(57)【要約】【課題】高度な画像処理を実行するための複雑な構成を必要とせず、操作時の接触による汚染がない、すなわち非接触操作が可能な生体情報取得装置を提供する。【解決手段】生体の画像を取得する画像取得部１２と、発光した光が画像取得部１２に入射するように設置された発光部１１と、画像取得部１２が取得した原画像１９から生体情報を抽出する画像処理部１５と、画像取得部１２が取得した原画像１９内の輝度調査領域における輝度変化を検出する輝度変化検出部１３と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の画像を取得する画像取得部と、
光を発する発光部と、
前記画像取得部が取得した前記画像から前記生体の生体情報を抽出する画像処理部と、
前記画像取得部が取得した前記画像内の輝度調査領域における輝度変化を検出する輝度変化検出部と、
を備える生体情報取得装置。
【請求項２】
前記輝度変化検出部は、前記画像における輝度変化位置を検出する、
請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項３】
前記発光部は、指向性を有する光を発光する、
請求項１または２に記載の生体情報取得装置。
【請求項４】
前記発光部は、発光素子と、この発光素子から発せられた光を前記画像取得部が画像を取得する領域に導光する導光部と、を有し、
前記発光素子は、可視光もしくは赤外光を発するＬＥＤもしくは半導体レーザを含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項５】
前記発光部は、前記画像取得部が前記生体情報を抽出するための前記画像を取得するタイミングとは異なるタイミングで発光する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項６】
前記輝度変化検出部は、前記輝度調査領域において輝度値が減少した場合に、輝度変化を検出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項７】
前記発光部は、前記画像取得部に向けて前記光を発し、
前記画像取得部は、前記発光部を含む領域の画像を取得する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項８】
前記発光部は、前記生体に向けて前記光を発し、
前記画像取得部は、前記生体の表面に照射された前記光の像を含む領域の画像を取得する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項９】
前記輝度変化検出部は、前記輝度調査領域における輝度値の増加を検出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項１０】
前記発光部は、前記生体の表面上における前記画像取得部が画像を取得する領域を除く領域に向けて前記光を発光する、
請求項９に記載の生体情報取得装置。
【請求項１１】
前記輝度調査領域の数は、前記発光部の数と一致し、
前記輝度変化検出部は、それぞれの前記輝度調査領域において、それぞれの測定輝度値とそれぞれの所定の基準輝度値とを比較し、所定の条件を満たした場合、輝度変化を検出する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項１２】
前記輝度変化検出部は、
予め、前記発光部の発光状態において、前記輝度調査領域における輝度値の最小値が、前記発光部の無光状態において、前記輝度調査領域における輝度値の最大値を所定値上回るときの前記発光部の光量を調査し、
前記光量において前記輝度調査領域に含まれる画素のうち、高輝度側から所定の画素数分のみの輝度値に対する平均値である輝度平均値を前記測定輝度値とし、
決定された前記光量を用いた前記発光状態における輝度分布のうちの所定輝度範囲である基準輝度範囲を前記基準輝度値とし、
前記発光状態における前記測定輝度値と前記基準輝度値とが異なる場合に、輝度変化を検出する、
請求項１１に記載の生体情報取得装置。
【請求項１３】
前記輝度変化検出部は、
予め、前記発光部の発光状態における前記輝度調査領域における輝度値の最小値が、前記発光部の無光状態における前記輝度調査領域における輝度値の最大値を所定値上回るときの前記発光部の光量を調査し、
前記光量において前記輝度調査領域に含まれる画素のうち、高輝度部側から所定の画素数分のみの輝度値に対する平均値である輝度平均値を前記測定輝度値とし、
予め、前記発光部の無光状態での前記輝度調査領域における輝度値の平均である無光輝度平均値と、前記発光部の発光状態での前記輝度調査領域における輝度値の平均である発光輝度平均値と、を前記基準輝度値とし、
前記輝度調査領域における動作中の前記輝度平均値と前記無光輝度平均値との差と、前記輝度平均値と前記発光輝度平均値との差と、を比較することにより輝度変化を検出する、
請求項１１に記載の生体情報取得装置。
【請求項１４】
前記輝度変化検出部は、
前記輝度調査領域における所定画素の輝度値を前記測定輝度値とし、
所定輝度値を前記基準輝度値とし、
前記基準輝度値と前記測定輝度値との大小関係が変化した場合、輝度変化を検出する、
請求項１１に記載の生体情報取得装置。
【請求項１５】
前記画像処理部が処理した画像を表示する表示部と、
前記輝度変化検出部によって検出された輝度変化位置と前記表示部に表示されている動作アイコン画像とを対応付けて、前記動作アイコン画像が示す動作を指示するための指示信号を決定し、前記指示信号の内容に対応する前記動作アイコン画像を生成する指示確定開示部と、
をさらに備える、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項１６】
前記指示確定開示部は、前記表示部に表示される前記動作アイコン画像の位置を、前記画像の前記輝度調査領域内の前記発光部からの前記光の像の位置に応じて修正する、
請求項１５に記載の生体情報取得装置。
【請求項１７】
前記指示確定開示部は、前記画像の前記輝度調査領域における所定の輝度値よりも高い輝度値を有する領域の中心位置を検出し、前記表示部に表示される画像において、前記中心位置と前記画像上の前記動作アイコン画像の中心位置とを一致させる、
請求項１５または１６に記載の生体情報取得装置。
【請求項１８】
前記指示確定開示部は、前記輝度変化検出部が輝度変化を検出した前記輝度調査領域に対応する前記動作アイコン画像の表示色を変更する、
請求項１５から１７のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項１９】
前記指示確定開示部は、音を発生する音出力部を有し、前記輝度変化検出部が輝度変化を検出した前記輝度調査領域に対応する前記音を出力する、
請求項１５から１８のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項２０】
前記指示確定開示部は、前記輝度変化検出部によって同時に輝度変化が検出された前記輝度調査領域が複数ある場合、所定の指示信号を生成する、
請求項１５から１９のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
【請求項２１】
前記所定の指示信号は、使用者による指示入力を停止するロック信号である、
請求項２０に記載の生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療器具として用いられる生体情報取得装置に関するものであり、特に、衛生面を考慮した非接触の操作が可能な生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器は、注射針に代表されるように、衛生面における厳重な管理が必要とされる機器である。例えば、針などの安価なものは、一度使用したら使い捨てること、すなわち都度新しいものを使用することで衛生管理を行っている。一方、メスなどの高価なものは、使用毎に消毒することで衛生管理を行っている。しかし、複雑な構成を有するものや電子機器を有するものなどは、使用毎の使い捨てや消毒が困難である。そして、このような機器を操作する場合には、操作時における使用者の接触による汚染は避けられない。
【０００３】
一方、非接触の操作を行うことが可能なものとして、カメラなどの画像撮影部を用いて画像認識を行う、ジェスチャ認識システムがある（例えば、特許文献１参照）。
このようなジェスチャ認識システムは、図１５に示すように、まず、指示入力する人４１の手をビデオカメラ４２で撮影し、所定のハンドジェスチャの存在及び空間内の位置を検出する。次に、オンスクリーン４３における検出された位置に対応する位置にハンドアイコン５１を出力表示する。そして、所定のハンドジェスチャの動きにしたがってハンドアイコン５１が機械制御アイコン５２上を移動し、機械制御アイコン５２に対応する操作が指示入力される。また、このジェスチャ認識システムは、所定のハンドジェスチャを検出すると、この検出位置の周辺領域をジェスチャ解析領域として限定し、背景ノイズの除去を行う。そして、ハンドジェスチャの外郭から単位方向性ベクトルを有するハンドジェスチャテンプレートを生成し、撮影画像から解析領域の単位方向性ベクトルを発生させ、両者の相関関係を算出し、閾値と比較し、そのジェスチャを認識するかどうか判断する。
【０００４】
例えば、指示入力する人４１が最初に「ｈｏｗ」サインのハンドジェスチャを出すと、ジェスチャ認識システムがビデオカメラ４２で撮影したエリアを走査して手を識別する。そして、オンスクリーン４３上にハンドアイコン５１と制御モード画面を表示する。さらに、当該システムは、指示入力する人４１の手を追尾しているので、指示入力する人４１が手の位置や方向を変えるだけでオンスクリーン４３上に表示されているハンドアイコン５１が移動して制御スイッチ等が実行できる。なお、当該システムは、指示入力する人４１が手を閉じると、制御モードが終了する構成となっている。
【特許文献１】特開平８−３１５１５４号公報（平成８年１１月２９日公開）
【特許文献２】特開２００６−１０２１１０号公報（平成１８年４月２０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、ジェスチャ認識のための高度な画像処理などが必要とされる。このため、装置が複雑化し、処理速度の低下や製造コストの増加という課題を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決する、高度な画像処理を実行するための複雑な構成を必要とせず、操作時の接触による汚染がない、すなわち非接触操作が可能な生体情報取得装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る生体情報取得装置は、画像取得部と発光部と画像処理部と輝度変化検出部とを備える。画像取得部は、生体の画像を取得する。発光部は、画像取得部に入射する光を発光する。画像処理部は、画像取得部が取得した画像から生体の生体情報を抽出する。輝度変化検出部は、画像取得部が取得した画像内の輝度調査領域における輝度変化を検出する。
【０００８】
ここでは、対象物である生体の情報を取得する医療用機器などの生体情報取得装置において、使用者が容易に操作することを可能にしつつ、衛生面を考慮して非接触の操作を可能にするために、以下のような構成を採用している。
【０００９】
本発明の生体情報取得装置は、生体の画像を取得する画像取得部と、発光した光が画像取得部に入射するように設置された発光部と、画像取得部が取得した画像から生体情報を抽出する画像処理部と、画像取得部が取得した画像内の輝度調査領域における輝度変化を検出する輝度変化検出部と、を備えている。
【００１０】
ここで、生体情報取得装置とは、例えば、近赤外光画像を撮影し、この画像を表示することによって生体中の静脈など位置情報などを使用者に知らせる装置である。画像取得部は、例えば、近赤外光画像を撮影することができるＣＣＤカメラを含むものであってもよい。生体情報とは、例えば、静脈の位置情報などである。この場合、画像取得部が取得する画像は、生体に近赤外光を照射した画像となる。また、発光部の数は、単一であってもよく、または複数であってもよい。そして、発光部が発する光は、可視光や近赤外光であってもよい。また、輝度調査領域とは、画像取得部が取得した画像内において予め定められた領域であって、例えば、生体情報を取得する生体の表面における、発光部から発せられた光が照射される領域であってもよい。或いは、輝度調査領域は、上記と同様に画像取得部が取得した画像において予め定められた領域であって、発光部から発せられた光が、画像取得部が画像を取得する生体以外のもの（使用者の指など）によって反射される領域であってもよい。また、輝度調査領域の数は、単一であってもよく、または複数であってもよい。
【００１１】
医療機器は、衛生面における管理が重要であり、使用者の接触による汚染が問題となる。このため、医療機器には非接触の操作が可能な機器が有効であるが、通常、そのような機器は、画像認識技術などを備えているため、高度な処理を実行するための複雑な構成が必要とされる。
【００１２】
そこで、本発明の生体情報取得装置は、その構成および処理が簡易でありつつ、使用者が非接触で当該装置に対する指示入力を行うことを可能にするために、使用者が発光部からの光を遮ることなどによって変化する輝度値の変化を検出することで動作する。
【００１３】
このような構成により、発光部から発せられた光は、画像取得部に直接入射する、あるいは使用者によって任意に移動可能な反射物（例えば、使用者の爪）によって反射して入射することができる。したがって、当該生体情報取得装置の使用者は、発光部から発せられた光に対し、例えば、指で光を遮ったり反射させたりするなどの動作を行うことによって、画像取得部が取得する画像の輝度値に変化を生じさせることができる。そして、輝度変化検出部がこの輝度値の変化を検出する。換言すれば、画像取得部が取得する画像における所定領域の輝度値が、使用者の動作によって変化する。この検出結果により、当該生体情報取得装置は、所定の操作、すなわち使用者による指示入力が成されたと判断し、その操作（指示入力）に対応した処理を行う。つまり、使用者は、画像取得部が取得する画像における輝度調査領域の輝度値を変化させる動作（指示入力）を行うことによって、当該生体情報取得装置に対し所望の操作を行うことができる。
【００１４】
したがって、複雑な構成および処理を必要とせず、かつ非接触操作が可能であることによる衛生的な生体情報取得装置を得ることができる。この結果、使用者は、容易に安全な医療行為を行うことが可能になる。
【００１５】
第２の発明に係る生体情報取得装置は、第１の発明に係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部は、画像取得部が取得した画像における輝度変化位置を検出する。
ここでは、輝度変化検出部は、上記輝度変化の検出に加え、その輝度変化した輝度変化位置を検出する。
【００１６】
ここで、輝度変化位置とは、画像取得部が取得した画像内の輝度調査領域内における輝度が変化した位置である。
これにより、輝度調査領域が複数ある場合、どの輝度調査領域において輝度が変化したかを特定することが可能になる。したがって、発光部が複数個備えられている場合、いずれの発光部の光に対して使用者が指示入力を行ったかを特定することが可能になる。つまり、複数種類の指示入力に対応することが可能になる。
【００１７】
第３の発明に係る生体情報取得装置は、第１または第２の発明に係る生体情報取得装置であって、発光部は、指向性を有する光を発光する。
ここで、発光する光が指向性を有するために、発光部は、所望の方向に開口部を有するリフレクタを光源の周囲に設けた構成であってもよい。あるいは、光源が略平行光を出射する構成であってもよい。
【００１８】
これにより、発せられた光が発散しないため、発光部は、所定の領域を限定的に照射することができる。したがって、画像取得部が取得した画像における光の像が映る領域が狭くなるので、上記輝度調査領域を狭く設定することができる。また、光源が複数ある場合は、隣接するそれぞれの発光部が発する光同士が互いに干渉することを軽減することが可能になる。
【００１９】
この結果、輝度変化検出部は、正確に輝度変化を検知することが可能になり、使用者の動作を誤って認識することを防ぐことが可能になる。
【００２０】
第４の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、発光部は、発光素子と、導光部とを有する。導光部は、発光素子から発せられた光を画像取得部が画像を取得する領域に導光する。発光素子は可視光もしくは赤外光を発する。また、発光素子は、ＬＥＤもしくは半導体レーザを含む。
【００２１】
ここでは、発光部は、発光素子とリフレクタを有し、発光素子は、可視光もしくは赤外光を発する、ＬＥＤもしくは半導体レーザを含む。
これにより、発光部は、簡易な構成で指向性を有する光を発することが可能になる。
【００２２】
この結果、複雑な構成や高度な処理を必要とせずに正確に輝度変化を検知することが可能になる。
【００２３】
第５の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、発光部は、画像取得部が生体情報を抽出するための画像を取得するタイミングとは異なるタイミングで発光する。
【００２４】
ここでは、発光部が発光するタイミングと画像取得部が生体情報を抽出するための画像を取得するタイミングとが、異なっている。
ここで、異なるタイミングとは、例えば、発光の時間と生体情報を抽出するための画像取得の時間とが交互に繰り返されるタイミングを意味する。
【００２５】
これにより、発光部からの光の像の輝度値を検出するため、すなわち指示入力を検知するための画像を取得するタイミングと、生体情報を抽出するための画像を取得するタイミングとを異なるタイミングとすることができる。
この結果、発光部からの光が生体情報を抽出するために取得する画像に含まれないため、正確に生体情報を抽出するための画像を取得することが可能になる。
【００２６】
第６の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部は、輝度調査領域において輝度値が減少した場合に、輝度変化を検出する。
【００２７】
ここでは、輝度変化検出部は、画像取得部が取得した画像の輝度調査領域において輝度値が減少した場合に輝度変化を検出する。
ここで、輝度値は、画像取得部が取得した画像を構成する画素の輝度値であることが好ましい。
【００２８】
これにより、使用者が発光部から発せられた光を画像取得部が取得する画像に映らないように遮ることで、輝度調査領域における輝度値が減少するため、輝度変化検出部は、輝度変化を検出することができる。また、取得した画像の輝度値が光量の変化、すなわち使用者の動作（指示入力）を検出するためのパラメータとなり、輝度変化検出部は、具体的な数値に基づいて一義的に変化の検出を行うことができる。
この結果、輝度変化を検出するためのフォトダイオードなどの光量センサを特別に設ける必要が無く、構成の簡易化が可能になる。
【００２９】
第７の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、発光部は、画像取得部に向けて光を発し、画像取得部は、発光部を含む領域の画像を取得する。
ここでは、画像取得部は、発光部から発せられた光の直接光を映した画像を取得する。
【００３０】
これにより、画像取得部は、発光部が発する光の直接光を、画像の取得領域に含むことができる。つまり、画像取得部は、発光部が映っている場所に対応する画素の輝度値が高い画像を取得することができる。このため、発光部から発せられた光の直接光を使用者の指などの遮蔽物で画像取得部に映らないように遮ると、輝度変化検出部は、画像における輝度変化を検出する。また、取得した画像における上記輝度調査領域は、発光部が映っている領域とすることができる。
【００３１】
この結果、画像取得部と発光部との位置関係は変化しないので輝度変化を検出する領域である輝度調査領域や輝度変化を検出するための基準となる値、さらに、発光部の光量などを、一義的に設定することができる。したがって、当該生体情報取得装置の構成の簡素化を図ることが可能になる。
【００３２】
第８の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、発光部は、生体に向けて光を発する。画像取得部は、生体の表面に照射された光の像を含む領域の画像を取得する。
【００３３】
ここでは、画像取得部は、発光部から発せられた光の生体による反射光を映した画像を取得する。
ここで、光の像とは、発光部から発せられた光が、例えば、皮膚などの生体の表面において反射する領域である。
【００３４】
これにより、画像取得部によって、反射光が撮影されている場所に対応する画素の輝度値が高い画像を取得することができる。このため、使用者は、発光部から生体に照射された光の反射光、または発光部から生体に到達する前の光を、指などの遮蔽物で画像取得部が取得する画像に映らないように遮ることにより、輝度変化検出部に輝度変化を検出させることができる。また、取得した画像における上記輝度調査領域は、発光部が映っている領域とすることができる。
【００３５】
この結果、画像取得部が取得する画像を狭い領域の画像とすることができる。したがって、画像取得部として、例えば、ＣＣＤカメラを用いた場合、画角の狭いＣＣＤカメラを採用することができるため、コストを削減することが可能になる。
【００３６】
第９の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部が、輝度調査領域における輝度値の増加を検出する。
【００３７】
ここでは、輝度変化検出部は、画像取得部が取得した画像の輝度調査領域における輝度値の増加を検出する。
ここで、輝度値は、画像取得部が取得した画像を構成する画素の輝度値であることが好ましい。
【００３８】
これにより、使用者が発光部から発せられた光を画像取得部が画像を取得する領域に入射するように反射させることで、輝度変化検出部は、輝度変化を検出することができる。また、画像の輝度値が光量の変化、すなわち使用者の動作（指示入力）を検出するためのパラメータとなり、輝度変化検出部は、具体的な数値に基づいて一義的に変化の検出を行うことができる。
【００３９】
この結果、輝度変化を検出するためのフォトダイオードなどの光量センサを特別に設ける必要が無く、構成の簡易化が可能になる。
【００４０】
第１０の発明に係る生体情報取得装置は、第９の発明に係る生体情報取得装置であって、発光部が、生体の表面上における画像取得部が画像を取得する領域を除く領域に向けて光を発光する。
【００４１】
ここでは、発光部が発光した光は、生体の表面における画像取得部が画像を取得する領域を除く領域に向けて照射される。
ここで、発光部が発光する光は、生体の表面における画像取得部が画像を取得する領域と画像取得部とを結ぶ空間を通過してもよい。
【００４２】
これにより、発光部は、生体の表面上における画像取得部が画像を取得する領域内に光を照射しない。したがって、発光部からの光の影響を受けることなく、画像取得部は、生体の画像取得を行うことが可能になる。
【００４３】
この結果、生体情報を誤って取得することを防ぐことが可能になり、精度の高い処理を行うことが可能になる。
【００４４】
第１１の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第１０の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、輝度調査領域の数は、発光部の数と一致する。輝度変化検出部は、それぞれの輝度調査領域において、それぞれの測定輝度値とそれぞれの所定の基準輝度値とを比較し、所定の条件を満たした場合、輝度変化を検出する。
【００４５】
ここでは、輝度変化検出部が、各発光部に対応する輝度調査領域毎に、測定輝度値と所定の基準輝度値とを比較する。
ここで、測定輝度値とは、輝度調査領域において測定された輝度値である。また、基準輝度値とは、輝度調査領域毎に設けられた所定の輝度値であって、所定の輝度値や輝度範囲であってもよい。また、所定の条件とは、例えば、測定輝度値と基準輝度値との差が所定値以上である場合などである。
【００４６】
これにより、輝度調査領域毎に基準となる輝度値が設定されるため、輝度変化検出部は、基準輝度値に対して測定輝度値が所定の条件を満たしているときは、その輝度調査領域において輝度値が変化したと判断する。一方、基準輝度値に対して測定輝度値が所定の条件を満たしていないときは、輝度変化検出部は、その輝度調査領域において輝度値が変化していないと判断する。
この結果、外光などの影響による微量の輝度変化によって生じる誤作動を防止することができる。
【００４７】
第１２の発明に係る生体情報取得装置は、第１１の発明に係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部は、予め、発光部の発光状態において、輝度調査領域における輝度値の最小値が、発光部の無光状態において、輝度調査領域における輝度値の最大値を所定値上回るときの発光部の光量を調査する。そして、輝度変化検出部は、その光量において輝度調査領域に含まれる画素のうち、高輝度側から所定の画素数分のみの輝度値に対する平均値である輝度平均値を上記測定輝度値とする。また、輝度変化検出部は、決定された光量を用いた発光状態における輝度分布のうちの所定輝度範囲である基準輝度範囲を基準輝度値とする。そして、輝度変化検出部は、発光状態における測定輝度値と基準輝度値とが異なる場合に、輝度変化を検出する。
【００４８】
ここでは、輝度変化検出部は、発光部の無光状態と発光状態との間で輝度調査領域における輝度値の差を明確にするために、予め、動作時の発光部の光量を決定する。そして、輝度変化検出部は、決定した光量での発光状態における基準輝度分布と測定輝度分布とが異なる場合に輝度変化を検出する。
【００４９】
ここで、基準輝度分布とは、発光部が予め決定された光量で発光している状態において、例えば、輝度調査領域における輝度値の輝度分布において最も高い輝度値から全輝度分布数の１０パーセント分の分布数までを採用したものであってもよい。なお、この基準輝度分布は、上述の所定の基準輝度値に相当する。
【００５０】
これにより、外部からの光の影響を考慮した発光部の光量と基準輝度値とを、使用時毎に新たな初期設定として決定することができる。また。輝度変化検出部の輝度変化を検出する基準を明確にすることができる。
この結果、使用時における外部からの光の影響による指示入力基準のばらつきを防ぐことが可能になる。
【００５１】
第１３の発明に係る生体情報取得装置は、第１１の発明に係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部は、予め、発光部の発光状態における輝度調査領域における輝度値の最小値が、発光部の無光状態における輝度調査領域における輝度値の最大値を所定値上回るときの発光部の光量を調査し、上記光量において輝度調査領域に含まれる画素のうち、高輝度部側から所定の画素数分のみの輝度値に対する平均値である輝度平均値を測定輝度値とし、予め、発光部の無光状態での輝度調査領域における輝度値の平均である無光輝度平均値と、発光部の発光状態での輝度調査領域における輝度値の平均である発光輝度平均値と、を基準輝度値とし、輝度調査領域における動作中の輝度平均値と無光輝度平均値との差と、輝度平均値と発光輝度平均値との差と、を比較することにより輝度変化を検出する。
【００５２】
ここでは、輝度変化検出部は、無光状態と発光状態とのそれぞれの輝度の平均値を上述の基準輝度値とし、これらの基準輝度値と動作中に測定した輝度平均値とを比較することによって輝度変化を検出する。
【００５３】
これにより、使用時における外部からの光の影響を考慮した基準輝度値を決定することができる。
この結果、使用時における外部からの光の影響による指示入力基準のばらつきを防ぐことが可能になる。
【００５４】
第１４の発明に係る生体情報取得装置は、第１１の発明に係る生体情報取得装置であって、輝度変化検出部は、輝度調査領域における所定画素の輝度値を測定輝度値とし、所定輝度値を基準輝度値とする。そして、輝度変化検出部は、この基準輝度値と測定輝度値との大小関係が変化した場合、輝度変化を検出する。
【００５５】
ここでは、輝度変化検出部は、所定の輝度値と輝度調査領域における所定の画素の輝度値との大小関係の変化を検出する。
ここで、所定画素とは、例えば、１つの輝度調査領域において、この輝度調査領域の中心に位置する画素であってもよい。
【００５６】
これにより、予め輝度変化の閾値となる値を決めておくことができる。したがって、輝度変化検出部が行う処理を省略することができる。そして、基準輝度値と測定輝度値との大小関係が変化した場合、すなわち測定輝度値が基準輝度値を跨いだ場合、輝度変化検出部は輝度変化を検出し、この検出により所望の動作の指示信号を発信することができる。
この結果、当該生体情報取得装置の処理を高速化することが可能になる。
【００５７】
第１５の発明に係る生体情報取得装置は、第１から第１４の発明に係る生体情報取得装置であって、表示部と指示確定開示部とをさらに備える。表示部は、画像処理部が処理した画像を表示する。指示確定開示部は、輝度変化検出部によって検出された輝度変化位置と表示部に表示されている動作アイコン画像とを対応付けて、動作アイコン画像が示す動作を指示するための指示信号を決定し、指示信号の内容に対応する動作アイコン画像を生成する。
【００５８】
ここでは、表示部とこの表示部に表示する動作アイコン画像を生成する指示確定開示部とをさらに備えている。
ここで、表示部は、液晶ディスプレイなどの薄型のディスプレイを含むことが望ましい。また、動作アイコン画像とは、当該生体情報取得装置の動作を使用者が一目で理解できるように表現した画像である。なお、この動作アイコン画像は文字を用いて表現したものであってもよい。さらに、動作アイコン画像は、当該生体情報取得装置の動作状況によって変化する。すなわち、指示信号が出される都度、次の動作としての可能動作が変化することがあるため、指示確定開示部は、その都度、可能動作に対応した動作アイコン画像を生成する。
【００５９】
これにより、表示部には、次の動作として可能な動作を表す動作アイコン画像が表示され、その動作アイコン画像に対応する動作を指示するための指示信号を出力させることができる。したがって、使用者は、表示部に表示された動作アイコン画像を視認しながら動作の指示入力を行うことが可能になる。
【００６０】
この結果、当該生体情報取得装置を操作するための指示入力方法を、予め記憶しておかなければならないという使用者の負担を軽減することができる。このため、使用者は、当該生体情報取得装置を容易に操作することが可能になる。
【００６１】
第１６の発明に係る生体情報取得装置は、第１５の発明に係る生体情報取得装置であって、指示確定開示部は、表示部に表示される動作アイコン画像の位置を、画像取得部が取得した画像の輝度調査領域内の発光部からの光の像の位置に応じて修正する。
【００６２】
ここでは、指示確定開示部は、発光部から発せられた光の像の位置に応じて、動作アイコン画像の表示位置を修正する。
これにより、動作アイコン画像の動作内容に対応する指示入力を行うための発光部からの光の像が映る位置と動作アイコン画像とを常に一致させることができる。
この結果、所定の指示入力に対応する発光部と動作アイコン画像とがずれることによる誤動作を防ぐことができる。
【００６３】
第１７の発明に係る生体情報取得装置は、第１５または第１６の発明に係る生体情報取得装置であって、指示確定開示部は、画像取得部が取得した画像の輝度調査領域における所定の輝度値よりも高い輝度値を有する領域の中心位置を検出し、表示部に表示される画像において、上記中心位置と画像上の動作アイコン画像の中心位置とを一致させる。
【００６４】
ここでは、指示確定開示部が、動作アイコン画像の中心位置と輝度調査領域における所定輝度値より高い輝度値を有する領域の中心位置とを一致させる処理を行う。
これにより、輝度調査領域のなかでも輝度値の高い領域を検出し、さらにその領域における中心位置を検出するため、結果として、輝度調査領域に映っている発光部からの光の像の略中心位置を検出することができる。そして、指示確定開示部は、光の像の略中心位置と動作アイコン画像の中心位置とを一致させるため、輝度変化検出部は、表示部に表示されているそれぞれの動作アイコン画像の中心位置で輝度変化を検出することができる。
【００６５】
この結果、輝度変化検出部は、輝度変化を確実に検出することが可能になる。また、使用者は、表示部に表示される動作アイコン画像と発光部からの光を遮蔽するもの（使用者の指など）とを視認しながら、動作アイコン画像に遮蔽物を一致させるように動かすことで指示入力を行うことができる。
【００６６】
第１８の発明に係る生体情報取得装置は、第１５から第１７の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、指示確定開示部は、輝度変化検出部が輝度変化を検出した輝度調査領域に対応する動作アイコン画像の表示色を変更する。
【００６７】
ここでは、指示確定開示部が、輝度変化が検出された輝度調査領域に対応する動作アイコン画像の表示色を変更する。
ここで、動作アイコン画像の表示色の変更とは、表示部に表示された動作アイコン画像の色の変更であって、例えば、白色の動作アイコン画像を黒色や灰色に変更する。
【００６８】
これにより、表示部では、使用者が選択した動作アイコン画像の色を、その動作アイコン画像のそれまでの色に対して、あるいは他の動作アイコン画像の色に対して、異なる表示色で表示することができる。
【００６９】
この結果、使用者は、選択した動作をこの動作に対応する動作アイコン画像の色の変更によって確認することができる。したがって、使用者による誤操作を防ぐことが可能になる。
【００７０】
第１９の発明に係る生体情報取得装置は、第１５から第１８の発明のいずれか１つに係る生体情報取得装置であって、指示確定開示部は、音を発生する音出力部を有し、輝度変化検出部が輝度変化を検出した輝度調査領域に対応する音を出力する。
【００７１】
ここでは、指示確定開示部は、輝度変化が検出された輝度調査領域に対応する音を出力する。
ここで、音は、ブザー音のような簡易な音であってもよく、また、予めパターン認識された言語を発声する音声であってもよい。
【００７２】
これにより、それぞれの輝度調査領域に対応する音が出力されるため、使用者が自ら選択した動作を、表示部を視認することなく確認することができる。
この結果、当該生体情報取得装置をユーザーフレンドリな装置として提供することができる。
【００７３】
第２０の発明に係る生体情報取得装置は、第１５から第１９の発明に係る生体情報取得装置であって、指示確定開示部は、輝度変化検出部によって同時に輝度変化が検出された輝度調査領域が複数ある場合、所定の指示信号を生成する。
【００７４】
ここでは、複数の輝度変化が検出された場合、指示確定開示部は所定の指示信号を生成する。
ここで、所定の指示信号とは、例えば、使用者によって入力された指示をキャンセルするための信号や、当該生体情報取得装置の操作および動作を一時的に停止させるための信号であってもよい。
【００７５】
これにより、使用者が誤って、複数の指示入力に相当する動作を行った場合であっても、複数の動作が同時に行われることを防ぐことができる。
この結果、使用者が誤って指示入力した場合の誤作動を防ぐことが可能になる。
【００７６】
第２１の発明に係る生体情報取得装置は、第２０の発明に係る生体情報取得装置であって、所定の指示信号は、使用者による指示入力を停止するロック信号である。
ここでは、指示確定開示部は、輝度変化検出部によって複数の輝度調査領域における輝度変化が同時に検出された場合、指示入力を停止するためのロック信号を生成する。
【００７７】
ここで、ロック信号は、当該生体情報取得装置の動作および使用者の指示入力を一時的に停止させるための信号である。
これにより、指示確定開示部が複数の指示信号を同時に生成することを防ぐことができる。したがって、使用者による不明確な指示入力による動作を自動的に停止することが可能になる。
【００７８】
この結果、使用者が当該生体情報取得装置を操作するための指示入力を行うときの誤作動に対する不安を軽減することが可能になる。
【発明の効果】
【００７９】
本発明に係る生体情報取得装置によれば、複雑な構成および処理を必要とせず、かつ非接触操作による衛生的な生体情報取得装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置１（生体情報取得装置）について、以下で説明する。なお、本実施形態に対し、構成または処理が部分的に異なる他の実施形態（血管位置提示装置３〜６）についても、その異なる構成および処理に対応する本実施形態の説明箇所において、随時、説明する。
【００８１】
［血管位置提示装置１の構成］
図１は、血管位置提示装置１の機能的構成を示すブロック図である。血管位置提示装置１は、図１に示すように、主に、発光部１１、画像取得部１２、輝度変化検出部１３、指示確定開示部１４、画像処理部１５および表示部１６、を備えている。当該装置１は、ＣＣＤカメラ１２１で撮影した腕の血管像を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１６１に表示する装置である。以下に、まず、これらの各部の概要を簡単に説明する。
【００８２】
発光部１１は、使用者が当該装置１を操作するための指示動作を行う領域に対し光を照射する。
画像取得部１２は、上記指示動作によって輝度が変化する領域を撮影し、原画像１９を生成する。そして、その原画像１９を輝度変化検出部１３と画像処理部１５に送信する。
【００８３】
輝度変化検出部１３は、画像取得部１２から送信された原画像１９から、発光部１１が発した光が撮影されている領域において輝度値が変化したか否かを示す輝度変化情報２２と、輝度変化した領域を代表する座標を示す輝度変化座標情報２３と、を検出する。そして、生成した輝度変化情報２２と輝度変化座標情報２３とを指示確定開示部１４に送信する。
【００８４】
指示確定開示部１４は、輝度変化情報２２において輝度変化があった場合、輝度変化検出部１３から受信した輝度変化座標情報２３と、表示部１６に表示しているアイコン２７１〜２７４と、を対応付けて、当該装置１に動作を指示するための指示信号を生成する。そして、生成した指示信号（光量を変更する指示信号２４、原画像１９を変更する指示信号２５）を輝度変化検出部１３あるいは画像処理部１５に送信する。さらに、指示確定開示部１４は、対応付けを示すアイコン２７１〜２７４の画像をアイコン画像２７として生成する。そして、生成したアイコン画像２７を画像処理部１５に送信する。
【００８５】
画像処理部１５は、指示確定開示部１４から送信された指示信号に応じて画像取得部１２から送信された原画像１９を加工した加工画像２８を生成する。また、加工画像２８の生成終了を示す加工指示終了信号２９を指示確定開示部１４に送信する。さらに、画像処理部１５は、指示確定開示部１４から送信されたアイコン画像２７と生成した加工画像２８とを合成した合成画像３０を生成する。そして、その合成画像３０を表示部１６に送信する。
【００８６】
表示部１６は、画像処理部１５から送信された合成画像３０を表示する。
このような構成により、血管位置提示装置１の使用者は、発光部１１から発せられた光に対し、例えば、指で光を遮ったり反射させたりするなどの動作を行うことによって、画像取得部１２が取得する原画像１９の輝度値に変化を生じさせることができる。そして、輝度変化検出部１３がこの輝度値の変化を検出する。この検出結果により、血管位置提示装置１は、所定の操作すなわち使用者による指示入力が成されたと判断し、その操作（指示入力）に対応した処理を行う。つまり、使用者は、画像取得部１２が取得する画像における輝度調査領域の輝度値を変化させる動作（指示入力）を行うことによって、血管位置提示装置に対し所望の操作を行うことができる。
【００８７】
したがって、複雑な構成および処理を必要とせず、かつ非接触操作が可能であることによる衛生的な当該装置１を得ることができる。この結果、使用者は、容易に安全な医療行為を行うことが可能になる。
【００８８】
以下に、上述した各部の構成または処理についてそれぞれ詳述する。
（発光部１１）
発光部１１は、使用者が当該装置１に対して指示入力する領域を照らし、光を発する発光素子と、発光した光が上記指示入力する領域に向けて照射されるように、発光素子を固定する部材と、を備えている。なお、発光部１１は、当該装置１の形状による制約や輝度の変化を検出する輝度変化検出部１３の検出方法に応じて配置される。また、発光部１１は、輝度変化検出部１３から送信される発光素子の光量や点灯や消灯を指示する発光制御信号１７に応じて動作する。本実施形態における発光制御信号１７は、アナログ値である。
【００８９】
また、使用者が当該装置１に対して行う指示入力の種類が複数ある場合は、その種類の数に応じた個数の発光部１１を配置する。本実施形態は、発光部１１（ＬＥＤ１１１〜１１４）を４つ備えている。そして、それぞれの指示入力に対して個々に制御することができるように、それぞれの発光部１１に対応した各発光制御信号１７を用意する。また、発光素子は、隣り合う発光素子からの照射光の影響を防ぐために、光の指向性が高いＬＥＤや半導体レーザを用いることが望ましい。これにより、発せられた光が発散しないため、発光部１１は、所定の領域を限定的に照射することができる。したがって、画像取得部１２が取得した原画像１９における光の像（光像）が映る領域が狭くなるので、上記輝度調査領域を狭く設定することができる。また、光源（ＬＥＤ１１１〜１１４）が複数ある場合は、隣接するそれぞれの発光部１１が発する光同士が互いに干渉することを軽減することが可能になる。この結果、輝度変化検出部１３が、正確に輝度変化を検知することが可能になり、使用者の動作を誤って認識すること防ぐことが可能になる。
【００９０】
（画像取得部１２）
画像取得部１２は、生体と発光部１１が照らす領域とを連続撮影する。具体的には、輝度変化検出部１３から送信される撮影タイミングを知らせるタイミング制御信号１８に応じて、所定時間おきに撮影し、原画像１９を生成する。タイミング制御信号１８は、デジタル値であって、例えば、３０ｍｓに１回発生するパルスであってもよい。なお、撮影タイミングは、生体と発光部１１が照らす領域とを同時に撮影すると、発光部１１の光がノイズとなり対象物を正しく撮影することができなくなるおそれがあるため、発光部１１を発光させ撮影するタイミングと生体を撮影するタイミングとが区別されている。これにより、発光部１１と生体との両方を精度よく撮影することができる。そして、撮影した原画像１９を輝度変化検出部１３と画像処理部１５とへ送信する。また、この画像取得部１２は、発光部１１が発する光の波長に対し高い感度を持つＣＣＤカメラ１２１やＣＭＯＳカメラを使用することが望ましい。
【００９１】
（輝度変化検出部１３）
輝度変化検出部１３は、原画像１９内の発光部１１が発した光が撮影されている領域を含む輝度変化を検出するための領域である輝度調査領域から算出した輝度値と、輝度調査領域毎に設定されている基準となる値（基準輝度値２１）との比較を行うことで、使用者が当該装置１に対して指示入力を行うことにより発生する輝度変化を検出する。
【００９２】
また、この輝度変化検出部１３は、光量点灯制御部１３１、基準輝度設定部１３２および輝度変化モニタ部１３３を備えている。以下でこれらについて説明する。
光量点灯制御部１３１は、輝度制御信号２０もしくは光量を変更する指示信号２４に基づいて発光制御信号１７を生成する。そして、生成した発光制御信号１７を発光部１１へ送信することで光量と発光タイミングとの指示を行う。
【００９３】
基準輝度設定部１３２は、輝度変化を検出する際に輝度調査領域から算出した輝度値に対して比較の基準となる値（基準輝度値２１）を設定する。また、この基準輝度設定部１３２は、光量点灯制御部１３１に輝度制御信号２０を送信し、画像取得部にタイミング制御信号１８を送信する。これにより、基準輝度設定部１３２は、発光部１１の光量を調整しながら、画像取得部１２に所定のタイミングで撮影を行わせ、撮影された原画像１９から基準輝度値２１を求める。そして、基準輝度値２１を輝度変化モニタ部１３３に送信する。なお、この基準輝度設定部１３２が送信する輝度制御信号２０は、デジタル値である。例えば、輝度制御信号２０が０であるときは１０ＭΩの抵抗が選択され、輝度制御信号２０が１であるときは１００ｋΩの抵抗が選択される。つまり、この２種類の抵抗の選択によって、光量が調整される。
【００９４】
輝度変化モニタ部１３３は、画像取得部１２から送信される原画像１９内の輝度調査領域における輝度値を算出する。そして、算出した輝度値と基準輝度設定部１３２から送信される輝度基準値２１との比較を行うことで、輝度が変化したか否かを判断する。また、この輝度変化モニタ部１３３は、原画像１９内の輝度変化した領域を代表する座標を検出する。そして、輝度が変化したか否かを示す輝度変化情報２２と、輝度変化した領域を代表する座標を示す輝度変化座標情報２３と、を指示確定開示部１４に送信する。
【００９５】
これにより、輝度調査領域が複数ある場合、どの輝度調査領域において輝度が変化したかを特定することが可能になる。したがって、本実施形態のように、発光部１１が複数個備えられている場合、いずれの発光部１１（ＬＥＤ１１１〜１１４）の光に対して使用者が指示入力を行ったかを特定することが可能になる。つまり、複数種類の指示入力に対応することが可能になる。
【００９６】
（指示確定開示部１４）
指示確定開示部１４は、使用者が当該装置１に対して指示入力した内容の指示信号を生成し、また、生成した指示信号の内容に応じたアイコン画像２７を生成する。また、この指示確定開示部１４は、指示動作制御部１４１とアイコン画像編集部１４２とを備えている。以下でこれらについて説明する。
【００９７】
指示動作制御部１４１は、輝度変化検出部１３から送信される輝度変化座標情報２３と、表示部１６に表示されている当該装置１の動作を表すアイコン２７１〜２７４と、を対応付けることによって、当該装置１の動作を指示するための指示信号を生成する。そして、生成した指示信号の内容に応じて、指示する各部に指示信号を送信する。
【００９８】
ここで、指示信号が光量を調節する信号の場合（例えば、光量を低下させる動作を意味するアイコンが選択された場合）、この指示動作制御部１４１は、光量を変更する指示信号２４を光量点灯制御部１３１に送信する。この光量を変更する指示信号２４はデジタル値であって、輝度制御信号２０と同じように、抵抗を選択するための数値である。また、指示信号が原画像１９を編集する信号の場合、この指示動作制御部１４１は、原画像１９を変更する指示信号２５を画像処理部１５に送信する。この原画像１９を変更する指示信号２５はデジタル値であって、例えば、０から３までの値とし、それぞれの数値は各指示動作に対応した値である。またさらに、この指示信号がアイコン画像２７を編集する信号の場合、この指示動作制御部１４１は、指示検出信号２６をアイコン画像編集部１４２に送信する。この指示検出信号２６はデジタル値であって、いずれのアイコン画像２７を編集するかを示す値と、色を変更するなどの編集内容を示す値とを含む。
【００９９】
アイコン画像編集部１４２は、指示動作制御部１４１で生成された指示検出信号２６の内容に応じたアイコン画像２７を生成する。そして、生成したアイコン画像２７を画像処理部１５に送信する。
【０１００】
これにより、表示部１６には、次の動作として可能な動作を表すアイコンが表示され、そのアイコンに対応する動作を指示するための指示信号を出力させることができる。したがって、使用者は、表示部１６に表示されたアイコン画像２７を視認しながら動作の指示入力を行うことが可能になる。
【０１０１】
この結果、血管位置提示装置１を操作するための指示入力方法を、予め記憶しておかなければならないという使用者の負担を軽減することができる。このため、使用者は、当該装置１を容易に操作することが可能になる。
【０１０２】
（画像処理部１５）
画像処理部１５は、画像取得部１２や指示確定開示部１４などから送信された画像を加工する。また、この画像処理部１５は、加工画像生成部１５１と合成画像生成部１５２とを備えている。以下でこれらについて説明する。
【０１０３】
加工画像生成部１５１は、指示動作制御部１４１から送信された原画像１９を変更する指示信号２５の内容に応じて、原画像１９を加工した加工画像２８を生成する。そして、生成した加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。また、この加工画像生成部１５１は、原画像１９の加工が終了したことを示す加工指示終了信号２９を指示確定開示部１４に送信する。ここで、加工指示終了信号２９は、デジタル値であって、０と１との値とし、１の場合は加工指示の処理が終了したことを示す。なお、加工指示終了信号２９を受信した指示動作制御部１４１は、アイコン画像２７を編集するための指示検出信号２６を送信する。
【０１０４】
合成画像生成部１５２は、加工画像生成部１５１から送信された加工画像２８と、指示確定開示部１４で生成されたアイコン画像２７と、を合成した合成画像３０を生成する。そして、生成した合成画像３０を表示部１６に送信する。
【０１０５】
（表示部１６）
表示部１６は、画像処理部１５で生成された合成画像３０を表示する。なお、表示部１６は、本実施形態ではＬＣＤ１６１を使用する。
【０１０６】
［血管位置提示装置１の構造例］
以上のように構成された当該装置１の構造的具体例を図２（ａ）〜図６（ｂ）を用いて説明する。また、それぞれの具体例における各処理については図７〜図１０（ｂ）を用いて後述する。
【０１０７】
図１に示す当該装置１の構造的具体例として、使用者による指示入力（操作）に対応するアイコンが４個ある場合を挙げて説明を行う。図２（ａ）は、当該装置１と腕（生体）とを模式的に示した斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す当該装置１を下方向から見た平面図である。
【０１０８】
本実施形態において、生体情報は、腕の血管とし、図１に示す画像取得部１２は、近赤外波長の感度が高い白黒ＣＣＤカメラ１２１とし、表示部１６は、ＬＣＤ１６１とし、発光部１１は、近赤外波長の光を発するＬＥＤ１１１、ＬＥＤ１１２、ＬＥＤ１１３、ＬＥＤ１１４とする。また、図１のアイコン画像編集部１４２で生成されるアイコン画像２７は、アイコン２７１、アイコン２７２、アイコン２７３、アイコン２７４の４個のアイコンを含む画像とし、図１における発光部１１の光量を指示する発光制御信号１７は、４個のＬＥＤ１１１〜１１４を設置したことにより、それぞれを個別に制御できるように４つ送信されるものとする。また、輝度を比較する際の基準輝度値２１も、４つ設定されるものとする。
【０１０９】
図２（ａ）に示すように、当該装置１は、腕に固定することができるように、生体に対して接する面は曲面になっており、この曲面の両端部から腕に巻き付けることが可能なベルト２ｂを備えている。また、当該装置１は、この曲面に対し略垂直方向に固定されたアーム部２ｃを有している。このアーム部２ｃの一面側の腕に近接する領域にＬＥＤ１１１〜１１４が等間隔で配置されている。これらのＬＥＤ１１１〜１１４は、それぞれが発光する光に指向性を持たせるためのリフレクタ２ｄを有している。そして、このアーム部の上記曲面に固定されている側とは反対側の端部にヘッド部２ａが固定されている。このヘッド部２ａは、内部に当該装置１を制御するための制御部が格納されている。また、ヘッド部２ａの一面には、ＬＣＤ１６１が設置されている。
【０１１０】
また、図２（ｂ）に示すように、当該装置１は、照明（近赤外光源）をさらに備えている。この近赤外光源は、腕の血管をより鮮明にＣＣＤカメラ１２１に撮影させるためのものであり、その波長は血管に吸収される近赤外の波長とし、ヘッド部２ａの下部（腕と対向する側の面）に配置されている。なお、近赤外波長の感度が高いＣＣＤカメラ１２１を使用することで、腕の血管を照らす近赤外光源と、指示入力のためのＬＥＤ１１１〜１１４が同じ近赤外の波長なので、腕の血管を照らす照明から照射された血管もＬＥＤ１１１〜１１４から発せられた光も同じＣＣＤカメラ１２１で撮影することができる。また、近赤外波長の光源を使用しているため、人間の眼に写らず、暗闇の中でもＣＣＤカメラ１２１で撮影することができる。
【０１１１】
なお、ここでは、各ＬＥＤ１１１〜１１４の波長を近赤外の波長としているが、可視光の波長としてもよく、ＣＣＤカメラ１２１を近赤外と可視光との両方の波長を受光できるカメラに変更することで、対象物とＬＥＤ１１１〜１１４からの光とをＣＣＤカメラ１２１で同時に撮影することができる。
【０１１２】
また、画像取得部１２によって取得される原画像１９は、１画素が０から２５５の階調をもつモノクロ画像である。そして、画像処理部１５で生成される加工画像２８、合成画像３０、およびアイコン画像編集部１４２で生成されるアイコン画像２７は、それぞれ、１画素がＲＧＢで構成され、各色が０から２５５の階調をもつカラー画像である。また、原画像１９、加工画像２８および合成画像３０の大きさは、ＬＣＤ１６１の表示サイズと同程度である。具体的には、ＬＣＤ１６１が縦６４０画素で横４８０画素であれば、加工画像２８および合成画像３０は、それぞれ縦６４０画素、横４８０画素で構成される。また、アイコン画像２７は、指示動作の文字を端的に表示した複数のアイコン（縦横３０画素の四角形）とこれらアイコンを囲む縦４０画素、横４８０画素の領域とで構成され、加工画像２８の左上にアイコン画像２７の左上を一致するように合成される。これにより、アイコン画像２７は、ＬＣＤ１６１に表示される対象物の邪魔にならないように画像の上端に表示される。
【０１１３】
次に、ＬＥＤ１１１〜１１４の配置場所または光の指向性角度を変更した場合の具体的構造例を、図３（ａ）〜図６（ｂ）を用いてそれぞれ説明する。なお、図３（ａ）は、当該装置１を、図２における矢印Ａ方向から見た構造を示す平面図、図３（ｂ）は、図２における矢印Ｂ方向から見た構造を示す平面図である。図４（ａ）から図６（ｂ）においても、それぞれ同様の方向から見た場合に対応する平面図である。
【０１１４】
（血管位置提示装置１の場合）
血管位置提示装置１は、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ１１１〜１１４が、当該装置１の下方部に設置されている。また、ＬＥＤ１１１〜１１４が発光する光は、ＣＣＤカメラ１２１に向けて照射される。また、使用者が指示入力する領域を撮影した原画像１９における輝度調査領域は、ＬＣＤ１６１に表示するアイコン領域と重なる位置に設定されている。したがって、使用者は、ＬＣＤ１６１に表示されているアイコン２７１〜２７４を見ながら指示入力を行うことができる。
【０１１５】
このように構成することにより、ＣＣＤカメラ１２１とＬＥＤ１１１〜１１４の位置関係が固定され、輝度変化を検出する領域である輝度調査領域、輝度変化を検出するための基準となる基準輝度値２１、および各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を一意的に設定することができる。このため、当該装置１を簡単に構築することができる。
【０１１６】
そして、この血管位置提示装置１では、ＣＣＤカメラ１２１によって、横一列に並んだ各ＬＥＤ１１１〜１１４の直接光が撮影され、直接光が撮影されている領域、すなわち指示入力する領域に対応する画素の輝度値が高い原画像１９が生成される。指示入力は、ＬＥＤ１１１〜１１４から発せられた直接光を、使用者が遮蔽物（例えば、使用者の指）でＣＣＤカメラ１２１に映らないように遮ることで行う。つまり当該装置１にとっての指示入力されたことの検出は、使用者によって光が遮られることで発生する原画像１９内の輝度変化（輝度値の減少）を検出することで行われる。また、取得した画像の輝度値が光量の変化すなわち使用者の動作（指示入力）を検出するためのパラメータとなり、輝度変化検出部１３は、具体的な数値に基づいて一義的に変化の検出を行うことができる。この結果、輝度変化を検出するためのフォトダイオードなどの光量センサを特別に設ける必要が無く、構成の簡易化が可能になる。
【０１１７】
（血管位置提示装置４の場合）
次に、血管位置提示装置４は、図４に示すように、ＬＥＤ１１１〜１１４が、血管位置提示装置１と同様に下方部に設置されている。また、ＬＥＤ１１１〜１１４が発光する光は、腕に向けて照射される。また、使用者が指示入力する領域を撮影した原画像１９における輝度調査領域は、ＬＣＤ１６１に表示するアイコン領域と重なる位置に設定されている。したがって、使用者は、ＬＣＤ１６１に表示されているアイコン２７１〜２７４を見ながら指示入力を行うことができる。
【０１１８】
このように構成することにより、ＬＥＤ１１１〜１１４が発光する光を対象物の画角内に投射させることができる。したがって、画角の狭いＣＣＤカメラ１２１を使用した血管位置提示装置４を構築することができる。
【０１１９】
この血管位置提示装置４では、ＣＣＤカメラ１２１によって、個々のＬＥＤ１１１〜１１４が腕に投射した光の反射光を撮影し、この反射光が撮影されている領域、すなわち使用者が指示入力する領域に対応する画素の輝度値が高い原画像１９が生成される。指示入力は、ＬＥＤ１１１〜１１４から腕に投射された光の反射光を、使用者が遮蔽物（例えば、使用者の指）でＣＣＤカメラ１２１に映らないように遮ることで行う。つまり、血管位置提示装置４にとっての指示入力の検出は、使用者によって光が遮られることで発生する原画像１９における輝度変化（輝度値の減少）を検出することで行われる。
【０１２０】
このような構成により、画像取得部１２が取得する原画像１９を狭い領域の画像とすることができる。したがって、画角の狭いＣＣＤカメラ１２１を採用することができるため、コストを削減することが可能になる。
【０１２１】
（血管位置提示装置５の場合）
次に、血管装置提示装置５は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１１１〜１１４が、血管位置提示装置１のＣＣＤカメラ１２１と同じ面におけるアーム部に対する固定部側とは反対側、すなわち使用者側に設置されている。そして、ＬＥＤ１１１〜１１４が発光する光は、腕に向けて照射される。また、使用者が指示入力する領域を撮影した原画像１９における輝度調査領域は、各ＬＥＤ１１１〜１１４の光像（腕表面の光の投射領域）を含むように設定されている。したがって、使用者は、発光している各ＬＥＤ１１１〜１１４の光像を見ながら指示入力を行うことができる。
【０１２２】
このように構成することにより、ＬＥＤ１１１〜１１４の光像を使用者が直接見て指示入力を行うことができる。このため、指示入力する場所である輝度調査領域とＬＣＤ１６１に表示するアイコン領域の位置とを一致させる必要がない。したがって、アイコンをＬＣＤ１６１上における自由な位置に表示することが可能になる。ただし、図３（ａ）および図４（ａ）に示す血管位置提示装置１、４と同様に、輝度調査領域とＬＣＤ１６１に表示するアイコン領域とが重なるように設定してもよい。この場合、使用者は、発光しているＬＥＤ１１１〜１１４とＬＣＤ１６１に表示しているアイコン２７１〜２７４のいずれかを視認しながら指示入力を行うことが可能となる。
【０１２３】
この血管位置提示装置５では、ＣＣＤカメラ１２１によって、個々のＬＥＤ１１１〜１１４が腕に投射した光の反射光を撮影し、反射光が撮影されている領域、すなわち使用者が指示入力する領域に対応する画素の輝度値が高い原画像１９が生成される。そして、指示入力は、ＬＥＤ１１１〜１１４から対象物に向けて照射された光を、対象物に反射する前に使用者が遮蔽物（例えば、使用者の指）でＣＣＤカメラ１２１に映らないように遮ることで行う。つまり、血管位置提示装置５にとっての指示入力の検出は、使用者によって光が遮られることで発生する原画像１９における輝度変化（輝度値の減少）を検出することで行われる。
【０１２４】
（血管位置提示装置６の場合）
次に、血管位置提示装置６は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１１１〜１１４から発せられる光が腕の表面とほぼ平行な方向に向けて照射されるように配置されている。また、使用者が指示入力する領域を撮影した原画像１９における輝度調査領域は、ＬＣＤ１６１に表示されるアイコン領域と重なる位置に設定されている。したがって、使用者は、ＬＣＤ１６１に表示されているアイコン２７１〜２７４を見ながら指示入力を行うことができる。
【０１２５】
このように構成することにより、ＬＥＤ１１１〜１１４は、血管を観察する対象物である腕に光を投射しない。このため、ＬＥＤ１１１〜１１４の光が対象物の撮影に影響を与えることがなく、対象物とＬＥＤ１１１〜１１４が照射する領域（指示入力される領域）とを同時に撮影する血管位置提示装置６を構築することができる。
【０１２６】
この血管位置提示装置６では、使用者による指示入力がない場合、ＣＣＤカメラ１２１によって、対象物のみが撮影された原画像１９が生成される。一方、指示入力がある場合は、対象物に加え指示入力されたＬＥＤ（ここではＬＥＤ１１３とする）の光が反射物に当たり、その反射光が撮影された原画像１９が生成される。そして、指示入力は、ＬＥＤ１１１〜１１４の光を、使用者が反射物（例えば、使用者の爪）で反射させることで行う。つまり、この血管位置提示装置６にとっての指示入力の検出は、使用者によって光が反射させられたことにより発生した原画像１９における輝度変化（輝度値の増加）を検出することで行われる。
【０１２７】
なお、ここで反射物を指の爪としているのは、皮膚よりも爪が光を反射しやすいためであり、輝度変化を検出しやすくするためである。また、反射物として金属棒のような光を反射しやすい物を使用してもよい。
【０１２８】
これにより、発光部１１は、生体の表面上における画像取得部１２が画像を取得する領域内に光を照射しない。したがって、画像取得部１２は、発光部１１からの光の影響を受けることなく、生体の画像取得を行うことが可能になる。この結果、血管位置（生体情報）を誤って取得することを防ぐことが可能になり、精度の高い処理を行うことが可能になる。
【０１２９】
［処理方法］
以上のように構成された血管位置提示装置１、４〜６において、使用者によって指示入力された場合の処理方法について、図７から図１０（ｂ）を用いて説明する。
【０１３０】
まず、図７を用いて、図１に示す血管位置提示装置１の構成における処理手順について説明する。
血管位置提示装置１では、大別すると、ステップＳ００１（ステップＳ００１１〜Ｓ００１５）とステップＳ００２（ステップＳ００２１〜Ｓ００３０）の２つの処理を行う。ステップＳ００１は初期化処理である。つまり、電源がＯＮ状態にされることによって、ＣＣＤカメラ１２１やＬＥＤ１１１〜１１４などが起動した後、各種パラメータを設定する初期化処理を、ステップＳ００１１からステップＳ００１５の処理で行う。また、ステップＳ００２は、通常処理である。つまり、血管位置提示装置１が対象物を撮影し、血管位置を表示している間、撮影画像中の輝度変化を調べ、輝度変化が検出された場合、使用者による指示入力があったと判断し、その指示入力の内容に応じて動作を行う処理を、ステップＳ００２１からステップＳ００３０の処理で行う。
【０１３１】
まず、ステップＳ００１の初期化処理について、図３（ａ）、（ｂ）に示す装置構成で説明する。図２（ａ）に示す装置構成と図３（ａ）、（ｂ）に示す装置構成とは同じである。
【０１３２】
ステップＳ００１１では、基準輝度設定部１３２から送信される輝度制御信号２０に応じて、光量点灯制御部１３１が送信する発光制御信号１７によって、ＬＥＤ１１１〜１１４が所定の光量で点灯する。
【０１３３】
ステップＳ００１２では、基準輝度設定部１３２から送信されるタイミング制御信号１８によって、ＣＣＤカメラ１２１が腕を撮影し原画像１９を取得する。
ステップＳ００１３では、輝度変化検出部１３が、原画像１９から４個のＬＥＤ１１１〜１１４のそれぞれの輝度変化を検出する際に用いる基準となる値である基準輝度値２１を算出する。
【０１３４】
ステップＳ００１４では、輝度変化検出部１３が、基準輝度値２１が所定の条件を満たしているか否かを判断する。そして、輝度変化検出部１３が、基準輝度値２１が所定の条件を満たしていないと判断した場合は、ステップＳ００１１へ戻る。一方、輝度変化検出部１３が、基準輝度値２１が所定の条件を満たしていると判断した場合は、ステップＳ００１５へ進む。
【０１３５】
ステップＳ００１５では、指示確定開示部１４がＬＣＤ１６１に表示するアイコン画像２７を生成する。
【０１３６】
（初期化処理）
次に、ステップＳ００１で行われる初期化処理の詳細な説明を行う。
ステップＳ００１１からステップＳ００１４では、各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を調節して（ステップＳ００１１）、ＣＣＤカメラ１２１で撮影し（ステップＳ００１２）、撮影した原画像１９内の輝度調査領域から基準輝度値２１を算出し（ステップＳ００１３）、算出した基準輝度値２１が所定の条件を満たすまで、これらのステップを繰り返し行う（ステップＳ００１４）。この繰り返し処理により、外光の影響を受ける場合においても、使用者からの指示入力を検出するための最適な基準輝度値２１と、各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量とを設定することができる。なお、初期化処理で設定する基準輝度値２１とは、特定の輝度値の範囲（以下、基準輝度範囲と称す）とし、指示入力検出の際、原画像１９における輝度調査領域から求めた輝度値が、この基準輝度範囲から外れている場合、輝度変化があったと判断され、指示入力が検知される。
【０１３７】
（血管位置提示装置１の場合）
まず、この初期化処理を、ＬＥＤ１１１〜１１４からの光を遮ることで発生する輝度値の減少を検出し指示入力の有無を判断する図３（ａ）に示す装置構成において説明する。図３（ａ）に示す装置構成では、指示入力による輝度値の減少を確実に検出するために、以下の処理を行う。まず、指示入力によりＬＥＤ１１１〜１１４からの光が遮られている状態と同じ状態となる無光状態で撮影した画像と、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を増加させながら撮影した画像とを、ＣＣＤカメラ１２１が取得する。そして、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を増加させながら撮影した画像の輝度調査領域から求めた輝度範囲が、無光状態で撮影した画像の輝度調査領域から求めた輝度範囲に重ならないようになるまで、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を増加させる。
【０１３８】
これらの処理を、図８（ａ）から図８（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）は、ＣＣＤカメラ１２１が撮影した原画像１９において、撮影されているＬＥＤ１１１〜１１４の像が確実に含まれるようにＬＥＤ１１１〜１１４毎に予め設定されている輝度変化を検出するための輝度調査領域を示す。図８（ｂ）は、すべてのＬＥＤ１１１〜１１４の光量をゼロとした無光状態において撮影した原画像１９内の輝度調査領域における輝度値から作成した輝度分布を示す。図８（ｃ）は、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を増加した状態の光量で撮影した原画像１９内の輝度調査領域における輝度値から作成した輝度分布を示す。
【０１３９】
まず、血管位置提示装置１の電源をＯＮ状態にした後、光量点灯制御部１３１がＬＥＤ１１１〜１１４の光量をゼロにすることで無光状態とする（ステップＳ００１１）。この無光状態において画像取得部１２が原画像１９を撮影する（ステップＳ００１２）。そして、無光状態において撮影された原画像１９における図８（ａ）に示す各ＬＥＤ１１１〜１１４に対応する輝度調査領域全ての画素の輝度値を用いて、図８（ｂ）に示す輝度分布を作成する。また、図８（ｂ）に示すように、高い輝度値をもつ画素から順に、輝度調査領域内の総画素数の１０％を抜き出す。そして、この抜き出した画素が持つ輝度値の分布範囲を測定輝度範囲として求める（ステップＳ００１３）。なお、この１０％という数値は一例であり、輝度調査領域におけるＬＥＤ１１１〜１１４の光像に対応する画素の輝度値（高い輝度値）が、光量を変化させても測定輝度範囲内に確実に入る割合を設定すればよい。次いで、求めた測定輝度範囲が基準輝度値２１として所定の条件を満たしているか否かの判定を行うが、この判定は無光状態とＬＥＤ１１１〜１１４を点灯した状態（発光状態）とで撮影した画像から求めた測定輝度範囲の比較により行うので、ここでは、必ずステップＳ００１１に戻る（ステップＳ００１４）。
【０１４０】
そして、ステップＳ００１１に戻ると、まず、光量点灯制御部１３１が予め記憶しているＬＥＤ１１１〜１１４の光量の初期値でＬＥＤ１１１〜１１４を点灯させる（ステップＳ００１１）。そして、ＬＥＤ１１１〜１１４が点灯している状態を撮影し（ステップＳ００１２）、ここで撮影した画像において測定輝度範囲を求める（ステップＳ００１３）。そして、求めた測定輝度範囲の最小値と無光状態で求めた測定輝度範囲の最大値とを比較し、ここで求めた測定輝度範囲の最小値が、無光状態で求めた測定輝度範囲の最大値よりも、所定値以上大きいか否かを判断する（ステップＳ００１４）。所定値以上大きくない場合は、再度、ステップＳ００１１に戻り、光量点灯制御部１３１においてＬＥＤ１１１〜１１４の光量を所定値増加させて、同様の処理を繰り返す。そして、図８（ｃ）に示すように、測定輝度範囲の最小値が、無光状態で求めた測定輝度範囲の最大値よりも、所定値以上大きくなった場合、求めた測定輝度範囲を最適な基準輝度値２１である基準輝度範囲として設定し、ステップＳ００１５に進む。
【０１４１】
なお、ステップＳ００１４における基準輝度範囲の決定で用いる所定値は、予め外光がない環境で、上記の初期化処理（ステップＳ００１）を行った場合、確実に輝度変化を検出できる値を設定しておき、ステップＳ００１１において予め与えられているＬＥＤ１１１〜１１４の光量の初期値は、所定値を設定しておけばよい。
【０１４２】
この結果、外光などの影響による微量の輝度変化によって生じる誤作動を防止することができる。また、使用時における外部からの光の影響による指示入力における基準のばらつきを防ぐことが可能になる。
【０１４３】
（血管位置提示装置４、５の場合）
次に、図４（ａ）と図５（ａ）とに示す装置構成において、最適な基準となる基準輝度値２１とＬＥＤ１１１〜１１４の光量とを設定する方法について説明する。
【０１４４】
図４（ａ）と図５（ａ）に示す装置構成は、図３（ａ）の装置構成と同じく輝度値の減少を検出することで指示入力を判断する装置であるが、ＬＥＤ１１１〜１１４からの直接光をＣＣＤカメラ１２１で撮影するのではなく、対象物、すなわち腕に反射したＬＥＤ１１１〜１１４の反射光を撮影する。これにより、図４（ａ）と図５（ａ）に示す装置構成では、腕の丸み等により、撮影した各ＬＥＤ１１１〜１１４の光像に対応する画素の輝度値が異なり、また最適な基準輝度値２１もＬＥＤ１１１〜１１４毎に異なる。
【０１４５】
そこで、図４（ａ）と図５（ａ）とに示す装置構成では、図３（ａ）の装置構成で説明したステップＳ００１１からステップＳ００１４と同様の処理を、ＬＥＤ１１１〜１１４毎にそれぞれ行う。すなわち、図８（ａ）に示すような原画像１９を取得する場合は、ＬＥＤ１１１の輝度調査領域、ＬＥＤ１１２の輝度調査領域、ＬＥＤ１１３の輝度調査領域、ＬＥＤ１１４の輝度調査領域、といった順番で、個々のＬＥＤ１１１〜１１４に対する基準輝度値２１をそれぞれ設定する。そして、全てのＬＥＤ１１１〜１１４に対しての設定が完了すると、ステップＳ００１５に進む。
【０１４６】
（血管位置提示装置６の場合）
次に、図６（ａ）に示す装置構成において、最適な基準となる基準輝度値２１とＬＥＤ１１１〜１１４の光量とを設定する方法について説明する。
【０１４７】
図６（ａ）に示す装置構成は、図３（ａ）、図４（ａ）および図５（ａ）に示す装置構成が輝度値の減少を検出することで指示入力を判断するのに対し、輝度値の増加を検出することで指示入力がされたか否かを判断する。また、対象物である腕と輝度検出するためのＬＥＤ１１１〜１１４の発光とを同時に撮影している。このため、図６（ａ）に示す装置構成における基準輝度範囲は、輝度検出するためのＬＥＤ１１１〜１１４を無光状態とし、腕を照らす照明をつけた状態における測定輝度範囲を採用する。また、ＬＥＤ１１１〜１１４のそれぞれの最適な光量は、各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を上げて撮影したそれぞれの原画像１９から求めた測定輝度範囲の最小値が、採用された基準輝度範囲の最大値よりも所定値大きくなるような光量に設定する。ただし、図６（ａ）に示す装置構成では、図３（ａ）に示す装置構成のようなＬＥＤ１１１〜１１４からの直接光をＣＣＤカメラ１２１で撮影するのではなく、反射物（例えば、指の爪）に反射したＬＥＤ１１１〜１１４の反射光をＣＣＤカメラ１２１で撮影する。このため、血管位置提示装置６に反射物を置いて、ステップＳ００１１で各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量の調節を行う。そして、ステップＳ００１２で画像を取得し、この画像に対しステップＳ００１３で測定輝度範囲を求める。さらに、ステップＳ００１４で測定輝度範囲の最小値が基準輝度範囲の最大値よりも所定値以上大きければ、ステップＳ００１５へ進み、所定値以上大きくなければ、ステップＳ００１１へ戻り各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を再度調節する。
【０１４８】
なお、図４（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）の装置構成におけるステップＳ００１における初期化処理では、対象物もしくは反射物からの反射光を撮像するため、まず、指示入力する場所に腕のような対象物もしくは指のような反射物を置いて、各ＬＥＤ１１１〜１１４の投射光や反射光をＣＣＤカメラ１２１で撮影する必要がある。
【０１４９】
以上の処理により、血管位置提示装置１、４〜６の最適な基準輝度値２１と、各ＬＥＤ１１１〜１１４の光量とを設定することができる。しかしながら、輝度調査領域におけるＬＥＤ１１１〜１１４の光像の画素数が１０％未満の画素数しか存在しない場合や、逆に、輝度調査領域の大半の画素がＬＥＤ１１１〜１１４の光像であった場合、基準輝度範囲を基準輝度値２１とする方法ではなく、無光状態とＬＥＤ１１１〜１１４を発光した状態で、輝度調査領域内の全画素の輝度値を平均することで求めた各平均値を基準輝度値２１としてもよい。この場合、図３（ａ）に示す装置構成におけるステップＳ００１３では、基準輝度設定部１３２が、それぞれの輝度調査領域内の全画素に対して、図８（ｂ）に示すように、無光状態における輝度値を平均することで求めた無光輝度平均値と、図８（ｃ）に示すように、ＬＥＤ１１１〜１１４を発光させた状態における輝度値を平均することで求めた発光輝度平均値を算出する。
【０１５０】
このような構成においても、使用時における外部からの光の影響による指示入力基準のばらつきを防ぐことが可能になる。
また、図４（ａ）および図５（ａ）に示す装置構成において、無光輝度平均値と発光輝度平均値は、上述の図３（ａ）に示す装置構成における処理と同様の手順によって設定される。しかし、図３（ａ）に示す装置構成のようなＬＥＤ１１３の直接光ではなく、ＬＥＤ１１３の光を腕に反射させ、その反射光をＣＣＤカメラ１２１で撮影する。このため、血管位置提示装置４、５を腕に設置してからステップＳ００１１でＬＥＤ１１１〜１１４の光量の調節を行う。そして、ステップＳ００１２で画像取得を行い、その画像に対しステップＳ００１３で無光輝度平均値と発光輝度平均値とを算出する。
【０１５１】
図６（ａ）、（ｂ）に示す装置構成の場合の無光輝度平均値と発光輝度平均値とは、対象物（腕）を照らす照明を点灯した状態で、上記の図３（ａ）に示す装置構成の場合と同じ手順によって設定される。しかし、図３（ａ）のようなＬＥＤ１１３の直接光ではなく、ＬＥＤ１１３の光を反射物（例えば、指の爪）に当て、その反射光をＣＣＤカメラ１２１で撮影する。このため、血管位置提示装置６に反射物を置いてからステップＳ００１１でＬＥＤ１１１〜１１４の光量の調節を行い、ステップＳ００１２で画像取得を行う。そして、その画像に対しステップＳ００１３で無光輝度平均値と発光輝度平均値とを算出する。
【０１５２】
そして、ステップＳ００１４では、基準輝度設定部１３２が、無光輝度平均値と発光輝度平均値とを比較する。具体的には、基準輝度設定部１３２は、発光輝度平均値が無光輝度平均値よりも所定値以上大きい場合、この発光輝度平均値を算出した際の光量を、全てのＬＥＤ１１１〜１１４の最適な光量とする。そして、算出した無光輝度平均値と発光輝度平均値とを基準輝度値２１として、輝度変化モニタ部１３３へ送信する。一方、発光輝度平均値が無光輝度平均値よりも所定値以上大きくない場合は、ステップＳ００１１へ戻る。
【０１５３】
また、この場合の指示入力の検出は、血管位置提示装置１、４〜６の全てにおいて同様の処理を行う。すなわち、血管位置提示装置１、４〜６は、原画像１９の輝度調査領域における輝度値が、無光輝度平均値と発光輝度平均値とのいずれに近いかを調べることで行う。具体的には、輝度値の減少により輝度変化を検出する場合は、無光輝度平均値に近くなった時に、指示入力を検知し、輝度値の増加により輝度変化を検出する場合は、発光輝度平均値に近くなった時に、指示入力を検知する。
【０１５４】
また、図３（ａ）に示す血管位置提示装置１のように、ＣＣＤカメラ１２１とＬＥＤ１１１〜１１４の位置関係が固定されている構成であり、さらに、使用環境において外光の影響が全く無い場合では、基準輝度値２１やＬＥＤ１１１〜１１４の光量を調整する必要がない。このため、予め輝度変化の閾値となる所定値を基準輝度値２１として設定しておくことも可能である。この場合、ステップＳ００１１からステップＳ００１４を省略することができ、簡単に血管位置提示装置１を構築することができる。
【０１５５】
なお、この場合の指示入力の検出は、原画像１９の輝度調査領域における輝度値が指示入力の前後で輝度変化の閾値となる所定値を跨ぐか否かによって行われる。
このような構成によると、予め輝度変化の閾値となる値を決めておくことができる。したがって、輝度変化検出部１３が行う処理を省略することができる。この結果、血管位置提示装置１の処理を高速化することが可能になる。
【０１５６】
次に、ステップＳ００１５では、指示確定開示部１４に含まれるアイコン画像編集部１４２が、アイコン画像２７を生成し、記憶しておく。アイコン画像２７は、指示入力の種類に対応する数のアイコンを構成する画像である。また、指示確定開示部１４は、使用者にとって指示入力が容易になるように、ＬＣＤ１６１画面上のアイコン２７１〜２７４とＬＥＤ１１１〜１１４の光が指し示す領域（使用者が指示入力する領域）とをそれぞれ一致させるように生成する。このようなアイコン画像２７中の各アイコン２７１〜２７４の表示位置と大きさとは、輝度変化検出部１３が記憶している輝度調査領域と同じ位置および同じ大きさとし、各アイコン２７１〜２７４の中心位置に対応するアイコン画像２７上のＸＹ座標値と縦横幅の画素数とを、予め設定しておく。このようにして生成されたアイコン画像２７は、画像処理部１５が原画像１９を加工して生成した加工画像２８に合成され、合成画像３０としてＬＣＤ１６１に表示される。
以上のステップが、ステップＳ００１に含まれる初期化処理である。
【０１５７】
（通常処理）
次に、ステップＳ００２の通常処理について図３（ａ）に示す装置構成を用いて説明する。
ステップＳ００２１では、ステップＳ００１２と同様に基準輝度設定部１３２から送信されるタイミング制御信号１８に対応するタイミングで、ＣＣＤカメラ１２１が、生体を撮影し原画像１９を取得する。
【０１５８】
ステップＳ００２２では、輝度変化検出部１３が、ＣＣＤカメラ１２１から送信される原画像１９に対し輝度の測定を行う。
ステップＳ００２３では、輝度変化検出部１３が、輝度変化を検出したか否かを判断する。輝度変化を検出した場合、指示入力があったと判断し、ステップＳ００２８へ進む。
【０１５９】
ステップＳ００２８では、指示確定開示部１４が、輝度変化検出部１３から送信された輝度変化座標情報２３とＬＣＤ１６１に表示されているアイコン２７１〜２７４との対応を確認し、対応するアイコン２７１〜２７４に応じた指示信号を生成する。
【０１６０】
ステップＳ００２９では、指示確定開示部１４が、使用者に対し、対応するアイコン２７１〜２７４が選択されたことを通知する。
ステップＳ００３０では、血管位置提示装置１が、上記指示信号の内容に応じた動作を行い、ステップＳ００２４に進む。
【０１６１】
一方、ステップＳ００２３において輝度変化検出部１３が輝度変化を検出しなかった場合、指示入力なしと判断し、ステップＳ００２４へ進む。
ステップＳ００２４では、加工画像生成部１５１が、ＣＣＤカメラ１２１によって取得された原画像１９を上記指示信号の内容に従って加工する。例えば、取得された原画像１９における腕領域の拡大や縮小、もしくは、血管画素を強調するような加工を行った加工画像２８を生成する。
【０１６２】
ステップＳ００２５では、合成画像生成部１５２が、ステップＳ００２４において生成された加工画像２８に対し、加工画像２８上の特定画素位置にアイコン画像２７を合成した合成画像３０を生成する。
【０１６３】
ステップＳ００２６では、ステップＳ００２５において生成された合成画像３０をＬＣＤ１６１に表示する。
ステップＳ００２７では、血管位置提示装置１は、血管位置のモニタリングを終了するか否かの使用者による操作（指示入力）がなされたか否かを判断する。使用者による終了の操作がなされたと判断した場合は、電源がＯＦＦ状態にされる。一方、使用者による終了の操作がなされていないと判断した場合は、ステップＳ００２１に戻る。
【０１６４】
次に、ステップＳ００２において行われる通常処理を、図９（ａ）〜（ｅ）に示す画像を用いて詳細に説明する。図９（ａ）〜（ｅ）は、指示入力された時のＣＣＤカメラ１２１によって取得された原画像１９とＬＣＤ１６１に表示する合成画像３０とを示したものである。ここでは、一例として、画像を拡大表示するための指示入力として、画像拡大に対応するアイコン２７３を指示した場合について説明する。ここで、図９（ａ）は、図３（ａ）に示す装置構成において、使用者によってアイコン２７３が選択された時のＣＣＤカメラ１２１が取得した原画像１９を示す。図９（ｂ）は、図３（ａ）に示す装置構成において、図９（ａ）に示す原画像１９が取得された時にＬＣＤ１６１に表示されている合成画像３０を示す。図９（ｃ）は、図３（ａ）に示す装置構成において、アイコン２７３の指示動作が行われた後の合成画像３０を示す。図９（ｄ）は、図５（ａ）に示す装置構成におけるアイコン２７３が選択された時のＣＣＤカメラ１２１によって取得された原画像１９を示す。図９（ｅ）は、図５（ａ）に示す装置構成において、図９（ｄ）に示す原画像１９が取得された時にＬＣＤ１６１に表示されている合成画像３０を示す。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図４（ａ）および図６（ａ）に示す装置構成においてもアイコン２７３が指示されている場合、同じ画像を撮り得る。
【０１６５】
ステップＳ００２１では、ＣＣＤカメラ１２１が、生体を撮影し原画像１９を取得する。
ステップＳ００２２では、輝度変化モニタ部１３３が、ステップＳ００２１において取得された原画像１９に対して、輝度の測定を行う。
【０１６６】
ステップＳ００２３では、輝度変化モニタ部１３３が、ステップＳ００２２において測定した輝度に基づいて、輝度変化を検出したか否か（輝度値の変化量が所定の条件を満たしたか否か）を判断する。輝度が変化したと判断した場合、輝度変化モニタ部１３３は、ＬＥＤ１１１〜１１４のいずれのＬＥＤに対し輝度変化を検出したかを示す輝度変化情報２２と、検出した輝度調査領域を代表する座標を示す輝度変化座標情報２３と、を指示確定開示部１４へ送信する。
【０１６７】
ここで、輝度変化の検出方法について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用いて詳細に説明する。図１０（ａ）および（ｂ）は、図９（ａ）に示すような原画像１９におけるＬＥＤ１１３の像が含まれる輝度調査領域において作成した輝度分布を示す。なお、図１０（ａ）は、指による指示入力が行われていない状態であって、輝度変化が発生していない時の輝度調査領域の輝度分布を示す。図１０（ｂ）は、指による指示入力が行われている状態であって、輝度変化が発生した時の輝度調査領域の輝度分布を示す。
【０１６８】
まず、輝度変化モニタ部１３３が、原画像１９内の輝度調査領域毎に輝度分布を作成する。次に作成した輝度分布の高い輝度値から輝度調査領域内の画素数の１０％の画素数分抜き出す。そして、その抜き出した画素の輝度値の分布範囲である測定輝度範囲を平均した測定輝度平均値を算出する。
【０１６９】
この測定輝度平均値は、測定輝度範囲内の各輝度値において、輝度値と頻度とを掛け合わせた値を求め、求めた値を全て足し合わせた積算値を、測定輝度範囲に含まれる画素数で割ることで算出する。また、ここで用いた１０％という数値は、ステップＳ００１３において、基準輝度範囲を算出する際に用いた値と同じ値とする。
【０１７０】
このようにして算出した測定輝度平均値は、指示入力が行われていない場合、ステップＳ００１４において設定された基準輝度値２１である基準輝度範囲に対して、図１０（ａ）に示すように、必ず基準輝度範囲内となる。一方、指示入力を行っている場合、測定輝度平均値は、図１０（ｂ）に示すように、輝度変化により輝度分布が変形し、基準輝度範囲外となる。したがって、ステップＳ００１４おいて設定された基準輝度範囲と算出した測定輝度平均値とを比較することで、輝度変化を検出することができる。
【０１７１】
そして、測定輝度平均値が基準輝度範囲外となり、輝度変化モニタ部１３３が輝度変化を検出した場合、いずれのＬＥＤ１１１〜１１４の光像において輝度変化が発生したかを知らせる輝度変化情報２２と、輝度変化したＬＥＤの光像を代表する座標である輝度変化座標情報２３と、を指示確定開示部１４へ送信する。ここで、輝度変化情報２２は、デジタル値で輝度調査領域の数の信号線を有し、０と１との値からなる。また、デジタル値が１の場合を、輝度変化を検出したことを示すアクティブ状態とする。つまり、ＬＥＤ１１１の光像において輝度変化が発生した場合、輝度変化情報２２の第一の信号線をアクティブ状態とする。同様に、ＬＥＤ１１２の場合は、第二の信号線をアクティブ状態とし、ＬＥＤ１１３の場合は、第三の信号線をアクティブ状態とし、ＬＥＤ１１４の場合は、第四の信号線をアクティブ状態とする。
【０１７２】
図９（ａ）に示す状態の場合は、輝度変化情報２２は、第三の信号線をアクティブ状態にする。また、輝度変化座標情報２３は、画像のＸ座標およびＹ座標によって表され、ＬＥＤ１１１〜１１４の光像における輝度変化をモニタする輝度調査領域の中心座標とする。この輝度調査領域の座標は予め決めているので、輝度変化モニタ部１３３がその輝度調査領域の座標と中心座標とを記憶しておく。
【０１７３】
なお、図１０に示す輝度分布は、指示入力により発生する輝度値の減少を検出する図３（ａ）、図４（ａ）および図５（ａ）に示す装置構成における場合であり、図６（ａ）に示す装置構成の場合は輝度値の増加を検出するため、測定輝度平均値は、輝度変化検出前後で低い値から高い値へと変化するが、同様の処理で輝度検出することができる。
【０１７４】
また、ステップＳ００２３における輝度変化検出の判断において、指示入力の誤検出を無くすため、所定時間（例えば、３秒間）連続して輝度変化を検知した場合にのみ指示入力による輝度変化が発生したと判断するようにしてもよい。これは、ステップＳ００２２において、輝度変化を一度検出しただけでは、ステップＳ００２３で輝度変化を検出したと判断せず、ステップＳ００２４に進み、ステップＳ００２４、ステップＳ００２５、ステップＳ００２６、ステップＳ００２７の処理を行い、再度ステップＳ００２１から処理を繰り返す。そして、３秒間これらステップの処理を繰り返し行い、３秒間連続して、同じ輝度調査領域において輝度変化を検出していた場合、初めてステップＳ００２３からステップＳ００２８に進むようにする。
【０１７５】
また、図５（ａ）に示す装置構成では、ＣＣＤカメラ１２１と同じ面にＬＥＤ１１１〜１１４が配置されている。これにより、血管位置提示装置５を生体から離れた場所に設置することができる。したがって、図９（ｄ）および図９（ｅ）に示すように、アイコン２７１〜２７４の表示領域と輝度調査領域とが一致しない場合が生じる。この場合、指示確定開示部１４は、次のステップＳ００２８で、受信した輝度変化情報２２と各アイコン２７１〜２７４との対応付けを行う際に、輝度変化情報２２の第三の信号線のアクティブ状態をアイコン２７３に対応付ければよい。
以上が、基準輝度範囲を基準輝度値２１とした場合における輝度検出方法である。
【０１７６】
次に、輝度調査領域内の全画素の輝度値の平均から求めた値を基準輝度値２１とした場合の輝度検出方法について説明する。
【０１７７】
まず、輝度変化モニタ部１３３は、それぞれの輝度調査領域内の全画素の輝度値を平均した測定輝度平均値を算出する。そして、輝度調査領域毎に、算出した測定輝度平均値と、基準輝度設定部１３２から受信した基準輝度値２１である、ＬＥＤ１１１〜１１４の無光状態における輝度値の平均を求めた無光輝度平均値と、ＬＥＤ１１１〜１１４を発光させた状態における輝度値の平均を求めた発光輝度平均値と、を用いて輝度変化を検出する。これは、輝度変化モニタ部１３３が、測定輝度平均値と無光輝度平均値との差と、測定輝度平均値と発光輝度平均値との差を比較し、測定輝度平均値と無光輝度平均値との差のほうが小さければ無光状態であるとし、一方、測定輝度平均値と発光輝度平均値との差のほうが小さければ発光状態であるとし、輝度変化の検出前後で状態が変化したときに輝度変化を検出したと判断する。
【０１７８】
また、予め輝度変化の閾値となる所定値を基準輝度値２１とする場合における輝度変化の検出方法では、輝度変化モニタ部１３３が、それぞれの輝度調査領域内のＬＥＤ１１１〜１１４の光像の中心座標として予め決めている位置に対応する画素の輝度値と、基準輝度設定部１３２から受信した基準輝度値２１である所定値との比較を行う。そして、図３（ａ）、図４（ａ）および図５（ａ）に示す装置構成では、輝度変化検出前後でＬＥＤ１１１〜１１４の光像の中心画素の輝度値が所定値より小さくなれば、輝度変化を検出したと判断する。また、図６（ａ）に示す装置構成時では、輝度変化検出前後でＬＥＤ１１１〜１１４の光像の中心画素の輝度値が所定値より大きくなれば、輝度変化を検出したと判断する。
【０１７９】
以上のように輝度検出処理を行い、輝度変化モニタ部１３３は、輝度変化を検出した場合は、どのＬＥＤ１１１〜１１４に対し輝度変化を検出したのかを示す輝度変化情報２２と、検出した輝度調査領域を代表する座標を示す輝度変化座標情報２３と、を指示確定開示部１４へ送信しステップＳ００２８に進み、一方、輝度変化を検出しなかった場合は、ステップＳ００２４に進む。
【０１８０】
以下、輝度変化を検出し、ステップＳ００２８に進んだ場合の説明を行う。
ステップＳ００２８では、指示確定開示部１４に含まれる指示動作制御部１４１が、輝度変化検出部１３から送信された輝度変化情報２２および輝度変化座標情報２３と、ＬＣＤ１６１に表示されている各アイコン２７１〜２７４との対応付けを行い、指示入力されたアイコン（例えば、アイコン２７３）の動作内容に対応する指示信号を生成する。そして、生成した指示信号をこの指示信号の内容に対応する部分へ送信する。なお、上記対応付けは、輝度変化情報２２の各輝度調査領域に対応する信号線のアクティブ状態を調べることで行うことができる。さらに、指示動作制御部１４１は、指示確定開示部１４に含まれるアイコン画像編集部１４２に対し、対応付けられたアイコン２７１〜２７４の画像を編集する指示検出信号２６を送信する。これは、ステップＳ００２９において使用者に対してアイコン２７１〜２７４が正しく選択されたことを通知する処理を実行するための信号である。指示信号については、各アイコン２７１〜２７４のそれぞれの動作内容に対応しており、以下では、まず、アイコン２７１〜２７４の動作内容について具体的に説明し、その後、指示信号について説明する。
【０１８１】
アイコン２７１〜２７４は、血管位置提示装置１の各種動作に関連したものを示しており、血管位置提示装置１は、使用者に対し血管を提示（表示）する装置であるため、アイコン２７１〜２７４が示す動作内容は、血管表示に関係する内容とする。例えば、図９（ｂ）に示すように、アイコン２７１は、「機能」と表示され、このアイコンが選択されると、「静止画」となり、そのまま選択され続けると、「光量」「静止画」「光量」と切り替えて表示する。「静止画」または「光量」が選択されているとき、アイコン２７２は「中止」と表示され、「中止」が選択されると、「静止画」や「光量」の指示解除を行う。指示解除が行われるまで、「静止画」や「光量」が選択されていることを示すため、アイコン２７１の色を変えておく。「静止画」は、指示入力されたときに表示している合成画像３０を指示解除されるまで維持し画像を更新しないという内容である。「光量」は、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を調節するモードに入ることを表し、このモードが有効である状態においてアイコン２７３が選択されると、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を上げ、このモードが有効である状態においてアイコン２７４が選択されると、ＬＥＤ１１１〜１１４の光量を下げる動作を行う。また、アイコン２７１を「機能」と表示しているとき、アイコン２７２は、「血管」と表示され、表示している合成画像３０の血管像のみの色を変えて強調して表示するという内容である。つまり、このアイコンが選択されると血管像を強調して表示し、再度選択されると元に戻して表示し、血管強調のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し行う。さらに、アイコン２７１が「機能」と表示しているとき、アイコン２７３は、「＋」と表示され、画像処理部１５が原画像１９を加工した加工画像２８全体を拡大するという内容である。このアイコンが選択されると、加工画像２８を原画像１９の大きさに対し２００％拡大し合成した合成画像３０を生成し、表示する。さらに選択されると、加工画像２８を３００％拡大し再表示する。選択され続けると、段階的に拡大して表示する。アイコン２７１が「機能」と表示しているときアイコン２７４は、「−」と表示し、加工画像２８全体を縮小するという内容である。このアイコン２７４が選択されると、加工画像２８を原画像１９の大きさに対し９０％縮小して合成した合成画像３０を生成し、表示する。さらに選択されると、加工画像２８を７５％縮小し再表示する。選択され続けると、段階的に縮小して表示する。
【０１８２】
そして、以上のようなアイコン２７１〜２７４の動作内容に対応するように、指示動作制御部１４１は、指示信号を生成する。
光量の増減を行う「光量」アイコンに対し指示入力された場合、指示動作制御部１４１は、輝度変化検出部１３に含まれる光量点灯制御部１３１へ光量を変更する指示信号２４を送信する。
【０１８３】
また、原画像１９の編集を行うアイコンに対して指示入力された場合、つまり、「静止画」と「血管」と「＋」と「−」との４種類のいずれかの動作が指示された場合、指示動作制御部１４１は、画像処理部１５に含まれる加工画像生成部１５１へ原画像１９を変更する指示信号２５を送信する。
【０１８４】
次に、ステップＳ００２９において、指示入力されたアイコンが選択されていることを、使用者に対し通知する処理を行う。この通知処理は、ＬＣＤ１６１に表示されているアイコンにおいて、図９（ｂ）に示すアイコン２７３のように、選択されているアイコン２７３の色を変更することで行う。具体的には、指示確定開示部１４に含まれるアイコン画像編集部１４２が、指示確定開示部１４の指示動作制御部１４１から送信された、指示入力されたアイコン２７３を知らせる指示検出信号２６によって、指示入力されたアイコン２７３の色を別の色に変えたアイコン画像２７を生成し、生成したアイコン画像２７を合成画像生成部１５２へ送信する。そして、合成画像生成部１５２が、色を変えたアイコン画像２７を合成し、ＬＣＤ１６１に表示する。
【０１８５】
このような構成により、ＬＣＤ１６１では、使用者が選択したアイコン２７３の色を、そのアイコン２７３のそれまでの色に対して、あるいは他のアイコン２７１、２７２、２７４の色に対して、異なる表示色で表示することができる。
【０１８６】
この結果、使用者は、選択した動作をこの動作に対応するアイコン２７３の色の変更によって確認することができる。したがって、使用者による誤操作を防ぐことが可能になる。
【０１８７】
なお、血管位置提示装置１が、指示入力されたアイコン２７３が選択されていることを使用者に通知する方法として、当該装置１に音声を発する音声出力部（音出力部）１４３を追加装備してもよい。この音声出力部１４３は、指示動作制御部１４１から指示検出信号２６を受信し、この受信に基づいて音声を発する。
【０１８８】
これにより、それぞれの輝度調査領域に対応する音が出力されるため、使用者が自ら選択した動作を、ＬＣＤ１６１を視認することなく確認することができる。
この結果、当該装置をユーザーフレンドリな装置として提供することができる。
【０１８９】
次に、ステップＳ００３０では、指示確定開示部１４の指示動作制御部１４１から送信された指示信号の内容に応じて、各部が指示動作を行う。
指示動作制御部１４１が光量を変更する指示信号２４を光量点灯制御部１３１へ送信した場合、その光量を変更する指示信号２４を受信した光量点灯制御部１３１は、各ＬＥＤ１１１〜１１４のそれぞれに光量を指示する発光制御信号１７を送信する。そして、ＬＥＤ１１１〜１１４は、光量点灯制御部１３１から送信された発光制御信号１７に応じて光量を修正する。
【０１９０】
また、指示動作制御部１４１が原画像１９を変更する指示信号２５を加工画像生成部１５１へ送信した場合、その原画像１９を変更する指示信号２５を受信した加工画像生成部１５１は、静止画と血管の強調と拡大と縮小との４種類のいずれの動作が指示されたのかを検知する。そして、加工画像生成部１５１は、指示された動作（加工するためのパラメータ変更）を行い、その動作終了時に指示された動作を終了したことを知らせる加工指示終了信号２９を指示確定開示部１４へ送信する。また、加工指示終了信号２９を受信した指示確定開示部１４では、アイコン画像編集部１４２が、色を変えたアイコン画像２７の色を元に戻す。
【０１９１】
なお、加工画像生成部１５１は、原画像１９を変更する指示信号２５が静止画を指示している場合、その原画像１９を変更する指示信号２５を受信した時の加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信し続ける。また、加工画像生成部１５１は、原画像１９を変更する指示信号２５が血管の強調を指示している場合、原画像１９から抽出した血管像の色を赤色に変えて加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。また、加工画像生成部１５１は、原画像１９を変更する指示信号２５が拡大を指示している場合、原画像１９の大きさに対し２００％に拡大した加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。また、加工画像生成部１５１は、連続して原画像１９を変更する指示信号２５が拡大を指示している場合、原画像１９の大きさに対し次は３００％、その次は４００％に拡大した加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。また、加工画像生成部１５１は、原画像１９を変更する指示信号２５が縮小を指示している場合、原画像１９の大きさに対し９０％に縮小した加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。また、加工画像生成部１５１は、連続して原画像１９を変更する指示信号２５が縮小を指示している場合、原画像１９の大きさに対し次は７５％、その次は６０％に縮小した加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。
【０１９２】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、使用者によってアイコン２７３の「＋」を指示された場合、アイコン２７３の指示動作は画像を拡大することであり、そのアイコンに対応する原画像１９を変更する指示信号２５は拡大を指示して生成される。加工画像生成部１５１は、原画像１９を変更する指示信号２５を受信すると、最新の原画像１９の大きさに対し２００％に拡大した加工画像２８を生成し、その加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。
【０１９３】
以上が、輝度変化を検出した場合の指示動作を行うステップであり、一連の処理が終了すると、ステップＳ００２３において輝度検出を検出しなかった場合と同じ、ステップＳ００２４に進む。
【０１９４】
ステップＳ００２４では、加工画像生成部１５１が、ＣＣＤカメラ１２１が撮影した原画像１９を指示動作制御部１４１から送信される原画像１９を変更する指示信号２５に応じた内容の画像に加工する。例えば、原画像１９に撮影されている腕領域の拡大や縮小、また、血管画素を強調するような加工を行った加工画像２８を生成する。そして、生成した加工画像２８を合成画像生成部１５２に送信する。具体的には、図９（ｃ）に示すように、原画像１９の大きさに対し２００％に拡大した加工画像２８を生成する。
【０１９５】
ステップＳ００２５では、加工画像生成部１５１から受信した加工画像２８と、アイコン画像編集部１４２に保持されているアイコン画像２７とを合成した合成画像３０を生成する。具体的には、図９（ｃ）に示すように、原画像１９の大きさに対し２００％に拡大した加工画像２８の画素値に対し、４個のアイコンが並んだアイコン画像２７の画素値を上書きすることで合成を行う。アイコン画像２７を上書きする位置は、アイコンの位置を輝度調査領域と一致させている図９（ｃ）の場合、画面上方となる。しかし、図５（ａ）に示す装置構成のように、アイコンと指示入力する場所の対応付けがされている場合、アイコン画像２７を上下左右いずれの一端に上書きしてもよい。図９（ｅ）は図５に示す装置構成の場合における合成画像３０であり、加工画像２８の上側にアイコン画像２７を上書きしている。
【０１９６】
ステップＳ００２６では、ＬＣＤ１６１に合成画像３０が表示される。
ステップＳ００２７では、当該装置１の動作を終了するか否かが判断される。ここでは、使用者が所定の指示入力（例えば、電源ＯＦＦ）を行わない限り、ステップＳ００２１に戻り、一方、使用者によって所定の指示入力が行われた場合は、当該装置１の動作が終了する。
【０１９７】
以上のように、本実施形態においては、ＬＥＤ１１１〜１１４がＣＣＤカメラ１２１に向けてそれぞれ近赤外光を発し、ＣＣＤカメラ１２１が腕を撮影した原画像１９を生成する。そして、原画像１９から輝度変化検出部１３が輝度変化を検出し指示確定開示部１４に知らせる。さらに、指示確定開示部１４が指示入力されたことを表すアイコン画像２７を生成して画像処理部１５に送信する。またさらに、指示入力された動作内容に対応した指示信号を各部へ送信する。画像処理部１５は、原画像１９から血管像を取り出す加工処理を行った加工画像２８を生成し、指示確定開示部１４から送信されたアイコン画像２７に合成した合成画像３０を生成し、ＬＣＤ１６１に送信する。さらに、指示入力された動作内容に対応した指示信号を受信し、その指示信号に対応する処理を行う。ＬＣＤ１６１は、受信した合成画像３０を表示することにより、使用者によって指示入力された事を、撮影した原画像１９の輝度変化を検出する事で検知することができる。
【０１９８】
（ロック機能処理）
また、血管位置提示装置１において、輝度変化検出部１３が輝度変化を複数箇所の輝度調査領域で検出した場合、指示確定開示部１４が特定の処理を行う指示信号を生成してもよい。例えば、輝度変化検出部１３が輝度変化を複数箇所で同時に検出してから、再度輝度変化を複数箇所で同時に検出するまで、指示入力された動作を行わないようにするロック機能を追加する事で、使用者による誤った指示入力を回避する事ができる。以下に、ロック機能について、図１１と図１２を用いて説明する。図１１はロック機能が動作するときの状況を示し、図１２はロック機能の処理手順を示す。
【０１９９】
図１１において、血管位置提示装置１は図２と同じ構成とし、ＬＥＤ１１１〜１１４は図３に示す配置とし、使用者の手によってＣＣＤカメラ１２１が塞がれ、原画像１９内のＬＥＤ１１１〜１１４の光像が消えることで、全てのアイコンが同時に指示されたことを示している。また、ＬＣＤ１６１に表示しているアイコン２７１からアイコン２７４の色を変えており、当該装置１がロック動作に入っていることを示している。
【０２００】
なお、図２に示す装置構成は、図３（ａ）に示す装置構成と同じ装置構成であり、このロック機能は、図３（ａ）、図４（ａ）および図５（ａ）のＬＥＤ１１１〜１１４を遮ることで発生する輝度値の減少を検出して指示入力を判断するような装置構成の場合に有効である。
【０２０１】
次に、ロック動作の処理手順であるステップＳ０１０について、図１２を用いて説明する。ロック動作を追加した当該装置１では、ステップＳ００１とステップＳ０１２からなり、ステップＳ００１は初期化処理を示し、図７に示す当該装置１の初期化処理を示しているステップＳ００１と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ０１０とステップＳ０１２１からステップＳ０１３０からなるステップＳ０１２は通常処理を示す。ステップＳ０１０のロック動作の処理は、図７に示す当該装置１の通常処理を示しているステップＳ００２に、ステップＳ０１０１、ステップＳ０１０２、ステップＳ０１０３、ステップＳ０１０４からなるステップＳ０１０を追加することで実行できる。そして、このステップＳ０１０を除く他のステップは図７でのステップＳ００２中の処理手順と同じ処理を行っており、ステップＳ０１２１はステップＳ００２１、ステップＳ０１２２はステップＳ００２２、ステップＳ０１２３はステップＳ００２３、ステップＳ０１２４はステップＳ００２４、ステップＳ０１２５はステップＳ００２５、ステップＳ０１２６はステップＳ００２６、ステップＳ０１２７はステップＳ００２７、ステップＳ０１２８はステップＳ００２８、ステップＳ０１２９はステップＳ００２９、ステップＳ０１３０はステップＳ００３０、と同じであるので、説明を省略する。
【０２０２】
以下、ステップＳ０１０１からステップＳ０１０４からなるステップＳ０１０のロック動作の処理に関して詳細に説明する。
ステップＳ０１０１では、指示確定開示部１４の指示動作制御部１４１において、輝度変化検出部１３が複数の輝度調査領域において同時に輝度変化を検出したか否かを判断する。この判断は、輝度変化モニタ部１３３から受信した輝度変化情報２２の各信号線のアクティブ状態を調べることで行い、アクティブ状態の信号線が複数あった場合、ステップＳ０１０２へ進み、信号線が単一であった場合は、ステップＳ０１０４へ進む。
【０２０３】
ステップＳ０１０２では、指示確定開示部１４がロック機能の有効と無効を示す指示信号であるロック信号のレベルを反転する。このロック信号のレベルの反転により、複数個所の輝度変化の度に、ロック機能の有効と無効を切り替える。なお、ロック信号は０と１で示すデジタル値であり、０はロック機能の無効を、１はロック機能の有効を示す。具体的には、指示確定開示部１４の指示動作制御部１４１が、輝度変化検出部１３から受信した輝度変化情報２２の複数の信号線がアクティブ状態であることから、ロック機能を有効にするという指示信号であるロック信号のレベルを反転する。そして、指示動作制御部１４１は、この反転された状態を記憶し、さらに、指示確定開示部１４のアイコン画像編集部１４２へロック信号の状態を知らせるように変更した指示検出信号２６を送信する。
【０２０４】
ステップＳ０１０３では、指示確定開示部１４が、ロック信号の内容に応じてアイコン画像２７を編集する。そして、編集したアイコン画像２７は、画像処理部１５において、加工画像２８に合成され、ＬＣＤ１６１に表示される。なお、アイコン画像２７の編集は、例えば、ロック機能が有効であると認識した場合、全てのアイコン２７１〜２７４の色を灰色にしたアイコン画像２７を生成し、ロック機能が無効であると認識した場合、元のアイコン２７１〜２７４の色に戻したアイコン画像２７を生成する。
【０２０５】
ステップＳ０１０４では、指示確定開示部１４が、ロック信号を調べて動作中であるか否か判断する。指示確定開示部１４の指示動作制御部１４１が、記憶したロック信号が１でありアクティブ状態であると判断した場合、ステップＳ０１２４に進み、指示入力に対する動作を実行しないようにする。一方、ロック信号が０でありアクティブ状態でないと判断した場合、ステップＳ０１２８に進み、指示入力に対する指示信号を生成し、指示動作を行う。
【０２０６】
以上のステップによって、ステップＳ０１０１で輝度変化検出部１３が複数の輝度変化を検出したと判断すると、ステップＳ０１０２で指示確定開示部１４が、ロック機能が有効中であるか否かを示すロック信号をセットする。次に、ステップＳ０１０３でアイコン画像２７を編集し使用者にロック機能が有効中であるか否かを知らせる。さらに、ステップＳ０１０４で輝度変化検出部１３が再度複数の輝度変化を検出するまで、その後のステップＳ０１２８を行わないこととし、ロック機能を動作させる。
【０２０７】
これにより、使用者が誤って、複数の指示入力に相当する動作を行った場合であっても、複数の動作が同時に行われることを防ぐ、すなわち使用者による不明確な指示入力による動作を自動的に停止することができる。この結果、使用者が誤って指示入力した場合の誤作動を防ぐことが可能になり、装置の誤操作に対する不安を軽減することも可能になる。
【０２０８】
［血管位置提示装置３］
次に、本発明の実施形態における血管位置提示装置３について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３は、血管位置提示装置３の機能的構成を示すブロック図である。
【０２０９】
図４（ａ）や図５（ａ）に示す装置構成のように、ＬＥＤ１１１〜１１４が発した光を対象物の腕に反射させ、その反射光をＣＣＤカメラ１２１が撮影し原画像１９を生成する場合、人毎に異なる腕の丸みなどによって反射光の位置がずれる。これに伴い、原画像１９内の反射光の像の位置がずれ、ＬＣＤ１６１に表示しているアイコン２７１〜２７４の表示座標領域の中心位置と一致しなくなる。このため、使用者がＬＣＤ１６１に表示されているアイコン２７１〜２７４を見ながら指示入力する際、アイコン２７１〜２７４の表示座標領域内にある反射光が正しく遮れず、輝度変化を確実に検出することができなくなる。そこで、このような問題に対し、予め輝度変化を検出する輝度調査領域が、ＬＥＤ１１１〜１１４の光像がずれても確実に入るように大きく設定されている。そして、血管位置提示装置３の初期化処理の際に、輝度調査領域内の各ＬＥＤ１１１〜１１４の光像の中心座標をそれぞれ求め、求めた中心座標を用いてアイコン画像２７内の各アイコン２７１〜２７４の表示座標を修正する処理を追加する。
【０２１０】
これにより、血管位置提示装置３では、表示部１６に表示している各アイコン２７１〜２７４の中心位置で輝度変化を検出できるようにアイコン２７１〜２７４の座標を修正することができる。したがって、使用者によって指示入力された際に、確実に輝度変化を検出することが可能になる。
【０２１１】
図１３に示す血管位置提示装置３は、発光部１１と、画像取得部１２と、光量点灯制御部１３１、基準輝度設定部３２２、輝度変化モニタ部１３３からなる輝度変化検出部３２と、指示動作制御部１４１、アイコン画像編集部３３２からなる指示確定開示部３３と、加工画像生成部１５１、合成画像生成部１５２からなる画像処理部１５と、表示部１６とを備えている。なお、血管位置提示装置１、４〜６について説明したものと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
【０２１２】
血管位置提示装置３が上記実施形態に対して異なるところは、基準輝度設定部３２２が、基準輝度値２１を設定する処理、原画像１９における各輝度調査領域内の発光部１１の光像の中心座標を求める処理、をそれぞれ行い、求めた中心座標を中心座標信号３１としてアイコン画像編集部３３２に送信する。また、アイコン画像編集部３３２は、指示動作制御部１４１が生成した指示信号の内容に応じたアイコン画像２７を生成する処理、受信した中心座標信号３１を用いてアイコン画像２７内の各アイコンの表示座標を修正したアイコン画像２７を生成する処理、をそれぞれ行う。
【０２１３】
次に、図１４を用いて、アイコン２７１〜２７４の表示座標を修正する処理手順について説明する。図１４は、図１３に示す血管位置提示装置３が行う処理手順を示す。図１４に示す処理手順は、ステップＳ１０１とステップＳ１０２を有し、ステップＳ１０１１からステップＳ１０１６からなるステップＳ１０１は初期化処理である。また、ステップＳ１０２１からステップＳ１０３０からなるステップＳ１０２は通常処理である。上記実施形態の処理と異なる点は、ステップＳ１０１内に、アイコン座標の修正を行うステップＳ１０１５が追加され、ステップＳ１０１６では、修正されたアイコン座標に基づき、アイコン画像を生成する点である。そして、ステップＳ１０１５とステップＳ１０１６とを除く他のステップは、図７に示す処理手順と同じ処理を行っている。すなわち、ステップＳ１０１１はステップＳ００１１、ステップＳ１０１２はステップＳ００１２、ステップＳ１０１３はステップＳ００１３、ステップＳ１０１４はステップＳ００１４、ステップＳ１０２１はステップＳ００２１、ステップＳ１０２２はステップＳ００２２、ステップＳ１０２３はステップＳ００２３、ステップＳ１０２４はステップＳ００２４、ステップＳ１０２５はステップＳ００２５、ステップＳ１０２６はステップＳ００２６、ステップＳ１０２７はステップＳ００２７、ステップＳ１０２８はステップＳ００２８、ステップＳ１０２９はステップＳ００２９、ステップＳ１０３０はステップＳ００３０、と同じであるので、説明を省略する。
【０２１４】
以下、ステップＳ１０１５１〜ステップＳ１０１５３からなるステップＳ１０１５のアイコン座標の修正処理に関して詳細に説明する。
ステップＳ１０１５１では、輝度変化検出部３２の基準輝度設定部３２２が、原画像１９内の各輝度調査領域において、所定の輝度値より高い輝度値を持つ画素の座標の領域を抽出する。このようにして抽出した高輝度領域は発光部１１であるＬＥＤ１１１〜１１４の光像であり、略円形となっている。なお、ここで用いる所定の輝度値は、ステップＳ１０１４において設定される基準輝度値である、基準輝度範囲の最小値、または、発光輝度平均値、または、輝度変化の閾値を用いればよい。
【０２１５】
ステップＳ１０１５２では、基準輝度設定部３２２が、各輝度調査領域で抽出した高輝度領域のＸ、Ｙ座標で表される中心座標を算出し、この算出した各中心座標を中心座標信号３１として指示確定開示部３３のアイコン画像編集部３３２へ送信する。なお、中心座標は、高輝度領域の重心位置とし、中心座標のＸ座標は、高輝度領域に含まれる画素のＸ座標を全て足し合わせた値を高輝度領域の画素数で割ることで求め、中心座標のＹ座標は、高輝度領域に含まれる画素のＹ座標を全て足し合わせた値を高輝度領域の画素数で割ることで求める。
【０２１６】
ステップＳ１０１５３では、指示確定開示部３３のアイコン画像編集部３３２が、輝度変化検出部３２から受信した中心座標信号３１に応じて、予め設定されているアイコン画像２７上におけるアイコンの中心座標を示すアイコンの座標を修正し、修正したアイコン座標を記憶する。なお、このアイコン座標の修正は、予め設定されているアイコンの座標を、受信した中心座標信号３１の中心座標に置き換えることで行う。
【０２１７】
ステップＳ１０１６では、修正したアイコンの座標を用いて、図７のステップＳ００１５と同様にしてアイコン画像２７を生成する。
以上のように、血管位置提示装置３では、アイコンの中心位置と発光部１１であるＬＥＤ１１１〜１１４の光像の中心位置とを一致させることによって、使用者によって確実に指示入力され、さらに、輝度変化を確実に検出することができる。
【０２１８】
なお、本発明は血管位置提示装置１、３〜６は、上記構成に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２１９】
本発明にかかる生体情報取得装置は、動作や手を識別せずに、輝度値が変化したことを検出するだけで指示入力することができるという効果を奏するので、非接触の指示入力装置として広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置の機能的構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、図１に示す血管位置提示装置およびその周辺を示す斜視図。（ｂ）は、図２（ａ）に示す血管位置提示装置の一部を示す下面図。
【図３】（ａ）は、図２に示す血管位置提示装置を示す側面図。（ｂ）は、図２に示す血管位置提示装置を示す正面図。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置の変形例を示す側面図。（ｂ）は、図４（ａ）に示す血管位置提示装置を示す正面図。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置の変形例を示す側面図。（ｂ）は、図５（ａ）に示す血管位置提示装置を示す正面図。
【図６】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置の変形例を示す側面図。（ｂ）は、図６（ａ）に示す血管位置提示装置を示す正面図。
【図７】図１に示す血管位置提示装置の処理手順を示すフローチャート図。
【図８】（ａ）は、図７に示す処理手順の初期化処理を説明するための原画像を示す図。（ｂ）は、無光状態において撮影した原画像内の輝度調査領域における輝度値から作成した輝度分布図。  （ｃ）は、ＬＥＤ光量を増加した状態の原画像内の輝度調査領域における輝度値から作成した輝度分布図。
【図９】（ａ）は、図３（ａ）に示す装置構成において取得された原画像を示す図。（ｂ）は、図９（ａ）に示す原画像が取得された時にＬＣＤに表示されている合成画像を示す図。  （ｃ）は、図３（ａ）に示す装置構成において、指示動作が行われた後の合成画像を示す図。  （ｄ）は、図５（ａ）に示す装置構成において取得された原画像を示す図。（ｅ）は、図９（ｄ）に示す原画像が取得された時にＬＣＤに表示されている合成画像を示す図。
【図１０】（ａ）は、輝度変化が発生していない時の輝度調査領域の輝度分布を示す図。（ｂ）は、輝度変化が発生している時の輝度調査領域の輝度分布を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態においてロック機能が動作する状況を示す斜視図。
【図１２】図１１に示す血管位置提示装置におけるロック機能の処理手順を示すフローチャート図。
【図１３】本発明の一実施形態に係る血管位置提示装置の機能的構成を示すブロック図。
【図１４】図１３に示す血管位置提示装置の処理手順を示すフローチャート図。
【図１５】従来のジェスチャ認識システムの概要を説明する模式図。
【符号の説明】
【０２２１】
１      血管位置提示装置
２ａ    ヘッド部
２ｂ    ベルト
２ｃ    アーム部
２ｄ    リフレクタ
３      血管位置提示装置
４      血管位置提示装置
５      血管位置提示装置
６      血管位置提示装置
１１    発光部
１１１  ＬＥＤ
１１２  ＬＥＤ
１１３  ＬＥＤ
１１４  ＬＥＤ
１２    画像取得部
１２１  ＣＣＤカメラ
１３    輝度変化検出部
１３１  光量点灯制御部
１３２  基準輝度設定部
１３３  輝度変化モニタ部
１４    指示確定開示部
１４１  指示動作制御部
１４２  アイコン画像編集部
１４３  音声出力部（音出力部）
１５    画像処理部
１５１  加工画像生成部
１５２  合成画像生成部
１６    表示部
１６１  ＬＣＤ
１７    発光制御信号
１８    タイミング制御信号
１９    原画像
２０    輝度制御信号
２１    基準輝度値
２２    輝度変化情報
２３    輝度変化座標情報
２４    光量を変更する指示信号
２５    原画像を変更する指示信号
２６    指示検出信号
２７    アイコン画像
２７１  アイコン
２７２  アイコン
２７３  アイコン
２７４  アイコン
２８    加工画像
２９    加工指示終了信号
３０    合成画像
３１    中心座標信号
３２    輝度変化検出部
３２２  基準輝度設定部
３３    指示確定開示部
３３２  アイコン画像編集部
４１    指示入力する人
４２    ビデオカメラ
４３    オンスクリーン
５１    ハンドアイコン
５２    機械制御アイコン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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