人体検知装置及び表示装置
【課題】 一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能な赤外線式の人体検知装置を提供する。
【解決手段】 人体検知装置１は、焦電型赤外線センサ１０と、照度センサ１２と、人の有無及び非接触の操作入力の有無を検知する信号処理ユニット２０とを備えている。信号処理ユニット２０は、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号を増幅する増幅率可変の増幅部２１、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知部２３、及び、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、増幅部２１の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させて、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える切替部２４を有している。
【解決手段】 人体検知装置１は、焦電型赤外線センサ１０と、照度センサ１２と、人の有無及び非接触の操作入力の有無を検知する信号処理ユニット２０とを備えている。信号処理ユニット２０は、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号を増幅する増幅率可変の増幅部２１、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知部２３、及び、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、増幅部２１の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させて、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える切替部２４を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線式の人体検知装置、及び該人体検知装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの赤外線放射体から入射される赤外線の変化量に応じた電気信号を出力する焦電型赤外線センサを利用して、人体などの有無や移動方向を検知する赤外線式人体検知装置が従来から知られており、例えばセキュリティや家電製品などの分野において使用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ここで、特許文献１には、赤外線センサを利用した人体検知機能を有するデジタルフォトフレームが開示されている。このデジタルフォトフレームは、赤外線センサを用いて付近に人がいるか否かを判断して、人がいるときには写真を表示し、人がいないときには電力供給を停止する節電モードに移行する。
【０００３】
また、特許文献２には、デュアル素子の焦電型赤外線センサを用いた非接触入力装置が記載されている。この非接触入力装置では、デュアル素子の焦電型赤外線センサから出力される信号について正極性信号と負極性信号のどちらが先に出力されたかを判定することにより、非接触入力の有無に加え、人体（例えば掌など）の移動方向を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６９３８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周囲の人の有無を検知する人体検知機能では、比較的長い検知距離（数ｍ程度）が要求される。そのため、特許文献１記載の人体検知に適した感度の赤外線センサを用いて人の掌などによる非接触入力を検知しようとすると、掌以外の動き、例えば、入力を行っている人の後ろにいる関係の無い人の動きにも反応してしまい、誤入力を生じるおそれがある。一方、掌などによる非接触の操作を検知する非接触入力機能では、上述したような誤入力を防止する観点から、検知距離は比較的短い（数ｃｍ〜数十ｃｍ程度）ことが望ましい。そのため、特許文献２記載の非接触入力装置を人体検知に利用しようとすると、人の有無を検知できる検知範囲が狭くなり、例えば、部屋の中で数ｍ離れた所にいる人を検知できないおそれがある。このように、従来、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能な赤外線式の人体検知装置及び該人体検知装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る人体検知装置は、赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する焦電型赤外線センサと、周囲の明るさに応じた検出信号を出力する光センサと、焦電型赤外線センサから出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、当該検出信号に基づいて人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知手段と、光センサから出力される検出信号の変化に応じて、検知手段の動作モードを切替える切替手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る人体検知装置によれば、光センサの検出信号の変化に応じて、人体検知機能を発揮する人体検知モードと非接触入力機能を発揮する非接触入力モードが切替えられる。よって、光センサにより検知される明るさを変化させることにより、２つの動作モード、すなわち人体検知モードと非接触入力モードとを切替えることができる。その結果、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る人体検知装置では、上記切替手段が、光センサから出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、検知手段の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替えることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、例えば、ユーザが自分の掌を光センサにかざすことにより、光センサによって検知される明るさを低下させて、動作モードを非接触入力モードに切替えることができる。
【００１１】
本発明に係る人体検知装置は、増幅率を可変することができ焦電型赤外線センサから出力される検出信号を増幅する増幅器を備え、上記切替手段が、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、増幅器の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させることが好ましい。
【００１２】
この場合、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、増幅器の増幅率が下げられる。そのため、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサの検出距離が人体検知モードよりも短くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出距離を、離れた人体の影響を受けることがない非接触入力に適した距離に切替えることができる。一方、人体検知モードでは、増幅器の増幅率が非接触入力モード時よりも大きいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モード時よりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００１３】
また、本発明に係る人体検知装置では、検知手段が、焦電型赤外線センサから出力される検出信号が所定の閾値を超えるか否かによって人体及び操作入力の有無を検知し、切替手段が、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、上記所定の閾値を、人体検知モードの場合よりも大きくすることが好ましい。
【００１４】
この場合、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、人体及び操作入力の有無を判断する際の閾値が大きくされる。そのため、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサの検出信号が大きい人体（人体の一部を含む）、すなわち焦電型赤外線センサに近い人体のみが検知される。よって、焦電型赤外線センサから離れた人体の影響を受けることなく、誤入力を防止することが可能となる。一方、人体検知モードでは、閾値が非接触入力モード時よりも小さいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モードよりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００１５】
本発明に係る人体検知装置では、上記焦電型赤外線センサが、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプの焦電型赤外線センサであることが好ましい。
【００１６】
デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、赤外線放射体の移動方向が逆になると検出信号の極性が反転するという特性を有している。そのため、本発明に係る人体検知装置によれば、人体（人体の一部を含む）の有無に加え、人体の移動方向も判別することができる。よって、非接触の操作の有無に加え、移動方向の情報も含んだ操作入力を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明に係る人体検知装置では、焦電型赤外線センサと光センサとが、互いに並んで配置されていることが好ましい。このようにすれば、並んで配置されている光センサから焦電型赤外線センサにかけて、例えば掌を動かすことにより、動作モードの切替え及び非接触での入力操作を一つの連続動作で行うことが可能となる。そのため、ユーザに対し面倒な印象を与えることがない。
【００１８】
本発明に係る人体検知装置は、非接触入力モードにおいて、光センサ及び焦電型赤外線センサそれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人体の移動方向を判断する判断手段をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、原理が異なる２つのセンサを利用することにより、非接触の操作入力の誤検知を低減することができる。また、光センサ及び焦電型赤外線センサそれぞれの配置と、各センサから出力される検出信号の出力順序とを対応付けることにより、デュアルタイプの焦電型赤外線センサを用いることなく人体（人体の一部を含む）の移動方向を判別することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る表示装置は、上記いずれかの人体検知装置と、データを表示する表示手段と、人体検知モードにおいて検知された人の有無に基づいて表示手段をオン・オフするとともに、非接触入力モードにおいて検知された操作入力に基づいて表示手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る表示装置によれば、上記いずれかの人体検知装置を備えているため、一つの焦電型赤外線センサで表示手段の自動的なオン・オフ、及び、該表示手段の非接触操作を行うことが可能となる。より具体的な例を挙げると、表示手段が例えばデジタルフォトフレームである場合には、該デジタルフォトフレームの電源の自動的なオン・オフ、及び表示写真の非接触操作による変更などを行うことができる。また、表示装置が例えばテレビジョンであるときには、該テレビジョンの電源の自動オン・オフ、及びチャンネルの非接触切替えなどを行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光センサの検出信号の変化に応じて人体検知モードと非接触入力モードとを切替える構成としたので、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る人体検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】照度センサと焦電型赤外線センサの配置を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る人体検知装置による動作モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る人体検知装置の構成を示すブロック図である。
【図５】照度センサと焦電型赤外線センサとを組合せて用いた移動方向の判別方法を説明するための図である。
【図６】実施形態に係る人体検知装置を用いた表示装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２５】
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る人体検知装置１の構成について説明する。図１は、人体検知装置１の構成を示すブロック図である。
【００２６】
人体検知装置１は、人の有無を検知する人体検知機能と、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力機能とを有する装置である。そのために、人体検知装置１は、入射される赤外線の変化量に応じた電気信号（検出信号）を出力する焦電型赤外線センサ１０と、周囲の明るさに応じた電気信号（検出信号）を出力する照度センサ（特許請求の範囲に記載の光センサに相当）１２と、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２から出力された検出信号を処理して、人の有無及び人体の動きによる非接触の操作入力を検知する信号処理ユニット２０とを備えている。この信号処理ユニット２０は、増幅部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、検知部２３、切替部２４、及び信号出力部２５を有している。以下、各構成について詳細に説明する。
【００２７】
焦電型赤外線センサ１０は、強誘電体セラミック（焦電素子）の焦電効果を利用して人体（掌などの人体の一部を含む）などから入射される赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する。焦電型赤外線センサ１０は信号処理ユニット２０に接続されており、焦電型赤外線センサ１０から出力された検出信号は信号処理ユニット２０に入力される。なお、本実施形態では、焦電素子が１つのシングルタイプ焦電型赤外線センサを用いたが、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いてもよい。デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、２つの焦電素子それぞれに入射される赤外線の変化量の差動信号を検出信号として出力する。そのため、デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、人体の移動方向が逆になると検出信号の位相が反転するという特性を有している。よって、デュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いた場合には、人体の有無に加え、プラス側とマイナス側のどちらの人体検知信号が先に出力されたかによって人体の移動方向を判別することができる。
【００２８】
照度センサ１２は、周囲の明るさに応じた検出信号を出力するものであり、例えば、電流アンプを内蔵したフォトＩＣが好適に用いられる。なお、本実施形態では、デジタル出力タイプの照度センサを用いた。ここで、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０の配置を図２に示す。図２に示されるように、照度センサ１２は、焦電型赤外線センサ１０の左横に並べて配置されている。照度センサ１２も信号処理ユニット２０に接続されており、照度センサ１２から出力された検出信号は信号処理ユニット２０に入力される。
【００２９】
信号処理ユニット２０は、照度センサ１２から入力される検出信号の変化に応じて切替えられる２つの動作モード、すなわち、人の有無を検知する人体検知モードと、掌などの人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得るように構成されており、人体検知モードにおいて、焦電型赤外線センサ１０から入力される検出信号に基づいて人の有無を検知し、非接触入力モードにおいて、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する。
【００３０】
信号処理ユニット２０は、入力インターフェースとしての増幅部２１、並びにＡ／Ｄ変換部２２、及び、Ａ／Ｄ変換部２２を介して入力される検出信号に対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びデータがバックアップされているバックアップＲＡＭなどにより構成されている。信号処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、検知部２３、切替部２４、及び信号出力部２５の機能が実現される。なお、増幅部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどはそれぞれ独立したチップから構成されていてもよいし、これらが１つのチップに収められたマイクロコンピュータ（マイコン）により構成されていてもよい。
【００３１】
増幅部２１は、焦電型赤外線センサ１０から入力される検出信号を増幅するものであり、動的に増幅率（ゲイン）を変えることができるプログラマブル・ゲイン・アンプが好適に用いられる。増幅部２１は、特許請求の範囲に記載の増幅器に相当する。ここで、外付けのプログラマブル・ゲイン・アンプを用いる場合には、設定を受け付けるために設けられているアンプ側の入力ポートと、マイクロプロセッサの出力ポートとを接続し、読み込まれた照度センサ１２の検出信号の値に応じてマイクロプロセッサのポート出力（Ｈｉ，Ｌｏ）を制御することにより、増幅率を切替える。一方、マイコン内蔵型のプログラマブル・ゲイン・アンプを用いる場合には、読み込まれた照度センサ１２の検出信号の値に応じて、マイコンのレジスタ（設定）をソフト的に変えることで、増幅率を変更する。なお、増幅部２１で増幅された検出信号は、バンドパスフィルタ等で不要な周波数成分（ノイズ成分）が除去された後、Ａ／Ｄ変換部２２に出力される。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部２２は、Ａ／Ｄコンバータにより構成され、入力される検出信号（アナログ信号）を所定のサンプリング周期でデジタルデータに変換する。デジタル変換された検出信号は、検知部２３に出力される。
【００３３】
検知部２３は、２つの動作モード、すなわち、人の有無を検知する人体検知モードと、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る。なお、初期状態では、検知部２３は、人体検知モードに設定される。人体検知モードにおいて、検知部２３は、デジタル変換された焦電型赤外線センサ１０の検出信号の値と、予め設定された所定の第１閾値とを比較し、検出信号の値が該第１閾値よりも大きい場合に、人が検知されたことを示す人体検知信号を信号出力部２５に出力する。同様に、非接触入力モードにおいて、検知部２３は、デジタル変換された検出信号の値と、予め設定された所定の第２閾値とを比較し、検出信号の値が該第２閾値よりも大きい場合に、操作入力が検知されたことを示す操作入力検知信号を信号出力部２５に出力する。すなわち、検知部２３は、特許請求の範囲に記載の検知手段として機能する。
【００３４】
切替部２４は、照度センサ１２から入力される検出信号の変化に応じて、検知部２３の動作モードを切替える。すなわち、切替部２４は、特許請求の範囲に記載の切替手段として機能する。より詳細には、まず、切替部２４は、検知部２３が人体検知モードにあるときに、照度センサ１２により検出される周囲の明るさ（照度）を取得する。そして、切替部２４は、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが急激に低下したと判断した場合に、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える。そのため、ユーザは、例えば照度センサ１２に入る光をさえぎるように掌を照度センサ１２にかざすことによって、照度センサ１２より検出される明るさを低下させ、動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替えることができる。なお、切替部２４は、非接触入力モードにおいて、所定時間（例えば３分間）継続して操作入力がなかった場合に、動作モードを非接触入力モードから人体検知モードに切替える。
【００３５】
ここで、切替部２４は、動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える際に、上述した増幅部２１の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させる（すなわち検出感度を低下させる）。ところで、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号の波形は、人体とセンサとの距離などの条件によって変化する。すなわち、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号の波形は、人体とセンサとの距離が離れるほど出力波形の振幅が小さく（ピークが低く）なり、逆に、人体とセンサとの距離が近付くほど出力波形の振幅が大きく（ピークが高く）なる傾向がある。よって、非接触入力モードでは、人体検知モード時よりも増幅率を下げて検出感度を低下させることにより、検出可能距離がより短く、例えば２０ｃｍ程度にされる。逆に、人体検知モードでは、非接触入力モード時よりも増幅率を上げて検出感度を上げることにより、検出可能距離がより長く、例えば５ｍ程度にされる。
【００３６】
なお、増幅部２１の増幅率を変更することに代えて、又は加えて、上述した検知部２３の第１閾値及び第２閾値の大小関係が、「第２閾値＞第１閾値」となるように設定することにより動作モードを切替えてもよい。この場合、非接触入力モードでは、人体検知モード時よりも閾値が大きく（第２閾値）されて検出感度が下げられることにより、検出可能距離がより短く（例えば２０ｃｍ程度）される。逆に、人体検知モードでは、非接触入力モード時よりも閾値が小さく（第１閾値）されて検出感度が上げられることにより、検出可能距離がより長く（例えば５ｍ程度）される。
【００３７】
信号出力部２５は、人の有無を示す人体検知信号、操作入力の有無を示す操作入力検知信号、及び、周囲の明るさを示す照度信号等を接続されている電子機器等（図示省略）に出力する。なお、焦電型赤外線センサ１０として、デュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いた場合には、人体検知信号及び操作入力検知信号に加えて、掌などの人体の移動方向（操作方向）を示す信号も信号出力部２５から出力される。
【００３８】
次に、図３を参照しつつ、人体検知装置１の動作について説明する。図３は、人体検知装置１による動作モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理は、信号処理ユニット２０において、所定のタイミングで実行される。
【００３９】
まず、ステップＳ１００では、増幅部２１の増幅率が高増幅率側に変更されることにより、検出感度が高レベル側に切替えられる。これにより、検知部２３の動作モードが、検知距離の長い人体検知モードに設定される（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、ステップＳ１０４では、増幅部２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２を介して読み込まれた焦電型赤外線センサ１０の検出信号が上記第１閾値よりも大きいか否か、すなわち、人が検知されたか否かについての判断が行われる。ここで、人が検知された場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、人が検知されていないときには、人が検知されるまで、本ステップが繰り返して実行される。
【００４１】
ステップＳ１０６では、人が検知されたことを示す人体検知信号が信号出力部２５から出力される。続くステップＳ１０８では、照度センサ１２から出力された、周囲の明るさに応じた検出信号が読み込まれる。続いて、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で読み込まれた照度センサ１２の検出信号に応じて、明るさが急激に低下したか否かについての判断が行われる。ここで、明るさが急激に低下した場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、明るさが低下していないとき、又は低下量が少ないときには、ステップＳ１０４に処理が移行し、明るさの急激な低下が検出されるまで、上述したステップＳ１０４〜Ｓ１１０の処理が繰り返して実行される。
【００４２】
照度が急激に低下した場合には、例えば、ユーザが掌などを照度センサ１２にかざしたと判断されるため、ステップＳ１１２において、増幅部２１の増幅率が低増幅率側に変更されることにより、検出感度が低レベル側に切替えられる。これにより、検知部２３の動作モードが、検知可能距離の短い非接触入力モードに切替えられる（ステップＳ１１４）。
【００４３】
次に、ステップＳ１１６では、非接触入力モードにおいて操作入力が検知されなくなってからの経過時間を計測するためのタイマが起動される。続いて、ステップＳ１１８では、増幅部２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２を介して読み込まれた焦電型赤外線センサ１０の検出信号が上記第２閾値よりも大きいか否か、すなわち、非接触の操作入力が検知されたか否かについての判断が行われる。ここで、操作入力が検知された場合には、ステップＳ１２０において、操作入力が検知されたことを示す操作入力検知信号が信号出力部２５から出力される。そして、その後ステップＳ１１６に処理が移行し、上述したステップＳ１１６，Ｓ１１８の処理が再度実行される。一方、非接触の操作入力が検知されていないときには、ステップＳ１２２に処理が移行する。
【００４４】
ステップＳ１２２では、操作入力が検知されなくなってからの経過時間を計測するためのタイマの値に基づいて、操作入力がなくなってから所定時間（例えば３分間）経過したか否かについての判断が行われる。ここで、まだ所定時間経過していない場合には、ステップＳ１１８に処理が移行し、上述したステップＳ１１８の処理が再度実行される。一方、所定時間経過したときには、ステップＳ１００に処理が移行し、動作モードが人体検知モードに切替えられ、上述したステップＳ１００以降の処理が繰り返して実行される。
【００４５】
本実施形態によれば、照度センサ１２の検出信号の変化に応じて、人体検知機能を発揮する人体検知モードと非接触入力機能を発揮する非接触入力モードが切替えられる。よって、照度センサ１２により検知される明るさを変化させることにより、人体検知モードと非接触入力モードとを切替えることができる。その結果、一つの焦電型赤外線センサ１０で、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【００４６】
より具体的には、本実施形態によれば、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、検知部２３の動作モードが人体検知モードから非接触入力モードに切替えられる。そのため、ユーザは、例えば自分の掌を照度センサ１２にかざすことにより、照度センサ１２によって検知される明るさを低下させて、動作モードを非接触入力モードに切替えることができる。
【００４７】
本実施形態によれば、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、増幅部２１の増幅率が下げられる。その結果、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサ１０の検出距離が人体検知モードよりも短くなる。すなわち、焦電型赤外線センサ１０の検出距離を、離れた人体の影響を受けることがない非接触入力に適した距離に切替えることができる。一方、人体検知モードでは、増幅部２１の増幅率が非接触入力モード時よりも大きいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサ１０の検出可能距離が非接触入力モード時よりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、増幅部２１の増幅率の切替えに代えて、又は加えて、人や操作入力の有無を判断する際の閾値を大きくすることもできる。この場合、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサ１０の検出信号が大きい人体（掌などの人体の一部を含む）、すなわち焦電型赤外線センサ１０に近い人体のみが検知される。よって、焦電型赤外線センサ１０から離れた人体の影響を受けることなく、誤入力を防止することが可能となる。一方、人体検知モードでは、閾値（第１閾値）が非接触入力モード時よりも小さいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モードよりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００４９】
本実施形態によれば、焦電型赤外線センサ１０と照度センサ１２とが、左右に並んで配置されているため、照度センサ１２から焦電型赤外線センサ１０にかけて掌を動かすことにより、動作モードの切替え及び非接触での入力操作を一つの連続動作で行うことが可能となる。そのため、ユーザに対し面倒な印象を与えることがない。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、図４を用いて、第２実施形態に係る人体検知装置３の構成について説明する。図４は、人体検知装置３の構成を示すブロック図である。なお、図４において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００５１】
人体検知装置３は、上述した信号処理ユニット２０に代えて、信号処理ユニット３０を備えている点で、人体検知装置１と異なっている。この信号処理ユニット３０は、信号処理ユニット２０の構成に加え、移動方向判定部３１をさらに有している点で、信号処理ユニット２０と異なっている。その他の構成は、上述した人体検知装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５２】
移動方向判定部３１は、非接触入力モードにおいて、照度センサ１２及び焦電型赤外線センサ１０ぞれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人掌などの体の移動方向を判断する。すなわち、移動方向判定部３１は、特許請求の範囲に記載の判断手段として機能する。
【００５３】
ここで、図５を参照しつつ、非接触入力モードにおける、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０とを組合せて用いた移動方向の判別方法について説明する。図５は、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０とを組合せて用いた移動方向の判別方法を説明するための図である。図５（ａ）（ｂ）それぞれには、上から順に、両センサの配置に対する掌Ｈの移動方向、焦電型赤外線センサ１０の出力波形、及び、照度センサ１２の出力波形が示されている。
【００５４】
図５（ａ）に示されるように、照度センサ１２の右横に焦電型赤外線センサ１０が配置されているときに、両センサの配列方向と並行な方向に、左側から右方向に、すなわち、照度センサ１２、焦電型赤外線センサ１０の順で掌Ｈを移動させた場合、先に照度が低下して照度センサ１２の出力が一時的に低下し、その後、焦電型赤外線センサ１０による掌Ｈの検出信号が出力される。一方、図５（ｂ）に示されるように、右側から左方向に、すなわち、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２の順で掌Ｈを移動させた場合、先に焦電型赤外線センサ１０による掌Ｈの検出信号が出力され、その後、照度が低下して照度センサ１２の出力が一時的に低下する。
【００５５】
よって、移動方向判定部３１は、照度センサ１２、焦電型赤外線センサ１０の順番で検出信号が入力された場合には、掌Ｈが左側から右方向に動かされたと判定する。一方、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２の順番で検出信号が入力された場合、移動方向判定部３１は、掌Ｈが右側から左方向に動かされたと判定する。なお、移動方向判定部３１により判定された移動方向を示す信号は、操作入力検知信号と併せて信号出力部２５から接続されている電子機器等（図示省略）に出力される。
【００５６】
本実施形態によれば、原理が異なる２つのセンサを利用することにより、操作入力の誤検知を低減することができる。また、照度センサ１２及び焦電型赤外線センサ１０それぞれの配置と、各センサから出力される検出信号の出力順序とを対応付けることにより、デュアルタイプの焦電型赤外線センサを用いることなく掌などの人体の移動方向を判別することが可能となる。
【００５７】
［第３実施形態］
上述した人体検知装置１は、例えばデジタルフォトフレームやテレビジョン等の表示装置に適用することができる。次に、図６を用いて、人体検知装置１を搭載した表示装置５について説明する。図６は、人体検知装置１を搭載した表示装置５の構成を示すブロック図である。なお、図６において上述した人体検知装置１と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５８】
表示装置５は、人体検知装置１と、画像データを表示する液晶パネル５１（特許請求の範囲に記載の表示手段に相当）と、液晶パネル５１を統括的に制御する制御部（特許請求の範囲に記載の制御手段に相当）５２とを備えている。なお、人体検知装置１に代えて上述した人体検知装置２を用いてもよい。
【００５９】
液晶パネル５１は、公知の透過型カラーＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、例えば、ガラス板やアクリル板からなる平行に設けられた２枚の透明基板の間に、液晶が充填されたものである。それぞれの透明基板の内面にはマトリクス状に配置された複数の透明電極が設けられており、対向する透明電極の間に映像信号に基づく印加電圧が加えられることにより液晶の配列方向が制御され、映像信号に応じた映像が表示される。
【００６０】
制御部５２は、人体検知装置１の信号出力部２５と接続されており、信号出力部２５から出力された、人の有無を示す人体検知信号、操作入力の有無を示す操作入力検知信号、及び、周囲の明るさを示す照度信号等を受信する。そして、制御部５２は、人体検知信号に基づいて液晶パネル５１をオン・オフする信号を生成するとともに、操作入力検知信号に基づいて液晶パネル５１の表示を切替える信号を生成する。また、制御部５２は、照度信号に基づいて液晶パネル５１の輝度を調節する信号を生成する。
【００６１】
より詳細には、制御部５２は、人の存在が検知されたとき（例えば人が部屋に入ってきたとき）に、液晶パネル５１の電源を自動的にオンし、人がいないとき（例えば人が部屋から出て行ったとき）には、液晶パネル５１の電源を自動的にオフする。また、制御部５２は、人の掌などの動きを検知して、非接触で、液晶パネル５１の表示画像や表示チャンネル等を変更する。さらに、制御部５２は、周囲（部屋）が明るいときには液晶パネル５１の輝度を上げ、周囲が暗いときには液晶パネル５１の輝度を下げる。
【００６２】
なお、人体検知装置１と制御部５２、液晶パネル５１とは分離されていてもよく、また、１つの筐体の中に一体となって収められていてもよい。また、人体検知装置１と制御部５２、液晶パネル５１とが一体となって構成されている場合、人体検知装置１を構成する信号処理ユニット２０と制御部５１とは、１つのマイクロコンピュータにより構築されていてもよい。
【００６３】
表示装置５によれば、上述した人体検知装置１を備えているため、一つの焦電型赤外線センサ１０で液晶パネル５１の電源の自動的なオン・オフ、及び、該液晶パネル５１の非接触操作を行うことが可能となる。ここで、人体検知装置１が適用される表示装置５としては、例えば、デジタルフォトフレーム、テレビジョン、パーソナルコンピュータのモニタ等が挙げられる。例えば、表示装置５がデジタルフォトフレームである場合には、該デジタルフォトフレームの電源の自動的なオン・オフ、及び表示写真の非接触操作による変更などを行うことができる。また、表示装置が例えばテレビジョンであるときには、該テレビジョンの電源の自動オン・オフ、及びチャンネルの非接触切替えなどを行うことができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、照度センサ１２としてデジタル出力タイプのフォトＩＣを用いたが、アナログ出力タイプのフォトＩＣとＡ／Ｄ変換器とを組み合わせて用いる構成としてもよい。また、フォトＩＣに代えて、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を用いてもよい。さらに、照度センサに代えて、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のそれぞれの色の波長に感度を持つ３つのフォトダイオードが１つのパッケージに収められたカラーセンサを用いることもできる。
【００６５】
また、上記実施形態では、プログラマブル・ゲイン・アンプを利用して増幅率（ゲイン）を切替えたが、プログラマブル・ゲイン・アンプの増幅率の設定は、２段階に限られることなく、３段階以上に変更できるように設定されていてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、焦電型赤外線センサ１０の左横に照度センサ１２を配置したが、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０の配置はこの配置には限られない。例えば、照度センサ１２を焦電型赤外線センサ１０の右横、又は、上側或いは下側に配置してもよい。また、用途によっては、照度センサ１２を焦電型赤外線センサ１０と離れた場所に配置してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、照度センサ１２の検出信号が低下したとき、すなわち周囲の照度が低下したときに、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える構成としたが、逆に、照度センサ１２の検出信号が上昇したとき、すなわち周囲の照度が上昇したときに、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１，３ 人体検知装置
５ 表示装置
１０ 焦電型赤外線センサ
１２ 照度センサ
２０，３０ 信号処理ユニット
２１ 増幅部
２２ Ａ／Ｄ変換部
２３ 検知部
２４ 切替部
２５ 信号出力部
３１ 移動方向判定部
５１ 液晶パネル
５２ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線式の人体検知装置、及び該人体検知装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの赤外線放射体から入射される赤外線の変化量に応じた電気信号を出力する焦電型赤外線センサを利用して、人体などの有無や移動方向を検知する赤外線式人体検知装置が従来から知られており、例えばセキュリティや家電製品などの分野において使用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ここで、特許文献１には、赤外線センサを利用した人体検知機能を有するデジタルフォトフレームが開示されている。このデジタルフォトフレームは、赤外線センサを用いて付近に人がいるか否かを判断して、人がいるときには写真を表示し、人がいないときには電力供給を停止する節電モードに移行する。
【０００３】
また、特許文献２には、デュアル素子の焦電型赤外線センサを用いた非接触入力装置が記載されている。この非接触入力装置では、デュアル素子の焦電型赤外線センサから出力される信号について正極性信号と負極性信号のどちらが先に出力されたかを判定することにより、非接触入力の有無に加え、人体（例えば掌など）の移動方向を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６９３８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２７７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、周囲の人の有無を検知する人体検知機能では、比較的長い検知距離（数ｍ程度）が要求される。そのため、特許文献１記載の人体検知に適した感度の赤外線センサを用いて人の掌などによる非接触入力を検知しようとすると、掌以外の動き、例えば、入力を行っている人の後ろにいる関係の無い人の動きにも反応してしまい、誤入力を生じるおそれがある。一方、掌などによる非接触の操作を検知する非接触入力機能では、上述したような誤入力を防止する観点から、検知距離は比較的短い（数ｃｍ〜数十ｃｍ程度）ことが望ましい。そのため、特許文献２記載の非接触入力装置を人体検知に利用しようとすると、人の有無を検知できる検知範囲が狭くなり、例えば、部屋の中で数ｍ離れた所にいる人を検知できないおそれがある。このように、従来、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能な赤外線式の人体検知装置及び該人体検知装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る人体検知装置は、赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する焦電型赤外線センサと、周囲の明るさに応じた検出信号を出力する光センサと、焦電型赤外線センサから出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、当該検出信号に基づいて人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知手段と、光センサから出力される検出信号の変化に応じて、検知手段の動作モードを切替える切替手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る人体検知装置によれば、光センサの検出信号の変化に応じて、人体検知機能を発揮する人体検知モードと非接触入力機能を発揮する非接触入力モードが切替えられる。よって、光センサにより検知される明るさを変化させることにより、２つの動作モード、すなわち人体検知モードと非接触入力モードとを切替えることができる。その結果、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る人体検知装置では、上記切替手段が、光センサから出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、検知手段の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替えることが好ましい。
【００１０】
このようにすれば、例えば、ユーザが自分の掌を光センサにかざすことにより、光センサによって検知される明るさを低下させて、動作モードを非接触入力モードに切替えることができる。
【００１１】
本発明に係る人体検知装置は、増幅率を可変することができ焦電型赤外線センサから出力される検出信号を増幅する増幅器を備え、上記切替手段が、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、増幅器の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させることが好ましい。
【００１２】
この場合、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、増幅器の増幅率が下げられる。そのため、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサの検出距離が人体検知モードよりも短くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出距離を、離れた人体の影響を受けることがない非接触入力に適した距離に切替えることができる。一方、人体検知モードでは、増幅器の増幅率が非接触入力モード時よりも大きいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モード時よりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００１３】
また、本発明に係る人体検知装置では、検知手段が、焦電型赤外線センサから出力される検出信号が所定の閾値を超えるか否かによって人体及び操作入力の有無を検知し、切替手段が、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、上記所定の閾値を、人体検知モードの場合よりも大きくすることが好ましい。
【００１４】
この場合、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、人体及び操作入力の有無を判断する際の閾値が大きくされる。そのため、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサの検出信号が大きい人体（人体の一部を含む）、すなわち焦電型赤外線センサに近い人体のみが検知される。よって、焦電型赤外線センサから離れた人体の影響を受けることなく、誤入力を防止することが可能となる。一方、人体検知モードでは、閾値が非接触入力モード時よりも小さいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モードよりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００１５】
本発明に係る人体検知装置では、上記焦電型赤外線センサが、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプの焦電型赤外線センサであることが好ましい。
【００１６】
デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、赤外線放射体の移動方向が逆になると検出信号の極性が反転するという特性を有している。そのため、本発明に係る人体検知装置によれば、人体（人体の一部を含む）の有無に加え、人体の移動方向も判別することができる。よって、非接触の操作の有無に加え、移動方向の情報も含んだ操作入力を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明に係る人体検知装置では、焦電型赤外線センサと光センサとが、互いに並んで配置されていることが好ましい。このようにすれば、並んで配置されている光センサから焦電型赤外線センサにかけて、例えば掌を動かすことにより、動作モードの切替え及び非接触での入力操作を一つの連続動作で行うことが可能となる。そのため、ユーザに対し面倒な印象を与えることがない。
【００１８】
本発明に係る人体検知装置は、非接触入力モードにおいて、光センサ及び焦電型赤外線センサそれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人体の移動方向を判断する判断手段をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、原理が異なる２つのセンサを利用することにより、非接触の操作入力の誤検知を低減することができる。また、光センサ及び焦電型赤外線センサそれぞれの配置と、各センサから出力される検出信号の出力順序とを対応付けることにより、デュアルタイプの焦電型赤外線センサを用いることなく人体（人体の一部を含む）の移動方向を判別することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る表示装置は、上記いずれかの人体検知装置と、データを表示する表示手段と、人体検知モードにおいて検知された人の有無に基づいて表示手段をオン・オフするとともに、非接触入力モードにおいて検知された操作入力に基づいて表示手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る表示装置によれば、上記いずれかの人体検知装置を備えているため、一つの焦電型赤外線センサで表示手段の自動的なオン・オフ、及び、該表示手段の非接触操作を行うことが可能となる。より具体的な例を挙げると、表示手段が例えばデジタルフォトフレームである場合には、該デジタルフォトフレームの電源の自動的なオン・オフ、及び表示写真の非接触操作による変更などを行うことができる。また、表示装置が例えばテレビジョンであるときには、該テレビジョンの電源の自動オン・オフ、及びチャンネルの非接触切替えなどを行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光センサの検出信号の変化に応じて人体検知モードと非接触入力モードとを切替える構成としたので、一つの焦電型赤外線センサで、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る人体検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】照度センサと焦電型赤外線センサの配置を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る人体検知装置による動作モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る人体検知装置の構成を示すブロック図である。
【図５】照度センサと焦電型赤外線センサとを組合せて用いた移動方向の判別方法を説明するための図である。
【図６】実施形態に係る人体検知装置を用いた表示装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２５】
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る人体検知装置１の構成について説明する。図１は、人体検知装置１の構成を示すブロック図である。
【００２６】
人体検知装置１は、人の有無を検知する人体検知機能と、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力機能とを有する装置である。そのために、人体検知装置１は、入射される赤外線の変化量に応じた電気信号（検出信号）を出力する焦電型赤外線センサ１０と、周囲の明るさに応じた電気信号（検出信号）を出力する照度センサ（特許請求の範囲に記載の光センサに相当）１２と、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２から出力された検出信号を処理して、人の有無及び人体の動きによる非接触の操作入力を検知する信号処理ユニット２０とを備えている。この信号処理ユニット２０は、増幅部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、検知部２３、切替部２４、及び信号出力部２５を有している。以下、各構成について詳細に説明する。
【００２７】
焦電型赤外線センサ１０は、強誘電体セラミック（焦電素子）の焦電効果を利用して人体（掌などの人体の一部を含む）などから入射される赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する。焦電型赤外線センサ１０は信号処理ユニット２０に接続されており、焦電型赤外線センサ１０から出力された検出信号は信号処理ユニット２０に入力される。なお、本実施形態では、焦電素子が１つのシングルタイプ焦電型赤外線センサを用いたが、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いてもよい。デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、２つの焦電素子それぞれに入射される赤外線の変化量の差動信号を検出信号として出力する。そのため、デュアルタイプ焦電型赤外線センサは、人体の移動方向が逆になると検出信号の位相が反転するという特性を有している。よって、デュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いた場合には、人体の有無に加え、プラス側とマイナス側のどちらの人体検知信号が先に出力されたかによって人体の移動方向を判別することができる。
【００２８】
照度センサ１２は、周囲の明るさに応じた検出信号を出力するものであり、例えば、電流アンプを内蔵したフォトＩＣが好適に用いられる。なお、本実施形態では、デジタル出力タイプの照度センサを用いた。ここで、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０の配置を図２に示す。図２に示されるように、照度センサ１２は、焦電型赤外線センサ１０の左横に並べて配置されている。照度センサ１２も信号処理ユニット２０に接続されており、照度センサ１２から出力された検出信号は信号処理ユニット２０に入力される。
【００２９】
信号処理ユニット２０は、照度センサ１２から入力される検出信号の変化に応じて切替えられる２つの動作モード、すなわち、人の有無を検知する人体検知モードと、掌などの人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得るように構成されており、人体検知モードにおいて、焦電型赤外線センサ１０から入力される検出信号に基づいて人の有無を検知し、非接触入力モードにおいて、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する。
【００３０】
信号処理ユニット２０は、入力インターフェースとしての増幅部２１、並びにＡ／Ｄ変換部２２、及び、Ａ／Ｄ変換部２２を介して入力される検出信号に対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びデータがバックアップされているバックアップＲＡＭなどにより構成されている。信号処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、検知部２３、切替部２４、及び信号出力部２５の機能が実現される。なお、増幅部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどはそれぞれ独立したチップから構成されていてもよいし、これらが１つのチップに収められたマイクロコンピュータ（マイコン）により構成されていてもよい。
【００３１】
増幅部２１は、焦電型赤外線センサ１０から入力される検出信号を増幅するものであり、動的に増幅率（ゲイン）を変えることができるプログラマブル・ゲイン・アンプが好適に用いられる。増幅部２１は、特許請求の範囲に記載の増幅器に相当する。ここで、外付けのプログラマブル・ゲイン・アンプを用いる場合には、設定を受け付けるために設けられているアンプ側の入力ポートと、マイクロプロセッサの出力ポートとを接続し、読み込まれた照度センサ１２の検出信号の値に応じてマイクロプロセッサのポート出力（Ｈｉ，Ｌｏ）を制御することにより、増幅率を切替える。一方、マイコン内蔵型のプログラマブル・ゲイン・アンプを用いる場合には、読み込まれた照度センサ１２の検出信号の値に応じて、マイコンのレジスタ（設定）をソフト的に変えることで、増幅率を変更する。なお、増幅部２１で増幅された検出信号は、バンドパスフィルタ等で不要な周波数成分（ノイズ成分）が除去された後、Ａ／Ｄ変換部２２に出力される。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部２２は、Ａ／Ｄコンバータにより構成され、入力される検出信号（アナログ信号）を所定のサンプリング周期でデジタルデータに変換する。デジタル変換された検出信号は、検知部２３に出力される。
【００３３】
検知部２３は、２つの動作モード、すなわち、人の有無を検知する人体検知モードと、人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る。なお、初期状態では、検知部２３は、人体検知モードに設定される。人体検知モードにおいて、検知部２３は、デジタル変換された焦電型赤外線センサ１０の検出信号の値と、予め設定された所定の第１閾値とを比較し、検出信号の値が該第１閾値よりも大きい場合に、人が検知されたことを示す人体検知信号を信号出力部２５に出力する。同様に、非接触入力モードにおいて、検知部２３は、デジタル変換された検出信号の値と、予め設定された所定の第２閾値とを比較し、検出信号の値が該第２閾値よりも大きい場合に、操作入力が検知されたことを示す操作入力検知信号を信号出力部２５に出力する。すなわち、検知部２３は、特許請求の範囲に記載の検知手段として機能する。
【００３４】
切替部２４は、照度センサ１２から入力される検出信号の変化に応じて、検知部２３の動作モードを切替える。すなわち、切替部２４は、特許請求の範囲に記載の切替手段として機能する。より詳細には、まず、切替部２４は、検知部２３が人体検知モードにあるときに、照度センサ１２により検出される周囲の明るさ（照度）を取得する。そして、切替部２４は、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが急激に低下したと判断した場合に、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える。そのため、ユーザは、例えば照度センサ１２に入る光をさえぎるように掌を照度センサ１２にかざすことによって、照度センサ１２より検出される明るさを低下させ、動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替えることができる。なお、切替部２４は、非接触入力モードにおいて、所定時間（例えば３分間）継続して操作入力がなかった場合に、動作モードを非接触入力モードから人体検知モードに切替える。
【００３５】
ここで、切替部２４は、動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える際に、上述した増幅部２１の増幅率を人体検知モードの場合よりも低下させる（すなわち検出感度を低下させる）。ところで、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号の波形は、人体とセンサとの距離などの条件によって変化する。すなわち、焦電型赤外線センサ１０から出力される検出信号の波形は、人体とセンサとの距離が離れるほど出力波形の振幅が小さく（ピークが低く）なり、逆に、人体とセンサとの距離が近付くほど出力波形の振幅が大きく（ピークが高く）なる傾向がある。よって、非接触入力モードでは、人体検知モード時よりも増幅率を下げて検出感度を低下させることにより、検出可能距離がより短く、例えば２０ｃｍ程度にされる。逆に、人体検知モードでは、非接触入力モード時よりも増幅率を上げて検出感度を上げることにより、検出可能距離がより長く、例えば５ｍ程度にされる。
【００３６】
なお、増幅部２１の増幅率を変更することに代えて、又は加えて、上述した検知部２３の第１閾値及び第２閾値の大小関係が、「第２閾値＞第１閾値」となるように設定することにより動作モードを切替えてもよい。この場合、非接触入力モードでは、人体検知モード時よりも閾値が大きく（第２閾値）されて検出感度が下げられることにより、検出可能距離がより短く（例えば２０ｃｍ程度）される。逆に、人体検知モードでは、非接触入力モード時よりも閾値が小さく（第１閾値）されて検出感度が上げられることにより、検出可能距離がより長く（例えば５ｍ程度）される。
【００３７】
信号出力部２５は、人の有無を示す人体検知信号、操作入力の有無を示す操作入力検知信号、及び、周囲の明るさを示す照度信号等を接続されている電子機器等（図示省略）に出力する。なお、焦電型赤外線センサ１０として、デュアルタイプ焦電型赤外線センサを用いた場合には、人体検知信号及び操作入力検知信号に加えて、掌などの人体の移動方向（操作方向）を示す信号も信号出力部２５から出力される。
【００３８】
次に、図３を参照しつつ、人体検知装置１の動作について説明する。図３は、人体検知装置１による動作モード切替処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理は、信号処理ユニット２０において、所定のタイミングで実行される。
【００３９】
まず、ステップＳ１００では、増幅部２１の増幅率が高増幅率側に変更されることにより、検出感度が高レベル側に切替えられる。これにより、検知部２３の動作モードが、検知距離の長い人体検知モードに設定される（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、ステップＳ１０４では、増幅部２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２を介して読み込まれた焦電型赤外線センサ１０の検出信号が上記第１閾値よりも大きいか否か、すなわち、人が検知されたか否かについての判断が行われる。ここで、人が検知された場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、人が検知されていないときには、人が検知されるまで、本ステップが繰り返して実行される。
【００４１】
ステップＳ１０６では、人が検知されたことを示す人体検知信号が信号出力部２５から出力される。続くステップＳ１０８では、照度センサ１２から出力された、周囲の明るさに応じた検出信号が読み込まれる。続いて、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で読み込まれた照度センサ１２の検出信号に応じて、明るさが急激に低下したか否かについての判断が行われる。ここで、明るさが急激に低下した場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、明るさが低下していないとき、又は低下量が少ないときには、ステップＳ１０４に処理が移行し、明るさの急激な低下が検出されるまで、上述したステップＳ１０４〜Ｓ１１０の処理が繰り返して実行される。
【００４２】
照度が急激に低下した場合には、例えば、ユーザが掌などを照度センサ１２にかざしたと判断されるため、ステップＳ１１２において、増幅部２１の増幅率が低増幅率側に変更されることにより、検出感度が低レベル側に切替えられる。これにより、検知部２３の動作モードが、検知可能距離の短い非接触入力モードに切替えられる（ステップＳ１１４）。
【００４３】
次に、ステップＳ１１６では、非接触入力モードにおいて操作入力が検知されなくなってからの経過時間を計測するためのタイマが起動される。続いて、ステップＳ１１８では、増幅部２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換部２２を介して読み込まれた焦電型赤外線センサ１０の検出信号が上記第２閾値よりも大きいか否か、すなわち、非接触の操作入力が検知されたか否かについての判断が行われる。ここで、操作入力が検知された場合には、ステップＳ１２０において、操作入力が検知されたことを示す操作入力検知信号が信号出力部２５から出力される。そして、その後ステップＳ１１６に処理が移行し、上述したステップＳ１１６，Ｓ１１８の処理が再度実行される。一方、非接触の操作入力が検知されていないときには、ステップＳ１２２に処理が移行する。
【００４４】
ステップＳ１２２では、操作入力が検知されなくなってからの経過時間を計測するためのタイマの値に基づいて、操作入力がなくなってから所定時間（例えば３分間）経過したか否かについての判断が行われる。ここで、まだ所定時間経過していない場合には、ステップＳ１１８に処理が移行し、上述したステップＳ１１８の処理が再度実行される。一方、所定時間経過したときには、ステップＳ１００に処理が移行し、動作モードが人体検知モードに切替えられ、上述したステップＳ１００以降の処理が繰り返して実行される。
【００４５】
本実施形態によれば、照度センサ１２の検出信号の変化に応じて、人体検知機能を発揮する人体検知モードと非接触入力機能を発揮する非接触入力モードが切替えられる。よって、照度センサ１２により検知される明るさを変化させることにより、人体検知モードと非接触入力モードとを切替えることができる。その結果、一つの焦電型赤外線センサ１０で、人体検知機能と非接触入力機能とを両立することが可能となる。
【００４６】
より具体的には、本実施形態によれば、照度センサ１２から出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、検知部２３の動作モードが人体検知モードから非接触入力モードに切替えられる。そのため、ユーザは、例えば自分の掌を照度センサ１２にかざすことにより、照度センサ１２によって検知される明るさを低下させて、動作モードを非接触入力モードに切替えることができる。
【００４７】
本実施形態によれば、動作モードが非接触入力モードに切替えられる際に、増幅部２１の増幅率が下げられる。その結果、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサ１０の検出距離が人体検知モードよりも短くなる。すなわち、焦電型赤外線センサ１０の検出距離を、離れた人体の影響を受けることがない非接触入力に適した距離に切替えることができる。一方、人体検知モードでは、増幅部２１の増幅率が非接触入力モード時よりも大きいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサ１０の検出可能距離が非接触入力モード時よりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、動作モードを非接触入力モードに切替える際に、増幅部２１の増幅率の切替えに代えて、又は加えて、人や操作入力の有無を判断する際の閾値を大きくすることもできる。この場合、検出感度が低下し、焦電型赤外線センサ１０の検出信号が大きい人体（掌などの人体の一部を含む）、すなわち焦電型赤外線センサ１０に近い人体のみが検知される。よって、焦電型赤外線センサ１０から離れた人体の影響を受けることなく、誤入力を防止することが可能となる。一方、人体検知モードでは、閾値（第１閾値）が非接触入力モード時よりも小さいため、検出感度が高くなる。よって、焦電型赤外線センサの検出可能距離が非接触入力モードよりも長く、人体検知に適した距離となる。
【００４９】
本実施形態によれば、焦電型赤外線センサ１０と照度センサ１２とが、左右に並んで配置されているため、照度センサ１２から焦電型赤外線センサ１０にかけて掌を動かすことにより、動作モードの切替え及び非接触での入力操作を一つの連続動作で行うことが可能となる。そのため、ユーザに対し面倒な印象を与えることがない。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、図４を用いて、第２実施形態に係る人体検知装置３の構成について説明する。図４は、人体検知装置３の構成を示すブロック図である。なお、図４において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００５１】
人体検知装置３は、上述した信号処理ユニット２０に代えて、信号処理ユニット３０を備えている点で、人体検知装置１と異なっている。この信号処理ユニット３０は、信号処理ユニット２０の構成に加え、移動方向判定部３１をさらに有している点で、信号処理ユニット２０と異なっている。その他の構成は、上述した人体検知装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５２】
移動方向判定部３１は、非接触入力モードにおいて、照度センサ１２及び焦電型赤外線センサ１０ぞれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人掌などの体の移動方向を判断する。すなわち、移動方向判定部３１は、特許請求の範囲に記載の判断手段として機能する。
【００５３】
ここで、図５を参照しつつ、非接触入力モードにおける、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０とを組合せて用いた移動方向の判別方法について説明する。図５は、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０とを組合せて用いた移動方向の判別方法を説明するための図である。図５（ａ）（ｂ）それぞれには、上から順に、両センサの配置に対する掌Ｈの移動方向、焦電型赤外線センサ１０の出力波形、及び、照度センサ１２の出力波形が示されている。
【００５４】
図５（ａ）に示されるように、照度センサ１２の右横に焦電型赤外線センサ１０が配置されているときに、両センサの配列方向と並行な方向に、左側から右方向に、すなわち、照度センサ１２、焦電型赤外線センサ１０の順で掌Ｈを移動させた場合、先に照度が低下して照度センサ１２の出力が一時的に低下し、その後、焦電型赤外線センサ１０による掌Ｈの検出信号が出力される。一方、図５（ｂ）に示されるように、右側から左方向に、すなわち、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２の順で掌Ｈを移動させた場合、先に焦電型赤外線センサ１０による掌Ｈの検出信号が出力され、その後、照度が低下して照度センサ１２の出力が一時的に低下する。
【００５５】
よって、移動方向判定部３１は、照度センサ１２、焦電型赤外線センサ１０の順番で検出信号が入力された場合には、掌Ｈが左側から右方向に動かされたと判定する。一方、焦電型赤外線センサ１０、照度センサ１２の順番で検出信号が入力された場合、移動方向判定部３１は、掌Ｈが右側から左方向に動かされたと判定する。なお、移動方向判定部３１により判定された移動方向を示す信号は、操作入力検知信号と併せて信号出力部２５から接続されている電子機器等（図示省略）に出力される。
【００５６】
本実施形態によれば、原理が異なる２つのセンサを利用することにより、操作入力の誤検知を低減することができる。また、照度センサ１２及び焦電型赤外線センサ１０それぞれの配置と、各センサから出力される検出信号の出力順序とを対応付けることにより、デュアルタイプの焦電型赤外線センサを用いることなく掌などの人体の移動方向を判別することが可能となる。
【００５７】
［第３実施形態］
上述した人体検知装置１は、例えばデジタルフォトフレームやテレビジョン等の表示装置に適用することができる。次に、図６を用いて、人体検知装置１を搭載した表示装置５について説明する。図６は、人体検知装置１を搭載した表示装置５の構成を示すブロック図である。なお、図６において上述した人体検知装置１と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５８】
表示装置５は、人体検知装置１と、画像データを表示する液晶パネル５１（特許請求の範囲に記載の表示手段に相当）と、液晶パネル５１を統括的に制御する制御部（特許請求の範囲に記載の制御手段に相当）５２とを備えている。なお、人体検知装置１に代えて上述した人体検知装置２を用いてもよい。
【００５９】
液晶パネル５１は、公知の透過型カラーＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、例えば、ガラス板やアクリル板からなる平行に設けられた２枚の透明基板の間に、液晶が充填されたものである。それぞれの透明基板の内面にはマトリクス状に配置された複数の透明電極が設けられており、対向する透明電極の間に映像信号に基づく印加電圧が加えられることにより液晶の配列方向が制御され、映像信号に応じた映像が表示される。
【００６０】
制御部５２は、人体検知装置１の信号出力部２５と接続されており、信号出力部２５から出力された、人の有無を示す人体検知信号、操作入力の有無を示す操作入力検知信号、及び、周囲の明るさを示す照度信号等を受信する。そして、制御部５２は、人体検知信号に基づいて液晶パネル５１をオン・オフする信号を生成するとともに、操作入力検知信号に基づいて液晶パネル５１の表示を切替える信号を生成する。また、制御部５２は、照度信号に基づいて液晶パネル５１の輝度を調節する信号を生成する。
【００６１】
より詳細には、制御部５２は、人の存在が検知されたとき（例えば人が部屋に入ってきたとき）に、液晶パネル５１の電源を自動的にオンし、人がいないとき（例えば人が部屋から出て行ったとき）には、液晶パネル５１の電源を自動的にオフする。また、制御部５２は、人の掌などの動きを検知して、非接触で、液晶パネル５１の表示画像や表示チャンネル等を変更する。さらに、制御部５２は、周囲（部屋）が明るいときには液晶パネル５１の輝度を上げ、周囲が暗いときには液晶パネル５１の輝度を下げる。
【００６２】
なお、人体検知装置１と制御部５２、液晶パネル５１とは分離されていてもよく、また、１つの筐体の中に一体となって収められていてもよい。また、人体検知装置１と制御部５２、液晶パネル５１とが一体となって構成されている場合、人体検知装置１を構成する信号処理ユニット２０と制御部５１とは、１つのマイクロコンピュータにより構築されていてもよい。
【００６３】
表示装置５によれば、上述した人体検知装置１を備えているため、一つの焦電型赤外線センサ１０で液晶パネル５１の電源の自動的なオン・オフ、及び、該液晶パネル５１の非接触操作を行うことが可能となる。ここで、人体検知装置１が適用される表示装置５としては、例えば、デジタルフォトフレーム、テレビジョン、パーソナルコンピュータのモニタ等が挙げられる。例えば、表示装置５がデジタルフォトフレームである場合には、該デジタルフォトフレームの電源の自動的なオン・オフ、及び表示写真の非接触操作による変更などを行うことができる。また、表示装置が例えばテレビジョンであるときには、該テレビジョンの電源の自動オン・オフ、及びチャンネルの非接触切替えなどを行うことができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、照度センサ１２としてデジタル出力タイプのフォトＩＣを用いたが、アナログ出力タイプのフォトＩＣとＡ／Ｄ変換器とを組み合わせて用いる構成としてもよい。また、フォトＩＣに代えて、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を用いてもよい。さらに、照度センサに代えて、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のそれぞれの色の波長に感度を持つ３つのフォトダイオードが１つのパッケージに収められたカラーセンサを用いることもできる。
【００６５】
また、上記実施形態では、プログラマブル・ゲイン・アンプを利用して増幅率（ゲイン）を切替えたが、プログラマブル・ゲイン・アンプの増幅率の設定は、２段階に限られることなく、３段階以上に変更できるように設定されていてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、焦電型赤外線センサ１０の左横に照度センサ１２を配置したが、照度センサ１２と焦電型赤外線センサ１０の配置はこの配置には限られない。例えば、照度センサ１２を焦電型赤外線センサ１０の右横、又は、上側或いは下側に配置してもよい。また、用途によっては、照度センサ１２を焦電型赤外線センサ１０と離れた場所に配置してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、照度センサ１２の検出信号が低下したとき、すなわち周囲の照度が低下したときに、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える構成としたが、逆に、照度センサ１２の検出信号が上昇したとき、すなわち周囲の照度が上昇したときに、検知部２３の動作モードを人体検知モードから非接触入力モードに切替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１，３ 人体検知装置
５ 表示装置
１０ 焦電型赤外線センサ
１２ 照度センサ
２０，３０ 信号処理ユニット
２１ 増幅部
２２ Ａ／Ｄ変換部
２３ 検知部
２４ 切替部
２５ 信号出力部
３１ 移動方向判定部
５１ 液晶パネル
５２ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する焦電型赤外線センサと、
周囲の明るさに応じた検出信号を出力する光センサと、
前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、当該検出信号に基づいて人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知手段と、
前記光センサから出力される検出信号の変化に応じて、前記検知手段の動作モードを切替える切替手段と、を備えることを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記光センサから出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、前記検知手段の動作モードを前記人体検知モードから前記非接触入力モードに切替えることを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項３】
増幅率を可変することができ、前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号を増幅する増幅器を備え、
前記切替手段は、前記動作モードを前記非接触入力モードに切替える際に、前記増幅器の増幅率を前記人体検知モードの場合よりも低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記検知手段は、前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号が所定の閾値を超えるか否かによって人体及び操作入力の有無を検知し、
前記切替手段は、前記動作モードを前記非接触入力モードに切替える際に、前記所定の閾値を、前記人体検知モードの場合よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項５】
前記焦電型赤外線センサは、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプの焦電型赤外線センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項６】
前記焦電型赤外線センサと前記光センサとは、互いに並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項７】
前記非接触入力モードにおいて、前記光センサ及び前記焦電型赤外線センサそれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人体の移動方向を判断する判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の人体検知装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載された人体検知装置と、
データを表示する表示手段と、
前記人体検知モードにおいて検知された人の有無に基づいて前記表示手段をオン・オフするとともに、前記非接触入力モードにおいて検知された操作入力に基づいて前記表示手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
赤外線の変化量に応じた検出信号を出力する焦電型赤外線センサと、
周囲の明るさに応じた検出信号を出力する光センサと、
前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号に基づいて人の有無を検知する人体検知モードと、当該検出信号に基づいて人体の動きによる非接触の操作入力を検知する非接触入力モードとを取り得る検知手段と、
前記光センサから出力される検出信号の変化に応じて、前記検知手段の動作モードを切替える切替手段と、を備えることを特徴とする人体検知装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記光センサから出力される検出信号に応じて、明るさが低下したと判断された場合に、前記検知手段の動作モードを前記人体検知モードから前記非接触入力モードに切替えることを特徴とする請求項１に記載の人体検知装置。
【請求項３】
増幅率を可変することができ、前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号を増幅する増幅器を備え、
前記切替手段は、前記動作モードを前記非接触入力モードに切替える際に、前記増幅器の増幅率を前記人体検知モードの場合よりも低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の人体検知装置。
【請求項４】
前記検知手段は、前記焦電型赤外線センサから出力される検出信号が所定の閾値を超えるか否かによって人体及び操作入力の有無を検知し、
前記切替手段は、前記動作モードを前記非接触入力モードに切替える際に、前記所定の閾値を、前記人体検知モードの場合よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項５】
前記焦電型赤外線センサは、極性が逆になるように直列に接続された２つの焦電素子を有するデュアルタイプの焦電型赤外線センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項６】
前記焦電型赤外線センサと前記光センサとは、互いに並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の人体検知装置。
【請求項７】
前記非接触入力モードにおいて、前記光センサ及び前記焦電型赤外線センサそれぞれの検出信号が出力される順序に基づいて、人体の移動方向を判断する判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の人体検知装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載された人体検知装置と、
データを表示する表示手段と、
前記人体検知モードにおいて検知された人の有無に基づいて前記表示手段をオン・オフするとともに、前記非接触入力モードにおいて検知された操作入力に基づいて前記表示手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２７９１５（Ｐ２０１１−１２７９１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４０８２（Ｐ２００９−２８４０８２）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
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