定すれば、ユーザの目に強い空調風が当たってユーザがドライアイによる目の疲れを感じたり、コンタクトレンズがずれたりといった弊害を生じさせることなく、ユーザの嗜好に合った快適な空調制御を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、ここでは車両に搭載されて車室内に空調風を送風する車載空調システムに本発明を適用した例について具体的に説明するが、本発明は、車両に搭載される車載空調システムに限らず、建物に設置されて居室内に空調風を送風する空調システム等、あらゆる空調システムに対して有効に適用可能である。
【００１０】
本発明を適用した車載空調システムの一構成例を図１に模式的に示す。この図１に示す車載空調システム１は、空調装置２と、赤外線カメラ（撮像装置）３と、制御目標設定装置４と、空調制御装置５と、画像表示装置６とを備えて構成される。
【００１１】
空調装置２は、車両の車室内に温度調節された空調風を送風するものであり、内外気が選択的に導入される空調ダクト７を有している。この空調ダクト７内には、送風ファン８や熱交換器９等が配設されている。
【００１２】
送風ファン８は、ファンモータ８ａの駆動によって回転し、空調ダクト７内に導入された空気を熱交換器９に吹き付けて空調ダクト７の出口側へと送るようになっている。ファンモータ８ａは、空調制御装置５によって駆動制御されるようになっており、これにより空調ダクト７内を流れる空気の流量、すなわち、空調ダクト７から車室内へと送られる空調風の送風強度が調整されるようになっている。
【００１３】
熱交換器９は、空調ダクト７内を流れる空気の熱を冷媒に吸熱させて、空調ダクト７内を流れる空気を冷風にするものである。冷媒は、コンプレッサ１０から吐出され、図示しない車室外の熱交換器にて放熱されて膨張弁にて膨張された上で熱交換器９へと供給されるようになっている。コンプレッサ１０は、空調制御装置５によって動作制御されるようになっており、これにより空調ダクト７内を流れる空気の温度、すなわち、空調ダクト７から車室内へと送られる空調風の温度が調整されるようになっている。なお、エンジンの排熱を利用して発熱するヒータコアを空調ダクト７内に配設した場合には、このヒータコアにて加熱される空気の流量を制御することでも空調風の温度が調整されることになる。
【００１４】
空調ダクト７の出口には、この空調ダクト７から車室内へと送られる空調風の送風方向を調整するための風向き調整板１１が設けられている。この風向き調整板１１は、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３によって２軸方向に駆動されるようになっている。Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３は、空調制御装置５によって駆動制御されるようになっており、これにより空調ダクト７から車室内へと送られる空調風の送風方向が調整されるようになっている。
【００１５】
赤外線カメラ３は、空調装置２の送風範囲となる車室内における所定の領域（以下、空調対象領域という。）の赤外線画像を撮像するものである。この赤外線カメラ３は、空調対象領域を正面から撮像可能となるように車両の適所に固定した状態で設置され、空調対象領域からの放射赤外線を赤外線センサで検出して、空調対象領域の様子をその温度に応じて明るさの異なる赤外線画像として出力するようになっている。この赤外線カメラ３から出力された空調対象領域の赤外線画像は、制御目標設定装置４及び画像表示装置６へと供給される。
【００１６】
制御目標設定装置４は、赤外線カメラ３から供給される空調対象領域の赤外線画像に基づいて、空調対象領域に存在する人、すなわち車両の乗員の顔の位置を検出し、検出した乗員の顔の位置を基準として、空調装置２から車室内の空調対象領域へと送風される空調風の送風方向や送風強度を設定するものである。そして、この制御目標設定装置４は、設定した送風方向や送風方向で空調装置２から空調風が送風されるように、空調制御装置５に対して制御指令を供給するようになっている。なお、この制御目標設定装置４による具体的な処理内容については、詳細を後述する。
【００１７】
空調制御装置５は、制御目標設定装置４から供給される制御指令に応じて、空調装置２の動作を制御するものである。具体的には、この空調制御装置５は、制御目標設定装置４からの制御指令に応じて送風ファン８のファンモータ８ａを駆動制御することで、空調装置２から空調対象領域に送風される空調風の送風強度が、制御目標設定装置４により設定された送風強度と一致するように、その送風強度を調整する。また、空調制御装置５は、制御目標設定装置４からの制御指令に応じてＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御することで、空調装置２から空調対象領域に送風される空調風の送風方向が制御目標設定装置４により設定された送風方向と一致するように、その送風方向を調整する。また、空調制御装置５は、コンプレッサ１０を動作制御し、また、必要に応じてヒータコアにて加熱される空気の流量を制御することで、空調装置２から空調対象領域に送風される空調風の温度を調整する。
【００１８】
画像表示装置６は、赤外線カメラ３から供給される空調対象領域の赤外線画像を表示して、車両の乗員に提示するものである。また、この画像表示装置６は、例えばタッチパネル方式のデータ入力機能を有しており、車両の乗員が赤外線画像を参照しながら各種データ入力を行えるようになっている。
【００１９】
ここで、以上のように構成される車載空調システム１において、空調装置２から車室内の空調対象領域へと送風される空調風の送風方向や送風強度を設定する制御目標設定装置４の処理内容について、具体的な例を挙げながら詳細に説明する。ここでは、空調対象領域内における乗員の顔の位置に対して予め設定された所定の位置関係を有する相対領域を送風対象領域として自動設定し、この送風対象領域に空調装置２からの空調風が送風されるように空調風の送風方向を設定する場合について説明する。
【００２０】
車両の乗員を中心とした空調対象領域を赤外線カメラ３により正面から撮像した場合、例えば図２に示すような赤外線画像が得られることになる。すなわち、車両の乗員は体温を有する温体であるので、この乗員の皮膚が露出している顔から首にわたる部分の温度が最も高く、赤外線画像ではこの露出部分が最も明るく（白く）表現されることになる。そして、皮膚から浮いている髪の毛や衣服の部分は、露出部分よりも温度が低いので、赤外線画像では露出部分よりも暗く表現される。また、乗員の背景となる車室内空間の温度は、通常、乗員の体温よりも低いので、赤外線画像ではこの背景が最も暗く表現されることになる。
【００２１】
以上のような赤外線画像の画像信号は、乗員の顔を表す画素の輝度レベル（電圧値）が他の部分に比べて著しく高くなっているので、図２のＸ軸上における各画素の輝度レベルをサンプリングすると図３（ａ）に示すような輝度分布が得られ、図２のＹ軸上における各画その輝度レベルをサンプリングすると図３（ｂ）に示すような輝度分布が得られることになる。そして、図３（ａ）の輝度分布で示される各画素の輝度レベルを所定の閾値と比較することで、閾値以上の輝度レベルを有する画素が、図２のＸ軸上における乗員の顔を表す画素として特定できる。また、図３（ｂ）の輝度分布で示される各画素の輝度レベルを所定の閾値と比較することで、閾値以上の輝度レベルを有する画素が、図２のＹ軸上における乗員の顔を表す画素として特定できる。これら閾値以上の輝度レベルを有する画素は、乗員の顔の大きさに応じて図２のＸ軸方向及びＹ軸方向に連続してサンプリングされ、図３（ａ）及び図３（ｂ）の輝度分布上で所定の幅を有することになる。したがって、この幅の中心α、βをそれぞれ算出することで、乗員の顔の中心座標（α，β）を求めることができる。
【００２２】
制御目標設定装置４は、以上のような手法により空調対象領域内に存在する乗員の顔の中心座標（α，β）を求め、この中心座標（α，β）を中心とした所定の領域を乗員の顔の位置として検出する。なお、この乗員の顔の中心座標（α，β）は、乗員が姿勢を変えて顔の位置が移動する度に変化するものであるが、制御目標設定装置４は、赤外線カメラ３により撮像された最新の赤外線画像を基に以上のような処理を繰り返し行うことで、乗員の姿勢変化に伴って顔の位置が移動した場合でも、移動後の乗員の顔の位置を適切に検出できるようになっている。
【００２３】
また、制御目標設定装置４は、空調対象領域内における乗員の顔の位置に対して所定の位置関係を有する相対領域を、空調装置２からの空調風を送風する送風対象領域として自動設定する。具体的には、制御目標設定装置４は、例えば図４（ａ）に示すように、乗員の顔の中心座標（α，β）に対して予め設定された所定の距離だけ離れた円環状の相対領域、すなわち、乗員の顔の外側に位置する円環状の相対領域を送風対象領域として設定する。そして、この送風対象領域に沿って空調装置２からの空調風が送風されるように、空調風の送風方向を設定する。この送風対象領域は、乗員の顔の位置に対する相対領域であるので、図４（ｂ）に示すように、乗員が姿勢を変えて顔の位置が移動した場合には、この送風対象領域も顔の位置の移動に追従して移動することになる。なお、車両の乗員はその着座位置が座席により限定されており、乗員の顔の移動量がそれ程大きくなることがないので、乗員の顔の位置が移動しても空調装置２からの空調風を比較的正確に送風対象領域に送風させることができる。
【００２４】
また、制御目標設定装置４は、予め設定された条件等に応じて、送風対象領域に送風される空調風の送風強度を設定する。この場合、送風対象領域内の特定の部分での送風強度を他の部分の送風強度より強くしたり、或いは弱くしたりといったように、送風対象領域に送風される空調風の送風強度をきめ細かく設定することも可能である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、送風対象領域に送風される空調風の中心移動軌跡を矢印で示し、その送風強度を矢印の太さで示している。
【００２５】
制御目標設定装置４は、以上のような処理により空調装置２から送風される空調風の送風方向や送風強度を設定すると、その設定内容を１つの制御メニューとして集約し、この制御メニューを例えば内部メモリ等に保存しておく。そして、例えば乗員の操作入力等によって空調装置２が起動されたときに、内部メモリ等に保存した制御メニューを読み出して、空調制御装置５に対してこの制御メニューに沿った制御指令を供給する。このとき、制御目標設定装置４は、赤外線カメラ３により撮像された赤外線画像を基に、空調対象領域内に存在する乗員の顔の現在位置を検出して、この乗員の顔の現在位置を基準に目標とする空調風の送風方向や送風強度を求め、これに応じた制御し例を空調制御装置５に供給する。そして、空調制御装置５がこの制御指令に応じて空調装置２の動作を制御することで、制御目標設定装置４により設定された空調風の送風方向や送風強度が再現され、所望の送風対象領域に所望の送風強度で空調風が送風されることになる。
【００２６】
なお、以上は、乗員の顔の外側に位置する円環状の相対領域を送風対象領域として設定した具体例を説明したが、送風対象領域は、乗員の顔の位置に対して所定の位置関係を有する相対領域であれば、如何なる領域に設定されてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、乗員の顔の外側に位置する比較的広い矩形領域を送風対象領域として設定してもよいし、また、図５（ｂ）に示すように、乗員の顔の上下に位置する比較的広い帯状領域を送風対象領域として設定してもよい。
【００２７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、比較的広い領域を送風対象領域として設定した場合、空調装置２から送風される空調風にはある程度の広がりが存在するので、送風対象領域をきっちりとスキャンしなくとも平均的な送風が可能である。したがって、制御目標設定装置４は、比較的広い領域を送風対象領域として設定した場合でも、例えば図５（ｂ）の矢印で示すように、送風対象領域を大まかに塗りつぶすように空調風の送風方向を設定しておけばよい。このように空調風の送風方向を設定した場合には、空調風に穏やかな脈動が生ずるので自然に近い感覚が得られることになる。また、制御目標設定装置４は、例えば図５（ｂ）の矢印で示すように、送風対象領域を複数回スキャンすることで送風対象領域全体に空調風が送風されるように、空調風の送風方向を設定するようにしてもよい。
【００２８】
次に、乗員の姿勢変化に伴って顔の位置が移動した場合に、その移動に合わせて実際に空調装置２から送風される空調風の送風方向を変化させて、所望の送風対象領域に空調風を送風させる処理の流れについて、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２９】
まず、乗員の操作入力等によって空調装置２が起動されると、制御目標設定装置４が、ステップＳ１−１において、内部メモリ等に保存しておいた制御メニューを読み出し、ステップＳ１−２において、設定した空調風の送風方向及び送風強度を示す一連の送風目標データを展開する。この送風目標データは、例えば、赤外線カメラ３の視野を縦横複数のエリア（例えば４８×３２のエリア）に区切って、各エリアの座標位置を送風目標座標として表すと共に、各送風目標座標に対して例えば４段階の送風強度を表すデータ（２ビット）を付加し、ｎ番目のデータが（Ｘｎ，Ｙｎ，送風強度）となるようなデータ構造とされ、制御メニューに組み込まれている。ここで、上述した送風対象領域に相当するエリアは送風強度として１以上のデータ（送風有り）が与えられており、送風対象領域以外の領域に相当するエリアは、送風強度が０（送風無し）となっている。また、送風対象領域に相当する各エリアの送風目標座標は、乗員の顔の中心座標が初期値（α０，β０）であることを前提とした仮想的な座標である。
【００３０】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ１−３において、赤外線カメラ３により撮像された空調対象領域の赤外線画像を基に、現時点における乗員の顔の中心座標（α，β）を求める。ここで、乗員の姿勢変化に伴って顔の位置が移動した場合には、この中心座標（α，β）は、その移動量分だけ初期値（α０，β０）から変化することになる。そこで、制御目標設定装置４は、次にステップＳ１−４において、現時点における乗員の顔の中心座標（α，β）の初期値（α０，β０）からの偏差（Δα，Δβ）を算出し、ステップＳ１−５において、ステップＳ１−２で展開した送風目標データのうちで、送風対象領域に相当するエリアの送風目標座標を偏差（Δα，Δβ）分シフトさせて、現時点における乗員の顔の位置に即した送風目標データとする。そして、制御目標設定装置４は、この送風目標データに応じた制御指令を空調制御装置５に供給する。
【００３１】
空調制御装置５は、制御目標設定装置４から送風目標データに応じた制御指令が供給されると、ステップＳ１−６において、制御目標設定装置４からの制御指令に応じて、空調装置２の送風ファン８のファンモータ８ａを駆動制御すると共に、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御して風向き調整板１１の角度を調整する。ここで、空調装置２の風向き調整板１１の角度は、赤外線カメラ３の視野を分割した各エリアに対応させて変更可能なように予め調整されている。これにより、空調装置２からの空調風が、所望の送風対象領域に所望の送風強度で送風され、乗員の顔の位置が移動した場合でも、乗員の顔に対して常に同一状態での空調を実現することができる。
【００３２】
空調制御装置５が空調装置２の動作制御を行っている間、例えば乗員の操作入力等により空調装置２の動作を停止する旨の指示があるかどうかが常時監視されている（ステップＳ１−７）。そして、空調装置２の動作を停止する旨の指示があると、以上の一連の処理が終了する。一方、空調装置２の動作を停止する旨の指示がない場合には、空調装置２の動作を停止する旨の指示があるまでステップＳ１−２以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００３３】
以上説明したように、本発明を適用した車載空調システム１では、車両の乗員の顔の位置を基準として送風対象領域を設定し、この送風対象領域に空調装置２から所望の強さの空調風が送風されるように、空調装置２の送風方向及び送風強度が調整されるようになっているので、乗員の顔の位置を避けるように送風対象領域を設定することで、例えば乗員の目に強い空調風が当たって乗員がドライアイによる目の疲れを感じたり、コンタクトレンズがずれたりといった弊害を生じさせることなく、乗員の嗜好に合った快適な空調制御を行うことができる。
【００３４】
特に、この車載空調システム１では、乗員の顔の位置に対して所定の位置関係を有する相対領域を送風対象領域として設定するようにしており、乗員が姿勢を変えて顔の位置が移動した場合には、この送風対象領域も顔の位置の移動に追従して移動することになるので、乗員が姿勢を変えた際にも以上のような弊害が生じる不都合を確実に防止することができる。
【００３５】
また、この車載空調システム１では、予め設定された条件に基づいて送風対象領域を自動設定するようになっているので、車両の乗員に煩雑な操作を要求することなく快適な空調制御を行うことができる。
【００３６】
なお、以上は、空調風を吹き出す送風口が１つである場合を想定して説明したが、図７に示すように、乗員に対して左右の２箇所にそれぞれ送風口１４ａ，１４ｂが設けられている場合には、送風対象領域を左右に２分割し、上述した一連の送風目標データのうちで送風対象領域の左側のデータに基づいて左側の送風口１４ａのＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御し、右側のデータに基づいて右側の送風口１４ｂのＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御して、送風対象領域への送風を左右の送風口１４ａ，１４ｂで分担させるようにしてもよい。この場合には、各送風口１４ａ，１４ｂから送風対象領域までの距離が短くなるので、効率的で高精度な空調制御が行えることになる。
【００３７】
特に、左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂから空調風を送風する場合には、各送風口１４ａ，１４ｂからの空調風が送風対象領域において対角となる位置関係を維持しながら、送風対象領域に沿ってそれぞれ移動するようにＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御すれば、より効率的な空調制御が可能となる。
【００３８】
左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂから空調風を送風する場合の処理内容について具体的な例を挙げて説明すると、例えば、まず図８に示すように、送風対象領域を左右に２分割して左右それぞれの送風口１４ａ，１４ｂが分担する領域を決定する。次に、各送風口１４ａ，１４ｂが分担する領域の中から、各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の移動始点を設定する。図８に示す例では、Ｙ軸中心を通るＸ軸上に位置する送風対象領域の左右両端の点を移動始点Ｐ１，Ｐ２として設定している。
【００３９】
次に、左側の送風口１４ａから送風される空調風は、その中心がＸ軸から下へ１０度の方向に一定速度Ｖで移動し、右側の送風口１４ｂから送風される空調風は、その中心がＸ軸から上へ１０度の方向に一定速度Ｖで移動するように、各送風口１４ａ，１４ｂのＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御すると共に、逐次、各座標における送風強度を表すデータに従ってファンモータ８ａを駆動制御する。
【００４０】
そして、各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の中心が送風対象領域のエッジに到達すると、送風対象領域外の座標の送風目標データでは送風強度を表すデータが０（送風無し）となっているので、送風対象領域のエッジにて各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の移動方向を９０度変化させて、更に一定速度Ｖで移動させながら送風を行う。以上の処理を継続的に行うことで、左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂからの空調風を送風対象領域のほぼ全域に亘って効率的にスキャンさせることができ、効率的且つ高精度な空調制御を行うことが可能となる。
【００４１】
ここで、左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂから空調風を送風する場合の処理の流れについて、図９のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。
【００４２】
まず、乗員の操作入力等によって空調装置２が起動されると、上述した送風口が１つの場合の例と同様に、制御目標設定装置４が、ステップＳ２−１において、内部メモリ等に保存しておいた制御メニューを読み出し、ステップＳ２−２において、設定した空調風の送風方向及び送風強度を示す一連の送風目標データを展開する。
【００４３】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ２−３において、送風対象領域の送風目標データを左側の送風口１４ａが分担する領域のデータと、右側の送風口１４ｂが分担する領域のデータとに分類し、各領域毎に、各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の移動始点となる座標位置の送風目標座標（Ｘａ０，Ｙａ０）、（Ｘｂ０，Ｙｂ０）をそれぞれ抽出する。
【００４４】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ２−４において、各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の移動速度を一定速度Ｖとして、その移動量ΔＸａ，ΔＹａ、ΔＸｂ，ΔＹｂをそれぞれ算出する。ここで、Ｘ軸方向の移動量はＶ・ｔ・ｃｏｓθ（θは移動方向のＸ軸，Ｙ軸に対する角度）で求められ、Ｙ軸方向の移動量はＶ・ｔ・ｓｉｎθで求められる。
【００４５】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ２−５において、前回の処理で算出した空調風の送風位置座標（最初の処理では空調風の移動始点の座標）にステップＳ２−４で算出した移動量を加算して、各送風口１４ａ，１４ｂから送風される空調風の今回の送風目標座標（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）を算出する。この送風目標座標（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）は、乗員の顔の中心座標が初期値（α０，β０）であることを前提とした仮想的な座標である。
【００４６】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ２−６において、赤外線カメラ３により撮像された空調対象領域の赤外線画像を基に、現時点における乗員の顔の中心座標（α，β）を求め、ステップＳ２−７において、現時点における乗員の顔の中心座標（α，β）の初期値（α０，β０）からの偏差（Δα，Δβ）を算出する。そして、ステップＳ２−８において、ステップＳ２−４で算出した送風目標座標を偏差（Δα，Δβ）分シフトさせて、現時点における乗員の顔の位置に即した送風目標データとする。
【００４７】
次に、制御目標設定装置４は、ステップＳ２−９において、ステップＳ２−８で得られた送風目標データのうち、送風強度を示すデータが０（送風無し）となっているかどうかを判断する。そして、送風強度を示すデータが０となっている場合には、ステップＳ２−１０において、空調風の移動方向を例えば９０度変更した後、ステップＳ２−４に戻って、それ以降の処理を繰り返し行う。
【００４８】
一方、送風強度を示すデータが１以上（送風有り）となっている場合には、この送風目標データに応じた制御指令が、制御目標設定装置４から空調制御装置５へと供給され、空調制御装置５が、ステップＳ２−１１において、制御目標設定装置４からの制御指令に応じて、空調装置２の送風ファン８のファンモータ８ａを駆動制御すると共に、左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂのＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１３を駆動制御して、各送風口１４ａ，１４ｂに設けられた風向き調整板１１の角度を調整する。これにより、空調装置２からの空調風が、送風対象領域の目的とする位置に所望の送風強度で送風されることになる。
【００４９】
空調制御装置５が空調装置２の動作制御を行っている間、例えば乗員の操作入力等により空調装置２の動作を停止する旨の指示があるかどうかが常時監視されている（ステップＳ２−１２）。そして、空調装置２の動作を停止する旨の指示があると、以上の一連の処理が終了する。一方、空調装置２の動作を停止する旨の指示がない場合には、空調装置２の動作を停止する旨の指示があるまでステップＳ２−４以降の処理が繰り返し行われることになり、以上の処理が繰り返し行われることで、左右２箇所の送風口１４ａ，１４ｂからの空調風を送風対象領域のほぼ全域に亘って効率的にスキャンさせることができる。
【００５０】
以上、本発明を適用した車載空調システム１について、予め設定された条件に基づいて制御目標設定装置４が送風対象領域を自動設定するようにした例を挙げて具体的に説明したが、制御目標設定装置４は、車両の乗員による操作入力に応じて送風対象領域を設定するようにしてもよい。この場合、車載空調システム１は、例えばタッチパネル方式等のデータ入力機能を有する画像表示装置６を備えているので、この画像表示装置６を利用して乗員に送風対象領域を設定するための操作入力を行わせるようにすればよい。
【００５１】
具体的には、例えば図１０に示すように、車両の乗員は画像表示装置６のタッチパネル上で送風対象領域として設定したい箇所を指で触れることで、この箇所を送風対象領域とするための操作入力を行う。この場合、タッチパネル上で乗員が触れた箇所は、色を変化させたり濃淡のコントラストをつけたりといった処理を行うことが望ましい。これにより、乗員が自らの操作入力内容を画面上で確認でき、誤操作等を未然に防止できる。また、この場合、例えばタッチパネル上の所望の箇所を２回触れると（図１０中の領域Ａ１）、その箇所での送風強度が１段強く設定され、所望の箇所を３回触れると（図１０中の領域Ａ２）、その箇所での送風強度が更にもう１段強く設定されるといったように、送風強度の設定入力もタッチパネル上で行えるようにすることが望ましい。これにより、送風対象領域に送風される空調風の送風強度を極めて簡便な操作できめ細かく設定することが可能となる。
【００５２】
以上のように、画像表示装置６を利用して乗員が送風対象領域を設定するための操作入力を行うようにすれば、画像表示装置６には上述したように赤外線カメラ３から供給される空調対象領域の赤外線画像が表示されるようになっているので、車両の乗員は、この画像表示装置６に表示される赤外線画像で自分の顔の位置を確認しながら操作入力を行うことができ、所望の送風対象領域を直感的に設定することが可能となる。また、乗員の操作入力に応じて所望の送風対象領域が設定されるので、より乗員の嗜好に沿った快適な空調制御が実現できる。
【００５３】
なお、乗員の操作入力に応じて設定される送風対象領域は、上述したように乗員の顔の位置を基準とした相対領域であるので、画像表示装置６には、必ずしも赤外線カメラ３により撮像された実際の赤外線画像をそのまま表示させる必要はなく、例えば、人の顔をデフォルメして示すポンチ絵等を画像表示装置６に表示させるようにしてもよい。また、このようなポンチ絵の顔中心に、赤外線カメラ３により撮像された実際の赤外線画像における乗員の顔の中心座標を一致させて、画像表示装置６に表示させるようにしてもよい。
【００５４】
以上、本発明を適用した車載空調システム１について、車両の乗員の顔の位置を基準に送風対象領域を設定し、この送風対象領域に空調装置２からの空調風を送風させることで、乗客の顔に空調風が当たらないようにした例を挙げて具体的に説明したが、乗員の顔の位置を送風制限領域として設定し、この送風制限領域の外側に空調装置２からの空調風を送風させることで、乗員の顔に空調風が当たらないようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、例えば図１１に示すように、赤外線カメラ３で撮像された空調対象領域の赤外線画像を基にして、制御目標設定装置４が、乗員の顔の中心とみなされる鼻の頭を検出し、この乗員の鼻の頭を重心とした例えば逆三角形の領域を送風制限領域Ａ３として設定する。そして、制御目標設定装置４は、空調装置２からの空調風がこの送風制限領域Ａ３を避けてその外側に送風されるように、空調制御装置５に対して制御指令を供給するようにする。そして、空調制御装置５がこの制御指令に応じて空調装置２の動作を制御する。これにより、乗員の顔に空調風が当たらないような空調制御が可能となる。
【００５６】
この例では、乗員の鼻の頭を乗員の顔の中心位置と仮定し、この乗員の鼻の頭を基準にして送風制限領域Ａ３を設定するようにしている。乗員の顔の中で、鼻の頭は他の部分に比べて温度が低くなっているので、赤外線画像では、図１１に示したように、乗員の顔の中で鼻の頭に相当する部分だけ若干暗く表現されることになる。したがって、この赤外線画像において、乗員の鼻の位置を通るＸ軸上における各画素の輝度レベルは、図３（ａ）に示したような分布となり、乗員の鼻の位置を通るＹ軸上における各画素の輝度レベルは、図３（ｂ）に示したような分布となる。そして、これら図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した輝度分布において、乗員の顔を表す（輝度レベルが高い）連続した画素の中で、輝度レベルが若干低くなっている画素が鼻の頭に相当するものであり、この画そのＸ軸上及びＹ軸上の位置Ｐ、Ｑから、乗客の鼻の頭の座標（Ｐ，Ｑ）が簡単に求められる。
【００５７】
制御目標設定装置４は、以上のような手法により乗員の鼻の頭の座標（Ｐ，Ｑ）を求め、この座標（Ｐ，Ｑ）を重心においた所定の領域、例えば乗客の顔の大きさに対応した逆三角形の領域を送風制限領域Ａ３として設定する。そして、制御目標設定装置４が、この送風制限領域Ａ３の外側に空調装置２からの空調風を送風させるような制御指令を空調制御装置５に供給し、空調制御装置５がこの制御指令に応じて空調装置２の動作を制御する。なお、送風制限領域Ａ３は、乗員の鼻の座標（Ｐ，Ｑ）を重心とした領域であるので、乗員が姿勢を変えて顔の位置が移動した場合には、この送風制限領域Ａ３も顔の位置の移動に追従して移動することになる。したがって、乗員が姿勢を変えて顔の位置が移動した場合であっても、乗員の顔への送風を効果的に制限することができる。特に、この例では、予め設定された所定の条件や乗員の操作入力等に基づく送風対象領域の設定を行う必要がないので、極めて簡便な処理で、乗員の顔への送風を制限した空調制御が実現できる。
【００５８】
なお、以上は、車載空調システム１が、乗員の顔の位置を正確に検出し得る十分な解像度を有する赤外線カメラ３を備えていることを前提に説明したが、赤外線カメラ３の解像度が低く、この赤外線カメラ３により撮像された赤外線画像から乗員の顔の位置を正確に検出することが困難な場合には、乗員の顔の位置が移動した場合に、その移動方向側に位置する領域に送風される空調風の送風強度が、移動前の送風強度よりも弱くなるように、空調風の送風強度を設定することが望ましい。
【００５９】
このような制御を行うようにすれば、乗員の顔の位置が正確に検出できないことに起因して、空調風の送風方向に誤差が生じた場合であっても、乗員の顔に強い空調風が当たる不都合を未然に防止することができる。したがって、車載空調システム１の赤外線カメラ３として、解像度の低い安価なカメラを用いることも可能となり、コスト的に有利なシステムを構築することができる。
【００６０】
また、以上は、本発明を適用した車載空調システム１について、空調装置２からの空調風が空調対象領域内の乗員を避けて送風するように、空調風の送風方向を調整する場合を例に挙げて具体的に説明したが、乗員の顔に強い空調風が当たることを防止する観点からは、乗員の顔に向けて送風される空調風の送風強度を他の位置に送風される空調風の送風強度よりも弱くするように、空調風の送風強度を調整するようにしてもよい。
【００６１】
この場合、空調装置２からの空調風は、例えば、空調対象領域の全体を順次スキャンするようにその送風方向が設定され、赤外線カメラ３により撮像された赤外線画像を基に検出された乗員の顔の位置と空調風の送風方向とが一致する場合に、空調風の送風強度が弱められる。この例のように、乗員の顔に向けて送風される空調風の送風強度を他の位置に送風される空調風の送風強度よりも弱くするようにした場合でも、例えば乗員の目に強い空調風が当たって乗員がドライアイによる目の疲れを感じたり、コンタクトレンズがずれたりといった弊害を生じさせることなく、乗員の嗜好に合った快適な空調制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車載空調システムを模式的に示すシステム構成図である。
【図２】前記車載空調システムが備える赤外線カメラにより撮像された赤外線画像の一例を示す図である。
【図３】前記赤外線画像を構成する各画素の輝度レベルの分布を示す図であり、（ａ）は図２におけるＸ軸上の各画素の輝度分布を示し、（ｂ）は図２におけるＹ軸上の各画素の輝度分布を示している。
【図４】乗客の顔の位置を基準に設定された送風対象領域を示す図であり、（ａ）は乗客の顔の中心から所定距離離れた円環状の領域を送風対象領域として設定した例を示し、（ｂ）は乗客の顔の位置が移動した場合にそれに応じて送風対象領域が移動する様子を示している。
【図５】乗客の顔の位置を基準に設定された送風対象領域の他の例を示す図であり、（ａ）は乗員の顔の外側に位置する比較的広い矩形領域を送風対象領域として設定した例を示し、（ｂ）は乗員の顔の上下に位置する比較的広い帯状領域を送風対象領域として設定した例を示している。
【図６】乗員の顔の位置が移動した場合に、その移動に合わせて空調風の送風方向を変化させて、所望の送風対象領域に空調風を送風させる一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】前記車載空調システムにおいて、空調風を吹き出す送風口が車両の乗員に対して左右の２箇所にそれぞれ設けられた例を説明するための模式図である。
【図８】前記車載空調システムにおいて、左右２箇所の送風口から空調風を送風する場合の処理内容について説明する図である。
【図９】前記車載空調システムにおいて、左右２箇所の送風口から空調風を送風する場合の一連の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】前記車載空調システムにおいて、画像表示装置のタッチパネル上で送風対象領域を設定するための操作入力を行う方法について説明する図である。
【図１１】  前記車載空調システムにおいて、乗員の鼻の頭を重心とした逆三角形の領域を送風制限領域として設定した例を示す図である。
【符号の説明】
１  車載空調システム
２  空調装置
３  赤外線カメラ（撮像装置）
４  制御目標設定装置
５  空調制御装置
６  画像表示装置
８  送風ファン
８ａ  ファンモータ
１１  風向き調整板
１２  Ｘ軸モータ
１３  Ｙ軸モータ
１４ａ，１４ｂ  送風口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003952852.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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