JP2016003869A - 顔向き判別センサー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象者の動作が不自然とすることなく、且つ、解析手法や装置を複雑化することなく、検出対象者の顔の向きの変化を簡単な構造により検出する顔向き判別センサー装置を提供する。【解決手段】複数の検出部11〜16を備え、検出部は夫々顔正面の右半面内の領域と左半面内の領域との照度を検出する光センサーを有し、検出部が出力する照度の信号が入力される制御部45を備え、制御部45は、複数の検出部からの照度の信号に基づき、顔正面の右半面内の領域の明るさ及び左半面内の領域の明るさの変化を検出し、右半面内の領域の明るさと左半面内の領域の明るさが揃って変化したときに、顔の上下方向動作を示す信号を出力し、右半面内の領域の明るさと左半面内の領域の明るさに差異が生じたときに、顔の左右方向動作を示す信号を出力する、顔向き判別センサー装置１０。【選択図】図６

Description

本発明は、人間の顔の向きを判別するセンサー装置に関するものである。

今日、自動車の運転者の顔の向きを検知し、安全運転に寄与することができる装置の提案（例えば特許文献１）や、シミュレーション装置などのモニタを見る被訓練者の顔の向きを判別する装置の提案（例えば特許文献２）など、人間の顔が正面向きか上下左右の正面以外の方向を向いているかを判別する装置の種々の提案がなされ、これらの判別装置の実用化も行われている。

特開２００９―２７４４８０号公報 実開平５−２７７７３号公報

今日提案されている又は実用化されている顔の向きを判別する装置は、人間の頭部に検出手段の補助具を取り付けるもの、又は、カメラで撮影した画像データの解析により顔の向きを判別するものが多い。

しかし、頭部に補助具を取り付ける装置では、検出対象者の動作が不自然となる場合がある。また、画像データの解析を行う装置は、検出対象者の自然な動作を検出及び判別することができるも、解析手法や装置が複雑化する欠点があった。

本発明は、上述の様な欠点を排除し、比較的簡単な装置で人間の顔の向きの変化を判別できる装置を提供するものである。

本発明に係る顔向き判別センサー装置は、複数の検出部を備え、前記検出部は夫々顔正面の右半面内の領域と左半面内の領域との照度を検出する光センサーを有し、前記検出部が出力する照度の信号が入力される制御部を備え、前記制御部は、前記複数の検出部からの照度の信号に基づき、前記顔正面の右半面内の領域の明るさ及び左半面内の領域の明るさの変化を検出し、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさが揃って変化したときに、顔の上下方向動作を示す信号を出力し、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさに差異が生じたときに、顔の左右方向動作を示す信号を出力する、顔向き判別センサー装置とする。

また、前記制御部は、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさが揃って明るくなる変化を検出したとき、上向き動作を示す信号を出力し、揃って暗くなる変化を検出したとき、下向き動作を示す信号を出力し、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさに差異が生じ、左が右に対して暗くなったとき、右向き動作を示す信号を出力し、右が左に対して暗くなったとき、左向き動作を示す信号を出力するものである。

そして、前記複数の検出部は、前記顔における左右の目又は頬を含む範囲を夫々前記検出する範囲とするものである。

更に、前記複数の検出部として６個の検出部を備え、６個の各検出部は、夫々左右の額、左右の目、左右の頬を各検出範囲に含むことが好ましい。

また、前記制御部は、前記検出部が出力する信号の所定時間間隔内の最大照度を検出照度とすることが好ましい。

そして、前記制御部は、所定時間毎に前記検出部の出力値を記録し、連続して記録された複数個の出力値の内、最初の記録値と最後の記録値との差が所定の値を越えたときに明るさの変化に基づく動作を示す信号を出力するための判断処理を行うことが好ましい。

更に、前記制御部は、前記連続して記録された複数個の検出値の増加又は減少が連続しているとき、前記検出領域が明るく又は暗くなったと判断することが好ましい。

本発明に係る顔向き判別センサー装置は、光センサーを有する検出部を備えて顔正面の右半面と左半面の明るさを検出し、左右揃って明るさが変化すると上下動作、左右の明るさに差異が生じると左右動作、を示す信号を出力するものであるから、単純な構造で顔の動きを検出して報知することができる。

従って、首を縦に振る動作または横に振る動作を簡単に検出して、種々の利用を可能とすることができる。

また、上向き信号、下向き信号、右向き信号、左向き信号を出力するセンサー装置とすることにより、顔の上下左右の動作を検出して種々の利用を可能とすることができる。

そして、検出部が検出する顔の範囲を目又は頬を含む範囲とすれば、顔の向きによる明るさの変化を容易に検出することができる。

更に、６個の検出部により左右の額、左右の目、左右の頬を含む範囲を検出することにより、全体的な変化を検出してより正確に、上下への向きの変化及び左右への向きの変化を検出することができる。

また、検出部が出力する信号の所定時間間隔内の最大値を検出照度として所定時間間隔毎の変化を検出することにより、時間経過による変化を正確に検出することができる。

そして、記録した複数の記録値の最初の記録値と最後の記録値との差が所定の値を越えたときに判別処理を行うことにより、顔向きの変化が無い時に無駄な判別処理を行うことを防止できる。

更に、記録された複数個の検出値の増加又は減少が連続したときに明るさの変化を判断するものとすれば、正確に変化を検出することができる。

本発明に係るセンサー装置による検出領域を示す図。 本発明に係るセンサー装置の光検出部の配置例を示す図。 本発明に係るセンサー装置に用いる円領域検出部の一例を示す概略図。 本発明に係るセンサー装置に用いる半円検出部の一例を示す概略図 本発明に係るセンサー装置に用いる検出部の一例を示す構成模式図。 本発明に係るセンサー装置の一例を示す構成模式図。 本発明に係るセンサー装置における検出部の出力例を示す図。 本発明に係るセンサー装置におけるデータテーブルの一例を示す図。 本発明に係るセンサー装置におけるデータ処理手順を示すフローチャート図 本発明に係るセンサー装置における判定処理の手順を示すフローチャート図。 本発明に係るセンサー装置における判定テーブルの一例を示す図。

本発明に係るセンサー装置の実施の形態は、６個の光センサーを用い、図１に示すように、顔60の左右の額とする第１領域61及び第２領域62、左右の目及び目の下とする第３領域63及び第４領域64、左右の頬の近辺とする第５領域65及び第６領域66における照度を検出する検出器40を備えるセンサー装置10である。

この人間の顔60の６カ所の領域を検出する検出器40は、図２に示すように、上段、中段、下段の左右に分けて第１検出部11から第６検出部16の６個の検出部を備える検出器40とするものである。

この検出器40は、上段の左右に第１検出部11及び第２検出部12を、中段の左右に第３検出部13及び第４検出部14を、下段の左右に第５検出部15及び第６検出部16を配置するものである。

そして、第１検出部11と第２検出部12との間隔ｒ１を約４センチメートルとし、第３検出器と第４検出器との間隔及び第５検出器と第６検出器との間隔ｒ２を約６センチメートルとすると共に、上段と中段との間隔ｒ３を約１センチメートル、中段と下段との間隔ｒ４を約１．５センチメートルとしているものである。

この第１検出部11乃至第６検出部16とする６個の検出部は、フォトダイオードを用いているものであり、第１検出部11乃至第４検出部14は、図３に示すように、円筒ケース23の底部に光センサー21を配置し、５０センチメートル程度離れた位置で直径が５センチメートル程度となる範囲からの光が光センサー21に入射される円領域検出部とするものである。

また、第５検出部15及び第６検出部16は、図４に示すように、円筒ケース23の先端に円筒ケース23の２分の１を覆う遮蔽板25を有し、５０センチメートル程度離れた位置で直径が５センチメートル程度となる円形領域の２分の１となる半円領域からの光が光センサー21に入射される半円検出部とするものである。

そして、各検出部の検出軸線を平行とし、第１検出部11は、図１に示した額の左側の第１領域61を検出範囲として第１領域61の照度を検出し、第２検出部12は額の右側の第２領域62を検出範囲として第２領域62の照度を検出し、第３検出部13は左目の近辺である第３領域63を検出範囲として第３領域63の照度を、第４検出部14は右目の近辺である第４領域64を検出範囲として第４領域64の照度を、第５検出部15で左頬の第５領域65の照度を、第６検出部16は左頬の第６領域66の照度を、検出するものとしている。

尚、半円検出部とした第５検出部15及び第６検出部16の検出領域は、左右の頬の内側を直線状とする領域となるように遮蔽板25の向きを定めている。

また、第１検出部11乃至第６検出部16の夫々間隔は、前記した間隔よりも狭くして検出器40の大きさを小型化することもあり、検出器40からの所定距離における図１に示した顔60の各領域の明るさを検出できれば足りるものである。

尤も、ｒ１を約４センチメートルとし、ｒ２を約６センチメートルとし、ｒ３を約１センチメートルとし、ｒ４を約１．５センチメートルとして各検出部の検出軸線を平行とする検出器40は、検出対象者が座席に着座又は所定場所に立った状態の顔60の所定領域を検出範囲とすることが容易に行える。

この第１検出部11乃至第６検出部16とする各検出部は、図５に示すように、光センサー21としたフォトダイオードにローパスフィルター31を接続して光センサー21の出力から高周波ノイズを除去し、ローパスフィルター31をアンプ33に接続してローパスフィルター31の出力を増幅し、アナログデジタル変換器35によりセンサー出力をデジタル信号化するものである。

尚、このアナログデジタル変換器35は１ミリ秒乃至数ミリ秒毎のサンプリング値をデジタル信号として出力するものとしている。

そして、センサー装置10は、この第１検出部11乃至第６検出部16の各出力を、図６に示すように、中央演算処理装置である制御部45に入力し、第１検出部11乃至第６検出部16の出力により顔60の各部の明るさの変化により顔60の向きの変化を検出し、検出結果の信号を出力端子49から出力するものである。

この各検出部の出力により顔60の向きの変化を検出するに際しては、１ミリ秒乃至数ミリ秒毎の数値データに基づき、図７に示すように、２０ミリ秒毎の範囲における最大値を照度値Ｌとし、２０ミリ秒毎の最大照度値Ｌの差を変化値ｄＬとして処理するものである。

このように、２０ミリ秒毎の最大照度値Ｌを検出対象の照度値Ｌとすることにより、蛍光灯などの人工照明機器による光の下であって、数十ヘルツで点滅する照明器具を使用している場所での人の顔60の向きを判別するに際し、照明器具の点滅による瞬間的な明暗差による判別誤りを無くすようにすることができる。

そして、制御部45は、６個の検出部である第１検出部11乃至第６検出部16から出力された数値データをメモリー47に記録しつつ、２０ミリ秒毎に最大の照度値Ｌ（１）〜Ｌ（６）を検出し、この検出値をメモリー47に記録するものであり、図８に示すように、計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルに照度値Ｌ（１）〜Ｌ（６）等を記録するものである。

このメモリー47への記録は、２０ミリ秒毎に照度値Ｌを検出し（Ｓ１０１）、この照度値Ｌを計測値テーブル51に記録するに際しては、先ず、前回計測値テーブル52であるＭＬ（ｎ−１）テーブルの各値を前々回計測値テーブル53であるＭＬ（ｎ−２）テーブルに移動させ（Ｓ１０５）、計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルの各値を前回計測値テーブル52であるＭＬ（ｎ−１）テーブルに移動させて（Ｓ１１０）、検出した照度値Ｌを計測値テーブル51に記録する（Ｓ１２０）ものである。

尚、計測値テーブル51、前回計測値テーブル52、前々回計測値テーブル53、及び後述する変化値テーブル55や前回変化値テーブル57、判定タイミングテーブル59には、初期設定により、初期値として全て「０」の値をプリセットしているものである。

この計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルに検出した照度値Ｌを記録する処理（Ｓ１２０）においては、第１検出部11の出力に基づく照度値ＬをＬ（１）ｎとし、第２検出部12の出力に基づく照度値ＬをＬ（２）ｎとし、第３検出部13の出力に基づく照度値ＬをＬ（３）ｎとし、第４検出部14の出力に基づく照度値ＬをＬ（４）ｎとし、第５検出部15の出力に基づく照度値ＬをＬ（５）ｎとし、第６検出部16の出力に基づく照度値ＬをＬ（６）ｎとするものである。

更に、この計測値テーブル51に第１検出部11乃至第６検出部16の出力値である照度値Ｌを記録する処理（Ｓ１２０）に際しては、第１検出部11の出力値と第２検出部12の出力値との差であるＬ（１）ｎ−Ｌ（２）ｎの値をＬ（７）ｎとし、第３検出部13の出力値と第４検出部14の出力値との差であるＬ（３）ｎ−Ｌ（４）ｎの値をＬ（８）ｎとし、第５検出部15の出力値と第６検出部16の出力値との差であるＬ（５）ｎ−Ｌ（６）ｎの値をＬ（９）ｎとして計測値テーブル51に記録するものである。

そして、各出力部の出力値及び出力値の差を計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルに記録した後、変化値テーブル55であるｄ（２０）ＭＤ（ｎ）テーブルの記録値を前回変化値テーブル57であるｄ（２０）ＭＤ（ｎ−１）テーブルに移動させる処理（Ｓ１３１）を行い、前回計測値テーブル52であるＭＬ（ｎ−１）テーブルの各値と計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルの各値との差を算出して変化値テーブル55であるｄ（２０）ＭＤ（ｎ）テーブルに記録する処理（Ｓ１３５）を行う。

この、変化値テーブル55であるｄ（２０）ＭＤ（ｎ）テーブルへの記録は、
前回の記録値であるＭＬ（ｎ−１）テーブルに記録されたＬ（１）ｎ−１の値と今回のＭＬ（ｎ）テーブルに記録したＬ（１）ｎの値の差である「Ｌ（１）ｎ−１」−「Ｌ（１）ｎ」の値をｄＬ（１）ｎとし、同様に「Ｌ（２）ｎ−１」−「Ｌ（２）ｎ」の値をｄＬ（２）ｎとし、「Ｌ（３）ｎ−１」−「Ｌ（３）ｎ」の値をｄＬ（３）ｎとし、「Ｌ（４）ｎ−１」−「Ｌ（４）ｎ」の値をｄＬ（４）ｎとし、「Ｌ（５）ｎ−１」−「Ｌ（５）ｎ」の値をｄＬ（５）ｎとし、「Ｌ（６）ｎ−１」−「Ｌ（６）ｎ」の値をｄＬ（６）ｎとし、「Ｌ（７）ｎ−１」−「Ｌ（７）ｎ」の値をｄＬ（７）ｎとし、「Ｌ（８）ｎ−１」−「Ｌ（８）ｎ」の値をｄＬ（８）ｎとし、「Ｌ（９）ｎ−１」−「Ｌ（９）ｎ」の値をｄＬ（９）ｎとして、前回の記録値と今回の記録値との各値の差であるｄＬの値をｄ（２０）ＭＤ（ｎ）テーブルに記録するものである。

更に、前々回計測値テーブル53であるＭＬ（ｎ−２）テーブルの各値と計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルの各値との差を同様に算出して判定タイミングテーブル59であるｄ（４０）ＭＤテーブルに、「Ｌ（１）ｎ−２」−「Ｌ（１）ｎ」の値をＤＬ（１）とし、「Ｌ（２）ｎ−２」−「Ｌ（２）ｎ」の値をＤＬ（２）とし、「Ｌ（３）ｎ−２」−「Ｌ（３）ｎ」の値をＤＬ（３）とし、「Ｌ（４）ｎ−２」−「Ｌ（４）ｎ」の値をＤＬ（４）とするようにして、ＤＬ（１）乃至ＤＬ（９）を記録する処理を行う（Ｓ１４０）。

そして、計測値テーブル51であるＭＬ（ｎ）テーブルへの記録が３回以上行われたかの判断（Ｓ１５０）を行い、２回以下即ち、前々回計測値テーブル53であるＭＬ（ｎ−２）テーブルの記録値が測定値でなく初期設定値である時は、Ｔ秒とされた２０ミリ秒毎の検出部から出力された値の最大照度値Ｌを検出する処理（Ｓ１０１）に戻り、順次、前回計測値テーブル52の値を前々回計測値テーブル53に移動（Ｓ１０５）、計測値テーブル51の値を前回計測値テーブル52に移動（Ｓ１１０）、検出部出力を計測値テーブル51に記録（Ｓ１２０）、変化値テーブル55の値を前回編値テーブルに移動（Ｓ１３１）、前回計測値テーブル52の値と計測値テーブル51の値の差を変化値テーブル55に記録（Ｓ１３５）、前々回計測値テーブル53の値と計測値テーブル51の値との差を判定タイミングテーブル59に記録（Ｓ１４０）の処理を行う。

尚、計測値テーブル51の値を前回計測値テーブル52に移動させるに際しては、第１検出部11の出力であるＬ（１）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（１）ｎ−１とし、第２検出部12の出力であるＬ（２）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（２）ｎ−１とし、第３検出部13の出力であるＬ（３）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（３）ｎ−１とし、第４検出部14の出力であるＬ（４）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（４）ｎ−１とし、第５検出部15の出力であるＬ（５）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（５）ｎ−１とし、第６検出部16の出力であるＬ（６）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（６）ｎ−１とし、第１検出部11の出力と第２検出部12の出力との差であるＬ（７）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（７）ｎ−１とし、第３検出部13の出力と第４検出部14の出力との差であるＬ（８）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（８）ｎ−１とし、第５検出部15の出力と第６検出部16の出力との差であるＬ（９）ｎを前回計測値テーブル52のＬ（９）ｎ−１とするものである。

また、前回計測値テーブル52の値を前々回計測値テーブル53に移動させるに際しても、前回計測値テーブル52のＬ（１）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（１）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（２）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（２）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（３）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（３）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（４）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（４）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（５）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（５）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（６）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（６）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（７）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（７）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（８）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（８）ｎ−２に、前回計測値テーブル52のＬ（９）ｎ−１は前々回計測値テーブル53のＬ（９）ｎ−２に対応させるようにして移動させるものである。

そして、変化値テーブル55の値を前回変化値テーブル57に移動させるに際しても、変化値テーブル55のｄＬ（１）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（１）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（２）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（２）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（３）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（３）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（４）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（４）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（５）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（５）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（６）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（６）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（７）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（７）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（８）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（８）ｎ−１に、変化値テーブル55のｄＬ（９）ｎは前回変化値テーブル57のｄＬ（９）ｎ−１に対応させるようにして移動させるものである。

また、変化値テーブル55のｄＬ（１）ｎは、前回計測値テーブル52のＬ（１）ｎ−１から計測値テーブル51のＬ（１）ｎを減算したものであって、第１検出部11の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するものであり、ｄＬ（２）ｎは第２検出部12の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ｄＬ（３）ｎは第３検出部13の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ｄＬ（４）ｎは第４検出部14の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ｄＬ（５）ｎは第５検出部15の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ｄＬ（６）ｎは第６検部16の２０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するものであり、ｄＬ（７）ｎは第１検出部11の出力と第２検出部12の出力との差が２０ミリ秒経過による変化した量を記録するもの、ｄＬ（８）ｎは第３検出部13の出力と第４検出部14の出力との差が２０ミリ秒経過による変化した量を記録するもの、ｄＬ（９）ｎは第５検出部15の出力と第６検出部16の出力との差が２０ミリ秒経過による変化した量を記録するものである。

そして、判定タイミングテーブル59のＤＬ（１）は、前々回計測値テーブル53のＬ（１）ｎ−２から計測値テーブル51のＬ（１）ｎを減算したものであって、第１検出部11の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するものであり、ＤＬ（２）は第２検出部12の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ＤＬ（３）は第３検出部13の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ＤＬ（４）は第４検出部14の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ＤＬ（５）は第５検出部15の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するもの、ＤＬ（６）は第６検出部16の４０ミリ秒経過による出力の変化量を記録するものであって、ＤＬ（７）は第１検出部11の出力と第２検出部12の出力との差が４０ミリ秒経過による変化量を記録するものであり、ＤＬ（８）は第３検出部13の出力と第４検出部14の出力との差が４０ミリ秒経過による変化量を記録するものであり、ＤＬ（９）は第５検出部15の出力と第６検出部16の出力との差が４０ミリ秒経過による変化量を記録するものである。

そして、２０ミリ秒毎の検出を３回行い、前々回計測値テーブル53にプリセット値ではなく第１検出部11乃至第６検出部16からの出力に基づく値が記録された後は、判定タイミングテーブル59に記録された各値の何れかが所定の値以上か否かの判定を行い（Ｓ１６０）、所定値以上の値が無い時は２０ミリ秒毎の検出部から出力された値の最大照度値Ｌを検出する処理（Ｓ１０１）に戻り、所定の値以上の記録値が有るときは、顔60の向きが変化した可能性が有るとして顔向き判定の処理（Ｓ２００）を行う。

この顔向き判定処理（Ｓ２００）では、第１検出部11乃至第６検出部16の個々の検出値に基づき、判定タイミングテーブル59であるｄ（４０）ＭＤテーブルに記録された２回前の記録値と今回の記録値が所定の値以上の増加か減少かの判別処理（Ｓ２０１）を行い、続けて変化値テーブル55および前回変化値テーブル57により、当該検出部又は検出部の差の値の増加又は減少が２回連続しているか否かの判定処理（Ｓ２０５）を行う。

そして、判定タイミングテーブル59に記録された値が所定値以上の増加であって、前回変化値テーブル57の値及び変化値テーブル55の値の両変化値が共に増加である場合、当該検出部の検出領域の照度が連続増加であるとして、この連続増加の検出部の個数を算出する（Ｓ２１０）。

また、判定タイミングテーブル59に記録された値が所定値以上の減少であって、前回変化値テーブル57の値及び変化値テーブル55の値の両変化値が共に減少である場合、当該検出部の検出領域の照度が連続減少であるとして、この連続減少の検出部の個数を算出する（Ｓ２１５）。

そして、４０ミリ秒間の変化が所定値以上の変化であって且つ連続増加した検出部の個数から、４０ミリ秒間の変化が所定値以上の変化であって且つ連続減少した検出部の個数を減算し（Ｓ２２０）、図１１に示す判定テーブルを用いて顔60の向きが上向きに変化したのか下向きに変化したのかを判定する上下判定（Ｓ２３０）を行う。

この上下判定（Ｓ２３０）は、増加した検出部の個数から減少した検出部の個数を減算し、減算した結果が４以上であれば上向きに変化したとし、減算した結果が−４以下であれば下向きに変化したと判定するものである。

これは、屋内であっても、屋外であっても、人間の顔60に照射される光は上方から照射されており、顔60が上を向くと上方からの光による顔60正面の照度が高くなり、下を向くと顔60正面の照度が低くなるため、６個の検出部で検出する顔60全体の照度が高くなると上向きに変化したとし、顔60全体の照度が低くなると下向きに変化したと判定するものである。

そして、所定値以上に変化した検出部の個数が少ない場合や、全体として照度が所定値以上に上昇する個所と照度が所定値以上に減少する個所とが混在して増加した検出部の個数から減少した検出部の個数を減算した結果が３以下で−３以上の場合、顔60の位置又は方向が変化しても上下の変化量は少なく、上または下に向きを変えたと判定するには足りないとするものである。

また、左右方向への向きの変化については、判定タイミングテーブル59に記録された第１検出部11と第２検出部12との差に関するＤＬ（７）、第３検出部13と第４検出部14との差に関するＤＬ（８）、第５検出部15と第６検出部16との差に関するＤＬ（９）に夫々所定値以上の増加又は減少が生じているか否かの判別処理（Ｓ２４１）を行い、対応する左右の検出部の差が変化値テーブル55の値及び前回変化値テーブル57の値の両者が共に増加又は減少であるかの判別処理（Ｓ２４５）を行う。

そして、判定タイミングテーブル59に記録された値が所定値以上の増加であって、前回変化値テーブル57の値及び変化値テーブル55の値の両辺価値が共に増加である場合、当該左右の検出部による照度の差が連続増加であるとして、この連続増加の検出値の個数を算出する（Ｓ２５０）。

また、判定タイミングテーブル59に記録された値が所定値以上の減少であって、前回変化値テーブル57の値及び変化値テーブル55の値の両辺価値が共に減少である場合、当該左右の検出部による照度の差が連続減少であるとして、この連続減少の検出値の個数を算出する（Ｓ２５５）。

更に、増加した検出値の個数から減少した検出値の個数を減算し（Ｓ２６０）、判定テーブルと対応させて左右への向きの変化判定である左右判定（Ｓ２７０）を行う。

この左右判定（Ｓ２７０）は、減算した結果が２以上のときは被測定者が左を向いたと判定し、減算した結果が−２以下のときは被測定者が右を向いたとするものである。

即ち、上段左右、中段左右、下段左右に配置した検出部における上段の左右の検出値の差、中段の左右の検出値の差、下段の左右の検出値の差、に関して２個以上の検出値の差が所定値以上に変化し、且つ、所定値以上に変化した上段中段下段の値の増加又は減少が共通するように揃っているときに、増加であれば左に顔60を向けたとし、減少であれば右に顔60を向けたとするものである。

この判定は、顔60の左側である第１領域61、第３領域63、第５領域65、又は、顔60の右側である第２領域62、第４領域64、第６領域66において、顔60の向きが左右に変化することにより何れかの領域に髪が入り込み、肌に対して光の反射量が減少するため、検出部に入射する光量が減少し、左領域の検出値と右領域の検出値との差に所定値以上に変化が生じたとして、顔60の向きの判定を行っているものである。

そして、上下方向については判定テーブルに示した４又は−４の閾値以上の変化、左右に関しては２又は−２の閾値以上の変化であるかの判断（Ｓ２８０）に基づいて、顔60の向きが変化したと判断したときは、上下左右への変化の判定結果の信号を出力端子49から出力（Ｓ２８５）して、判定処理を終了（Ｓ２９０）し、Ｔ秒毎（２０ミリ秒毎）の検出値記録処理に戻るものである。

このようにして、本実施の形態では、複数個のフォトセンサーを各々検出部として使用し、顔60の正面を左右に分けて顔60の複数領域の照度を検出し、各領域の照度が高くなったか低くなったか等により顔60の向きの変化を検出するものであるため、比較的単純な構造及び処理により、検出対象者の顔60の向きの変化を容易に検出することができるものである。

また、上述の実施形態では、２０ミリ秒間隔で検出の開始から３回検出を行った後は２０ミリ秒毎の検出で顔60の向きなどに変化が生じたときに顔60の向きの変化判定を行うため、瞬間的な素早い顔60の動きであっても、容易に検出することができる。

尚、検出間隔は、２０ミリ秒毎に限ることなく、５０ミリ秒等の間隔であっても、通常の顔60の向きを変える動作を検出することができるものである。

そして、上記実施の形態では、３回の計測値の変化に基づいて動作判断を行っているも、４回乃至５回の計測値とその変化値とによって動作方向の判定を行うことにより、動作方向の判定をより正確に行うことができるようにすることができる。

また、計測値の記録も２回と少なくして変化量の算出を行うことにより、より単純化する場合や、検出部の数（光センサー21の数）を４個または２個として顔60の左右の所定領域の照度検出を行うように単純化することもある。

そして、検出部により検出する顔60の部分領域は、図１に示したような円形の領域や半円形の領域とする場合に限るものでなく、縦長の長円形形状又は長方形形状等の検出領域を有する検出部とすることもある。

更に、図６に示した検出部では、光センサー21であるフォトセンサーの出力電圧値をデジタル信号化しているも、アンプ33とアナログデジタル変換器35との間に微分回路を挿入し、フォトセンサーの出力変化値をデジタル化して、この変化量に基づいた照度信号の値を検出値として制御部45に入力することにより、顔60の向きの変化を判定するようにすることもある。

そして、光センサー21は、可視光線領域の光量を検出するものに限ることなく、赤外線領域等、不可視光線領域における放射照度を検出可能なフォトセンサーを用いて検出対象者の顔60における所定領域の照度を検出することもある。

このようにして、本発明に係る顔60の向きの変化を判別するセンサー装置10は、顔60の向きの変化を容易に検出することのできる構造の単純なセンサー装置10とすることができるものであるから、首を縦に振ったか横に振ったかなどの検出を行い、検出結果の信号を出することにより、種々の装置や機器に接続して顔の動きに応じた装置や機器の動作を制御することができるものである。

本発明に係るセンサー装置10は、顔60を上下左右に向けるように動かしたときの顔60の向きの変化を容易に検出することのできる構造の単純なセンサー装置10とすることができるものである

１０ センサー装置
１１ 第１検出部 １２ 第２検出部
１３ 第３検出部 １４ 第４検出部
１５ 第５検出部 １６ 第６検出部
２１ 光センサー ２３ 円筒ケース
２５ 遮蔽板
３１ ローパスフィルター ３３ アンプ
３５ アナログデジタル変換器
４０ 検出器 ４５ 制御部
４７ メモリー ４９ 出力端子
５１ 計測値テーブル ５２ 前回計測値テーブル
５３ 前々回計測値テーブル ５５ 変化値テーブル
５７ 前回変化値テーブル ５９ 判定タイミングテーブル
６０ 顔
６１ 第１領域 ６２ 第２領域
６３ 第３領域 ６４ 第４領域
６５ 第５領域 ６６ 第６領域

Claims (7)

1. 複数の検出部を備え、前記検出部は夫々顔正面の右半面内の領域と左半面内の領域との照度を検出する光センサーを有し、
   前記検出部が出力する照度の信号が入力される制御部を備え、
   前記制御部は、前記複数の検出部からの照度の信号に基づき、前記顔正面の右半面内の領域の明るさ及び左半面内の領域の明るさの変化を検出し、
   前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさが揃って変化したときに、顔の上下方向動作を示す信号を出力し、
   前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさに差異が生じたときに、顔の左右方向動作を示す信号を出力する、
   ことを特徴とする顔向き判別センサー装置。
2. 前記制御部は、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさが揃って明るくなる変化を検出したとき、上向き動作を示す信号を出力し、揃って暗くなる変化を検出したとき、下向き動作を示す信号を出力し、前記右半面内の領域の明るさと前記左半面内の領域の明るさに差異が生じ、左が右に対して暗くなったとき、右向き動作を示す信号を出力し、右が左に対して暗くなったとき、左向き動作を示す信号を出力することを特徴とする請求項１に記載した顔向き判別センサー装置。
3. 前記複数の検出部は、前記顔における左右の目又は頬を含む範囲を夫々前記検出する範囲とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した顔向き判別センサー装置。
4. 前記複数の検出部として６個の検出部を備え、６個の各検出部は、夫々左右の額、左右の目、左右の頬を各検出範囲に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した顔向き判別センサー装置。
5. 前記制御部は、前記検出部が出力する信号の所定時間間隔内の最大照度を検出照度とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載した顔向き判別センサー装置。
6. 前記制御部は、所定時間毎に前記検出部の出力値を記録し、連続して記録された複数個の出力値の内、最初の記録値と最後の記録値との差が所定の値を越えたときに明るさの変化に基づく動作を示す信号を出力するための判断処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載した顔向き判別センサー装置。
7. 前記制御部は、前記連続して記録された複数個の検出値の増加又は減少が連続しているとき、前記検出領域が明るく又は暗くなったと判断することを特徴とする請求項６に記載した顔向き判別センサー装置。

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