(57)【要約】【課題】  各種機器の様々な機能をコントロールする微小サイズのコントロールデバイスを提供する。【解決手段】  ＣＰＵ３７は、第１のバッファ３３に格納された半導体指紋センサ２０で検出される第１の指紋情報及び第２のバッファ３２に格納された所定時間前の第１の指紋情報である第２の指紋情報とを比較して、指紋情報が一致した場合、指が移動していないと判定し、指紋情報が一致しなかった場合、指が移動したと判定する。また、ＣＰＵ３７は、指が移動したと判定された場合、第２のバッファ３２に格納された第２の指紋情報のうち、半導体指紋センサ２０上の所定の領域から検出された指紋情報である基準指紋情報と、第１のバッファ３３に格納された第１の指紋情報とを比較することで、指の移動方向を決定する。【選択図】  図１
2005327215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置された指の指紋情報を検出する静電容量方式の微小サイズの半導体指紋センサと、
上記半導体指紋センサによって検出される上記指紋情報を、第１の指紋情報として、所定の時間毎に更新しながら格納する第１のバッファと、
上記第１のバッファに格納された上記第１の指紋情報を上記所定の時間毎に読み出し、第２の指紋情報として、上記所定の時間毎に更新しながら格納する第２のバッファと、
上記第１のバッファに格納された上記第１の指紋情報及び上記第２のバッファに格納された上記第２の指紋情報を上記所定の時間毎にそれぞれ抽出し、比較する比較手段と、
上記比較手段による比較の結果、上記第１のバッファ及び上記第２のバッファからそれぞれ抽出した指紋情報が一致した場合、上記半導体指紋センサ上に載置された上記指が移動していないと判定し、上記第１のバッファ及び上記第２のバッファからそれぞれ抽出した指紋情報が一致しなかった場合、上記半導体指紋センサ上に載置された上記指が移動したと判定する判定手段と、
上記判定手段によって、上記指が移動したと判定された場合、上記第２のバッファに格納された上記第２の指紋情報のうち、上記半導体指紋センサ上の所定の領域から検出された指紋情報である基準指紋情報と、上記第１のバッファ内に格納された第１の指紋情報とを比較することで、上記半導体指紋センサ上に載置された指の移動方向を決定する移動方向決定手段とを備えること
を特徴とするコントロールデバイス。
【請求項２】
上記基準指紋情報は、上記半導体指紋センサ上の中央領域から検出された指紋情報であること
を特徴とする請求項１記載のコントロールデバイス。
【請求項３】
上記判定手段によって、上記半導体指紋センサ上に載置された上記指が移動していなと判定される度に、その回数をカウントする第１のカウンタと、
上記第１のカウンタによるカウント結果を用いて、上記半導体指紋センサ上に載置された指の移動速度を算出する移動速度算出手段とを備えること
を特徴とする請求項１記載のコントロールデバイス。
【請求項４】
上記半導体指紋センサ上に載置された指を、上記所定の時間毎に検出する指載置検出手段と、
上記指載置検出手段によって、上記半導体指紋センサ上に指が載置されていないことが連続して検出される際に、その検出回数をカウントする第２のカウンタと、
上記半導体指紋センサ上に載置されていた指が離れることで、上記第２のカウンタによるカウントが開始され、上記第２のカウンタによるカウント数が、所定の回数以上となった後に、上記指載置検出手段によって、上記半導体指紋センサ上に指が載置されたことが検出された場合、決定操作が入力されたとする制御手段とを備えること
を特徴とする請求項１記載のコントロールデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザから入力された操作量に応じて、各種機器の所定の機能をコントロールするコントロールデバイスに関し、詳しくは、静電容量方式の半導体指紋センサを用いたコントロールデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザから入力された操作量に応じて、各種機器の所定の機能をコントロールするコントロールデバイスがある。例えば、ＰＣ（Personal Computer）においては、ディスプレイ上に表示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）環境下でＰＣを操作するポインティングデバイスであるマウスが用いられている。このマウスは、デスクトップ型、ノート型といったＰＣの種別に応じて、さらには、ＰＣの製造メーカ毎に異なる形態が用意されている。
【０００３】
マウスは、大きく分けて、ボール式マウス、光学式マウス、トラックボールマウス、タッチパッドなどに大別される。特に、ノート型のＰＣでは、持ち運びを容易にするため、ケーブル接続するようなタイプのマウスではなく、タッチパッドといった平面パッド上での指の移動によりＰＣを操作するタイプが好まれている。また、ノート型ＰＣには、トラックポイント（ＩＢＭ社）と呼ばれる、垂直に立てられ小型のスティックを前後左右に傾斜させることで、カーソル移動といったＧＵＩ環境下でのＰＣ操作をするコントロールデバイスも採用されている。
【０００４】
また、携帯電話装置では、ジョグダイヤルといったコントロールデバイスが採用され、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）といった小型情報端末装置では、圧力や静電気を感知するペン状のコントロールデバイスが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４８５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなコントロールデバイスは、いずれもある程度のサイズを必要とし、小型化が要求されるノート型ＰＣで用いられているタッチパッドにおいても、それなりの面積が必要となっており、設置場所の制約や、装置の小型化を妨げる一要因となっている。また、ノート型ＰＣに搭載されているトラックポイントは、平面上の設置面積をタッチパッドよりも少なくできるが、垂直方向、つまり筐体の厚み方向にある程度のサイズが必要となってしまうといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するための案出されたものであり、設置する機器への設置場所の制約を解消し、装置の小型化を支援する非常に小型なコントロールデバイス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】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明に係るコントロールデバイスは、載置された指の指紋情報を検出する静電容量方式の微小サイズの半導体指紋センサと、上記半導体指紋センサによって検出される上記指紋情報を、第１の指紋情報として、所定の時間毎に更新しながら格納する第１のバッファと、上記第１のバッファに格納された上記第１の指紋情報を上記所定の時間毎に読み出し、第２の指紋情報として、上記所定の時間毎に更新しながら格納する第２のバッファと、上記第１のバッファに格納された上記第１の指紋情報及び上記第２のバッファに格納された上記第２の指紋情報を上記所定の時間毎にそれぞれ抽出し、比較する比較手段と、上記比較手段による比較の結果、上記第１のバッファ及び上記第２のバッファからそれぞれ抽出した指紋情報が一致した場合、上記半導体指紋センサ上に載置された上記指が移動していないと判定し、上記第１のバッファ及び上記第２のバッファからそれぞれ抽出した指紋情報が一致しなかった場合、上記半導体指紋センサ上に載置された上記指が移動したと判定する判定手段と、上記判定手段によって、上記指が移動したと判定された場合、上記第２のバッファに格納された上記第２の指紋情報のうち、上記半導体指紋センサ上の所定の領域から検出された指紋情報である基準指紋情報と、上記第１のバッファ内に格納された第１の指紋情報とを比較することで、上記半導体指紋センサ上に載置された指の移動方向を決定する移動方向決定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のコントロールデバイスは、静電容量方式の半導体指紋センサ上に載置された指の、現時間に検出された指紋情報と、現時間から所定の時間前に検出された指紋情報とを、上記所定の時間毎に比較して、その一致、不一致により、指が移動したのか、移動しなかったのか、また、指が移動した際には、指の移動方向までを決定することができる。
【００１０】
しがたって、半導体指紋センサのセンサ面がマイクロオーダの微小サイズである場合でも、当該半導体指紋センサ上に載置された指の動作を正確に検出することができるため、設置スペースに制限のある機器や、小型の機器に対して積極的に搭載することを可能とする。また、従来のコントロールデバイスよりも非常に小型化できるため、当該コントロールデバイスを搭載する機器のサイズを小型化することを可能とする。さらに、センサとして用いる半導体指紋センサが微小サイズで済むため、低コストで実現することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
【００１２】
本発明は、図１に示すような構成のコントロールデバイス１０に適用される。図１に示すように、コントロールデバイス１０は、指紋読み取りセンサ２０、デバイス制御部３０とからなる。このような構成のコントロールデバイス１０は、指紋読み取りセンサ２０が、例えば、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、ＰＣ（Personal Computer）１００、携帯電話装置１０１、腕時計１０２、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ストレージ１０３、メモリースティック（登録商標）１０４、ゲームコントローラ１０５の各筐体から露出するようにして備えられる。
【００１３】
コントロールデバイス１０は、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指の移動方向、移動速度を検出し、この移動方向、移動速度に応じて、当該コントロールデバイス１０が搭載された機器の各種機能をコントロールするコントローラとして機能する。
【００１４】
例えば、図２（ａ）に示すＰＣ１００においては、マウスのようなポインティングデバイスとして機能し、図２（ｂ）として示す携帯電話装置１０１においては、ジョグダイヤル、ジョグコントローラなどと同様のコントローラなどとして機能し、図２（ｆ）に示すゲームコントローラにおいては、十字キーといった操作キーとして機能する。また、図２（ｄ），（ｅ）に示すＵＳＢストレージ１０３、メモリースティック１０４においては、フラッシュメモリへのアクセスを制限するための安全ロックスイッチとして機能する。さらに図２（ｃ）に示す腕時計においては、竜頭として機能させることができる。
【００１５】
後述するように、この指紋読み取りセンサ２０は、非常に小型であるため、従来までのポインティングデバイスでは、取り付けることができなかった機器への搭載を可能にすると共に、いずれの機器に搭載した場合でも、全く邪魔にならない。特に、メカニカルな機構を採用することで機能していた携帯電話装置１０１のジョグダイヤルやジョグコントローラ、腕時計１０２の竜頭、ＵＳＢストレージ１０３、メモリースティック１０４の安全ロックスイッチ、ゲームコントローラ２０の操作キーなどは、このコントロールデバイス１０に置き換えることで、さらに小型化することを可能としている。
【００１６】
再び、図１に戻りコントロールデバイス１０の構成について説明をする。まず、指紋読み取りセンサ２０について説明をする。指紋読み取りセンサ２０は、当該指紋読み取りセンサ２０に載せられた指の指紋の山谷、つまり指紋の凹凸を読み取る半導体センサである。例えば、指紋読み取りセンサ２０は、静電容量方式で指紋の凹凸を検出し、２次元画像を生成する。
【００１７】
図３に示すように、コントロールデバイス１０が備える静電容量方式の指紋読み取りセンサ２０には、指紋の凹凸のピッチよりも十分に細かい、８０μｍ角の検出電極２１が２次元マトリクス状に、８×８（＝６４）ピクセルだけ配列されており、指紋の凹凸と、上記検出電極２１間に蓄積される電荷の量（静電容量）を検出する。
【００１８】
つまり、指紋の凹凸と、検出電極２１との間でコンデンサが形成されることになる。指紋の凹部では検出される静電容量が低く、指紋の凸部では静電容量が高くなるため、この静電容量差から指紋の凹凸を表した２次元画像が生成される。
【００１９】
また、図３に示すように２次元配列された検出電極２１間のピッチには、指紋読み取りセンサ２０上に載置された被検体である指を接地させるグランド用電極２２が格子状に形成されている。図３に示すようにグランド用電極２２を、検出電極２１のピッチ間に設けると、グランド用電極２２によって接地された指と、各検出電極２１とが均一にカップリングされることになり、人体に蓄積されている電荷による影響を除去することができる。これにより、指紋の凹凸と、各検出電極２１との間で形成されるコンデンサに蓄積される電荷による指紋の凹凸を示す電気信号のＳ／Ｎ比が向上し、コントラスト比の高い２次元画像を取得することができる。
【００２０】
このコントロールデバイス１０のサイズは、図３に示すように、指紋読み取りセンサ２０と、デバイス制御部３０とによって決まり、縦がおよそ８００μｍ、横がおよそ６８０μｍ程度で、非常に小型となっている。
【００２１】
続いて、図１に戻り、デバイス制御部３０について説明をする。デバイス制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３８と、画像処理部３１と、プリバッファ３２と、カレントバッファ３３と、テーブル用ＲＡＭ（Random Access Memory）３４と、指紋比較用ＬＳＩ（Large Scale Integration）３５と、プログラム用ＲＡＭ（Random Access Memory）／ＲＯＭ（Read Only Memory）３６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３７とを備えている。デバイス制御部３０の画像処理部３１、プリバッファ３２、カレントバッファ３３、テーブル用ＲＡＭ３４、指紋比較用ＬＳＩ３５、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ３６、ＣＰＵ３７、Ａ／Ｄ変換部３８は、バス３９を介してそれぞれ接続されている。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部３８は、ＣＰＵ３７によって、規則的に読み出される指紋読み取りセンサ２０に載置された指の指紋の凹凸と、検出電極２１間に蓄積される電荷をＡ／Ｄ変換して、グレースケールのデジタル画像データ（以下、グレー画像データと呼ぶ。）を生成する。そして、ＣＰＵ３７から指定されるサンプリングタイミング毎に画像処理部３１に送出する。例えば、このグレー画像データは、１ピクセルあたり８ビット（１バイト）、つまり２５６階調のグレースケールにて表現される画像データである。上述したように、指紋読み取りセンサ２０は、６４ピクセルであるため、指紋読み取りセンサ２０から画像処理部３１へ送出されるグレー画像データは、６４バイトとなる。
【００２３】
画像処理部３１は、Ａ／Ｄ変換部３８から送出された６４バイトのグレー画像データを２値化データに変換する。つまり、画像処理部３１は、１ピクセルあたり、２５６階調（８ビット）であったグレー画像データを、２階調（１ビット）にまで落とし情報量を圧縮する。このように、画像処理部３１は、指紋読み取りセンサ２０から送出された６４バイトのグレー画像データを、１／８に圧縮して８バイトの２値化データに変換する。
【００２４】
プリバッファ３２、カレントバッファ３３は、それぞれ８バイトの容量を有するバッファメモリであり、画像処理部３１で圧縮された２値化データが格納されることになる。画像処理部３１から送出された２値化データは、まず、カレントバッファ３３に格納されることになる。プリバッファ３２には、画像処理部３１からカレントバッファ３３に新たに２値化データが送出されたことに応じて、それまでカレントバッファ３３に格納されていた２値化データが読み出されて格納されることになる。つまり、カレントバッファ３３には、常に新しい２値化データが格納されるが、プリバッファ３２に格納される２値化データは、画像処理部３１から送出された１サンプリングタイミング前の過去の２値化データである。
【００２５】
プリバッファ３２、カレントバッファ３３への２値化データの書き込み処理は、全て後述するＣＰＵ３７からのサンプリングタイミングに応じて実行されることになる。
【００２６】
後で詳細に説明をするが、カレントバッファ３３に格納される２値化データは、プリバッファ３２に格納される２値化データと、指紋比較用ＬＳＩ３５によって比較されることで、指紋読み取りセンサ２０に載置された指が前回のサンプリングタイミングの時点からどの方向に移動したかを知ることができる。つまり、プリバッファ３２には、当該コントロールデバイス１０において出力する位置情報を決定するための基準となる基準２値化データが格納される。
【００２７】
実際には、このプリバッファ３２に格納された２値化データの全てが、カレントバッファ３３に格納された２値化データと比較される基準２値化データとして用いられるのではなく、一部のデータが使用されることになる。
【００２８】
テーブル用ＲＡＭ３４は、ＣＰＵ３７によるカレントバッファ３３に格納された２値化データと、プリバッファ３３に格納された２値化データの比較結果が、テーブルとして格納される。テーブル用ＲＡＭ３４に格納される比較結果を示すテーブルについては、後で詳細に説明をする。
【００２９】
指紋比較用ＬＳＩ３５は、ＣＰＵ３７の制御に応じて、後述するサンプリングタイマ４１によって指示されるタイミングにて、プリバッファ３２に格納された２値化データを一部、読み出し、カレントバッファ３３に格納されている２値化データと比較をする。指紋比較用ＬＳＩ３５による比較結果は、ＣＰＵ３７へ通知され、例えば、一致度が８０％以上であった場合に、両者が一致しているとみなされる。
【００３０】
ＣＰＵ３７は、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ３６に格納されているファームウェアを実行して当該コントロールデバイス１０の動作を統括的に制御する制御部である。ＣＰＵ３７は、指紋比較用ＬＳＩ３５から通知される、プリバッファ３２に格納された２値化データと、カレントバッファ３３に格納された２値化データとの比較結果に応じて、指紋読み取りセンサ２０に載置された指が、どの方向に移動したかを判定し、判定結果をテーブル用ＲＡＭ３４のテーブルに格納する。
【００３１】
ＣＰＵ３７は、サンプリングタイマ４１と、カウンタ４２とを備えている。サンプリングタイマ４１は、上述した指紋読み取りセンサ２０に載置された指の指紋情報を読み取り、後述する指紋情報を比較処理するタイミングを一定間隔に保つためのタイマである。
【００３２】
カウンタ４２は、カレントバッファ３３に格納された２値化データと、プリバッファ３３に格納された２値化データとを比較した結果、両者の２値化データが一致している場合に、比較結果をカウントするカウンタである。このカウント結果は、テーブル用ＲＡＭ３４のテーブルに格納されることになる。また、後で詳細に説明をするが、このカウンタ４２は、指紋読み取りセンサ２０上に指が載置されていない状態が検出され、その状態が継続する場合にも検出結果をカウントする。
【００３３】
続いて、図４に示すフローチャートを用いて、コントロールデバイス１０の処理動作について説明をする。
【００３４】
ステップＳ１において、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０に指が載置されているかどうかを判定する。指紋読み取りセンサ２０上に指が載置されているかどうかは、指紋読み取りセンサ２０から検出される電荷によって判定することもできるが、指紋読み取りセンサ２０のモールド部などに、生体検知をするセンサなどを設け、このセンサからの通知に応じて載置を判定するようにしてもよい。指紋読み取りセンサ２０に指が載置されていると判定された場合は、工程をステップＳ２へと進める。指が載置されていないと判定された場合は、工程をステップＳ１０へと進める。
【００３５】
ステップＳ２において、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０に蓄積された電荷を順次読み出し、Ａ／Ｄ変換部３８へ送出する。Ａ／Ｄ変換部３８は、送出された電荷をＡ／Ｄ変換して６４バイトのグレー画像データを生成し、画像処理部３１に送出する。
【００３６】
画像処理部３１は、Ａ／Ｄ変換部３８から送出されたグレー画像データを圧縮して８バイトの２値化データを生成する。生成された２値化データは、バス３９を介して、カレントバッファ３３に送出され格納される。
【００３７】
カレントバッファ３３は、上述したように、８バイトの容量のメモリバッファであるが、例えば、図５に示すように０番地〜７番地までのアドレスが付与された１バイトのメモリセル、８セルによって構成されているとする。
【００３８】
図６に、指紋読み取りセンサ２０の各ピクセルと、このカレントバッファ３３のアドレスとを対応付けた概念図を示す。図６に示すように、指紋読み取りセンサ２０の縦方向には、カレントバッファ３３のアドレスと対応付けられたアドレスが上から０番地〜７番地まで付されており、横方向には、ビット番号が右端よりｂ０〜ｂ７まで順に付されている。したがって、カレントバッファ３３のアドレス０番地には、指紋読み取りセンサ２０の最上段にある８つのピクセルから検出されたグレー画像データを２値化した、合計８ビットの２値化データが格納されることになる。以下、カレントバッファ３３のアドレス１番地〜７番地のメモリセルにも、図６に示す指紋読み取りセンサ２０のこのアドレスに対応する各ピクセルから検出されたグレー画像データを２値化した２値化データが格納される。
【００３９】
なお、初期段階では、プリバッファ３２にデータが何も格納されていないため、プリバッファ３２にも、カレントバッファと同じ２値化データが格納されるようにしてもよい。プリバッファ３２の構成は、後で説明をするが、図５で示したカレントバッファ３３と全く同じ構成である。
【００４０】
ステップＳ３において、指紋比較用ＬＳＩ３５は、ＣＰＵ３７の制御に応じて、プリバッファ３２に格納されている２値化データの一部を読み出す。プリバッファ３２は、図７に示すように、カレントバッファ３３と同様な８バイトの容量のメモリバッファである。
【００４１】
プリバッファ３２は、図７に示すように、０番地から７番地までのアドレスが付与された１バイトのメモリセル、８セルによって構成されているとする。プリバッファ３２には、上述したように、カレントバッファ３３に一旦格納された２値化データが格納されることになるが、このとき、アドレスの対応関係が相互に崩れないようにする。つまり、カレントバッファ３３の１番地のメモリセルに格納されている２値化データは、プリバッファ３２の１番地のメモリセルに格納されることになる。したがって、プリバッファ３２に格納される２値化データは、上述した図６の指紋読み取りセンサ２０とも、カレントバッファ３３と同じ対応関係を満足することになる。
【００４２】
このステップＳ３において、プリバッファ３２から読み出される２値化データは、カレントバッファ３３に格納された２値化データと比較をするための基準となる基準２値化データである。基準２値化データは、プリバッファ３２に格納されたアドレス１番地〜６番地のデータのうち、ビット番号ｂ１〜ｂ６までの６×６（＝３６）ビットのデータである。これは、図６に示す指紋読み取りセンサ２０においてハッチングを施した領域に相当する。
【００４３】
また、指紋比較用ＬＳＩ３５は、ステップＳ２において、カレントバッファ３３に格納した２値化データから、プリバッファ３２と同じアドレス番地に格納されているアドレス１番地〜６番地のビット番号ｂ１〜ｂ６までの６×６ビットのデータを読み出す。
【００４４】
ステップＳ４において、指紋比較用ＬＳＩ３５は、プリバッファ３２から読み出した基準２値化データと、カレントバッファ３３から読み出した２値化データとを比較し、比較結果をＣＰＵ３７に通知する。ＣＰＵ３７は、比較結果から、両者の一致度が８０％未満の場合は、両者は一致していないとみなし、工程をステップＳ５へと進める。また、ＣＰＵ３７は、両者の一致度が８０％以上である場合、両者は一致しているとみなし工程をステップＳ８へと進める。
【００４５】
プリバッファ３２から読み出した基準２値化データと、カレントバッファ３３から読み出した２値化データとが一致していない場合、１サンプリングタイム期間において、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が移動したことを示しており、一致した場合は、同じく１サンプリングタイム期間において、指紋読み取りセンサ２０上での指が移動していないことを示している。
【００４６】
ステップＳ５において、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が移動したことに応じて、指紋読み取りセンサ２０上のどの方向に移動したかを検出する。まず、指紋比較用ＬＳＩ３５は、プリバッファ３２から読み出した基準２値化データと、ステップＳ３で読み出された２値化データ以外のカレントバッファ３３に格納された２値化データとを比較する。
【００４７】
具体的には、指紋比較用ＬＳＩ３５は、カレントバッファ３３に格納された２値化データから、基準２値化データと同じサイズの６×６ビットのデータを選択的に読み出して、順次比較をし、比較結果をＣＰＵ３７に通知する。
【００４８】
カレントバッファ３３から読み出す２値化データは、図６を用いて説明すると、（Ａ）アドレス０番地〜５番地のビット番号ｂ１〜ｂ６、（Ｂ）アドレス０番地〜５番地のビット番号ｂ０〜ｂ５、（Ｃ）アドレス１番地〜６番地のビット番号ｂ０〜ｂ５、（Ｄ）アドレス２番地〜７番地のビット番号ｂ０〜ｂ５、（Ｅ）アドレス２番地〜７番地のビット番号ｂ１〜ｂ６、（Ｆ）アドレス２番地〜７番地のビット番号ｂ２〜ｂ７、（Ｇ）アドレス１番地〜６番地のビット番号ｂ２〜ｂ７、（Ｈ）アドレス０番地〜５番地のビット番号ｂ２〜ｂ７の８タイプである。基準２値化データが、カレントバッファ３３から読み出したこの２値化データのいずれかと一致すれば、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指がどの方向に移動したかを特定することができる。
【００４９】
ＣＰＵ３７は、基準２値化データと、カレントバッファ３３から読み出された２値化データとの一致度が８０％以上であるという比較結果を受け取った場合に、両者が一致していると判定する。
【００５０】
ステップＳ６において、ＣＰＵ３７は、基準２値化データと一致するカレントバッファ３３から読み出された２値化データの、カレントバッファ３３上でのアドレスと、ビット番号とから指紋読み取りセンサ２０上に載置された指の移動方向を決定する。
【００５１】
図８を用いて、指の移動方向を決定する手法について説明をする。まず、前提条件として、プリバッファ３２には、図８に示す画像タイプＴＰ０のような指紋情報が格納されているとする。そして、ステップＳ３において、指紋比較用ＬＳＩ３５により、プリバッファ３２から、フィールドＦ０の２値化データが基準２値化データとして読み出されたとする。図８に示す画像タイプＴＰ０の周囲に配置された画像タイプＴＰ１〜ＴＰ８は、画像タイプＴＰ０が指紋読み取りセンサ２０に載置されてから、１サンプリングタイム期間経過した後に、指紋読み取りセンサ２０から検出される指紋情報を２値化した画像である。カレントバッファ３３には、この画像タイプＴＰ１〜ＴＰ８のいずれかが格納されている。以上を前提条件とする。
【００５２】
例えば、カレントバッファ３３に画像タイプＴＰ１が格納されているとする。指紋比較用ＬＳ１３５は、上述したステップＳ５において、カレントバッファ３３から６×６ビットの８タイプの２値化データを順に読み出して、領域Ｆ０の基準２値化データと比較をする。このとき、画像タイプＴＰ１において、領域Ｆ０と一致する２値化データは、領域Ｆ１の２値化データである。領域Ｆ１は、領域Ｆ０と比較して図８紙面上において、上方に位置している。したがって、１サンプリングタイム経過後、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指は、１ピクセル分だけ上方に移動したことが分かる。
【００５３】
同様に、画像タイプＴＰ２〜ＴＰ８は、領域Ｆ０が、それぞれ領域Ｆ２〜Ｆ８に移動していることが分かる。以下に、画像タイプＴＰ２〜ＴＰ８の１サンプリングタイム経過後の指の移動方向を列挙すると、画像タイプＴＰ２は、右横方向に１ピクセル、上方向に１ピクセルだけ移動した場合を示し、画像タイプＴＰ３は、右方向に１ピクセルだけ移動した場合を示し、画像タイプＴＰ４は、右方向に１ピクセル、下方向に１ピクセルだけ移動した場合を示し、画像タイプＴＰ５は、下方向に１ピクセル移動した場合を示し、画像タイプＴＰ６は、左方向に１ピクセル、下方向に１ピクセル移動した場合を示し、画像タイプＴＰ７は、左方向に１ピクセル移動した場合を示し、画像タイプＴＰ８は、左方向に１ピクセル、上方向に１ピクセル移動した場合を示しているといえる。
【００５４】
ＣＰＵ３７は、図８に示すように移動する指の方向それぞれに対して、ＩＤ番号を与え、移動方向を管理する。具体的には、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が、１サンプリングタイム経過後に、図８に示すような画像タイプＴＰ１〜ＴＰ８のように移動した場合に、ＩＤ情報を、例えば、ＩＤ（１）〜ＩＤ（８）というように与え、移動方向を決定する。後で、再び説明をするが、１サンプリングタイム期間に、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指の移動がなかった場合には、ＩＤ（０）が付与される。
【００５５】
ＣＰＵ３７は、１サンプリングタイム期間に指紋読み取りセンサ２０上を移動した指の移動方向を示すこのＩＤ情報を、テーブル用ＲＡＭ３４に格納する。図９に、テーブル用ＲＡＭ３４のメモリ領域の概念図を示す。図９に示すようにテーブル用ＲＡＭ３４は、上述した指の移動方向を示すＩＤ情報を格納するとともに、ＣＰＵ３７が備えるカウンタ４２によるカウント値が格納される。カウンタ４２は、１サンプリングタイム期間において、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が、いずれの方向にも移動しなかった場合、つまりＩＤ（０）が付与された場合にカウントアップするカウンタである。ＩＤ（１）〜ＩＤ（８）が付与される場合は、カウンタ４２は、作動しない。
【００５６】
このように、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指の移動がなく、連続してＩＤ（０）が付与される度に、カウンタ４２でカウントすることで、ＣＰＵ３７は、指の移動速度を算出することができる。図９において、領域ＡにおけるＩＤ（０）のカウント数を列挙すると、“１０”→“３０”→“５” →“５” →“５” →“５” →“８”→“２０”→“３０”となっている。カウント数が多いということは、同じ場所に長時間留まっていることを示しているので、指の移動速度が遅いといえる。逆に、カウント数が少ないと、同じ場所にあまり留まっていないので、指の移動速度が速いといえる。図９に示すようなカウント数を示す場合、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指は、始め、移動速度が遅かったが、次第に速くなって、また遅くなるというような振る舞いをしていることになる。
【００５７】
上述したように、カウンタ４２は、１サンプリング期間毎にカウントするため、カウント数から、指が指紋読み取りセンサ２０上の同じ位置に留まっている時間が容易に分かる。また、指の１ピクセル分の移動量も１サンプリング時間毎に検出される。よって、ある個所から移動してきて、ある位置に留まり始めた時間から、次の個所へ１ピクセルだけ移動し、移動が完了するまでの時間が容易に分かる。この時間が、指が指紋読み取りセンサ２０上を１ピクセルだけ移動するのに要する平均時間であるといえる。
【００５８】
例えば、図９に示すように、領域Ａ１、領域Ａ２に格納されている情報は、１ピクセルだけＩＤ（１）方向へ指が指紋読み取りセンサ２０上を移動していることをそれぞれ示している。また、領域Ａ１に格納されている情報は、１ピクセル移動するのに３１サンプリング時間だけ要していることを示しており、領域Ａ２に格納されている情報は、１ピクセル移動するのに６サンプリング時間だけ要していることを示している。
【００５９】
このように、１ピクセル分を移動するのに要する平均時間は、カウンタ４２のカウント数で表された指紋読み取りセンサ２０上の任意の位置に留まっている時間と、移動したと判定されるのに要する１サンプリング時間とを加算した値であるといえる。したがって、ＣＰＵ３７は、テーブル用ＲＡＭ３４に格納されるカウント４２のカウント数から１ピクセル移動するのに要する指の速度を容易に算出することができる。
【００６０】
なお説明のため、指紋読み取りセンサ２０上を、指が１ピクセル移動する際に必要となる平均時間を求め、速度を算出するようにしたが、ＣＰＵ３７は、時間を固定して、その時間内にどれだけ指が移動したかで速度を算出するようにしてもよい。例えば、図９に示すように、領域Ａ１では、３１サンプリング時間で１ピクセル移動をしており、領域Ａ３は、領域Ａ１とほぼ同じ時間の３２サンプリング時間で、５ピクセル移動していることが分かる。
【００６１】
ステップＳ７において、ＣＰＵ３７は、カレントバッファ３３に格納された２値化データから、アドレス１番地〜６番地のビット番号ｂ１〜ｂ６までの２値化データを読み出し、プリバッファ３２に格納する。これは、次のサンプリングタイム期間において、カレントバッファ３３に格納されていた上記２値化データを基準２値化データとして用いるための処理である。
【００６２】
ステップＳ８において、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が移動しなかったことに応じて、テーブル用ＲＡＭ３４にＩＤ（０）を付与する。そして、ＣＰＵ３７は、カレントバッファ３３に格納された２値化データから、アドレス１番地〜６番地のビット番号ｂ１〜ｂ６までの２値化データを読み出し、プリバッファ３２に格納する。これは、次のサンプリングタイム期間において、カレントバッファ３３に格納されていた上記２値化データを基準２値化データとして用いるための処理である。
【００６３】
ステップＳ９において、ＣＰＵ３７のカウンタ４２は、カウント値をカウントアップさせ、テーブル用ＲＡＭ３４のカウント値を更新する。
【００６４】
ステップＳ１０において、ＣＰＵ３７は、指紋読み取りセンサ２０上に指が載置されていないかったことに応じて、テーブル用ＲＡＭ３４にＩＤ（ＦＦ）を付与する。前回のサンプリングタイムにおいて、ＩＤ（ＦＦ）が付与されている場合には、カウンタ４２によってカウントアップされたテーブル用ＲＡＭ３４のカウント値が更新される。
【００６５】
ところで、図９の領域Ｂに示す、ＩＤ（０）：カウント１００、ＩＤ（ＦＦ）：カウント１００、ＩＤ（０）：カウント５０という状態は、１００サンプリングタイム期間だけ、指紋読み取りセンサ２０の同じ位置に指が載置され、一旦、指が指紋読み取りセンサ２０から１００サンプリングタイム期間だけ離れ、再び、同じ位置に載置されて、５０サンプリングタイム期間だけとどまったことを示している。これは、簡単にいうと、指紋読み取りセンサ２０上に載置された指が、所定の時間だけ一旦離れて、再び載置されたことを示している。
【００６６】
このような状態が検出された場合、ＣＰＵ３７は、いわゆるマウスにおいてクリックされた状態、選択されたメニューが決定された状態といった、決定操作がなされたとみなす。
【００６７】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ３７は、一定時間毎に指示を出すサンプリングタイマ４１からの指示待ち状態となる。ＣＰＵ３７は、サンプリングタイマ４１からの指示に応じて、ステップＳ１に工程を戻し、指紋読み取りセンサ２０に載置された指の指紋情報を取得する処理を繰り返す。
【００６８】
このようにして、コントロールデバイス１０は、指紋照合センサ２０の指紋読み取りセンサ２０上に載置された指の、１サンプリングタイム期間毎の移動方向情報をテーブル用ＲＡＭ３４に格納し、管理することができる。また、ＣＰＵ３７は、カウンタ４２によってカウントされ、テーブル用ＲＡＭ３４に格納されるカウント値から１ピクセル単位の指の移動速度を算出することができる。
【００６９】
また、指紋読み取りセンサ２０上での指の移動量と、当該コントロールデバイス１０を機器に搭載させた際の移動量とは、指紋読み取りセンサ２０の１ピクセルに対応する移動量をコントロールデバイス１０の用途に応じて適宜変更することで、各種機器の操作に反映させることができる。
【００７０】
例えば、このコントロールデバイス１０を、図２（ａ）に示したＰＣ１００において、ポインティングデバイスとして用いる場合には、１ピクセルに対応する移動量を多めに設定することで、ＰＣ１００のディスプレイ上に表示されるＧＵＩ環境下でのカーソルの操作を実現することができる。また、例えば、このコントロールデバイス１０を、図２（ｃ）に示す腕時計１０２において、竜頭として用いる場合には、１ピクセルに対応する移動量を少なめに設定することで、微調整が要求される時刻合わせを容易に実現することができる。
【００７１】
また、上述したように指が指紋読み取りセンサ２０上に載置された状態から、所定時間（カウンタ４２による所定のカウント数分）だけ一旦離れ、再び載置された状態も、テーブル用ＲＡＭ３４に、反映されるため、選択項目の決定といった決定操作も、指紋読み取りセンサ２０上の指の操作のみで実現することができる。
【００７２】
このようにして、コントロールデバイス１０は、指紋読み取りセンサ２０上に載置した指の移動情報をテーブル用ＲＡＭ３４に格納することができる。したがって、コントロールデバイス１０を操作インターフェースとして備える各種機器は、ユーザの指の移動によって、このテーブル用ＲＡＭ３４に格納される情報を用いて、様々な機能を容易に操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明を実施するための最良の形態として示すコントロールデバイスの構成について説明するための図である。
【図２】同コントロールデバイスを搭載する機器の一例として示す図であり、（ａ）は、ＰＣ（Personal Computer）であり、（ｂ）は、携帯電話装置であり、（ｃ）は、腕時計であり、（ｄ）はＵＳＢ（Universal Serial Bus）ストレージであり、（ｅ）は、メモリースティック（登録商標）であり、（ｆ）は、ゲームコントローラである。
【図３】同コントロールデバイスが備える指紋読み取りセンサについて説明するための図である。
【図４】同コントロールデバイスの処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】同コントロールデバイスが備えるカレントバッファについて説明するための図である。
【図６】同コントロールデバイスが備えるカレントバッファと、指紋読み取りセンサとのアドレス対応関係を説明するための概念図である。
【図７】同コントロールデバイスが備えるプリバッファについて説明するための図である。
【図８】同コントロールデバイスにおいて、指紋読み取りセンサに載置された指の移動方向を決定する様子について説明するための図である。
【図９】同コントロールデバイスが備えるテーブル用ＲＡＭについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  コントロールデバイス、２０  指紋読み取りセンサ、３０  デバイス制御部、３１  画像処理部、３２  プリバッファ、３３  カレントバッファ、３４  テーブル用ＲＡＭ（Random Access Memory）、３５  指紋比較用ＬＳＩ、３７  ＣＰＵ（Central Processing Unit）、４１  サンプリングタイマ、４２  カウンタ
【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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【図８】
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【図９】
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