光学センサおよびそれを備えた機器
【課題】機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を、小型かつ簡単な構成で検知でき、機器の省エネを図ることができる光学センサを提供すること。
【解決手段】１つのパッケージに、パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部１２と、イメージセンサ部１２が出力する画像信号を処理する信号処理回路部１３とが収容されている。信号処理回路部１３は、画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間でのイメージセンサ部と顔との間の距離及びイメージセンサ部に対する顔の向きを検知する。
【解決手段】１つのパッケージに、パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部１２と、イメージセンサ部１２が出力する画像信号を処理する信号処理回路部１３とが収容されている。信号処理回路部１３は、画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間でのイメージセンサ部と顔との間の距離及びイメージセンサ部に対する顔の向きを検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学センサに関し、より詳しくは、人の存在を光学式に検出する光学センサに関する。
【０００２】
また、この発明は、そのような光学センサを備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
画面表示を伴う機器の表示デバイスが、消費電力の大きなＣＲＴ（陰極線管）から消費電力の小さい液晶、プラズマ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等へと近年急速な変化を遂げている。さらに世界的な環境問題やＣＯ２の削減要求から、欧州を筆頭に、各種機器に対する省エネルギ（以下「省エネ」と略称する。）の要求は年々厳しさを増している。特に、日本では、省エネ推進のために、トップランナー方式、つまり、指定機器において、省エネの基準を、基準設定時に商品化されている製品のうち「最も省エネ性能が優れている機器（トップランナー）」の性能以上に設定する制度が採用されている。
【０００４】
一般的な省エネ手法としては、例えばパーソナルコンピュータでは、ある一定時間のキー操作やマウス操作が無ければ、自動的に画面を消灯する等の手法が行われている。しかし、その手法ではタイムラグが大きいという欠点があるため、自動消灯のための設定をこまめに実施しているユーザは少ない。
【０００５】
また、テレビ受像機では、一定時間リモコン操作がないと電源をオフする機能をもつものがある。しかしながら、この機能によれば、映画等の長時間番組を視聴していると、画面に邪魔な電源オフの予告文字が不意に現れたり、予期せぬときに電源がオフしたりすることがある。このため、この機能はユーザにあまり利用されていないのが実情である。
【０００６】
最近では、省エネ推進のために、機器に、この機器を操作又は使用する人の有無を検知するための光量検知方式のセンサを設ける方式が提案されている（例えば、特許文献１（特開２００７−３１２２５９号公報）参照。）。この方式は、例えば図１２に示すように、センサ１を構成する発光素子２からの光（赤外線）を前方へ照射し、前方に存在する物体（人を含む。）３からの反射光を受光素子４で受けて、その受光素子４が出力する検知信号に基づいて物体の有無を検知するものである。具体的には、センサ１とは別に設けられた制御部（図示しない信号処理回路）が、受光素子４の検知信号（反射光量の大きさ）と設定されたスレッシュレベルとの間の大小比較を行い、その比較結果に応じて、液晶テレビ本体から或る範囲内に物体３が存在するかどうかを検知する。
【０００７】
また、例えば図１３に示すようなＰＳＤ方式のセンサが知られている（例えば、特許文献２（特開平５−３１２９４８号公報）参照。）。この方式では、センサ５を構成する発光素子６からの光（赤外線）を前方へ照射し、前方に存在する物体３または３′からの反射光を受光素子であるＰＳＤ（Position Sensing Diode；位置検出ダイオード）７で受けて、ＰＳＤ７が複数の電極から出力する検知信号に基づいてセンサ５と物体３または３′との間の距離を検知するものである。具体的には、幾何学的な三角法の原理によって、センサ５と物体３，３′との間の距離に応じて、物体３，３′からの反射光がＰＳＤ７上に集光されるスポット位置Ｉ３，Ｉ３′が決定される。図示しない信号処理回路が、スポット位置Ｉ３，Ｉ３′に応じたＰＳＤ７の複数の電極から得られる出力電流の比を求めることによって、センサ５と物体３，３′との間の距離を検知する。
【０００８】
また、機器にテレビカメラを設置して画像を撮影し、得られた画像の中に人が存在するかどうかをコンピュータシステムによる画像解析によって判定する方式が提案されている（例えば、特許文献３（特開平８−１０６５１９号公報）、特許文献４（特開平１１−２８８２５９号公報）参照。）。この方式では、図１４に示すように、機器８の前の空間をテレビカメラ９によってリアルタイムに撮影し、得られた画像をコンピュータ１０に転送する。コンピュータ１０のＣＰＵ（中央演算処理装置）を用いて、ＯＳ（オペレーティングシステム）上のアプリケーションソフトウェアを実行することによって画像解析（例えばハードディスク装置に保存されているデータベースを利用したパターン認識）を行って、人（機器の操作者）の存在有無を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３１２２５９号公報
【特許文献２】特開平５−３１２９４８号公報
【特許文献３】特開平８−１０６５１９号公報
【特許文献４】特開平１１−２８８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方式では、センサ１（受光素子４）の出力は、物体３との距離以外にも、物体３の反射率や表面状態、発光素子２の経年変化、温度特性によって影響を受ける。このため、物体３の有無の判定に誤差が生じやすい。また、反射光量の大きさがスレッシュレベルを超えるか否かの判定しか行っていないため、物体３が機器を操作する人であるか、人以外の物（椅子等）であるかの識別ができないという問題がある。
【００１１】
特許文献２の方式では、特許文献１の方式に比べて、原理上、物体の反射率の影響を受けにくく、センサと物体との間の距離をより正確に検出できる。しかしながら、特許文献２の方式では、特許文献１の方式と同様に、物体が人であるか否かの判断ができないという問題がある。
【００１２】
これに対して特許文献３，４の方式では、確かに機器の前方に存在している物体が人か椅子かを識別することは可能となる。しかしながら、人の検出のためには常時コンピュータ１０のアプリケーションソフトウェアが動作していなければならない。最近のＣＰＵは動作周波数が数ＧＨｚの値をもち、コンピュータ１０は数十Ｗの電力を消費する。このため、人が存在しない時に画面を消灯して表示に要する電力を低減しても、トータルで考えると、コンピュータ１０の消費電力は依然として大きいという問題がある。また、人が存在しない時にコンピュータ１０の電源を落として省エネを図る場合、人が戻ってきた時にコンピュータ１０が元の状態に復帰しない。
【００１３】
そこで、この発明の課題は、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を、小型かつ簡単な構成で検知でき、機器の省エネを図ることができる光学センサを提供することにある。
【００１４】
また、この発明の課題は、そのような光学センサを備えて、人が存在しない時に省エネを図ることができる機器を提供すること、またその上、人が現れた時に元の状態に容易に復帰できる機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の光学センサは、
１つのパッケージに、
上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部と、
上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を処理する信号処理回路部と
が収容され、
上記信号処理回路部は、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知することを特徴とする。
【００１６】
本明細書で、「被写体」とは撮像される対象を意味する。
【００１７】
この発明の光学センサでは、イメージセンサ部は、上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力する。信号処理回路部は、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を次のように処理する。すなわち、まず、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定する。この判定のためには、例えば上記画像内の陰影等から目、鼻、口等の顔の特徴を表す部分を検知する手法を用いることができる。続いて、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する。ここで、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、上記光学センサが設けられた機器の周辺でその機器を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる（なお、「使用」は「操作」を含む広い概念である。「使おうとしている」には、「注視している」場合も含まれる。）。したがって、上記信号処理回路部の検知結果に基づいて、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を検知できる。
【００１８】
このような構成をとれば、この光学センサは、コンピュータのアプリケーションソフトウェアを用いることなく動作する。この結果、この光学センサの消費電力は、イメージセンサ単体の場合とほとんど同等となり、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサが設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００１９】
また、この光学センサは、イメージセンサ部、信号処理回路部を１つのパッケージに収容しているので、小型かつ簡単に構成され得る。
【００２０】
なお、上記イメージセンサ部としては、例えば市販の２次元イメージセンサを用いることができる。また、上記信号処理回路部としては、形状認識処理を行う必要最小限の機能をもつ専用のＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いることができる。
【００２１】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力することを特徴とする。
【００２２】
この一実施形態の光学センサでは、上記検知信号はこの光学センサが設けられた機器の省エネのための制御（例えば、機器の主電源のオンオフ）に活用される。
【００２３】
なお、上記検知信号としては、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するかどうかを、例えば電圧レベル等を可変して表すことができる。
【００２４】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記画像内に上記人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定することを特徴とする。
【００２５】
この一実施形態の光学センサでは、上記画像内に人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定する。この判定の仕方は、公知の形状認識手法であり、通常、２０×２０ピクセル程度の解像度があれば足りる。また、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きは、上記画像内の上記特徴を表す部分同士の位置関係に基づいて比較的簡単に算出される。これにより、上記イメージセンサ部および上記信号処理回路部がさらに簡単に構成される。
【００２６】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
この一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されている。したがって、さらに上記光学センサの小型化および低消費電力化を図ることができる。
【００２８】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた互いに別のチップ上に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この一実施形態の光学センサでは、この光学センサを構成するために、任意の解像度をもつイメージセンサと汎用のＤＳＰとを組み合わせて用いることが容易になる。したがって、設計の自由度が高まる。
【００３０】
一実施形態の光学センサでは、
上記イメージセンサ部がＣＣＤ型であり、
上記信号処理回路部がＣＭＯＳプロセスを用いた複数のチップで構成されていることを特徴とする。
【００３１】
この一実施形態の光学センサでは、イメージセンサ部がＣＣＤ型であるから、さらに設計の自由度が高まる。
【００３２】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を上記パッケージ外へ出力するためのインターフェイス部を備えたことを特徴とする。
【００３３】
この一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を、上記信号処理回路部へ出力する以外に、一般的なカメラの出力信号としても用いることができる。したがって、この光学センサを、例えばＷｅｂ（ウェブ）カメラや監視カメラとして兼用できる。
【００３４】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記検知の周期と時間を設定するタイマ機能を有することを特徴とする。
【００３５】
この一実施形態の光学センサでは、上記タイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【００３６】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子を備えて、上記明るさに応じた信号を出力することを特徴とする。
【００３７】
この一実施形態の光学センサでは、上記明るさに応じた信号は、例えばこの光学センサが設けられた機器の表示画面の明るさ調整を行うために活用される。これにより、上記機器は、省エネ機能に加えて、表示画面の最適な明るさ調整を行うことが可能になる。
【００３８】
なお、上記受光素子は、上記イメージセンサ部の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【００３９】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子を備えて、上記環境光の色合いに応じた信号を出力することを特徴とする。
【００４０】
この一実施形態の光学センサでは、上記環境光の色合いに応じた信号（ＲＧＢ等の色情報）は、例えばこの光学センサが設けられた機器の表示画面のカラー調整を行うために活用される。これにより、上記機器は、省エネ機能に加えて、環境の照明種類に応じて表示画面の最適なカラー調整を行うことが可能になる。
【００４１】
なお、上記受光素子は、上記イメージセンサ部の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【００４２】
一実施形態の光学センサでは、
上記パッケージ内に、上記被写体へ向けて光を発する発光素子を備え、
上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光を受けて上記画像信号を出力することを特徴とする。
【００４３】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が上記被写体へ向けて光を発する。上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光（散乱光を含む。）を受けて上記画像信号を出力する。これにより、周囲の光によらず、上記被写体からの画像情報が得られる。
【００４４】
一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあることを特徴とする。
【００４５】
ここで、「可視波長領域」とは、人の目に見える波長領域を意味する。
【００４６】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあるので、上記被写体からの反射光は主に可視波長領域の光を含む。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定するために、人の肌の色に関する情報等を利用することが可能となる。これにより、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度が高まる。
【００４７】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのを遮断する赤外光遮断構造を備えたことを特徴とする。
【００４８】
この一実施形態の光学センサでは、上記赤外光遮断構造によって、上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのが遮断される。したがって、上記イメージセンサ部が上記被写体を撮像する際に、各種機器のリモートコントローラやバックライトに起因する赤外光がノイズとなるのを防止できる。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度がさらに高まる。
【００４９】
なお、上記赤外光遮断構造は、例えば上記イメージセンサ部を覆うように赤外線カットフィルタ等の部品を設けることによって構成される。
【００５０】
一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあることを特徴とする。
【００５１】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあるので、その光が直接人に見えることはない。したがって、この光学センサが動作する際に、上記発光素子が発する光が人に不快感を与えることはない。
【００５２】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのを遮断する可視光遮断構造を備えたことを特徴とする。
【００５３】
この一実施形態の光学センサでは、上記可視光遮断構造によって、上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのが遮断される。したがって、上記イメージセンサ部が上記被写体を撮像する際に、被写体の周囲の太陽光や照明光がノイズとなるのを防止できる。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度がさらに高まる。
【００５４】
なお、上記可視光遮断構造は、例えば上記イメージセンサ部を覆うように可視光カットフィルタ等の部品を設けることによって構成される。
【００５５】
この発明の機器は、
上記発明の光学センサを搭載した機器であって、
上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部を備えたことを特徴とする。
【００５６】
この発明の機器では、上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記制御部は、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。
【００５７】
ここで、「通常動作モード」とは、機器が動作をしている状態又は動作が直ちに可能な状態を指す。「低消費電力モード」とは、通常動作モードよりも消費電力が低い状態を指す。例えばパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略称する。）では、「低消費電力モード」は、液晶画面のバックライトとなるＬＥＤ（発光ダイオード）を消灯若しくは減光したり、ＣＰＵの動作周波数を低減したり、またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を休止したりしている待機状態を指す。低消費電力モードには、停止状態も含まれる。
【００５８】
一実施形態の機器では、
表示画面を有し、
上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられていることを特徴とする。
【００５９】
この一実施形態の機器は、表示画面を有する。この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記表示画面の前方に顔を位置させて表示画面を注視する。そこで、上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられている。したがって、上記光学センサは、この機器を使用し又は使おうとしている人の有無を適切に検知できる。
【００６０】
なお、「表示画面」とは、例えば液晶、プラズマ、又は有機ＥＬ等の表示デバイスの表示画面を指す。
【００６１】
一実施形態の機器では、
上記機器に電力を供給する主電源とは別に、上記光学センサに電力を供給する副電源を備え、
上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行うことを特徴とする。
【００６２】
この一実施形態の機器では、上記光学センサは、上記副電源から電力供給を受けて動作する。そして、上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行う。すなわち、人がこの機器を使用している場合、通常の動作モードが維持される。その人がこの機器の周辺から立ち去った場合、上記光学センサは上記機器の周辺に人が存在しなくなったことを検知して、その検知結果に応じて上記主電源をオフする。これにより、上記機器（上記光学センサ以外の部分）の動作を停止することができる。この後、この機器を使おうとする人が現れたときには、上記光学センサはその人を検知し、その検知結果に応じて上記主電源をオンする。これにより、上記機器を起動して元の状態に容易に復帰でき、通常の動作を行わせることができる。上記光学センサは常に動作を続けるが、上記光学センサ自体の消費電力は低いので、上記機器全体として省エネを図ることができる。
【００６３】
一実施形態の機器では、上記光学センサの検知状況を表示する検知状況表示部を備えたことを特徴とする。
【００６４】
この一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を表示する。したがって、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を知ることができる。例えば、その人は、上記光学センサが正常に動作しているか否かを知ることができる。
【００６５】
なお、上記機器が表示画面を有する場合、上記光学センサの検知状況の表示は、その表示画面上で行うことができる。
【００６６】
一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消すことを特徴とする。
【００６７】
この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過するまでの間に、その人は、上記検知状況表示部による表示を見て、上記光学センサの検知状況を知ることができる。その後は、その人にとって、上記検知状況表示部による表示は不要であるかも知れない。そこで、この一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消す。これにより、不要な表示を避けることができる。
【００６８】
一実施形態の機器では、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を動画として上記表示画面上に表示することを特徴とする。
【００６９】
この一実施形態の機器では、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を動画として視ることができる。
【００７０】
一実施形態の機器では、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を静止画として上記表示画面上に表示することを特徴とする。
【００７１】
この一実施形態の機器では、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を静止画として視ることができる。
【発明の効果】
【００７２】
以上より明らかなように、この発明の光学センサによれば、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を、小型かつ簡単な構成で検知でき、機器の省エネを図ることができる。
【００７３】
また、この発明の機器は、そのような光学センサを備えて、人が存在しない時に省エネを図ることができる。またその上、人が現れた時に元の状態に容易に復帰できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態の光学センサに用いられるセンサチップの平面レイアウトを示す図である。
【図２】上記光学センサの断面構造を示す図である。
【図３】（ａ）は上記センサチップのイメージセンサ部によって得られた画像を示す図であり、（ｂ）は上記センサチップのＤＳＰ部による形状認識処理によって得られた画像を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態の光学センサの断面構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態の光学センサの断面構造を示す図である。
【図６】図２の光学センサの電気系統のブロック図である。
【図７】図５の光学センサの電気系統のブロック図である。
【図８】図１のセンサチップの平面レイアウトを変形した変形例を示す図である。
【図９】図１のセンサチップの平面レイアウトを変形した別の変形例を示す図である。
【図１０】図２の光学センサが設けられた機器としての、液晶モニタが設けられたパソコンを示す図である。
【図１１】光学センサが設けられた図１０のパソコンの動作フローを示す図である。
【図１２】従来の光量検知方式のセンサを示す図である。
【図１３】従来のＰＳＤ方式のセンサを示す図である。
【図１４】画像解析を行って人を検知する従来のコンピュータシステムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
以下、この発明の光学センサおよび機器を、図示の実施形態により詳細に説明する。
【００７６】
（第１実施形態）
図２は、本発明の一実施形態の光学センサ（符号３０で示す。）の断面構造を示している。この光学センサ３０は、断面凹状の１つのパッケージ１７と、このパッケージ１７の底部にダイボンドされたセンサチップ１１と、パッケージ１７の上部を塞ぐようにホルダ１９を介して取り付けられたレンズ１８とを備えている。センサチップ１１は、ワイヤ４１，４２によって、この光学センサの外部端子（後述する図６中の５８，５９）に電気的に接続されている。
【００７７】
図１の平面レイアウトに示すように、センサチップ１１は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ部１２と、アンプ・ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）部１４と、信号処理回路部としてのＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）部１３と、インターフェイス部１５と、電源回路１６とを含んでいる。電源回路１６は、この光学センサ３０が設けられる機器の主電源とは別の副電源として設けられており、このセンサチップの各部１２，１３，１４，１５に電力を供給する。
【００７８】
パッケージ１７の外部からの光は、レンズ１８を通してイメージセンサ部１２に結像される。これにより、イメージセンサ部１２は、パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力する。詳しくは、イメージセンサ部１２は、図示しないフォトダイオードとトランジスタとを含む行列状に配置された複数の画素を有する。そして、各画素毎に、入射光をフォトダイオードによって光電変換し、得られた信号をトランジスタを通して出力する。
【００７９】
イメージセンサ部１２が出力した画像信号は、アンプ・ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）部１４で、増幅されるとともにデジタル変換される。このデジタル変換された画像信号は、さらにＤＳＰ部１３で次のように処理される。
【００８０】
例えば、イメージセンサ部１２によって、図３（ａ）に示すような画像９９が得られたものとする。この画像９９には、被写体としての人９０が写っていて、この人９０の顔９１は正面を向いている。
【００８１】
ｉ） この場合、まず、ＤＳＰ部１３は、形状認識処理を行って、画像９９内の陰影から目、鼻、口等の特徴を表す部分９２，９３，９４を検知して、画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定する。この例では、図３（ｂ）の判定画像に示すように、両目９２′，９３′と口９４′とが検知されて、人の顔９１′が「存在」すると判定される。
【００８２】
この判定の仕方は、公知の形状認識手法であり、通常、２０×２０ピクセル程度の解像度があれば足りる。すなわちイメージセンサ部１２自体の画素数は、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）以下でも十分実用に耐えうるものである。また、実空間でのイメージセンサ部１２と顔との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔の向きは、画像９９内の特徴を表す部分同士の位置関係に基づいて比較的簡単に算出される。
【００８３】
なお、画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定するために、目、鼻、口に代えて、又はまたはそれらに加えて、顔の輪郭、眉、耳等を検知しても良い。また、顔の皮膚の色を表す色情報を用いて、判定の精度を向上させることも可能である。
【００８４】
ii） 続いて、ＤＳＰ部１３は、画像９９内に人の顔９１′が存在すると判定したとき、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する。ここで、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、この光学センサ３０が設けられた機器の周辺でその機器を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる。したがって、ＤＳＰ部１３の検知結果に基づいて、この光学センサ３０が設けられた機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を検知できる。
【００８５】
iii） そして、この例では、ＤＳＰ部１３は、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力する。この検知信号としては、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在するかどうかを、例えば電圧レベル等を可変して表す。
【００８６】
この検知信号は、インターフェイス部１５を通して出力され、この光学センサ３０が設けられた機器の省エネのための制御（例えば、機器の主電源のオンオフ）に活用される。
【００８７】
また、ＤＳＰ部１３は、上述のｉ）〜iii）の検知動作の周期と時間を設定するタイマ機能を有する。このタイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【００８８】
このような構成をとれば、この光学センサ３０は、コンピュータのアプリケーションソフトウェアを用いることなく動作する。この結果、この光学センサ３０の消費電力は、イメージセンサ単体の場合とほとんど同等となり、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサ３０が設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００８９】
また、この光学センサ３０は、各部１２，１３，１４，１５を１つのパッケージに収容しているので、小型かつ簡単に安価で構成される。特に、この光学センサ３０では、イメージセンサ部１２とＤＳＰ部１３とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ１１上に形成されている。したがって、光学センサ３０の小型化および低消費電力化をさらに図ることができる。
【００９０】
センサチップ１１の製造にはＣＭＯＳプロセスを用いているので、センサチップ１１内にメモリを形成することも容易である。メモリをセンサチップ１１に内蔵することによって、光学センサ組み立て後の電気的調整機能をもたせることが可能となる。したがって、ユーザにとって、この光学センサ３０をより使い易くすることができる。
【００９１】
図６は、そのようなメモリ５３を有する場合の光学センサ３０の電気系統のブロック構成を示している。センサチップ１１上のイメージセンサ部１２、アンプ・ＡＤＣ部１４、ＤＳＰ部１３、インターフェイス部１５は、それぞれ図６中の受光部５１、アンプ・ＡＤＣ部５２、ＤＳＰ部５４、Ｉ／Ｆ部５５に対応する。
【００９２】
パッケージ１７に設けられた外部端子５８に電源ＶＣＣが供給され、電源回路（図６では図示が省略されている。）を通して各部５１，５２，５３，５４，５５に電力が供給される。光学センサ３０の検出信号Ｖｏｕｔは、外部端子５９を通して、この光学センサ３０が設けられた機器に供給される。
【００９３】
（第２実施形態）
図４は、図２の光学センサ３０の構成を変形した変形例（符号３１で示す。）を示している。なお、理解の容易のために、図４において、図２中の要素と同じ要素には同じ符号を付している。
【００９４】
この光学センサ３１は、パッケージ１７の底部にダイボンドされた２つのチップ２０，２１を備えている。チップ２０，２１は互いにワイヤ４３によって電気的に接続されている。
【００９５】
一方のチップ２０は、ＣＭＯＳプロセスを用いて形成された図２中のイメージセンサ部１２、アンプ・ＡＤＣ部１４、インターフェイス部１５、電源回路１６を含んでいる。他方のチップ２１は、ＣＭＯＳプロセスを用いて形成された図２中のＤＳＰ部１３を含んでいる。
【００９６】
レンズ１８は、イメージセンサ部１２を有するチップ２０の直上に配置されている。
【００９７】
なお、この光学センサ３１の電気系統のブロック構成は、図６に示したものと同じである。
【００９８】
このような構成をとれば、この光学センサ３１の消費電力は、図２の光学センサ３０と同様に、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサが設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００９９】
また、この光学センサ３１では、イメージセンサ部１２を有するチップ２０と、信号処理回路部としてのＤＳＰ部１３を有するチップ２１とを、互いに別チップとしている。したがって、この光学センサ３０を構成するために、任意の解像度をもつイメージセンサと汎用のＤＳＰとを組み合わせて用いることが容易になる。これにより、設計の自由度を高めることができる。
【０１００】
また、複数チップを用いる場合、イメージセンサ部１２としてＣＣＤ型のものを用いることができる。また、ＤＳＰ部１３は、ＶＧＡやＸＧＡ（１０２４×７６８画素）等の複数種類の画素数のセンサからの信号処理に対応できるのが望ましい。これにより、さらに設計の自由度を高めることができる。
【０１０１】
さらに言えば、イメージセンサ部１２としては、例えば市販の２次元イメージセンサを用いることができる。また、ＤＳＰ部１３としては、形状認識処理を行う必要最小限の機能をもつ専用のＤＳＰを用いることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
図５は、図２の光学センサ３０の構成を変形した別の変形例（符号３２で示す。）を示している。なお、理解の容易のために、図５において、図２中の要素と同じ要素には同じ符号を付している。
【０１０３】
この光学センサ３２は、図２の光学センサ３０の要素に加えて、パッケージ１７′の底部にダイボンドされた発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）チップ２２を備えている。センサチップ１１とＬＥＤチップ２２との間は、平板状の遮光部１７ａによって仕切られ、遮光されている。遮光の理由は、ＬＥＤチップ２２が発した光が内乱光となって、センサチップ１１の検知動作へ悪影響を与えるのを防止するためである。
【０１０４】
ＬＥＤチップ２２は、ワイヤ４４によって、このＬＥＤチップ２２を発光させるためのドライバ部（図７（電気系統のブロック構成）中に符号５６で示す。）に接続されている。
【０１０５】
ＬＥＤチップ２２の直上には、ＬＥＤチップ２２が発した光をコリメートするためのレンズ１８′が設けられている。
【０１０６】
レンズ１８とセンサチップ１１との間には、センサチップ１１を覆うように、検出に不要な光をカットするためのフィルタ２３が設けられている。
【０１０７】
この光学センサ３２では、ＬＥＤチップ２２がレンズ１８′を通して、例えば図３中に示した被写体９０へ向けて光を発する。イメージセンサ部１２は、その光に起因した被写体９０からの反射光（散乱光を含む。）を、レンズ１８とフィルタ２３を通して受けて画像信号を出力する。これにより、周囲の光によらず、被写体９０からの画像情報が得られる。
【０１０８】
上記ＬＥＤチップ２２としては、用途に応じて、可視波長領域の光を発する可視光ＬＥＤと、赤外は跳梁域の光を発する赤外ＬＥＤとのいずれを用いてもよい。
【０１０９】
上記ＬＥＤチップ２２として可視光ＬＥＤを用いる場合には、被写体９０からの反射光は主に可視波長領域の光を含む。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定するために、人の肌の色に関する情報等を利用することが可能となる。これにより、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度が高まる。
【０１１０】
この場合、フィルタ２３としては、赤外光遮断構造としての赤外カットフィルタを用いる。これにより、イメージセンサ部１２に対して赤外光が入射するのが遮断される。したがって、イメージセンサ部１２が被写体９０を撮像する際に、各種機器のリモートコントローラやバックライトに起因する赤外光がノイズとなるのを防止できる。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度がさらに高まる。
【０１１１】
一方、上記ＬＥＤチップ２２として赤外ＬＥＤを用いる場合には、そのＬＥＤチップ２２が発する光の波長は赤外波長領域にあるので、その光が直接人に見えることはない。したがって、この光学センサ３０が動作する際に、そのＬＥＤチップ２２が発する光が人に不快感を与えることはない。
【０１１２】
この場合、フィルタ２３としては、可視光遮断構造としての可視光カットフィルタを用いる。これにより、イメージセンサ部１２に対して可視光が入射するのが遮断される。したがって、イメージセンサ部１２が被写体９０を撮像する際に、被写体９０の周囲の太陽光や照明光がノイズとなるのを防止できる。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度がさらに高まる。
【０１１３】
もちろん、パッケージ内に発光素子を内蔵していない場合でも、センサチップ１１を覆うように、イメージセンサ部１２の分光特性に応じたフィルタを設置してもよい。
【０１１４】
（第４実施形態）
図８は、図１のセンサチップ１１の平面レイアウトを変形した変形例（符号１１′で示す。）を示している。
【０１１５】
このセンサチップ１１′は、図１中のイメージセンサ部１２の面積を縮小したのに相当するイメージセンサ部１２′と、その縮小した跡に設けられた、パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子としての照度検知領域２４とを備えている。センサチップ１１′の他の構成は、図１中のイメージセンサ部１２の構成と同じである。
【０１１６】
照度検知領域２４が出力する上記明るさに応じた信号は、例えば光学センサ３０が設けられた機器の表示画面の明るさ調整を行うために活用される。これにより、その機器は、省エネ機能に加えて、表示画面の最適な明るさ調整を行うことが可能になる。例えば、液晶ディスプレイのバックライトの輝度調整等を行えば、無駄なバックライトの電力消費を削減でき、更なる省エネを実現できる。
【０１１７】
なお、このようなパッケージの周囲の明るさを検出する受光素子は、イメージセンサ部１２の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【０１１８】
（第５実施形態）
図９は、図１のセンサチップ１１の平面レイアウトを変形した別の変形例（符号１１″で示す。）を示している。
【０１１９】
このセンサチップ１１″は、図１中のイメージセンサ部１２の面積を縮小したのに相当するイメージセンサ部１２″と、その縮小した跡に設けられた、パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子としてのカラー照度検知領域２５とを備えている。センサチップ１１″の他の構成は、図１中のイメージセンサ部１２の構成と同じである。
【０１２０】
カラー照度検知領域２５が出力する環境光の色合いに応じた信号（ＲＧＢ等の色情報）は、例えば光学センサ３０が設けられた機器の表示画面のカラー調整を行うために活用される。これにより、その機器は、省エネ機能に加えて、環境の照明種類に応じて表示画面の最適なカラー調整を行うことが可能になる。
【０１２１】
なお、このようなパッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子は、イメージセンサ部１２の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【０１２２】
（第６実施形態）
図１０は、図２の光学センサ３０を搭載した機器としての、液晶モニタ１０２をもつパソコン１０１を示している。この例では、パソコン１０１の本体は机８３の下に設けられ、液晶モニタ１０２は机８３の上に置かれている。
【０１２３】
パソコン１０１を使用し又は使おうとしている人８０は、この例では椅子８２に座って、液晶モニタ１０２の表示画面の前方に顔８１を位置させて表示画面を注視する。そこで、光学センサ３０は、このパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人８０の有無を適切に検知できるように、液晶モニタ１０２の額縁部、つまり表示画面の上辺に取り付けられている。そして、液晶モニタ１０２の正面方向に視野角をもつように、レンズ１８を液晶モニタ１０２の正面方向に向けて配置されている。
【０１２４】
この例では、光学センサ３０の視野角は、レンズ１８の光軸に対して約±３０度とした。また、検出すべき距離範囲は、光学センサ３０（より正確には、イメージセンサ部１２）に対して３０ｃｍから１００ｃｍ程度離間した範囲とした。この結果、図１０中に斜線で示す領域Ａが人の顔８１を検出すべき範囲となっている。この領域Ａ内に光学センサ３０を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる。なお、領域Ａの光学センサ３０から遠い側の境界にあるときの椅子、人、顔は、それぞれ符号８２′、８０′、８１′で表されている。もちろん、領域Ａを規定する数値については、そのパソコン１０１や液晶モニタ１０２の大きさ、用途、使用状態によって変更することが可能である。
【０１２５】
パソコン１０１は、光学センサ３０の検知結果に基づいて、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いとき、パソコン１０１を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部としてのコントローラを備えている。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。このようなコントローラは、パソコン１０１のシステムソフトウェアによって構成される。
【０１２６】
図１１は、光学センサ３０が設けられたパソコン１０１の動作フローを例示している。なお、この例では、光学センサ３０は、パソコン１０１から電力供給を受けて動作するものとする。
【０１２７】
最初にパソコン１０１はオフ（ＯＦＦ）状態にあるものとする（ステップＳ１）。
【０１２８】
人によってパソコン１０１の主電源がオン（ＯＮ）されてパソコン１０１が起動し（ステップＳ２）、通常動作モードとしての通常オペレーションに入る（ステップＳ３）。
【０１２９】
光学センサ３０は、パソコン１０１が通常オペレーションに入ると同時に、既述のｉ）〜iii）の検知動作を開始する（ステップＳ４）。そして、光学センサ３０のＤＳＰ部１３が有するタイマ機能（第１タイマ）によって、或る一定の周期Ｔ１（秒）で、上述のｉ）〜iii）の検知動作を繰り返す（ステップＳ５）。このタイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【０１３０】
ここで、検知の結果、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が有るときは、この例では光学センサ３０はパソコン１０１へ検出信号を送らず、パソコン１０１が通常オペレーションを継続するのを許容する。これを状態１Ｌとする。
【０１３１】
一方、検知の結果、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いときは、光学センサ３０はその旨を表す検出信号Ｖｏｕｔをパソコン１０１のコントローラへフィードバックする。
【０１３２】
なお、フィードバックの仕方は、この例のようにパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いときのみ検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良いし、検知動作の度（周期Ｔ１）毎に検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良い。
【０１３３】
光学センサ３０からパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無い旨の検出信号Ｖｏｕｔを受けると、パソコン１０１は、低消費電力モードとしてのスタンバイモード（ＳＴＢモード）へ移行する（ステップＳ６）。このパソコン１０１は、スタンバイモードにあるとき、液晶画面のバックライトとなるＬＥＤを消灯若しくは減光したり、ＣＰＵの動作周波数を低減したり、またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を休止したりする。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。
【０１３４】
例えば、一般的な液晶モニタ１０２について考えると、その消費電力は約２５Ｗ程度あるが、オフ時には約１／１０の２．５Ｗ程度に低減できる。この消費電力の低減を、１０００台のパソコン１０１を使用するオフィスで考えると、１年間に約３．３トンのＣＯ２の削減が可能となる。これはテニスコート５６面分の森林の効果に相当する。
【０１３５】
また、パソコン１０１は、スタンバイモードにあるとき、コントローラが有するタイマ機能（第２タイマ）によって、或る一定の周期Ｔ２（秒）で、人がキーボードまたはマウスの操作を行った否かを確認する（ステップＳ７，Ｓ８）。これを状態２Ｌとする。
【０１３６】
この状態２Ｌにある間は、光学センサ３０はスタンバイ状態もしくは停止状態とする。 人がキーボードまたはマウスの操作を行うと（ステップＳ８でＹＥＳ）、パソコン１０１はスタンバイモード（状態２Ｌ）からステップＳ３へ戻って通常動作モード（状態１Ｌ）へ復帰する。それと同時に、この例では光学センサ３０も動作状態に復帰する。
【０１３７】
なお、状態２Ｌにある間も光学センサ３０が動作して、一定の周期（例えばＴ２（秒））で、人の有無を検知し、その検知結果をパソコン１０１のコントローラへフィードバックし、通常動作モードへの復帰を行うことも可能である。フィードバックの仕方は、検知動作の度（周期Ｔ２）毎に検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良いし、人が存在する状態を検出したときのみその旨を表す検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良い。
【０１３８】
上述の例では、光学センサ３０は、パソコン１０１から電力供給を受けて動作するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、パソコン１０１に電力を供給する主電源とは別に、光学センサ３０に電力を供給する副電源を備えても良い。
【０１３９】
そのようにした場合、光学センサ３０は、その内部にタイマ機能をもつので、前述の状態１Ｌの場合にも、状態２Ｌの場合でも機器（パソコン等）から電力供給や信号を受け取らずとも、光学センサ３０自体が一定周期で検知動作を行って、省エネを図ることができる。
【０１４０】
具体的には、人がパソコン１０１を使用している場合、光学センサ３０はその人を例えば１０秒毎に定期的に検知し、通常動作モードを維持する。その人がパソコン１０１の周辺から立ち去った場合、光学センサ３０はパソコン１０１の周辺に人が存在しないことを検知して、その検知結果に応じて一定のディレイ後にパソコン１０１の液晶モニタ１０２がオフする。さらにこの状態が一定時間続いた場合には、パソコン１０１の稼動に関するその他の電力を低減できる状態とし、最終的にはスタンバイ状態やシャットダウン（主電源オフ）を行う。この後、このパソコン１０１の周辺にパソコン１０１を使おうとする人が現れたときには、光学センサ３０はその人を検知し、その検知結果に応じてパソコン１０１の主電源をオンする。これにより、パソコン１０１を起動して元の状態に容易に復帰でき、通常の動作を行わせることができる。
【０１４１】
この場合、光学センサ３０は常に動作を続けるが、光学センサ３０自体の消費電力は低いので、検知動作時の消費電力を数十ｍＷとすることが可能である。これにより、全体として省エネを図ることができ、高レベルの省エネを実現することができる。
【０１４２】
また、例えば光学センサ３０が設けられた機器を使用し又は使おうとする人が、光学センサ３０の検知状況を知りたい場合がある。そこで、パソコン１０１に光学センサ３０の検知状況を表示する検知状況表示部を設けても良い。
【０１４３】
具体的には、パソコン１０１にインストールされた公知の画像再生用アプリケーションソフトウェアを利用して、検知状況表示部としての液晶モニタ１０２の表示画面上に、光学センサ３０の検知状況を、例えば図３（ａ），（ｂ）に示したような態様で動画又は静止画として表示する。これにより、その人は、液晶モニタ１０２の表示画面を見て、光学センサ３０が正常に動作しているか否かを知ることができる。その後は、その人にとって、検知状況の表示は不要であるかも知れない。そこで、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は光学センサ３０の検知状況の表示を消す。これにより、不要な表示を避けることができる。このように、検知状況の表示は恒久的であっても良いし、一時的であっても良い。
【０１４４】
なお、検知状況表示部は、液晶モニタ１０２の表示画面ではなく、別途、例えば液晶モニタ１０２の額縁部やパソコン１０１の本体に設けられたＬＥＤ等であっても良い。
【０１４５】
また、上述の例では、光学センサ３０のイメージセンサ部１２が出力する画像信号を専らＤＳＰ部１３へ出力したが、これに限られるものではない。光学センサ３０のパッケージ１７内に、イメージセンサ部１２が出力する画像信号をパッケージ外へ出力するためのインターフェイス部（図示せず）を設けておき、一般的なカメラの出力信号として用いても良い。例えば、ノートパソコンやデスクトップ型のパソコンにおいて、光学センサ３０をＷｅｂカメラや監視カメラとして利用することができる。
【０１４６】
この実施形態では、光学センサ３０を機器としてのパソコン１０１に設ける例について述べたが、当然ながら、これに限られるものではない。
【０１４７】
既述の他の実施形態の光学センサ３１，３２を設けても良い。また、本発明の光学センサが設けられる機器としては、パソコン以外の様々な機器であっても良く、例えば表示画面をもたない機器であっても良い。
【０１４８】
もちろん光学センサ３０は、それが搭載される機器の構成、インターフェイスの方式に従って、既述の例のように予め機器に組み込まれていても良いし、別途外付けとしても良い。
【符号の説明】
【０１４９】
１１，１１′，１１″ センサチップ
１２，１２′，１２″ イメージセンサ部
１３ ＤＳＰ部
１４ アンプ・ＡＤＣ部
１５ インターフェイス部
１６ 電源回路
１７，１７′ パッケージ
１８，１８′ レンズ
２０，２１ チップ
２２ ＬＥＤチップ
２３ フィルタ
２４ 照度検知領域
２５ カラー照度検知領域
３０，３１，３２ 光学センサ
１０１ パソコン
１０２ 液晶モニタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学センサに関し、より詳しくは、人の存在を光学式に検出する光学センサに関する。
【０００２】
また、この発明は、そのような光学センサを備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
画面表示を伴う機器の表示デバイスが、消費電力の大きなＣＲＴ（陰極線管）から消費電力の小さい液晶、プラズマ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）等へと近年急速な変化を遂げている。さらに世界的な環境問題やＣＯ２の削減要求から、欧州を筆頭に、各種機器に対する省エネルギ（以下「省エネ」と略称する。）の要求は年々厳しさを増している。特に、日本では、省エネ推進のために、トップランナー方式、つまり、指定機器において、省エネの基準を、基準設定時に商品化されている製品のうち「最も省エネ性能が優れている機器（トップランナー）」の性能以上に設定する制度が採用されている。
【０００４】
一般的な省エネ手法としては、例えばパーソナルコンピュータでは、ある一定時間のキー操作やマウス操作が無ければ、自動的に画面を消灯する等の手法が行われている。しかし、その手法ではタイムラグが大きいという欠点があるため、自動消灯のための設定をこまめに実施しているユーザは少ない。
【０００５】
また、テレビ受像機では、一定時間リモコン操作がないと電源をオフする機能をもつものがある。しかしながら、この機能によれば、映画等の長時間番組を視聴していると、画面に邪魔な電源オフの予告文字が不意に現れたり、予期せぬときに電源がオフしたりすることがある。このため、この機能はユーザにあまり利用されていないのが実情である。
【０００６】
最近では、省エネ推進のために、機器に、この機器を操作又は使用する人の有無を検知するための光量検知方式のセンサを設ける方式が提案されている（例えば、特許文献１（特開２００７−３１２２５９号公報）参照。）。この方式は、例えば図１２に示すように、センサ１を構成する発光素子２からの光（赤外線）を前方へ照射し、前方に存在する物体（人を含む。）３からの反射光を受光素子４で受けて、その受光素子４が出力する検知信号に基づいて物体の有無を検知するものである。具体的には、センサ１とは別に設けられた制御部（図示しない信号処理回路）が、受光素子４の検知信号（反射光量の大きさ）と設定されたスレッシュレベルとの間の大小比較を行い、その比較結果に応じて、液晶テレビ本体から或る範囲内に物体３が存在するかどうかを検知する。
【０００７】
また、例えば図１３に示すようなＰＳＤ方式のセンサが知られている（例えば、特許文献２（特開平５−３１２９４８号公報）参照。）。この方式では、センサ５を構成する発光素子６からの光（赤外線）を前方へ照射し、前方に存在する物体３または３′からの反射光を受光素子であるＰＳＤ（Position Sensing Diode；位置検出ダイオード）７で受けて、ＰＳＤ７が複数の電極から出力する検知信号に基づいてセンサ５と物体３または３′との間の距離を検知するものである。具体的には、幾何学的な三角法の原理によって、センサ５と物体３，３′との間の距離に応じて、物体３，３′からの反射光がＰＳＤ７上に集光されるスポット位置Ｉ３，Ｉ３′が決定される。図示しない信号処理回路が、スポット位置Ｉ３，Ｉ３′に応じたＰＳＤ７の複数の電極から得られる出力電流の比を求めることによって、センサ５と物体３，３′との間の距離を検知する。
【０００８】
また、機器にテレビカメラを設置して画像を撮影し、得られた画像の中に人が存在するかどうかをコンピュータシステムによる画像解析によって判定する方式が提案されている（例えば、特許文献３（特開平８−１０６５１９号公報）、特許文献４（特開平１１−２８８２５９号公報）参照。）。この方式では、図１４に示すように、機器８の前の空間をテレビカメラ９によってリアルタイムに撮影し、得られた画像をコンピュータ１０に転送する。コンピュータ１０のＣＰＵ（中央演算処理装置）を用いて、ＯＳ（オペレーティングシステム）上のアプリケーションソフトウェアを実行することによって画像解析（例えばハードディスク装置に保存されているデータベースを利用したパターン認識）を行って、人（機器の操作者）の存在有無を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３１２２５９号公報
【特許文献２】特開平５−３１２９４８号公報
【特許文献３】特開平８−１０６５１９号公報
【特許文献４】特開平１１−２８８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方式では、センサ１（受光素子４）の出力は、物体３との距離以外にも、物体３の反射率や表面状態、発光素子２の経年変化、温度特性によって影響を受ける。このため、物体３の有無の判定に誤差が生じやすい。また、反射光量の大きさがスレッシュレベルを超えるか否かの判定しか行っていないため、物体３が機器を操作する人であるか、人以外の物（椅子等）であるかの識別ができないという問題がある。
【００１１】
特許文献２の方式では、特許文献１の方式に比べて、原理上、物体の反射率の影響を受けにくく、センサと物体との間の距離をより正確に検出できる。しかしながら、特許文献２の方式では、特許文献１の方式と同様に、物体が人であるか否かの判断ができないという問題がある。
【００１２】
これに対して特許文献３，４の方式では、確かに機器の前方に存在している物体が人か椅子かを識別することは可能となる。しかしながら、人の検出のためには常時コンピュータ１０のアプリケーションソフトウェアが動作していなければならない。最近のＣＰＵは動作周波数が数ＧＨｚの値をもち、コンピュータ１０は数十Ｗの電力を消費する。このため、人が存在しない時に画面を消灯して表示に要する電力を低減しても、トータルで考えると、コンピュータ１０の消費電力は依然として大きいという問題がある。また、人が存在しない時にコンピュータ１０の電源を落として省エネを図る場合、人が戻ってきた時にコンピュータ１０が元の状態に復帰しない。
【００１３】
そこで、この発明の課題は、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を、小型かつ簡単な構成で検知でき、機器の省エネを図ることができる光学センサを提供することにある。
【００１４】
また、この発明の課題は、そのような光学センサを備えて、人が存在しない時に省エネを図ることができる機器を提供すること、またその上、人が現れた時に元の状態に容易に復帰できる機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の光学センサは、
１つのパッケージに、
上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部と、
上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を処理する信号処理回路部と
が収容され、
上記信号処理回路部は、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知することを特徴とする。
【００１６】
本明細書で、「被写体」とは撮像される対象を意味する。
【００１７】
この発明の光学センサでは、イメージセンサ部は、上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力する。信号処理回路部は、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を次のように処理する。すなわち、まず、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定する。この判定のためには、例えば上記画像内の陰影等から目、鼻、口等の顔の特徴を表す部分を検知する手法を用いることができる。続いて、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する。ここで、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、上記光学センサが設けられた機器の周辺でその機器を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる（なお、「使用」は「操作」を含む広い概念である。「使おうとしている」には、「注視している」場合も含まれる。）。したがって、上記信号処理回路部の検知結果に基づいて、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を検知できる。
【００１８】
このような構成をとれば、この光学センサは、コンピュータのアプリケーションソフトウェアを用いることなく動作する。この結果、この光学センサの消費電力は、イメージセンサ単体の場合とほとんど同等となり、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサが設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００１９】
また、この光学センサは、イメージセンサ部、信号処理回路部を１つのパッケージに収容しているので、小型かつ簡単に構成され得る。
【００２０】
なお、上記イメージセンサ部としては、例えば市販の２次元イメージセンサを用いることができる。また、上記信号処理回路部としては、形状認識処理を行う必要最小限の機能をもつ専用のＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いることができる。
【００２１】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力することを特徴とする。
【００２２】
この一実施形態の光学センサでは、上記検知信号はこの光学センサが設けられた機器の省エネのための制御（例えば、機器の主電源のオンオフ）に活用される。
【００２３】
なお、上記検知信号としては、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するかどうかを、例えば電圧レベル等を可変して表すことができる。
【００２４】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記画像内に上記人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定することを特徴とする。
【００２５】
この一実施形態の光学センサでは、上記画像内に人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定する。この判定の仕方は、公知の形状認識手法であり、通常、２０×２０ピクセル程度の解像度があれば足りる。また、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きは、上記画像内の上記特徴を表す部分同士の位置関係に基づいて比較的簡単に算出される。これにより、上記イメージセンサ部および上記信号処理回路部がさらに簡単に構成される。
【００２６】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
この一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されている。したがって、さらに上記光学センサの小型化および低消費電力化を図ることができる。
【００２８】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた互いに別のチップ上に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
この一実施形態の光学センサでは、この光学センサを構成するために、任意の解像度をもつイメージセンサと汎用のＤＳＰとを組み合わせて用いることが容易になる。したがって、設計の自由度が高まる。
【００３０】
一実施形態の光学センサでは、
上記イメージセンサ部がＣＣＤ型であり、
上記信号処理回路部がＣＭＯＳプロセスを用いた複数のチップで構成されていることを特徴とする。
【００３１】
この一実施形態の光学センサでは、イメージセンサ部がＣＣＤ型であるから、さらに設計の自由度が高まる。
【００３２】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を上記パッケージ外へ出力するためのインターフェイス部を備えたことを特徴とする。
【００３３】
この一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を、上記信号処理回路部へ出力する以外に、一般的なカメラの出力信号としても用いることができる。したがって、この光学センサを、例えばＷｅｂ（ウェブ）カメラや監視カメラとして兼用できる。
【００３４】
一実施形態の光学センサでは、上記信号処理回路部は、上記検知の周期と時間を設定するタイマ機能を有することを特徴とする。
【００３５】
この一実施形態の光学センサでは、上記タイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【００３６】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子を備えて、上記明るさに応じた信号を出力することを特徴とする。
【００３７】
この一実施形態の光学センサでは、上記明るさに応じた信号は、例えばこの光学センサが設けられた機器の表示画面の明るさ調整を行うために活用される。これにより、上記機器は、省エネ機能に加えて、表示画面の最適な明るさ調整を行うことが可能になる。
【００３８】
なお、上記受光素子は、上記イメージセンサ部の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【００３９】
一実施形態の光学センサでは、上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子を備えて、上記環境光の色合いに応じた信号を出力することを特徴とする。
【００４０】
この一実施形態の光学センサでは、上記環境光の色合いに応じた信号（ＲＧＢ等の色情報）は、例えばこの光学センサが設けられた機器の表示画面のカラー調整を行うために活用される。これにより、上記機器は、省エネ機能に加えて、環境の照明種類に応じて表示画面の最適なカラー調整を行うことが可能になる。
【００４１】
なお、上記受光素子は、上記イメージセンサ部の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【００４２】
一実施形態の光学センサでは、
上記パッケージ内に、上記被写体へ向けて光を発する発光素子を備え、
上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光を受けて上記画像信号を出力することを特徴とする。
【００４３】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が上記被写体へ向けて光を発する。上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光（散乱光を含む。）を受けて上記画像信号を出力する。これにより、周囲の光によらず、上記被写体からの画像情報が得られる。
【００４４】
一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあることを特徴とする。
【００４５】
ここで、「可視波長領域」とは、人の目に見える波長領域を意味する。
【００４６】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあるので、上記被写体からの反射光は主に可視波長領域の光を含む。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定するために、人の肌の色に関する情報等を利用することが可能となる。これにより、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度が高まる。
【００４７】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのを遮断する赤外光遮断構造を備えたことを特徴とする。
【００４８】
この一実施形態の光学センサでは、上記赤外光遮断構造によって、上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのが遮断される。したがって、上記イメージセンサ部が上記被写体を撮像する際に、各種機器のリモートコントローラやバックライトに起因する赤外光がノイズとなるのを防止できる。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度がさらに高まる。
【００４９】
なお、上記赤外光遮断構造は、例えば上記イメージセンサ部を覆うように赤外線カットフィルタ等の部品を設けることによって構成される。
【００５０】
一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあることを特徴とする。
【００５１】
この一実施形態の光学センサでは、上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあるので、その光が直接人に見えることはない。したがって、この光学センサが動作する際に、上記発光素子が発する光が人に不快感を与えることはない。
【００５２】
一実施形態の光学センサでは、上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのを遮断する可視光遮断構造を備えたことを特徴とする。
【００５３】
この一実施形態の光学センサでは、上記可視光遮断構造によって、上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのが遮断される。したがって、上記イメージセンサ部が上記被写体を撮像する際に、被写体の周囲の太陽光や照明光がノイズとなるのを防止できる。したがって、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知する精度がさらに高まる。
【００５４】
なお、上記可視光遮断構造は、例えば上記イメージセンサ部を覆うように可視光カットフィルタ等の部品を設けることによって構成される。
【００５５】
この発明の機器は、
上記発明の光学センサを搭載した機器であって、
上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部を備えたことを特徴とする。
【００５６】
この発明の機器では、上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記制御部は、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。
【００５７】
ここで、「通常動作モード」とは、機器が動作をしている状態又は動作が直ちに可能な状態を指す。「低消費電力モード」とは、通常動作モードよりも消費電力が低い状態を指す。例えばパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略称する。）では、「低消費電力モード」は、液晶画面のバックライトとなるＬＥＤ（発光ダイオード）を消灯若しくは減光したり、ＣＰＵの動作周波数を低減したり、またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を休止したりしている待機状態を指す。低消費電力モードには、停止状態も含まれる。
【００５８】
一実施形態の機器では、
表示画面を有し、
上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられていることを特徴とする。
【００５９】
この一実施形態の機器は、表示画面を有する。この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記表示画面の前方に顔を位置させて表示画面を注視する。そこで、上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられている。したがって、上記光学センサは、この機器を使用し又は使おうとしている人の有無を適切に検知できる。
【００６０】
なお、「表示画面」とは、例えば液晶、プラズマ、又は有機ＥＬ等の表示デバイスの表示画面を指す。
【００６１】
一実施形態の機器では、
上記機器に電力を供給する主電源とは別に、上記光学センサに電力を供給する副電源を備え、
上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行うことを特徴とする。
【００６２】
この一実施形態の機器では、上記光学センサは、上記副電源から電力供給を受けて動作する。そして、上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行う。すなわち、人がこの機器を使用している場合、通常の動作モードが維持される。その人がこの機器の周辺から立ち去った場合、上記光学センサは上記機器の周辺に人が存在しなくなったことを検知して、その検知結果に応じて上記主電源をオフする。これにより、上記機器（上記光学センサ以外の部分）の動作を停止することができる。この後、この機器を使おうとする人が現れたときには、上記光学センサはその人を検知し、その検知結果に応じて上記主電源をオンする。これにより、上記機器を起動して元の状態に容易に復帰でき、通常の動作を行わせることができる。上記光学センサは常に動作を続けるが、上記光学センサ自体の消費電力は低いので、上記機器全体として省エネを図ることができる。
【００６３】
一実施形態の機器では、上記光学センサの検知状況を表示する検知状況表示部を備えたことを特徴とする。
【００６４】
この一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を表示する。したがって、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を知ることができる。例えば、その人は、上記光学センサが正常に動作しているか否かを知ることができる。
【００６５】
なお、上記機器が表示画面を有する場合、上記光学センサの検知状況の表示は、その表示画面上で行うことができる。
【００６６】
一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消すことを特徴とする。
【００６７】
この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過するまでの間に、その人は、上記検知状況表示部による表示を見て、上記光学センサの検知状況を知ることができる。その後は、その人にとって、上記検知状況表示部による表示は不要であるかも知れない。そこで、この一実施形態の機器では、上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消す。これにより、不要な表示を避けることができる。
【００６８】
一実施形態の機器では、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を動画として上記表示画面上に表示することを特徴とする。
【００６９】
この一実施形態の機器では、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を動画として視ることができる。
【００７０】
一実施形態の機器では、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を静止画として上記表示画面上に表示することを特徴とする。
【００７１】
この一実施形態の機器では、この機器を使用し又は使おうとしている人は、上記光学センサの検知状況を静止画として視ることができる。
【発明の効果】
【００７２】
以上より明らかなように、この発明の光学センサによれば、機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を、小型かつ簡単な構成で検知でき、機器の省エネを図ることができる。
【００７３】
また、この発明の機器は、そのような光学センサを備えて、人が存在しない時に省エネを図ることができる。またその上、人が現れた時に元の状態に容易に復帰できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態の光学センサに用いられるセンサチップの平面レイアウトを示す図である。
【図２】上記光学センサの断面構造を示す図である。
【図３】（ａ）は上記センサチップのイメージセンサ部によって得られた画像を示す図であり、（ｂ）は上記センサチップのＤＳＰ部による形状認識処理によって得られた画像を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態の光学センサの断面構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態の光学センサの断面構造を示す図である。
【図６】図２の光学センサの電気系統のブロック図である。
【図７】図５の光学センサの電気系統のブロック図である。
【図８】図１のセンサチップの平面レイアウトを変形した変形例を示す図である。
【図９】図１のセンサチップの平面レイアウトを変形した別の変形例を示す図である。
【図１０】図２の光学センサが設けられた機器としての、液晶モニタが設けられたパソコンを示す図である。
【図１１】光学センサが設けられた図１０のパソコンの動作フローを示す図である。
【図１２】従来の光量検知方式のセンサを示す図である。
【図１３】従来のＰＳＤ方式のセンサを示す図である。
【図１４】画像解析を行って人を検知する従来のコンピュータシステムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
以下、この発明の光学センサおよび機器を、図示の実施形態により詳細に説明する。
【００７６】
（第１実施形態）
図２は、本発明の一実施形態の光学センサ（符号３０で示す。）の断面構造を示している。この光学センサ３０は、断面凹状の１つのパッケージ１７と、このパッケージ１７の底部にダイボンドされたセンサチップ１１と、パッケージ１７の上部を塞ぐようにホルダ１９を介して取り付けられたレンズ１８とを備えている。センサチップ１１は、ワイヤ４１，４２によって、この光学センサの外部端子（後述する図６中の５８，５９）に電気的に接続されている。
【００７７】
図１の平面レイアウトに示すように、センサチップ１１は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ部１２と、アンプ・ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）部１４と、信号処理回路部としてのＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）部１３と、インターフェイス部１５と、電源回路１６とを含んでいる。電源回路１６は、この光学センサ３０が設けられる機器の主電源とは別の副電源として設けられており、このセンサチップの各部１２，１３，１４，１５に電力を供給する。
【００７８】
パッケージ１７の外部からの光は、レンズ１８を通してイメージセンサ部１２に結像される。これにより、イメージセンサ部１２は、パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力する。詳しくは、イメージセンサ部１２は、図示しないフォトダイオードとトランジスタとを含む行列状に配置された複数の画素を有する。そして、各画素毎に、入射光をフォトダイオードによって光電変換し、得られた信号をトランジスタを通して出力する。
【００７９】
イメージセンサ部１２が出力した画像信号は、アンプ・ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）部１４で、増幅されるとともにデジタル変換される。このデジタル変換された画像信号は、さらにＤＳＰ部１３で次のように処理される。
【００８０】
例えば、イメージセンサ部１２によって、図３（ａ）に示すような画像９９が得られたものとする。この画像９９には、被写体としての人９０が写っていて、この人９０の顔９１は正面を向いている。
【００８１】
ｉ） この場合、まず、ＤＳＰ部１３は、形状認識処理を行って、画像９９内の陰影から目、鼻、口等の特徴を表す部分９２，９３，９４を検知して、画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定する。この例では、図３（ｂ）の判定画像に示すように、両目９２′，９３′と口９４′とが検知されて、人の顔９１′が「存在」すると判定される。
【００８２】
この判定の仕方は、公知の形状認識手法であり、通常、２０×２０ピクセル程度の解像度があれば足りる。すなわちイメージセンサ部１２自体の画素数は、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）以下でも十分実用に耐えうるものである。また、実空間でのイメージセンサ部１２と顔との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔の向きは、画像９９内の特徴を表す部分同士の位置関係に基づいて比較的簡単に算出される。
【００８３】
なお、画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定するために、目、鼻、口に代えて、又はまたはそれらに加えて、顔の輪郭、眉、耳等を検知しても良い。また、顔の皮膚の色を表す色情報を用いて、判定の精度を向上させることも可能である。
【００８４】
ii） 続いて、ＤＳＰ部１３は、画像９９内に人の顔９１′が存在すると判定したとき、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する。ここで、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、この光学センサ３０が設けられた機器の周辺でその機器を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる。したがって、ＤＳＰ部１３の検知結果に基づいて、この光学センサ３０が設けられた機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人の有無を検知できる。
【００８５】
iii） そして、この例では、ＤＳＰ部１３は、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力する。この検知信号としては、イメージセンサ部１２から或る距離範囲内にイメージセンサ部１２を向いている顔が少なくとも１つ存在するかどうかを、例えば電圧レベル等を可変して表す。
【００８６】
この検知信号は、インターフェイス部１５を通して出力され、この光学センサ３０が設けられた機器の省エネのための制御（例えば、機器の主電源のオンオフ）に活用される。
【００８７】
また、ＤＳＰ部１３は、上述のｉ）〜iii）の検知動作の周期と時間を設定するタイマ機能を有する。このタイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【００８８】
このような構成をとれば、この光学センサ３０は、コンピュータのアプリケーションソフトウェアを用いることなく動作する。この結果、この光学センサ３０の消費電力は、イメージセンサ単体の場合とほとんど同等となり、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサ３０が設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００８９】
また、この光学センサ３０は、各部１２，１３，１４，１５を１つのパッケージに収容しているので、小型かつ簡単に安価で構成される。特に、この光学センサ３０では、イメージセンサ部１２とＤＳＰ部１３とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ１１上に形成されている。したがって、光学センサ３０の小型化および低消費電力化をさらに図ることができる。
【００９０】
センサチップ１１の製造にはＣＭＯＳプロセスを用いているので、センサチップ１１内にメモリを形成することも容易である。メモリをセンサチップ１１に内蔵することによって、光学センサ組み立て後の電気的調整機能をもたせることが可能となる。したがって、ユーザにとって、この光学センサ３０をより使い易くすることができる。
【００９１】
図６は、そのようなメモリ５３を有する場合の光学センサ３０の電気系統のブロック構成を示している。センサチップ１１上のイメージセンサ部１２、アンプ・ＡＤＣ部１４、ＤＳＰ部１３、インターフェイス部１５は、それぞれ図６中の受光部５１、アンプ・ＡＤＣ部５２、ＤＳＰ部５４、Ｉ／Ｆ部５５に対応する。
【００９２】
パッケージ１７に設けられた外部端子５８に電源ＶＣＣが供給され、電源回路（図６では図示が省略されている。）を通して各部５１，５２，５３，５４，５５に電力が供給される。光学センサ３０の検出信号Ｖｏｕｔは、外部端子５９を通して、この光学センサ３０が設けられた機器に供給される。
【００９３】
（第２実施形態）
図４は、図２の光学センサ３０の構成を変形した変形例（符号３１で示す。）を示している。なお、理解の容易のために、図４において、図２中の要素と同じ要素には同じ符号を付している。
【００９４】
この光学センサ３１は、パッケージ１７の底部にダイボンドされた２つのチップ２０，２１を備えている。チップ２０，２１は互いにワイヤ４３によって電気的に接続されている。
【００９５】
一方のチップ２０は、ＣＭＯＳプロセスを用いて形成された図２中のイメージセンサ部１２、アンプ・ＡＤＣ部１４、インターフェイス部１５、電源回路１６を含んでいる。他方のチップ２１は、ＣＭＯＳプロセスを用いて形成された図２中のＤＳＰ部１３を含んでいる。
【００９６】
レンズ１８は、イメージセンサ部１２を有するチップ２０の直上に配置されている。
【００９７】
なお、この光学センサ３１の電気系統のブロック構成は、図６に示したものと同じである。
【００９８】
このような構成をとれば、この光学センサ３１の消費電力は、図２の光学センサ３０と同様に、ｍＷレベルになる。したがって、この光学センサが設けられた機器、例えば液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示デバイスを有する機器において、効果的な省エネを実現できる。
【００９９】
また、この光学センサ３１では、イメージセンサ部１２を有するチップ２０と、信号処理回路部としてのＤＳＰ部１３を有するチップ２１とを、互いに別チップとしている。したがって、この光学センサ３０を構成するために、任意の解像度をもつイメージセンサと汎用のＤＳＰとを組み合わせて用いることが容易になる。これにより、設計の自由度を高めることができる。
【０１００】
また、複数チップを用いる場合、イメージセンサ部１２としてＣＣＤ型のものを用いることができる。また、ＤＳＰ部１３は、ＶＧＡやＸＧＡ（１０２４×７６８画素）等の複数種類の画素数のセンサからの信号処理に対応できるのが望ましい。これにより、さらに設計の自由度を高めることができる。
【０１０１】
さらに言えば、イメージセンサ部１２としては、例えば市販の２次元イメージセンサを用いることができる。また、ＤＳＰ部１３としては、形状認識処理を行う必要最小限の機能をもつ専用のＤＳＰを用いることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
図５は、図２の光学センサ３０の構成を変形した別の変形例（符号３２で示す。）を示している。なお、理解の容易のために、図５において、図２中の要素と同じ要素には同じ符号を付している。
【０１０３】
この光学センサ３２は、図２の光学センサ３０の要素に加えて、パッケージ１７′の底部にダイボンドされた発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）チップ２２を備えている。センサチップ１１とＬＥＤチップ２２との間は、平板状の遮光部１７ａによって仕切られ、遮光されている。遮光の理由は、ＬＥＤチップ２２が発した光が内乱光となって、センサチップ１１の検知動作へ悪影響を与えるのを防止するためである。
【０１０４】
ＬＥＤチップ２２は、ワイヤ４４によって、このＬＥＤチップ２２を発光させるためのドライバ部（図７（電気系統のブロック構成）中に符号５６で示す。）に接続されている。
【０１０５】
ＬＥＤチップ２２の直上には、ＬＥＤチップ２２が発した光をコリメートするためのレンズ１８′が設けられている。
【０１０６】
レンズ１８とセンサチップ１１との間には、センサチップ１１を覆うように、検出に不要な光をカットするためのフィルタ２３が設けられている。
【０１０７】
この光学センサ３２では、ＬＥＤチップ２２がレンズ１８′を通して、例えば図３中に示した被写体９０へ向けて光を発する。イメージセンサ部１２は、その光に起因した被写体９０からの反射光（散乱光を含む。）を、レンズ１８とフィルタ２３を通して受けて画像信号を出力する。これにより、周囲の光によらず、被写体９０からの画像情報が得られる。
【０１０８】
上記ＬＥＤチップ２２としては、用途に応じて、可視波長領域の光を発する可視光ＬＥＤと、赤外は跳梁域の光を発する赤外ＬＥＤとのいずれを用いてもよい。
【０１０９】
上記ＬＥＤチップ２２として可視光ＬＥＤを用いる場合には、被写体９０からの反射光は主に可視波長領域の光を含む。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かを判定するために、人の肌の色に関する情報等を利用することが可能となる。これにより、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度が高まる。
【０１１０】
この場合、フィルタ２３としては、赤外光遮断構造としての赤外カットフィルタを用いる。これにより、イメージセンサ部１２に対して赤外光が入射するのが遮断される。したがって、イメージセンサ部１２が被写体９０を撮像する際に、各種機器のリモートコントローラやバックライトに起因する赤外光がノイズとなるのを防止できる。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度がさらに高まる。
【０１１１】
一方、上記ＬＥＤチップ２２として赤外ＬＥＤを用いる場合には、そのＬＥＤチップ２２が発する光の波長は赤外波長領域にあるので、その光が直接人に見えることはない。したがって、この光学センサ３０が動作する際に、そのＬＥＤチップ２２が発する光が人に不快感を与えることはない。
【０１１２】
この場合、フィルタ２３としては、可視光遮断構造としての可視光カットフィルタを用いる。これにより、イメージセンサ部１２に対して可視光が入射するのが遮断される。したがって、イメージセンサ部１２が被写体９０を撮像する際に、被写体９０の周囲の太陽光や照明光がノイズとなるのを防止できる。したがって、画像信号が表す画像９９内に人の顔９１′が存在するか否かの判定の精度が高まる。この結果、実空間でのイメージセンサ部１２と顔９１との間の距離及びイメージセンサ部１２に対する顔９１の向きを検知する精度がさらに高まる。
【０１１３】
もちろん、パッケージ内に発光素子を内蔵していない場合でも、センサチップ１１を覆うように、イメージセンサ部１２の分光特性に応じたフィルタを設置してもよい。
【０１１４】
（第４実施形態）
図８は、図１のセンサチップ１１の平面レイアウトを変形した変形例（符号１１′で示す。）を示している。
【０１１５】
このセンサチップ１１′は、図１中のイメージセンサ部１２の面積を縮小したのに相当するイメージセンサ部１２′と、その縮小した跡に設けられた、パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子としての照度検知領域２４とを備えている。センサチップ１１′の他の構成は、図１中のイメージセンサ部１２の構成と同じである。
【０１１６】
照度検知領域２４が出力する上記明るさに応じた信号は、例えば光学センサ３０が設けられた機器の表示画面の明るさ調整を行うために活用される。これにより、その機器は、省エネ機能に加えて、表示画面の最適な明るさ調整を行うことが可能になる。例えば、液晶ディスプレイのバックライトの輝度調整等を行えば、無駄なバックライトの電力消費を削減でき、更なる省エネを実現できる。
【０１１７】
なお、このようなパッケージの周囲の明るさを検出する受光素子は、イメージセンサ部１２の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【０１１８】
（第５実施形態）
図９は、図１のセンサチップ１１の平面レイアウトを変形した別の変形例（符号１１″で示す。）を示している。
【０１１９】
このセンサチップ１１″は、図１中のイメージセンサ部１２の面積を縮小したのに相当するイメージセンサ部１２″と、その縮小した跡に設けられた、パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子としてのカラー照度検知領域２５とを備えている。センサチップ１１″の他の構成は、図１中のイメージセンサ部１２の構成と同じである。
【０１２０】
カラー照度検知領域２５が出力する環境光の色合いに応じた信号（ＲＧＢ等の色情報）は、例えば光学センサ３０が設けられた機器の表示画面のカラー調整を行うために活用される。これにより、その機器は、省エネ機能に加えて、環境の照明種類に応じて表示画面の最適なカラー調整を行うことが可能になる。
【０１２１】
なお、このようなパッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子は、イメージセンサ部１２の一部によって、または別チップの受光素子によって構成され得る。
【０１２２】
（第６実施形態）
図１０は、図２の光学センサ３０を搭載した機器としての、液晶モニタ１０２をもつパソコン１０１を示している。この例では、パソコン１０１の本体は机８３の下に設けられ、液晶モニタ１０２は机８３の上に置かれている。
【０１２３】
パソコン１０１を使用し又は使おうとしている人８０は、この例では椅子８２に座って、液晶モニタ１０２の表示画面の前方に顔８１を位置させて表示画面を注視する。そこで、光学センサ３０は、このパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人８０の有無を適切に検知できるように、液晶モニタ１０２の額縁部、つまり表示画面の上辺に取り付けられている。そして、液晶モニタ１０２の正面方向に視野角をもつように、レンズ１８を液晶モニタ１０２の正面方向に向けて配置されている。
【０１２４】
この例では、光学センサ３０の視野角は、レンズ１８の光軸に対して約±３０度とした。また、検出すべき距離範囲は、光学センサ３０（より正確には、イメージセンサ部１２）に対して３０ｃｍから１００ｃｍ程度離間した範囲とした。この結果、図１０中に斜線で示す領域Ａが人の顔８１を検出すべき範囲となっている。この領域Ａ内に光学センサ３０を向いている顔が少なくとも１つ存在すれば、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が存在すると考えられる。なお、領域Ａの光学センサ３０から遠い側の境界にあるときの椅子、人、顔は、それぞれ符号８２′、８０′、８１′で表されている。もちろん、領域Ａを規定する数値については、そのパソコン１０１や液晶モニタ１０２の大きさ、用途、使用状態によって変更することが可能である。
【０１２５】
パソコン１０１は、光学センサ３０の検知結果に基づいて、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いとき、パソコン１０１を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部としてのコントローラを備えている。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。このようなコントローラは、パソコン１０１のシステムソフトウェアによって構成される。
【０１２６】
図１１は、光学センサ３０が設けられたパソコン１０１の動作フローを例示している。なお、この例では、光学センサ３０は、パソコン１０１から電力供給を受けて動作するものとする。
【０１２７】
最初にパソコン１０１はオフ（ＯＦＦ）状態にあるものとする（ステップＳ１）。
【０１２８】
人によってパソコン１０１の主電源がオン（ＯＮ）されてパソコン１０１が起動し（ステップＳ２）、通常動作モードとしての通常オペレーションに入る（ステップＳ３）。
【０１２９】
光学センサ３０は、パソコン１０１が通常オペレーションに入ると同時に、既述のｉ）〜iii）の検知動作を開始する（ステップＳ４）。そして、光学センサ３０のＤＳＰ部１３が有するタイマ機能（第１タイマ）によって、或る一定の周期Ｔ１（秒）で、上述のｉ）〜iii）の検知動作を繰り返す（ステップＳ５）。このタイマ機能によって、所謂ディレイや検出感度の設定が可能となり、ユーザが好みに応じた基準を設定することが可能となる。
【０１３０】
ここで、検知の結果、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が有るときは、この例では光学センサ３０はパソコン１０１へ検出信号を送らず、パソコン１０１が通常オペレーションを継続するのを許容する。これを状態１Ｌとする。
【０１３１】
一方、検知の結果、パソコン１０１の周辺でこのパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いときは、光学センサ３０はその旨を表す検出信号Ｖｏｕｔをパソコン１０１のコントローラへフィードバックする。
【０１３２】
なお、フィードバックの仕方は、この例のようにパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無いときのみ検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良いし、検知動作の度（周期Ｔ１）毎に検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良い。
【０１３３】
光学センサ３０からパソコン１０１を使用し又は使おうとしている人が無い旨の検出信号Ｖｏｕｔを受けると、パソコン１０１は、低消費電力モードとしてのスタンバイモード（ＳＴＢモード）へ移行する（ステップＳ６）。このパソコン１０１は、スタンバイモードにあるとき、液晶画面のバックライトとなるＬＥＤを消灯若しくは減光したり、ＣＰＵの動作周波数を低減したり、またはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を休止したりする。したがって、人が存在しない時に省エネを図ることができる。
【０１３４】
例えば、一般的な液晶モニタ１０２について考えると、その消費電力は約２５Ｗ程度あるが、オフ時には約１／１０の２．５Ｗ程度に低減できる。この消費電力の低減を、１０００台のパソコン１０１を使用するオフィスで考えると、１年間に約３．３トンのＣＯ２の削減が可能となる。これはテニスコート５６面分の森林の効果に相当する。
【０１３５】
また、パソコン１０１は、スタンバイモードにあるとき、コントローラが有するタイマ機能（第２タイマ）によって、或る一定の周期Ｔ２（秒）で、人がキーボードまたはマウスの操作を行った否かを確認する（ステップＳ７，Ｓ８）。これを状態２Ｌとする。
【０１３６】
この状態２Ｌにある間は、光学センサ３０はスタンバイ状態もしくは停止状態とする。 人がキーボードまたはマウスの操作を行うと（ステップＳ８でＹＥＳ）、パソコン１０１はスタンバイモード（状態２Ｌ）からステップＳ３へ戻って通常動作モード（状態１Ｌ）へ復帰する。それと同時に、この例では光学センサ３０も動作状態に復帰する。
【０１３７】
なお、状態２Ｌにある間も光学センサ３０が動作して、一定の周期（例えばＴ２（秒））で、人の有無を検知し、その検知結果をパソコン１０１のコントローラへフィードバックし、通常動作モードへの復帰を行うことも可能である。フィードバックの仕方は、検知動作の度（周期Ｔ２）毎に検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良いし、人が存在する状態を検出したときのみその旨を表す検出信号Ｖｏｕｔをコントローラへ送っても良い。
【０１３８】
上述の例では、光学センサ３０は、パソコン１０１から電力供給を受けて動作するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、パソコン１０１に電力を供給する主電源とは別に、光学センサ３０に電力を供給する副電源を備えても良い。
【０１３９】
そのようにした場合、光学センサ３０は、その内部にタイマ機能をもつので、前述の状態１Ｌの場合にも、状態２Ｌの場合でも機器（パソコン等）から電力供給や信号を受け取らずとも、光学センサ３０自体が一定周期で検知動作を行って、省エネを図ることができる。
【０１４０】
具体的には、人がパソコン１０１を使用している場合、光学センサ３０はその人を例えば１０秒毎に定期的に検知し、通常動作モードを維持する。その人がパソコン１０１の周辺から立ち去った場合、光学センサ３０はパソコン１０１の周辺に人が存在しないことを検知して、その検知結果に応じて一定のディレイ後にパソコン１０１の液晶モニタ１０２がオフする。さらにこの状態が一定時間続いた場合には、パソコン１０１の稼動に関するその他の電力を低減できる状態とし、最終的にはスタンバイ状態やシャットダウン（主電源オフ）を行う。この後、このパソコン１０１の周辺にパソコン１０１を使おうとする人が現れたときには、光学センサ３０はその人を検知し、その検知結果に応じてパソコン１０１の主電源をオンする。これにより、パソコン１０１を起動して元の状態に容易に復帰でき、通常の動作を行わせることができる。
【０１４１】
この場合、光学センサ３０は常に動作を続けるが、光学センサ３０自体の消費電力は低いので、検知動作時の消費電力を数十ｍＷとすることが可能である。これにより、全体として省エネを図ることができ、高レベルの省エネを実現することができる。
【０１４２】
また、例えば光学センサ３０が設けられた機器を使用し又は使おうとする人が、光学センサ３０の検知状況を知りたい場合がある。そこで、パソコン１０１に光学センサ３０の検知状況を表示する検知状況表示部を設けても良い。
【０１４３】
具体的には、パソコン１０１にインストールされた公知の画像再生用アプリケーションソフトウェアを利用して、検知状況表示部としての液晶モニタ１０２の表示画面上に、光学センサ３０の検知状況を、例えば図３（ａ），（ｂ）に示したような態様で動画又は静止画として表示する。これにより、その人は、液晶モニタ１０２の表示画面を見て、光学センサ３０が正常に動作しているか否かを知ることができる。その後は、その人にとって、検知状況の表示は不要であるかも知れない。そこで、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は光学センサ３０の検知状況の表示を消す。これにより、不要な表示を避けることができる。このように、検知状況の表示は恒久的であっても良いし、一時的であっても良い。
【０１４４】
なお、検知状況表示部は、液晶モニタ１０２の表示画面ではなく、別途、例えば液晶モニタ１０２の額縁部やパソコン１０１の本体に設けられたＬＥＤ等であっても良い。
【０１４５】
また、上述の例では、光学センサ３０のイメージセンサ部１２が出力する画像信号を専らＤＳＰ部１３へ出力したが、これに限られるものではない。光学センサ３０のパッケージ１７内に、イメージセンサ部１２が出力する画像信号をパッケージ外へ出力するためのインターフェイス部（図示せず）を設けておき、一般的なカメラの出力信号として用いても良い。例えば、ノートパソコンやデスクトップ型のパソコンにおいて、光学センサ３０をＷｅｂカメラや監視カメラとして利用することができる。
【０１４６】
この実施形態では、光学センサ３０を機器としてのパソコン１０１に設ける例について述べたが、当然ながら、これに限られるものではない。
【０１４７】
既述の他の実施形態の光学センサ３１，３２を設けても良い。また、本発明の光学センサが設けられる機器としては、パソコン以外の様々な機器であっても良く、例えば表示画面をもたない機器であっても良い。
【０１４８】
もちろん光学センサ３０は、それが搭載される機器の構成、インターフェイスの方式に従って、既述の例のように予め機器に組み込まれていても良いし、別途外付けとしても良い。
【符号の説明】
【０１４９】
１１，１１′，１１″ センサチップ
１２，１２′，１２″ イメージセンサ部
１３ ＤＳＰ部
１４ アンプ・ＡＤＣ部
１５ インターフェイス部
１６ 電源回路
１７，１７′ パッケージ
１８，１８′ レンズ
２０，２１ チップ
２２ ＬＥＤチップ
２３ フィルタ
２４ 照度検知領域
２５ カラー照度検知領域
３０，３１，３２ 光学センサ
１０１ パソコン
１０２ 液晶モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのパッケージに、
上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部と、
上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を処理する信号処理回路部と
が収容され、
上記信号処理回路部は、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知することを特徴とする光学センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記画像内に上記人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定することを特徴とする光学センサ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた互いに別のチップ上に形成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項６】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部がＣＣＤ型であり、
上記信号処理回路部がＣＭＯＳプロセスを用いた複数のチップで構成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を上記パッケージ外へ出力するためのインターフェイス部を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記検知の周期と時間を設定するタイマ機能を有することを特徴とする光学センサ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子を備えて、上記明るさに応じた信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子を備えて、上記環境光の色合いに応じた信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記被写体へ向けて光を発する発光素子を備え、
上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光を受けて上記画像信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学センサにおいて、
上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあることを特徴とする光学センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのを遮断する赤外光遮断構造を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光学センサにおいて、
上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあることを特徴とする光学センサ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのを遮断する可視光遮断構造を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一つに記載の光学センサを搭載した機器であって、
上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部を備えたことを特徴とする機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の機器において、
表示画面を有し、
上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられていることを特徴とする機器。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の機器において、
上記機器に電力を供給する主電源とは別に、上記光学センサに電力を供給する副電源を備え、
上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行うことを特徴とする機器。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の機器において、
上記光学センサの検知状況を表示する検知状況表示部を備えたことを特徴とする機器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の機器において、
上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消すことを特徴とする機器。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の機器において、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を動画として上記表示画面上に表示することを特徴とする機器。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の機器において、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を静止画として上記表示画面上に表示することを特徴とする機器。
【請求項１】
１つのパッケージに、
上記パッケージの外部の被写体を撮像して画像信号を出力するイメージセンサ部と、
上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を処理する信号処理回路部と
が収容され、
上記信号処理回路部は、上記画像信号が表す画像内に人の顔が存在するか否かを判定して、上記画像内に人の顔が存在すると判定したとき、実空間での上記イメージセンサ部と上記顔との間の距離及び上記イメージセンサ部に対する上記顔の向きを検知することを特徴とする光学センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記イメージセンサ部から或る距離範囲内に上記イメージセンサ部を向いている顔が少なくとも１つ存在するか否かを表す検知信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記画像内に上記人の顔が存在するか否かを、少なくとも目、鼻、口のいずれかに相当する部分が存在するか否かに応じて判定することを特徴とする光学センサ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた１つのチップ上に形成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部と上記信号処理回路部とがＣＭＯＳプロセスを用いた互いに別のチップ上に形成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項６】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部がＣＣＤ型であり、
上記信号処理回路部がＣＭＯＳプロセスを用いた複数のチップで構成されていることを特徴とする光学センサ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記イメージセンサ部が出力する上記画像信号を上記パッケージ外へ出力するためのインターフェイス部を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記信号処理回路部は、上記検知の周期と時間を設定するタイマ機能を有することを特徴とする光学センサ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の明るさを検出する受光素子を備えて、上記明るさに応じた信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記パッケージの周囲の環境光の色合いを検出する受光素子を備えて、上記環境光の色合いに応じた信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一つに記載の光学センサにおいて、
上記パッケージ内に、上記被写体へ向けて光を発する発光素子を備え、
上記イメージセンサ部は、上記光に起因した上記被写体からの反射光を受けて上記画像信号を出力することを特徴とする光学センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学センサにおいて、
上記発光素子が発する光の波長は可視波長領域にあることを特徴とする光学センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部に対して赤外光が入射するのを遮断する赤外光遮断構造を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光学センサにおいて、
上記発光素子が発する光の波長は赤外波長領域にあることを特徴とする光学センサ。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学センサにおいて、
上記イメージセンサ部に対して可視光が入射するのを遮断する可視光遮断構造を備えたことを特徴とする光学センサ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一つに記載の光学センサを搭載した機器であって、
上記光学センサの検知結果に基づいて、上記機器の周辺でこの機器を使用し又は使おうとしている人が無いとき、上記機器を通常動作モードから低消費電力モードへ移行させる制御部を備えたことを特徴とする機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の機器において、
表示画面を有し、
上記光学センサは上記表示画面の周辺に取り付けられていることを特徴とする機器。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の機器において、
上記機器に電力を供給する主電源とは別に、上記光学センサに電力を供給する副電源を備え、
上記光学センサの検知結果に応じて上記主電源のオン又はオフを行うことを特徴とする機器。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の機器において、
上記光学センサの検知状況を表示する検知状況表示部を備えたことを特徴とする機器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の機器において、
上記検知状況表示部は、この機器を使用し又は使おうとしている人が現れた時から所定時間が経過した後は上記光学センサの検知状況の表示を消すことを特徴とする機器。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の機器において、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を動画として上記表示画面上に表示することを特徴とする機器。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の機器において、
上記機器は表示画面を有し、
上記検知状況表示部は、上記光学センサの検知状況を静止画として上記表示画面上に表示することを特徴とする機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２５６０６６（Ｐ２０１０−２５６０６６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０３９０３（Ｐ２００９−１０３９０３）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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