JP2017053759A - 電子機器及びその赤外線センサ - Google Patents

Abstract

【課題】様々な電子機器において、低消費電力かつ適切に撮像装置を起動するためのトリガーを生成可能な電子機器及びその赤外線センサを提供すること。【解決手段】本発明に係る電子機器は、光透過性保護部１０と、光透過性保護部１０を介して情報を表示する表示部２０と、光透過性保護部１０を介して視野内の映像を撮像する撮像部３０と、一部に開口部４１を有する配線部４０とを備えている。光透過性保護部１０及び開口部４１を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部５１と、配線部４０と電気的に接続される端子部４２と、を有する赤外線センサ５０を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器及びその赤外線センサに関する。

近年、電子機器の需要はますます高まっている。特に、文字や画像等の情報を表示する表示部を備えた電子機器は生活のいたるところで用いられている。
また、そのような電子機器では、使用者に応じた制御を迅速かつ適切に行うために、使用者の顔を撮像して個人を特定する方法が適用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１５７５９６号公報

使用者の顔を撮像して個人を特定して、制御（例えば、ログイン等）を行うためには、撮像装置を起動させる必要がある。しかし、常に撮像装置を起動させたままの状態にすると、電力を多大に消費するという問題が生じる。
他方、キー入力等の入力操作をトリガーにして撮像装置を起動させる方法も考えられるが、電子機器は様々な形態があり、形態によってはこのような入力操作をトリガーにする方法は不適切となる。例えば、ディスプレイの背面側にキーボードが来るように変形可能なノートパソコンの場合、キー入力が困難であったり、そもそもキー入力が不可能な場合がある。

他の例では、ディスプレイが備えたタッチパネルに対する圧力もしくは静電容量の変化をトリガーにする方法も考えられるが、カバン等に収納している間の誤動作を引き起こし、結果として消費電力の増大を引き起こすという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、様々な電子機器の形態においても、低消費電力かつ適切に撮像装置を起動するためのトリガーを生成可能な電子機器及びその赤外線センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成させた。
本発明の第１の態様は、光透過性保護部と、前記光透過性保護部を介して情報を表示する表示部と、前記光透過性保護部を介して視野内の映像を撮像する撮像部と、一部に開口部を有する配線部と、前記光透過性保護部及び前記開口部を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部と、前記配線部と電気的に接続される端子部と、を有する赤外線センサと、を備える電子機器である。

本発明の第２の態様は、光透過性保護部と、一部に開口部を有する配線部と、を備える電子機器に実装される赤外線センサであって、前記赤外線センサの受光部は、前記光透過性保護部及び前記開口部を介して外部から赤外線が入射可能な位置に配置され、かつ、前記赤外線センサの端子部は、前記配線部と電気的に接続可能な位置に配置された赤外線センサである。

本発明の電子機器及びその赤外線センサによれば、低消費電力かつ適切に撮像装置を起動するためのトリガーを生成可能である。

（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る電子機器の実施例を説明するための構成図である。 図１に示した電子機器における撮像部及び赤外線センサを含む構成の断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、図２に示した電子機器における赤外線センサの具体的な構成図である。

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）について説明する。
＜電子機器＞
本実施形態の電子機器は、光透過性保護部と、この光透過性保護部を介して情報を表示する表示部と、光透過性保護部を介して視野内の映像を撮像する撮像部と、一部に開口部を有する配線部と、光透過性保護部及び開口部を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部と、配線部と電気的に接続される端子部と、を有する赤外線センサと、を備えている。
この構成における赤外線センサによれば、適切に撮像装置を起動するためのトリガーを生成可能である。したがって、低消費電力かつ適切に撮像装置を起動することが可能な電子機器が実現される。

電子機器の具体的な形態は、特に制限されないが、例えば、デスクトップパソコンやラップトップパソコン、タブレット型パソコン、スマートフォン等が挙げられる。キー入力をトリガーにすることに困難性が生じ得るラップトップパソコン（特に、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、表示部の背面側にキーボードやタッチパネル等の入力部が配置するように変形可能なもの）や、そもそもキーボードやタッチパネル等の入力部を有さないタブレット型パソコンにおいて、特に好適である。
以下、本実施形態の電子機器における各構成要件について説明する。なお、各構成要件の具体例や特徴部は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、各々単独又は組み合わせて適用可能である。

＜光透過性保護部＞
本実施形態の電子機器における光透過性保護部は、それを介しても撮像部が視野内の映像を撮像可能であり、かつ、それを介しても赤外線センサの受光部に赤外線を入射可能なものであれば特に制限されない。その配置関係から、一般的に、撮像部や赤外線センサに対して、外部因子（圧力や液体や気体の混入等）が与える悪影響を低減する保護機能の役割もある。
一例としては、ケイ酸塩を主成分とするケイ酸（塩）ガラス、石英ガラス、アクリルガラス、カルコゲンガラス、金属ガラス、有機ガラス等が挙げられる。電子機器への適合性の観点から、コーニング社製の「ゴリラガラス」や旭硝子株式会社製の「ドラゴントレイルガラス」等が好適例として挙げられる。
また、太陽光等の外乱光の影響を低減する観点から、波長５μｍ以上１０μｍ以下の少なくともいずれか一つの波長の光に対する前記光透過性保護部の透過率が２０％以下であることが好ましい。

＜表示部＞
本実施形態の電子機器における表示部は、文字や画像・映像等の情報を表示可能なものであれば特に制限されない。例えば、液晶ディスプレイや、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等が挙げられる。

＜撮像部＞
本実施形態の電子機器における撮像部は、光透過性保護部を介して視野内の映像を撮像可能なものであれば特に制限されない。ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子で撮影した画像をデジタルデータとして記録するデジタルカメラであることが好ましい。連続的に撮像することで動画データとしてもよい。
低消費電力化の観点からは、赤外線センサからの信号（トリガー）に応じて、少ない数の画像（最低１枚）を取得するものであることが好ましく、精度よく使用者を検知する観点からは、赤外線センサからの信号（トリガー）に応じて、多い数の画像を取得して使用者の検知に適した画像を選択可能なものであることが好ましい。

後述する赤外線センサが、使用者の状態が、使用者の検知に適した状態であるか否かを分別可能な場合は、該使用者の状態に応じて、画像の取得枚数を制御可能なものにしてもよい。
部品点数の増大抑制の観点から、撮像部が配線部と電気的に接続されることも好ましい。この場合、応答速度向上の観点から、赤外線センサからの信号が直接撮像部に入力されるようになっていてもよい。断面視したときに撮像部は、塗工層で囲まれていてもよい。

＜配線部＞
本実施形態の電子機器における配線部は、一部に開口部を有する者であり、赤外線センサの端子部と電気的に接続可能なものであれば特に制限されない。例えば、プリント基板や、ＦＰＣ基板等が挙げられる。配線部と赤外線センサを電気的に接続する方法は特に制限されず、導電ペーストや金属バンプ、金属細線等の公知の接続部材を用いればよい。小型化の観点から導電ペーストを用いる方法が好ましい。
赤外線センサの視野を絞り、使用者検知の効率を向上させる観点から、配線部は、波長３μｍ以上１０μｍ以下の赤外線に対する透過率が５０％以下であることが好ましい。

上述したように、赤外線センサのみではなく、撮像部も電気的に接続可能なものであってもよい。
特に制限されないが、開口部の大きさは、少なくとも赤外線センサの受光部よりも大きく開口していることが好ましい。
特に制限されないが、配線部の厚みは、赤外線センサの視野角を制限し、電子機器の主面（一般的には表示部の平面）に対向した位置に使用者の顔が到来したことを赤外線センサが検知可能にする観点から、配線部の厚みは、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましい。一方、小型化の観点から、配線部の厚みは、１．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。

＜赤外線センサ＞
本実施形態の電子機器における赤外線センサは、光透過性保護部及び開口部を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部と、配線部と電気的に接続される端子部と、を有する。受光部（検出素子）の形態としては、ＰＮ接合又はＰＩＮ接合構造を含んだフォトダイオードやフォトトランジスタに代表される量子型の赤外線検出素子や、サーモパイル等の熱電素子やＰＺＴ等の焦電素子、ボロメータ等に代表される熱型の赤外線検出素子であってもよい。

限定はされないが、特に波長５μｍ以上１０μｍ以下の少なくともいずれか一つの波長の光に対する光透過性保護部の透過率が２０％以下である光透過性保護部の下で用いる場合は、波長５μｍ以下で高分解能を実現可能なＩｎ（インジウム）及びＳｂ（アンチモン）を含む受光部を有する赤外線センサであることが好ましく、ＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）、ＡｌＩｎＳｂ（アルミインジウムアンチモン）、ＩｎＡｓＳｂ（インジウムヒ素アンチモン）、又はＡｌＩｎＡｓＳｂ（アルミインジウムヒ素アンチモン）を含む受光部を有した量子型赤外線センサを用いることがより好ましい。量子型赤外線センサとしては、例えば旭化成エレクトロニクス製の赤外線センサ「ＩＲ１０１１」が挙げられる。

赤外線の受光面の反対側の面に電極部を備えた赤外線を作製する場合、樹脂パッケージと同じ厚みの分厚いリードフレームを使用する必要があり、エッチングルール等の製法上の都合で赤外線センサのパッケージが大きくなることがよく知られている。
そこで、赤外線センサの小型化の観点から、配線部の開口部と接する赤外線センサの受光面と同じ面及び／又は該受光面に垂直な面の少なくとも一方の面のみに露出するように配置された端子部を備えた赤外線センサを用いることが好ましい。
検出素子は、単独素子であってもよいし、複数個をアレイ状に集積したものであってもよい。また、単独素子を直列又は並列接続して一つの検出素子としたものであってもよい。本実施形態の電子機器においては、赤外線センサは撮像部を起動するためのトリガーとして機能するため、単独素子、また、単独素子を直列又は並列接続して一つの検出素子としたものであることが好ましい。

また、赤外線センサは、受光部からの信号を端子部に直接出力するものであってもよいし、受光部からの信号を演算部等で処理した後の信号を端子部に出力するものであってもよい。
使用者の検出精度の観点から、受光部は、開口部及び光透過性保護部のみを介して外界と光学的に接続されるものであることが好ましい。また、使用者の検出精度の観点から、受光部と外界とを光学的に接続する光路内に、波長１μｍ以上４μｍ以下の光に対する透過率が４０％以下の領域が存在しないことが好ましい。

次に、図面を参酌しながら本発明に係る電子機器の実施形態について説明する。
［実施形態］
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る電子機器の実施形態を説明するための構成図で、図１（ａ）は第１の使用形態、図１（ｂ）は第１の使用形態から入力部を表示部の背面側に回転変形させた第２の使用形態（タブレット的な使用形態）、図１（ｃ）は第１の使用形態から入力部を一度取り外し、表示部を反転させて再度入力部に接続した第３の形態（スタンド的な使用形態）である。

図中符号２０は表示部、３０は撮像部、５０は赤外線センサ、１００はキーボード及びタッチパッドを含む入力部を示している。
上述したいずれの使用形態においても、表示部の前に使用者の顔が存在する状態を赤外線センサ５０が検知し、それに応じて撮像部３０が起動して撮像し、撮像された使用者の顔に応じて電子機器の動作制御（ログイン等）が、使用者の意図的な入力動作なしで可能となる。
図２は、図１に示した電子機器における撮像部及び赤外線センサを含む構成の断面図である。図中符号１０は光透過性保護部、３１は塗工層、４０は配線部、４１は配線部の開口部、４２は配線部の端子部、５０は赤外線センサ、５１は赤外線センサの受光部、５２は赤外線センサの端子部、５３は封止部材、６０は接続部材を示している。

本発明に係る電子機器は、光透過性保護部１０と、この光透過性保護部１０を介して情報を表示する表示部２０と、光透過性保護部１０を介して視野内の映像を撮像する撮像部３０と、一部に開口部４１を有する配線部４０とを備えている。さらに、光透過性保護部１０及び前記開口部４１を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部５１と、配線部４０と電気的に接続される端子部４２と、を有する赤外線センサ（５０）を備えている。
また、表示部２０の平面に対して垂直方向かつ撮像部３０と赤外線センサ５０を通過するように断面視したとき、光透過性保護部１０と撮像部３０と配線部４０と赤外線センサ５０の順でスタックされている。

また、受光部５１は、開口部４１及び光透過性保護部１０のみを介して外界と光学的に接続されている。
また、受光部５１と外界とを光学的に接続する光路内に、波長１μｍ以上４μｍ以下の光に対する透過率が４０％以下の領域が存在しない。また、波長５μｍ以上１０μｍ以下の少なくともいずれか一つの波長の光に対する光透過性保護部１０の透過率が２０％以下である。
また、撮像部３０が、配線部４０と電気的に接続されている。

また、赤外線センサ５０の受光部５１が、Ｉｎ及びＳｂを含み、赤外線センサ５０は、開口部４１と接する赤外線センサ５０の受光面と同じ面及び／又はこの受光面に垂直な面の少なくとも一方の面のみに露出するように配置された端子部４２を備えている。
図２からもわかるとおり、受光部５１の視野は、配線部４０によって絞られており、これにより赤外線センサ５０は、使用者が電子機器の表示部２０に対して正対しているか否かを区別して検知可能になる。そして、使用者の状態に応じた信号を配線部４０が受信し、直接又は間接的に撮像部３０を起動させることで、高精度な使用者の状態検知と、低消費電力化の両立が図れる。

図３（ａ）乃至（ｃ）は、図２に示した電子機器における赤外線センサの具体的な構成図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のｃ−ｃ線断面図である。
図中符号５４は回路部、ＨＥはハーフエッチされた領域を示している。その他、図２と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本発明に係る赤外線センサ５０は、光透過性保護部１０と、一部に開口部４１を有する配線部４０と、を備える電子機器に実装される赤外線センサ５０である。赤外線センサ５０の受光部５１は、光透過性保護部１０及び開口部４１を介して外部から赤外線が入射可能な位置に配置され、かつ、赤外線センサ５０の端子部４２は、配線部４０と電気的に接続可能な位置に配置された赤外線センサである。

回路部５４は、赤外線センサ５０に駆動信号を出力したり、赤外線センサ５０からの信号が入力され所定の演算等を行い、その結果を出力したりすることが出来る。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 光透過性保護部
２０ 表示部
３０ 撮像部
３１ 塗工層
４０ 配線部
４１ 開口部
４２ 端子部
５０ 赤外線センサ
５１ 受光部
５２ 端子部
５３ 封止部材
５４ 回路部
６０ 接続部材
１００ 入力部

Claims (8)

1. 光透過性保護部と、
   前記光透過性保護部を介して情報を表示する表示部と、
   前記光透過性保護部を介して視野内の映像を撮像する撮像部と、
   一部に開口部を有する配線部と、
   前記光透過性保護部及び前記開口部を介して入射された赤外線に応じた信号を出力する受光部と、前記配線部と電気的に接続される端子部と、を有する赤外線センサと、
   を備える電子機器。
2. 前記表示部の平面に対して垂直方向かつ前記撮像部と前記赤外線センサを通過するように断面視したとき、
   前記光透過性保護部と前記撮像部と前記配線部と前記赤外線センサの順でスタックされている請求項１に記載の電子機器。
3. 前記受光部は、前記開口部及び前記光透過性保護部のみを介して外界と光学的に接続される請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記受光部と外界とを光学的に接続する光路内に、波長１μｍ以上４μｍ以下の光に対する透過率が４０％以下の領域が存在しない請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
5. 波長５μｍ以上１０μｍ以下の少なくともいずれか一つの波長の光に対する前記光透過性保護部の透過率が２０％以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器。
6. 前記撮像部が、前記配線部と電気的に接続される請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 前記赤外線センサの前記受光部が、Ｉｎ及びＳｂを含み、
   前記赤外線センサは、前記開口部と接する前記赤外線センサの受光面と同じ面及び／又は該受光面に垂直な面の少なくとも一方の面のみに露出するように配置された前記端子部を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。
8. 光透過性保護部と、
   一部に開口部を有する配線部と、を備える電子機器に実装される赤外線センサであって、
   前記赤外線センサの受光部は、前記光透過性保護部及び前記開口部を介して外部から赤外線が入射可能な位置に配置され、かつ、前記赤外線センサの端子部は、前記配線部と電気的に接続可能な位置に配置された赤外線センサ。

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