(57)【要約】【課題】  手指の指紋を１本ずつ入力した後に手指を特定し、特定した手指に対応させたキーコードを発生することで機器を操作する方法では、対応付けできるキーコードは、手指の数を越えることができなかった。また、手指の位置を指紋センサの位置に正確に合わせる必要があった。【解決手段】  機器を操作する機器操作装置は、手指の部位が特定された指紋のデータ、および手指の部位の押下状態に応じて前記機器を操作するルールを記憶する記憶部と、複数の手指の指紋を略同時に検出する指紋検出部と、前記複数の手指の押下状態を検出する押下状態検出部と、検出した前記指紋と前記データとを照合することで、前記指紋の手指の部位を特定する指特定部と、特定した前記手指の押下状態に応じた前記ルールに基づいて前記機器を操作する信号を生成する信号生成部と、前記信号を送信する送信部とを備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器を操作する機器操作装置であって、
手指の部位が特定された指紋のデータ、および手指の部位の押下状態に応じて前記機器を操作するルールを記憶する記憶部と、
複数の手指の指紋を略同時に検出する指紋検出部と、
前記複数の手指の押下状態を検出する押下状態検出部と、
検出した前記指紋と前記データとを照合することで、前記指紋の手指の部位を特定する指特定部と、
特定した前記手指の押下状態に応じた前記ルールに基づいて、前記機器を操作する信号を生成する信号生成部と、
前記信号を送信する送信部とを備えることを特徴とする機器操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機器操作装置において、
前記機器操作装置は、複数に分割されて検出された同一の手指の指紋を、１つに合成する指紋合成部を更に備えることを特徴とする機器操作装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記機器操作装置は、前記ルールを入力するルール入力部を更に備えることを特徴とする機器操作装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記機器操作装置は、手指の部位が特定された指紋を登録する指紋登録部を更に備えることを特徴とする機器操作装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記指紋検出部は、検出面と接した手指の指紋を検出する指紋センサを少なくとも１つ以上備えることを特徴とする機器操作装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記押下状態検出部は、前記指紋検出部で検出した手指の指紋の面積に基づき、前記手指の押下を判定することを特徴とする機器操作装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記指特定部は、前記指紋検出部が検出した手指の指紋と、前記記憶部が記憶するデータとをパターンマッチング処理で照合することを特徴とする機器操作装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の機器操作装置において、
前記送信部は、前記信号を電磁波に重畳させて通信することを特徴とする機器操作装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の機器操作装置を備えることを特徴とする映像機器。
【請求項１０】
機器を操作する機器操作方法であって、
複数の手指の指紋を略同時に検出する工程と、
検出した前記指紋から、前記手指の部位を特定する工程と、
検出した前記指紋から、前記手指の押下状態を検出する工程と、
部位を特定した前記手指の押下状態に応じて、前記機器に指示を与える工程とを備えることを特徴とする指紋による機器操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器操作装置、映像機器および機器操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力した手指の指紋を認識して機器を操作する方法としては、下記の特許文献１に記載のように、手指の指紋を１本ずつ入力した後に手指を特定し、特定した手指に対応させたキーコードを発生していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７６４８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、手指の指紋を１本ずつ入力して、それぞれの手指にキーコードを対応付けしていたので、対応付けできるキーコードは、手指の数を越えることができなかった。また、手指の位置を指紋センサの位置に正確に合わせる必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、本発明の機器操作装置は、機器を操作する機器操作装置であって、手指の部位が特定された指紋のデータ、および手指の部位の押下状態に応じて前記機器を操作するルールを記憶する記憶部と、複数の手指の指紋を略同時に検出する指紋検出部と、前記複数の手指の押下状態を検出する押下状態検出部と、検出した前記指紋と前記データとを照合することで、前記指紋の手指の部位を特定する指特定部と、特定した前記手指の押下状態に応じた前記ルールに基づいて、前記機器を操作する信号を生成する信号生成部と、前記信号を送信する送信部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、複数の手指の指紋と、それらの押下状態とを検出し、それぞれの手指の部位を特定することで、それぞれの手指の部位の押下状態を求め、これらの状態に応じたルールに従い、機器を操作する信号を生成して送信する。従って、複数の手指を組み合わせた押下状態と、機器操作装置のさまざまな操作とを関連付けることで、多様な操作を機器に対して指示できる。
【０００７】
本発明の機器操作装置では、前記機器操作装置は、複数に分割されて検出された同一の手指の指紋を、１つに合成する指紋合成部を更に備えることが好ましい。
【０００８】
上記構成によれば、同一の手指の指紋が、分割して検出された場合でも、指紋合成部により１つに合成できるため、機器操作装置は、指紋検出部と手指との位置関係に依らず、確実に手指の指紋を検出できる。従って、機器操作装置の使用者は、指位置を指紋センサ位置に正確に合わせる必要がなくなり、使用者にとって、より使いやすい機器操作が可能になる。
【０００９】
本発明の機器操作装置では、前記機器操作装置は、前記ルールを入力するルール入力部を更に備えることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、ルール入力部から機器操作装置から手指の押下状態に応じて機器を操作するルールを入力できるため、機器操作装置を操作できる使用者および機器に応じた種々の操作を、必要に応じて追加できる。
【００１１】
本発明の機器操作装置では、前記機器操作装置は、手指の部位が特定された指紋を登録する指紋登録部を更に備えることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、機器操作装置で手指の指紋が登録できるため、操作する機器に応じて機器操作装置の使用者を登録できる。更に、指紋によって使用者を判別し、使用者に応じて異なる設定を自動的に行うことにより、使用に際して改めて設定し直すことが不要になるため、使用者にとって、より使いやすい機器操作が可能となる。
【００１３】
本発明の機器操作装置では、前記指紋検出部は、検出面と接した手指の指紋を検出する指紋センサを少なくとも１つ以上備えることが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、手指の指紋を指紋センサで検出するため、手指の表面状態に依らず、指紋を確実に検出できる。
【００１５】
本発明の機器操作装置では、前記押下状態検出部は、前記指紋検出部で検出した手指の指紋の面積に基づき、前記手指の押下を判定することが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、指紋検出部で検出した手指の指紋の面積から手指の押下を判定するため、押下を判定するための手段を別途設ける必要がなく、機器操作装置の小型化や軽量化が図れる。
【００１７】
本発明の機器操作装置では、前記指特定部は、前記指紋検出部が検出した手指の指紋と、前記記憶部が記憶するデータとをパターンマッチング処理で照合することが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、指紋検出部が検出した手指の指紋と、記憶部が記憶するデータとをパターンマッチング処理で照合するため、ビット単位での演算で照合できることから、ハードウェアの内部処理の負担が軽減でき、高速に照合できる。
【００１９】
本発明の機器操作装置では、前記送信部は、前記信号を電磁波に重畳させて通信することが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、機器を操作する信号を、電磁波に重畳させて通信するため、ノイズや環境変化に強く、誤動作を防止できる。
【００２１】
そして、前述の機器操作装置を映像機器に備えることにより、操作するのに熟練が不要で、個人差に依らず使いやすい映像機器を提供できる。
【００２２】
上記した課題を解決するために、本発明の機器操作方法は、機器を操作する機器操作方法であって、複数の手指の指紋を略同時に検出する工程と、検出した前記指紋から、前記手指の部位を特定する工程と、検出した前記指紋から、前記手指の押下状態を検出する工程と、部位を特定した前記手指の押下状態に応じて、前記機器に指示を与える工程とを備えることを特徴とする。
【００２３】
上記方法によれば、請求項１の機器操作装置と同等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る機器操作装置の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の機器操作装置の一実施形態が適用される機器操作リモコン１の外観を示す図である。
機器操作リモコン１は、例えば、テレビ受信機のような映像機器に対して、この機器操作リモコン１を把持する映像機器の使用者が、離れた場所から電波や光などにより操作する装置である。
この機器操作リモコン１の外観は、筐体部５と、指紋センサ（１０Ａ〜１０Ｇ）と、ＬＥＤ７５とを備えて構成される。
【００２６】
指紋センサ（１０Ａ〜１０Ｇ）は、検出面に接した使用者の手指の指紋を検出する検出手段であり、複数の手指の指紋を略同時に検出する指紋検出部を構成する。
ＬＥＤ７５は、映像機器を操作するための信号を含んだ赤外光を発する。
筐体部５は、外観視直方状で、一方の面には、指紋センサ（１０Ａ〜１０Ｆ）の検出面が、この面と略一体になるように略連続して埋設され、他方の面には、指紋センサ１０Ｇが、この面と略一体になるように埋設される。この筐体部５は、映像機器の使用者が把持した場合に、使用者の親指が指紋センサ１０Ｇの検出面に接すると共に、使用者の人指し指、中指、薬指および小指は、指紋センサ（１０Ａ〜１０Ｆ）の何れかの検出面に接するように配置されている。
【００２７】
図２は、機器操作リモコン１のハード構成を示す図である。この図２に示すように、機器操作リモコン１は、制御プログラムに基づいて演算および装置全体を制御するＣＰＵ１１０と、所定領域にあらかじめＣＰＵ１１０の制御プログラム等を格納しているＲＯＭ１２０と、ＲＯＭ１２０等から読み出したデータやＣＰＵ１１０の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ１３０と、データを保存するフラッシュメモリ１４０と、電源を供給するバッテリ１５０と、Ｉ／Ｏ(Input Output)１６０とで構成される。これらは、データを転送するための信号線であるバス１７０で接続されている。この中で、ＣＰＵ１１０、ＲＡＭ１３０、フラッシュメモリ１４０およびＩ／Ｏ１６０は、バス１７０を介してデータを双方向に授受可能である。また、Ｉ／Ｏ１６０には、指紋を検出する指紋センサ１０と、信号を重畳した赤外光を発するＬＥＤ７５とが接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１２０に格納された基本制御プログラムやアプリケーションプログラムなどの各種プログラム及びデータを読み込み、それら各種プログラム及びデータをＲＡＭ１３０内に設けられるワークエリアに展開実行して、機器操作リモコン１が備える各部の機能を実行する。
フラッシュメモリ１４０は、ＣＰＵ１１０からの指示に従って、登録された指紋データや映像機器を操作するためのルールなどを記憶する記憶手段である。
指紋センサ１０は、手指を接触させることで、内部にある電極の電荷の変化を電気信号に変換する半導体式のセンサであるが、この半導体式のセンサに限らず、接触した手指の像をイメージセンサで電気信号に変換する光学式のセンサも採用できる。
ＬＥＤ７５は、波長が略７７０ｎｍを越える赤外光を発する。なお、外部からのノイズ光による映像機器の誤動作を防止するため、このＬＥＤ７５から発する赤外光に対して、周波数変調などの変調を加え、映像機器側で復調しても良い。
【００２９】
図３は、機器操作リモコン１の内部の構成を示す機能ブロック図である。この図３に示すように、機器操作リモコン１は、指紋画像生成部２０と、画像合成部３０と、パターンマッチング手段４０と、押下判定手段５０と、信号生成部６０と、通信手段７０と、指紋登録部８０と、ルール入力部１００と、記憶部９０とを備えて構成される。
これらの機能は、前記したハードウェア資源と、ＲＯＭ１２０などに記憶されたソフトウェアとが有機的に協働することにより実現される。
指紋画像生成部２０は、指紋センサ１０Ａ，１０Ｂが指紋から生成した電気信号に基づいて、画像を生成する。
画像合成部３０は、指紋合成部を構成し、１本の手指の指紋が、２つの指紋センサ１０Ａ，１０Ｂに分割して読み取られた場合、指紋画像生成部２０で生成された２つの指紋の画像を１つに合成する。この画像合成部３０での画像合成方法については、後述する。
【００３０】
パターンマッチング手段４０は、指特定部を構成し、検出した指紋の画像と略一致する画像を、手指の部位や個体名などの属性が特定されて記憶部９０に記憶された指紋の画像の中からパターンマッチングにより抽出して、検出した指紋の手指を特定する。このパターンマッチング方法については、例えば、指紋から抽出した特徴点の位置および種類と、その周囲の小画像（チップ画像）と、指紋の中心（コア）の位置とを利用して照合するチップマッチング方式を採用できる。
【００３１】
押下判定手段５０は、手指の押下状態を検出する押下状態検出部を構成し、検出した指紋の面積に基づいて、手指が押下した状態か否かを判定する。即ち、指紋の画像における指紋の面積が、予め設定した面積よりも大きければ、その手指は意識的に押下された状態であると判定する。また、予め設定した面積よりも小さければ、その手指は機器操作リモコン１を単に把持している状態であると判定する。
ルール入力部１００は、押下した手指に関連付ける機器操作リモコン１のルールを入力する。入力されたルールは、記憶部９０に記憶される。このルールについての詳細は後述する。
信号生成部６０は、押下された手指に関連付けられたルールを記憶部９０から取得して、映像機器を操作する信号をこのルールに従い生成する。
【００３２】
通信手段７０は、送信部を構成し、映像機器を操作する信号を、赤外線領域の光に重畳して、対象の映像機器に送信する。なお、図示は略すが、この機器操作リモコン１で操作する映像機器側には、通信手段７０から送信される信号を受信して、映像機器を操作する信号を抽出し、この信号に従って映像機器が動作する機能が備えられる。
指紋登録部８０は、手指の部位や個体名などの属性と共に、指紋センサ１０Ｂから読み込ませた手指の指紋を記憶部９０に登録する。なお、指紋登録部８０やルール入力部１００において、属性やルールを入力する方法としては、例えば、映像機器の表示画面に選択ボタン等を表示して、特定の指紋センサ１０の押下により決定するようなユーザインターフェイスを採用しても良い。
【００３３】
次に、画像合成部３０での画像合成方法について、図４および図５を用いて説明する。図４は、２つの指紋の画像から１つの画像に合成される一例を示す図である。また、図５は、２つの指紋の画像が同一の手指であるかを判定する方法を示す図である。
画像合成部３０は、図４に示すような、隣り合う２つの指紋センサ１０が検出した２つの指紋の画像（１９０Ａ，１９０Ｂ）に対して、図５に示すように、隣り合う端部に沿って小さな矩形領域に区切る。次に、画像合成部３０は、それぞれの矩形領域の指紋の隆線（パターン）を二値化する（１８０Ａ，１８０Ｂ）。ここで、二値化した面積の割合が、矩形領域内に一定の閾値を越えて存在する場合を「１」とし、それ以外の場合を「０」として数値列を作成する（１８５Ａ，１８５Ｂ）。このようにして作成した数値列（１８５Ａ，１８５Ｂ）において、数値のパターンが略一致した場合、同じ手指の指紋であると判定し、２つの指紋の画像（１９０Ａ，１９０Ｂ）から、同じ手指の指紋の画像１９５を合成する。
【００３４】
図６は、機器操作リモコン１が使用者に操作された場合の、処理の流れを示すフローチャートである。図１および図３も参照して説明する。
この機器操作リモコン１は、使用者に把持されると、先ず、ステップＳ２５０が実行される。
最初に、機器操作リモコン１は、指紋センサ１０で使用者の手指の指紋を検出する（ステップＳ２５０）。
ここで、指紋センサ１０が指紋を検出できなかった場合（ステップＳ２５２でＮｏ）は、何もしないで終了する。また、指紋センサ１０が指紋を検出できた場合（ステップＳ２５２でＹｅｓ）は、指紋画像生成部２０で指紋の画像を生成した後、画像合成部３０で同じ手指の指紋が分割して検出されたかを判定する（ステップＳ２５４）。
【００３５】
ここで、同じ手指の指紋が分割して検出されない場合（ステップＳ２５４でＮｏ）は、次のステップ（ステップＳ２５８）に進む。また、同じ手指の指紋が分割して検出された場合（ステップＳ２５４でＹｅｓ）は、画像合成部３０で同じ手指の指紋の画像を合成する（ステップＳ２５６）。
次に、パターンマッチング手段４０で、検出した指紋の画像と、記憶部９０に登録されている指紋パターンとを照合して、検出した指紋の手指を特定する（ステップＳ２５８）。
【００３６】
次に、指紋の画像と、記憶部９０に登録されている指紋パターンとが照合できたかを判定する（ステップＳ２６０）。
ここで、照合できないと判定された場合（ステップＳ２６０でＮｏ）は、何もしないで終了する。また、全て照合できた、即ち、検出した全ての指紋の手指が特定できたと判定された場合（ステップＳ２６０でＹｅｓ）は、それぞれの手指の押下状態を検出する（ステップＳ２６２）。
【００３７】
次に、押下判定手段５０で、それぞれの手指が押下された状態であるかを判定する（ステップＳ２６４）。
ここで、全ての手指は、押下した状態では無く、機器操作リモコン１を把持している状態であると判定された場合（ステップＳ２６４でＮｏ）は、何もしないで終了する。また、押下している手指が少なくとも１本以上あると判定された場合（ステップＳ２６４でＹｅｓ）は、信号生成部６０で押下している手指に関連付けされたルールに基づいて、映像機器を操作する信号を生成する（ステップＳ２６６）。
次に、映像機器を操作する信号は、操作する映像機器に対して、通信手段７０から送信される（ステップＳ２６８）。
以上の工程により、映像機器への操作指示は、機器操作リモコン１の使用者が意図する手指の押下操作に従って生成され、映像機器に送信される。
【００３８】
次に、押下した手指に関連付ける機器操作リモコン１のルールについて、説明する。図７は、機器操作リモコン１のルール表２００の一例を示す図である。この図によると、ルールフィールド２１０の番号が、１から７までの７つのルールが定義されており、それぞれのルールは、各手指の押下を示すフィールド（２１１〜２１５）が示す条件と合致する場合、操作内容を示すフィールド２２０に記載された操作を指示する信号が生成され、映像機器に送信される。
【００３９】
例えば、親指が押下された場合は、映像機器での映像の表示を開始する信号が生成されて送信される（ルール１）。また、親指とくすり指とが同時に押下された場合は、映像機器の画面を暗くする信号が生成されて送信される（ルール５）。更に、親指を続けて２回押下した場合は、映像機器で表示する映像チャンネルを次のチャンネルに切り換える信号が生成されて送信される（ルール６）。このようにして、押下する指の組み合わせ、および連続して押下する回数等を適切に設定することにより、映像機器に対して多用な操作が可能になる。また、操作する映像機器を、左右の手指で使い分けることにより、１つの機器操作リモコン１で複数の映像機器を操作することもできる。
【００４０】
以上述べたような実施例によれば、次のような効果がある。
（１）機器操作リモコン１の使用者は、機器操作リモコン１を手指で保持して、予め決められたルールに従い手指を押下することで、機器を操作できるため、個人差や熟練度に依らず、機器を容易に操作できる。
【００４１】
（２）記憶部９０で予め登録された指紋が押下された場合に限って、機器を操作する信号が送信されることから、認証された個人のみが機器の操作を許され、指紋が登録されていないために認証されない第三者による機器操作リモコン１の操作を防止できる。
【００４２】
（３）パターンマッチング手段４０として、照合処理が比較的簡易なチップマッチング方式を採用できるため、機器操作リモコン１のハードウェアに対する負荷の軽減が可能で、機器操作リモコン１が消費する電力の低消費化に伴う、小型化および軽量化が可能である。
【００４３】
以上、本発明の機器操作装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、機器操作リモコン１は、左右何れの手により、どのように把持しても手指の指紋が検出できるように、筐体部５を把持する領域の全てに渡り、多数の指紋センサ１０が設置されていても良く、ＬＥＤ７５についても、左右どちらの手で把持しても信号が映像機器に送信できるよう複数設置されていても良い。
また、機器操作リモコン１は、両方の手で同時に把持できる形状で、両方の手指の押下状態を組み合わせることで、映像機器の操作指示を行っても良い。
更に、機器操作リモコン１は、どのような形状でも良く、例えば、指紋センサ１０と筐体部５とが別体で、キーボードのように配置された指紋センサ１０を手指でタイピングするように押下しても良い。
【００４４】
また、機器操作リモコン１は、複数の指紋センサ１０の中から、個別の指紋センサ１０を無効にする機能を備えても良い。
更に、機器操作リモコン１は、手指が押下されたか否かの検出に限らず、１本の手指において、より強く押下した方向を検出し、その方向に従って映像機器を操作しても良い。
【００４５】
また、指紋画像のパターンマッチング方法としては、チップマッチング方式に限らず、照合アルゴリズム方式として一般的な他の方法、例えば、マニューシャ方式やマニューシャリレーション方式を採用しても良い。
また、機器操作リモコン１により操作される機器は、映像機器に限らず、コンピュータやエアコン等の電気的に制御される機器であるならば何でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の機器操作装置の一実施形態が適用される機器操作リモコンの外観を示す図。
【図２】機器操作リモコンのハード構成を示す図。
【図３】機器操作リモコンの内部の構成を示す機能ブロック図。
【図４】２つの指紋の画像から１つの画像に合成される一例を示す図。
【図５】２つの指紋の画像が同一の手指であるかを判定する方法を示す図。
【図６】機器操作リモコンが操作された場合の、処理の流れを示すフローチャート。
【図７】機器操作リモコンのルール表の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１…機器操作リモコン、５…筐体、１０…指紋センサ、２０…指紋画像生成部、３０…画像合成部、４０…パターンマッチング手段、５０…押下判定手段、６０…信号生成部、７０…通信手段、７５…ＬＥＤ、８０…指紋登録部、９０…記憶部、１００…ルール入力部、１１０…ＣＰＵ、１２０…ＲＯＭ、１３０…ＲＡＭ、１４０…フラッシュメモリ、１５０…バッテリ、１６０…Ｉ／Ｏ、１７０…バス、２００…ルール表、２１０…ルールフィールド、２２０…フィールド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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