JP2018190258A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体情報を利用して機器を制御する制御装置おいて、ユーザーの意思とユーザーの行動に基づいて機器を制御し、ユーザーの意思に反した誤操作を防止すること。
【解決手段】ユーザーの生体情報に基づいて機器を制御する制御装置であって、前記制御装置はユーザーの生体情報を取得する生体情報取得部を有し、前記生体情報取得部からの情報に基づいてユーザーによる第１の意思の有無を検知する意思検知部を有し、前記意思検知部の検知結果と、ユーザーによる前記機器の操作に基づいて、前記ユーザーによる前記操作内容を有効もしくは無効にすることを決定する決定部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体情報を機器の制御に利用した制御装置に関する。

近年、指紋や虹彩などの人間の身体的な特徴である生体情報を用いて個人を認証し、ドアを解錠する等のハードウェア制御を行う技術が進歩してきた。またこのような生体情報を用いて、パスワード入力に代わる技術を利用した製品も徐々に市場に出始めている。そしてゲーム機器やメガネ型端末などのウェアラブル機器においては、視線や手を使ったジェスチャーで操作するデバイスも存在する。

特許文献１には、表示されたアイコンを、利用者が注視することにより、スイッチの操作を可能とする技術が開示されている。

また、特許文献２には、脳波・筋電・眼電などを検出することにより、スイッチの操作を可能とする技術が開示されている。

また、特許文献３には、ゲーム等でディスプレイを見ながら行われるユーザーのジェスチャーを撮影した画像から、ユーザーの指示ポイントを抽出することで、ジェスチャーによる操作入力を容易にする技術が開示されている。

特開平１１−７３２７４号公報 特開平１０−２０７５９２号公報 特開２０１２−１３７９８９号公報

特許文献１には視線によってスイッチ操作する技術が開示されているが、スイッチ操作を行う意思の考慮までは言及されていない。よってスイッチ操作を行う意思が無くても、ユーザーが視線を送ってしまうとスイッチ操作が実行されてしまう可能性があるという課題があった。

また特許文献２は、脳波・筋電・眼電などの生体信号を制御信号として機器に入力して、掃引表示されているソフトウエアスイッチと制御信号との論理積出力を意識的に得る技術である。これによって選択的にスイッチ操作が行える。しかし、スイッチを操作する意識を持たずに特定の動作を行った場合であっても制御信号に対応する生体信号が人体から出力されてしまう場合がある。この場合は機器の誤作動に繋がるが、これについては言及されておらず課題であった。

また特許文献３は、ユーザーのジェスチャーを３次元的にセンサで認識し、そのジェスチャーが何を指示しているものかを判定する技術が開示されている。ゲーム中などで使用環境が限られた場合は問題ないが、日常生活の中で使用しようとすると、同じジェスチャーでも意味が異なる場合が多くある。このとき、ジェスチャーを行ったユーザーの意思を確認するところまでは言及していない。

そこで、本発明は、生体情報を利用して機器を制御する制御装置おいて、ユーザーの意思とユーザーの行動に基づいて機器を制御し、ユーザーの意思に反した誤操作（機器の誤動作）を防止する制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る制御装置は、
ユーザーの生体情報に基づいて機器を制御する制御装置であって、
前記制御装置はユーザーの生体情報を取得する生体情報取得部を有し、
前記生体情報取得部からの情報に基づいてユーザーによる第１の意思の有無を検知する意思検知部を有し、
前記意思検知部の検知結果と、ユーザーによる前記機器の操作に基づいて、前記ユーザーによる前記操作内容を有効もしくは無効にすることを決定する決定部を有することを特徴としている。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、生体情報を利用して機器を制御する制御装置おいて、ユーザーの意思とユーザーの行動に基づいて機器を制御し、ユーザーの意思に反した誤操作を防止する制御装置を提供できる。

実施例１における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例１における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例２における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例２における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例２における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例３における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例３における本発明の制御装置の概略説明図である。 実施例３における本発明の制御装置の概略説明図である。

本発明の制御装置は以下のような考えに基づいて発明されたものである。

従来、人間の生体情報やジェスチャー（視線を含む）入力により機器を制御する様々なデバイスが市場に出回っている。例えばテレビゲームはジェスチャーによって操作するものがある。また無線遠隔操縦される小型無人ヘリコプターの操縦などには筋電位や脳波を使って操縦するものもある。そして、指紋や虹彩に代表される人間それぞれが持つ固有の生体情報を用いて機器を制御するデバイスも市場に出回っている。例えば指紋や虹彩を撮影することで個人を認証して解錠できるドアや、手の静脈を撮影することで個人を認証してログインできるセキュリティシステムなどがある。

しかしながら、ジェスチャーを例に取ると、機器を制御するために行ったジェスチャーか、日常生活上で行っている行動かは機器は判断できない。そのためユーザーの意思とは無関係に、登録されたジェスチャーが入力されれば機器は動作してしまう。例えば「右手を上にあげる」というジェスチャーによって「前記小型無人ヘリコプターが上昇する」という機能を持つ制御装置であれば、ユーザーの意思にかかわらず、ユーザーが右手を上にあげてしまえば前記小型無人ヘリコプターは上昇してしまう。

また前述の指紋認証でドアを解錠することを例に取ると、指紋さえあれば解錠されてしまう。このため、指紋を偽造される、もしくはユーザーが寝ている（もしくは意識がない）状態で何者かがユーザーの手を指紋センサ上に置くことで解錠できてしまう。

本発明はこのような課題を解決するために考案されたものであり、ユーザーの意思とユーザーの行動に基づいて機器を制御し、ユーザーの意思に反した誤操作（もしくは機器の誤動作）を防止することを目的としている。

ここでいう「生体情報」とは、短い時間によって変化することが少ない各人固有の生体情報や、時間によって変化する（主に波形によって表される）連続的な生体情報が含まれる。

前記「短い時間によって変化することが少ない各人固有の生体情報」とは、例えば、指紋、虹彩、網膜、手の静脈の形状、声紋、顔などが含まれる。これらは各人の成長など、長い時間間隔においては変化する可能性があるが、数分〜数日程度では変化が少ない生体情報である。

また前記「時間によって変化する（主に波形によって表される）連続的な生体情報」とは、例えば、脳波、筋電位、声などが含まれ、ユーザーの意思や動作に関連して時間とともに変化する生体情報である。

ここでは、前記「短い時間によって変化することが少ない各人固有の生体情報」を「固有生体情報」と呼び、前記「時間によって変化する（主に波形によって表される）連続的な生体情報」を「変化生体情報」と呼ぶ。

図１を参照して本発明の制御装置１００の概要を説明する。

本発明の制御装置１００は、生体情報取得部１１０を有している。前記生体情報取得部１１０は、更に意思検知部１２１と決定部１２２を有している。そしてユーザーが操作（制御）しようとしている機器としての制御対象機器１３０があるとする。前記制御対象機器１３０にはボタン等の物理的な操作部材、もしくはジェスチャー入力するためのカメラを有した入力部１３１を有している（もしくは操作部材としての脳波や指紋等を検知する各種センサなどでもよい）。そして不図示のＣＰＵなど実際の機器の機能を発現する部分を含んだ制御部１３２を有している。

例えば、制御対象機器１３０として、ボタンを押すことで照明が点灯／消灯するような機器とする。入力部１３１は操作部材としてボタンとなる。生体情報取得部１１０は脳波検出器であるとする。前記脳波検出器から得られたユーザーの脳波波形に基づいて前記意思検知部１２１が前記第１の意思の有無を検知する。決定部１２２は前記意思検知部で前記第１の意思が検知され、かつユーザーが前記機器を操作した場合は、前記決定部がユーザーによる機器操作内容を有効にする事を決定する。また、ユーザーによる前記機器操作があった場合でも、前記第１の意思の検知が無かった場合は、前記決定部がユーザーによる機器操作内容を無効にする事を決定する。もしくは、ユーザー以外による機器操作（第３者による操作や、落下や引っ掛かりによる誤操作も含む）があった場合でも前記第１の意思の検知が無かった場合は、前記決定部が前記機器操作内容を無効にする事を決定する。

前記第１の意思は、「操作しよう（この例ではボタンを押そう）」という意思に限定せず、ある特定の脳波波形が検出された時に前記意思検知部が「第１の意思が有る」と判断するようにしても良い。また、事前にどのような脳波波形が得られたときに第１の意思とするかをユーザーが制御装置１００内の不図示の記憶部に登録しておいても良い。

本発明の制御装置１００を含めたユーザーの行う機器（この例では前記照明機器）の操作フローを図２を参照して説明する。

まずユーザーは前記照明機器（制御対象機器１３０）のスイッチ（前記入力部１３１）を用いて操作を行う。スイッチとは、物理的にボタンを押す、もしくはタッチパネルを操作する、指紋センサに指を置く、登録したジェスチャーを行うなどである。そのとき制御装置１００は生体情報取得部１１０においてユーザーの生体情報を取得する。この例における生体情報とはユーザーの前述のように脳波情報であり「変化生体情報」に対応する。脳波情報を取得するためには、例えば電極を頭皮上に配置することで脳波波形を読み取るものでよく、このような技術が従来から存在するため、ここでの詳しい説明は省略する。

そして前記生体情報に基づいて、意思検知部１２１は第１の意思（例えば前記照明機器を操作しよう、もしくは照明を点灯／消灯させよう、という意思）を検知する。もしここで前記第１の意思を検知できれば、前記決定部１２２は、前記ユーザーの操作内容を有効するための信号を制御装置１００から前記照明機器（制御対象機器１３０（もしくは制御部１３２））へ送信する。または、ここで前記第１の意思を検知できなければ、前記決定部１２２は、前記ユーザーの操作内容を無効するための信号を制御装置１００から前記照明機器（制御対象機器１３０（もしくは制御部１３２））へ送信する。もしくは有効にする場合だけ前記信号を制御装置１００から前記照明機器（制御対象機器１３０（もしくは制御部１３２））へ送信し、信号が送信されない場合は前記操作内容が無効であると判断しても良い。またはその逆でもよい。このようにユーザーの生体情報に基づいてユーザーの意思を検知し、ユーザーが行った機器への操作を有効にするか無効にするかを決定する。この例では、ユーザーによるスイッチ操作の後に前記第１の意思の有無を検知しているが、順序はこの限りではなく、この逆もしくは同時でも良い。しかし、前記第１の意思を検知してから前記機器をユーザーが操作する場合は、前記第１の意思を検知してからユーザーが操作するまでの時間があいてしまうと本発明の趣旨から外れてしまう。よってその場合は前記第１の意思を検知してから数秒、長くとも５秒以内に前記機器をユーザーが操作しなかった場合は、いったん前記第１の意思の検知をリセットし、再度検知し直すようにすることが好ましい。

また、上記のように前記意思検知部１２１で検知する前記第１の意思は、変化生体情報に基づいて検知されると良い。こうすることで、ユーザーの内面からの情報によって検知することができるため、第三者によってユーザーの知らないうちに操作させられてしまう可能性が低くなるため好ましい。

以上のような概略構成にすることで、従来の課題を解決したのが本発明である。

図３を参照して本発明の制御装置１００の概要を説明する。実施例１と説明が重複する部分は省略する。

本実施例と前記実施例１との違いは、前記生体情報取得部１１０には、第１の変化生体情報取得部１１１と第２の変化生体情報取得部１１２を有する点である。他の構成は実施例１と同様である。

本実施例での制御対象機器１３０はカメラとし、前記第１の変化生体情報取得部１１１は脳波検出器であるとする。そして前記第２の変化生体情報取得部１１２は筋電位検出器であるとする。筋電位とは筋肉を動かすときに生じる電圧のことである。検出方法の例としては、検出したい筋電位に対応する筋肉の部位付近の皮膚表面に電極を貼り付けて、前記筋肉が運動した際に生じる電位の変化を読み取る。このような方法が従来技術として存在するため、ここでの詳しい説明は省略する。

前記カメラは従来のカメラと同様のものであるが、１点異なる点は、前記制御装置１００からの信号を受けてユーザーの操作を有効もしくは無効にできる点が異なる。ここでのユーザーが操作する例は、図４に示すような前記カメラで撮影する時のシャッターの操作例である。前記シャッター操作は図４に示すようなシャッターボタンを押すことでなされる。前記第１の変化生体情報取得部１１１における脳波検出器では、実施例１と同様に、ユーザーがシャッター操作をする際の意思の有無（本実施例では「撮影しよう」という意思の有無でも良い）を検出する。更に、前記第２の変化生体情報取得部１１２における筋電位検出器では、シャッターボタンを押す際の指の筋電位を検出し、シャッターボタンを押す意思の有無（この場合はシャッターボタンを押す際の指の動作）を検出する。

次にこのような２つの変化生体情報取得部を用いてユーザーの意思の有無を検知する流れを図５を用いて説明する。

まず前記脳波検出器（第１の変化生体情報）で操作しようという意思を検知できたとする（第２の意思を検知）。そして筋電位検出器（第２の変化生体情報）にて自らの意思で指の筋肉を動かしてシャッターボタンを押した時の筋電位と相関が取れたとする（第３の意思を検知）。この場合は、第１の意思が検知できたとして前記決定部はユーザーがシャッター操作をする意思があると決定する。

もしくは、前記脳波検出器で操作しようという意思については検知（第２の意思を検知）できたとする。しかしシャッターボタンが何かに引っ掛かって押されてしまう、または第３者によって押されてしまう場合では、検出される筋電位に前述の場合と相関が取れなくなる。その場合は前記決定部はユーザーがシャッター操作をする意思がないと決定する。

もしくは、前記脳波検出器で操作しようという意思が検知できなければ、前記筋電位検出器でいかなる筋電位が検出されたとしても前記決定部はユーザーがシャッター操作をする意思がないと決定する。

このように、前記変化生体情報取得部１１１と前記変化生体情報取得部１１２で得られる変化生体情報に基づいてユーザーの意思を検出し、前記決定部がユーザーの操作内容を有効にするか無効にするか決定する。

本実施例では前記変化生体情報取得部１１１により検知された意思がユーザーによる第２の意思、前記変化生体情報取得部１１２により検知された意思がユーザーによる第３の意思に対応する。そして、前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて検知されたユーザーの意思が前記第１の意思に対応する。

このように前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて前記第１の意思の有無を検知すると良い。このように複合的な生体情報を用いることでより正確に前記第１の意思の有無を検知することができる。

また、本実施例の変形例としては、制御対象機器１３０がデジタルカメラであった場合、ユーザーの意思のかかわらずシャッターボタンの操作は有効とし、撮影結果の画像を保存するかどうかを前記決定部が決定しても良い。この場合の入力部は、ユーザーが撮影した画像を不図示の記憶媒体に保存するかどうかの操作内容に対応する。この際、画像を保存するためにユーザーにボタン操作を促しても良いし、上記意思の有無を検出し、意思がなければ決定部の決定に従って自動的に画像が削除されるようにしても良い。

以上のような概略構成にすることで、従来の課題を解決したのが本発明である。

図６を参照して本発明の制御装置１００の概要を説明する。実施例１と説明が重複する部分は省略する。

本実施例と前記実施例１との違いは、前記生体情報取得部１１０には、変化生体情報取得部１１３と固有生体情報取得部１１４を有する点である。他の構成は実施例１と同様である。

本実施例での制御対象機器１３０は電動で解錠するドアとし、前記変化生体情報取得部１１３は音声検出器であるとする。そして前記固有生体情報取得部１１４は指紋検出器であるとする。前記音声検出器はユーザーの声を検知する。検出方法の例としては、不図示のマイクから音声を電気信号に変えて声を検出する。また前記指紋検出器においても、細かい電極をセンサ面に配置することで指紋を検出する、もしくはレーザー光を照射して撮像するなどの従来技術が存在するため、ここでの詳しい説明は省略する。

前記電動解錠ドアは従来の電動解錠ドアと同様のものであるが、１点異なる点は、前記制御装置１００からの信号を受けてユーザーの操作を有効もしくは無効にできる点が異なる。

ここでのユーザーが操作する例は、図７（Ａ）に示すような前記電動解錠ドアの解錠操作例である。前記解錠操作は図７（Ｂ）に示すように指紋検出器に指を当てつつ、レバーを押し下げることでなされる。解錠されていれば押し下げたレバーを手前に引くことでドアを開けることができる。

まず前記変化生体情報取得部１１３における前記音声検出器では、あらかじめ登録しておいたユーザーの声を検知することで、ドアを操作をする際の意思の有無を検知する。更に、前記固有生体情報取得部１１４における指紋検出器では、ユーザーの指紋検知し、ユーザーが開けようとしているという意思を検知する。前記音声検出器が検知するユーザーの声は、あらかじめ前記マイクを用いてユーザーの声を不図示の記憶部に収録しておき（合言葉のようなものでもよい）、解錠時のユーザーの声と収録時の声を照合するなどでユーザーの意思を検知しても良い。また指紋についても、同様にあらかじめ登録しておくとよい。

次にこのような２つの生体情報を用いてユーザーの意思の有無を検知する流れを図８を用いて説明する。

まず前記音声検出器（変化生体情報）で解錠しようというユーザーの意思を検知できたとする（第２の意思を検知）。そして指紋検出器（固有生体情報）にて自らの指紋と相関が取れたとする（第３の意思を検知）。この場合は、第１の意思が検知できたとして前記決定部はユーザーがドアを開ける意思があると決定する。

もしくは前記音声検出器で解錠しようという意思を検知（第２の意思を検知）できたとしても、前記レバーが何かに引っ掛かって押し下げられてしまう、もしくは他者によって押し下げられてしまう場合では、あらかじめ登録された指紋との相関が取れなくなるため、その場合は前記決定部はユーザーが解錠操作をする意思がないと決定する。

もしくは前記音声検出器で解錠しようという意思が検知できなければ、前記指紋検出器でいかなる指紋が検出されたとしても前記決定部はユーザーが解錠操作をする意思がないと決定する。

このように、前記変化生体情報取得部１１３と前記固有生体情報取得部１１４で得られる固有生体情報に基づいてユーザーの意思を検知し、前記決定部がユーザーの操作を有効にするか無効にするか決定する。

本実施例では前記変化生体情報取得部１１３により検知された意思がユーザーによる第２の意思、前記固有生体情報取得部１１４により検知された意思がユーザーによる第３の意思に対応する。そして、前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて検知されたユーザーの意思が前記第１の意思に対応する。

このように前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて前記第１の意思の有無を検知すると良い。このように複合的な生体情報を用いることでより正確に前記第１の意思の有無を検知することができる。

また、本実施例の変形例としては、前記固有生体情報として、虹彩、網膜、手の静脈の形状、声紋等を用いても構わない。また、前記変化生体情報として、脳波や筋電位を利用しても構わない。脳波や筋電位を利用するときは実施例１や実施例２で説明した使い方と同じである。このときはセンサーが異なるだけであり、図８に示した処理フローは同じように使用することができる。

以上のような概略構成にすることで、従来の課題を解決したのが本発明である。

また、各実施例の変形例として、前記変化生体情報や前記固有生体情報によって個人を判別することに利用しても構わない。そして前記判別した結果と前記第１の意思の有無に基づいて、前記決定部はユーザーによる前記機器操作内容を有効もしくは無効にする事を決定するとよい。そうすることで、機器を操作できるユーザーを限定することもできるため、ドアの解錠などの利用方法においてセキュリティを更に高めることにもつながるため好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、また、用途も各実施例の機器に限定されず、他の機器の制御や操作に使用しても構わない。その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 制御装置、１３０ 制御対象機器、１１０ 生体情報取得部、
１２１ 意思検知部、１２２ 決定部

Claims (8)

1. ユーザーの生体情報に基づいて機器を制御する制御装置であって、
   前記制御装置はユーザーの生体情報を取得する生体情報取得部を有し、
   前記生体情報取得部からの情報に基づいてユーザーによる第１の意思の有無を検知する意思検知部を有し、
   前記意思検知部の検知結果と、ユーザーによる前記機器の操作に基づいて、前記ユーザーによる前記操作内容を有効もしくは無効にすることを決定する決定部を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記生体情報取得部は、ユーザーの意思や動作に関連して変化する生体情報を取得する変化生体情報取得部を有し、
   前記変化生体情報取得部によって取得した変化生体情報に基づいて前記意思検知部は、ユーザーによる第１の意思の有無を検知することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記生体情報取得部は、ユーザーの意思や動作に関連して変化する生体情報を２種類取得する第１の変化生体情報取得部と第２の変化生体情報取得部を有し、
   前記第１の変化生体情報取得部から得られた変化生体情報に基づいて前記意思検知部は、ユーザーによる第２の意思を検知し、
   前記第２の変化生体情報取得部から得られた変化生体情報に基づいて前記意思検知部は、ユーザーによる第３の意思を検知し、
   前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて第１の意思の有無を検知することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記生体情報取得部は、ユーザーの意思や動作に関連して時間によって変化する生体情報を取得する変化生体情報取得部と
   短い時間によって変化することが少ない各人固有の生体情報を取得する固有生体情報取得部を有し、
   前記変化生体情報取得部から得られた変化生体情報に基づいて前記意思検知部は、ユーザーによる第２の意思を検知し、
   前記固有生体情報取得部から得られた固有生体情報に基づいて前記意思検知部は、ユーザーによる第３の意思を検知し、
   前記第２の意思と前記第３の意思に基づいて第１の意思の有無を検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
5. 前記変化生体情報とは、脳波、筋電位、声のいずれかであることを特徴とする請求項３乃至請求項４の何れか一項に記載の制御装置。
6. 前記固有生体情報とは、指紋、虹彩、網膜、手の静脈の形状、声紋、顔のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
7. 前記変化生体情報に基づいて個人を判別し、前記判別した結果と、前記第１の意思の有無に基づいて、前記決定部はユーザーによる前記機器操作もしくは制御内容を有効にすることを決定することを特徴とする請求項３乃至請求項８の何れか一項に記載の制御装置。
8. 前記固有生体情報に基づいて個人を判別し、前記判別した結果と、前記第１の意思の有無に基づいて、前記決定部はユーザーによる前記機器操作もしくは制御内容を有効にすることを決定することを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の制御装置。