JP4023469B2

JP4023469B2 - 方向指示装置

Info

Publication number: JP4023469B2
Application number: JP2004114916A
Authority: JP
Inventors: 英樹田中
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: JP2005301541A; US20050226477A1; CN1680903A; CN100454221C

Description

この発明は、携帯電話、ノートパソコン等の表示部に表示される画像の位置を指示するポインタなどの方向を決定する方向指示装置に関する。

携帯電話などの携帯情報端末において、表示画面上でポインタ（カーソル）を移動させるためのポインティングデバイスとして、例えば携帯情報端末の外ケースにポインティングデバイス（指プレート、撮像素子、集光レンズ、発光デバイスから構成されるもの）が配置され、指プレートの外面に当てられた指先の指紋などの模様を撮像素子で撮像するようにし、指先を指プレートに当てながら移動させると、撮像素子で撮像される画像が変化し、その変化方向に応じた方向に、かつその変化量に応じた距離だけ表示画面に表示されるポインタを移動させるようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、パソコンなどのキーボード上の少なくとも１つのキー（ホームポジションキー）の内部空間に、当該キーに載置された人差し指の指紋を撮像するためのカメラ部と、指紋を照明する発光ダイオードとを設け、当該キーに置いた人差し指を動かすと、動きの方向と動きの量が検出され、この動きの方向と動きの量より求められる動きベクトル情報に応じてポインタを動かすようにした技術がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−６２９８３号公報特許第３３９４４５７号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、ポインタを動かすのに指先を指プレートに当てながら移動させているため、表示画面が小さく、指先の１回の移動でポインタを表示画面の端から端まで移動させることができるときは問題ないが、表示画面が大きく、指先の１回の移動でポインタを希望する位置まで移動させることができない場合は、指先を指プレート上で同方向に繰り返し移動させる必要がある。このとき、指先を指プレートから一旦離し、改めて指先を指プレートに接触させながら移動させることを繰り返さなければならない。反対に、ポインタを希望の位置まで移動させるのに指先の１回の移動で済むようにするためには、指プレートを大きくする必要があるが、携帯電話などの携帯型情報端末ではスペースが限られており、そのような余裕が無く、大きな指プレートを設ければ、携帯型情報端末の小型化、薄型化ができなくなる。このような問題点は、特許文献２記載の技術でも同様に相当する。

この発明は、そのような問題点に着目してなされたもので、できる限り省スペースでありながら方向指示を簡単且つ確実に行うことができる方向指示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の方向指示装置は、指を接触させる基準エリアを有し、この基準エリアに接触させた指の指紋を入力する指紋入力部と、基準指紋として予め指紋を登録しておく指紋登録部と、指紋入力部で入力された入力指紋と当該入力指紋に対応して予め指紋登録部に登録されている基準指紋とを比較し、入力指紋と基準指紋との一致部分を検出する指紋認証部と、指紋認証部の検出結果に基づいて指示方向を決定する制御部とを備え、制御部は、ユーザが基準エリアに接触させた指を変位させたときに、基準エリアと変位後の接触エリアとの重合部分の基準エリアに対する偏り方向を指示方向とすることを特徴とする。

この方向指示装置は、指紋認証機能を用いて指示方向を決定するものである。すなわち、制御部は、ユーザが基準エリアに接触させた指を変位させたときに、基準エリアと変位後の接触エリアとの重合部分の基準エリアに対する偏り方向を指示方向とする。

この方向指示装置では、入力指紋が指紋登録部に登録されている基準指紋であるかどうか、すなわち入力指紋が指紋登録部に登録されている基準指紋の中に存在するかどうか、入力指紋と基準指紋とを照合する通常の指紋認証機能を利用し、その指紋認証のときに行われる入力指紋と基準指紋との照合において、入力指紋と基準指紋とのどの部分が一致するかを検出し、この検出結果に基づいて指示方向を決定するようにしている。これにより、上記特許文献１，２記載の技術のように指を指紋認証用のセンサ部（指プレートやキー）に接触させたまま移動させる必要が無くなり、省スペースでありながら方向指示を容易且つ確実に行うことが可能となる。

また、制御部は、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分である場合には、その一致部分の面積の増減に基づいてクリック入力の有無を決定することが好ましい。

更に、ポインタを表示可能な表示部を備え、制御部は決定した指示方向に応じてポインタ（カーソル）の移動方向を制御することが好適である。

本発明によれば、指を指紋認証用のセンサ部に接触させたまま移動させなくても方向指示が可能であり、しかも指紋認証部の指紋認証機能を用いるので（指紋認証と方向指示を兼用するので）方向指示のためのスペースを別途設ける必要がなく、省スペースでありながら方向指示を簡単且つ確実に行うことができる。

以下、実施の形態により、この発明を更に詳細に説明する。

その実施形態に係る方向指示装置を備えた携帯型情報端末の構成例を図１にブロック図で示す。この携帯型情報端末は、ＣＰＵ（制御部）１と、ＲＯＭ２と、ＲＡＭ３と、指紋認証部４と、指紋登録部５と、表示部６と、ポインティングデバイス部（指紋入力部）７とを備える。

制御部１は、ＲＯＭ２に記憶されたプログラムに従い、この端末を構成する各部を統括制御する。また、制御部１は、指紋認証部４の検出結果に基づいて指示方向を決定する機能を有する。

ＲＯＭ２は、この端末全体の動作を制御するためのプログラム等を記憶する。ＲＡＭ３は、制御部１による制御に必要なデータ及び制御動作時に一時記憶が必要なデータ等を記憶する。

指紋認証部４は、ポインティングデバイス部７の後記基準エリア２０に置かれた指の指紋を読み取る機能、この読取指紋（入力指紋）と当該入力指紋に対応して予め指紋登録部５に登録されている基準指紋とを比較し、入力指紋と基準指紋との一致部分を検出する機能などを有する。指紋登録部５は、基準指紋として予めユーザの任意の指（例えば人差し指）の指紋をポインティングデバイス部７より登録しておくためのものである。

表示部６は、各種画像や画像の位置を指定するポインタ等を表示する。この表示部６としては、ＬＣＤ（液晶表示装置）やＥＬＤ（エレクトロルミネセンス表示装置）が用いられる。ポインティングデバイス部７は、指（指先）を接触させて当該指先の指紋を入力する指紋入力部であり、指紋認証用のセンサ部を方向指示のためのポインティングデバイスとして兼用するものである。

このように構成した携帯型情報端末としては、例えば図２に示すような携帯電話１０がある。図２の携帯電話１０は、表示部６と、指紋認証用のセンサ部をポインティングデバイスとして兼用するポインティングデバイス部７とを有する。

次に、そのような携帯型情報端末において、ポインティングデバイス部７を用いた指示方向の決定原理について図３を参照して説明する。

図３に示すポインティングデバイス部７において、その中央付近が指先Ｆを接触させる基準エリア２０（点線で囲んだ領域）とし、その基準エリア２０に指先Ｆを接触させることで指紋が入力される。基準エリア２０は、ユーザが分かり易いようにその位置を例えばポインティングデバイス部７に点線で示しておく。

方向指示の場合、ポインティングデバイス部７の基準エリア２０に指先Ｆを接触させ、指先Ｆの指紋を入力すると、入力指紋と当該入力指紋に対応する基準指紋（予め指紋登録部５に登録されている基準指紋）とを比較し、入力指紋と基準指紋との一致部分を検出する。この入力指紋と基準指紋との一致部分の検出は、次のように行われる。

ユーザが最初に基準エリア２０に指先Ｆを接触させることにより、入力指紋と基準指紋との比較及び一致部分の検出が行われた後、ユーザが指先Ｆを基準エリア２０に接触させた状態から上下左右のいずれかの方向に少し変位させると、指先Ｆの入力指紋と基準指紋との一致部分が変化する。例えば、基準エリア２０に接触させた指先Ｆを上方向に変位させると、ポインティングデバイス部７と指先Ｆとの接触エリア２１（実線で囲んだ領域）が上方向に変位する。すると、基準エリア２０と接触エリア２１との重合部分（入力指紋と基準指紋との一致部分）３１（斜線領域）が図３の「上」に示すようになる。

つまり、最初は接触エリア２１は基準エリア２０とほぼ同じ位置にあり、入力指紋と基準指紋とはほぼ全体にわたって一致していたが、指先Ｆを上方向に変位させたことにより、重合部分３１が基準エリア２０の上方向に偏って変化する。この重合部分３１の変化方向を検出し、この変化方向である「上」方向を指先Ｆによる指示方向とする。

同様に例えば、基準エリア２０に接触させた指先Ｆを左方向に変位させると、ポインティングデバイス部７と指先Ｆとの接触エリア２３が左方向に変位する。すると、基準エリア２０と接触エリア２３との重合部分３３が図３の「左」に示すようになる。これにより、重合部分３３が基準エリア２０の左方向に偏って変化する。この重合部分３３の変化方向を検出し、この変化方向である「左」方向を指先Ｆによる指示方向とする。

指先Ｆを下方向や右方向に変位させたときも同様にして、それぞれ重合部分３２，３４が基準エリア２０の下方向、右方向に偏って変化するので、「下」方向、「右」方向を指先Ｆによる指示方向とする。

一方、指先Ｆを基準エリア２０に接触させたまま上下左右のいずれの方向にも変位させない場合は、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分となる。すなわち、基準エリア２０と接触エリアとの重合部分が変化しない。このときは、双方の指紋の一致部分の面積の増減に基づいてクリック入力の有無が決定される。具体的には、クリック入力有りのときは図３の左下に示す「クリック」と決定され、クリック入力無しのときは図３の右下に示す「入力中止」と決定される。

クリック入力有りは、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分のまま、その一致部分の面積が増減した場合である。具体的に、双方の指紋の一致部分が中央部分のまま、その一致部分の面積が増加するように変化した場合、クリック入力の押し込み操作（図３の左下に示す状態であり、接触エリア２５が基準エリア２０より大きくなった状態）であると決定し、双方の指紋の一致部分が中央部分のまま、その一致部分の面積が減少するように変化した場合、押し込み操作の解除操作であると決定する。すなわち、双方の指紋の一致部分が中央部分のまま、その一致部分の面積が増加するように変化した後、減少するように変化した場合、それを１回のクリック入力であると決定する。

ここで、入力指紋と基準指紋との一致部分の面積が変化（増減）したか否かの判定では、面積が所定量以上変化したか否かの判定を行う。すなわち、面積の所定量以上の変化があった場合のみ、面積の増減があったと判定する。所定量に満たない変化では面積が増減したと判定されないため、誤入力（クリック入力の有無の誤認）を防止することができる。なお、一致部分の面積の増減判定には、時間的基準を含めることもできる。すなわち、所定時間以内に所定量以上の面積の増減があったか否かを判定するようにしてもよい。

クリック入力無しは、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分のまま、その一致部分の面積が変化（増減）しない場合である。この場合は、指先Ｆが基準エリア２０に単に接触された状態であって、上下左右のいずれの方向にも指示されていない状態（図３の右下に示す状態であり、接触エリア２５が基準エリア２０とほぼ等しい状態）であると決定する。つまり、方向指示もクリックも何もしていない状態であると決定する。

次に、そのような指示方向の決定原理を採用した携帯型情報端末の方向指示に係る動作について、図４のフロー図を参照して説明する。但し、ここでは、指紋認証モードと方向入力モードがあり、指紋認証モードは入力指紋が指紋登録部５に登録されている基準指紋であるか否か、つまり入力指紋が指紋登録部５に登録されている基準指紋の中に存在するかどうかを判定するものであるが、本発明とは直接関係ないので詳細は省略する。方向入力モードは、前記したように、指紋認証機能を用いて指示方向を決定するものである。また、指紋認証モードと方向入力モードは、例えばキーにより切り換え可能としておく。更に、ユーザは、当該携帯型情報端末を使用するに先立ち、予め任意の指先（例えば人差し指の指先）の指紋をポインティングデバイス部７より指紋登録部５に登録しておく。

まずステップＳＴ１において、方向入力モードかどうか判定し、方向入力モードでないときは、当該処理を終了する。方向入力モードであるときは、ステップＳＴ２において、前掲のように指先Ｆがポインティングデバイス部７の基準エリア２０に正しく置かれているか判定する。正しく置かれていないときは、ステップＳＴ３において、例えば表示部６に「基準エリアに正しく置いて下さい」を表示し、正しく置かれるまで、ステップＳＴ２，ＳＴ３を繰り返す。

指先Ｆが基準エリア２０に正しく置かれたときは、ステップＳＴ３をスキップしてステップＳＴ４において、基準エリア２０に置かれた指先Ｆの指紋を指紋認証部４により読み取る。次いで、ステップＳＴ５において、入力指紋（読取指紋）と当該入力指紋に対応して予め指紋登録部５に登録されている基準指紋とを照合し、入力指紋と基準指紋との一致部分を検出する。この入力指紋と基準指紋との一致部分については、前記したとおりである。

ステップＳＴ５の検出の結果、入力指紋と基準指紋との一致部分について、まずステップＳＴ６において、基準指紋の上部分が一致しているか（重合部分が基準エリア２０の上部分であるか）判定する。この判定がＹＥＳのときは、ステップＳＴ１０において、「上」入力とする。すなわち、重合部分３１が基準エリア２０の上方向に偏って変化したので、この重合部分３１の変化方向である「上」方向を指先Ｆによる指示方向とし、当該処理を終了する。

ステップＳＴ６の判定がＮＯのときは、ステップＳＴ７において、基準指紋の下部分が一致しているか（重合部分が基準エリア２０の下部分であるか）判定する。この判定がＹＥＳのときは、ステップＳＴ１１において、「下」入力とする。すなわち、重合部分３２が基準エリア２０の下方向に偏って変化したので、この重合部分３２の変化方向である「下」方向を指先Ｆによる指示方向とし、当該処理を終了する。

ステップＳＴ７の判定がＮＯのときは、ステップＳＴ８において、基準指紋の左部分が一致しているか（重合部分が基準エリア２０の左部分であるか）判定する。この判定がＹＥＳのときは、ステップＳＴ１２において、「左」入力とする。すなわち、重合部分３３が基準エリア２０の左方向に偏って変化したので、この重合部分３３の変化方向である「左」方向を指先Ｆによる指示方向とし、当該処理を終了する。

ステップＳＴ８の判定がＮＯのときは、ステップＳＴ９において、基準指紋の右部分が一致しているか（重合部分が基準エリア２０の右部分であるか）判定する。この判定がＹＥＳのときは、ステップＳＴ１３において、「右」入力とする。すなわち、重合部分３４が基準エリア２０の右方向に偏って変化したので、この重合部分３４の変化方向である「右」方向を指先Ｆによる指示方向とし、当該処理を終了する。

ステップＳＴ９の判定がＮＯのときは、ステップＳＴ１４において、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分であるか（重合部分が変化していないか）判定する。この判定がＮＯのときは、当該処理を終了する。

ステップＳＴ１４の判定がＹＥＳのときは、ステップＳＴ１５において、双方の指紋の一致部分の面積が増減したか否か判定する。増減したときは、ステップＳＴ１６において、「クリック」入力とする。すなわち、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分のまま、その一致部分の面積が増加するように変化した後に減少するように変化したので、１回のクリック入力であると判定し、当該処理を終了する。

一方、一致部分の面積が増減しないときは、ステップＳＴ１７において、「入力中止」とする。すなわち、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分のまま、その一致部分の面積が変化（増減）しないので、指先Ｆを基準エリア２０に単に接触させたままと判定し、当該処理を終了する。この場合、方向指示もクリックも何もしていないことになる。

図４のフロー図のような処理により決定される指示方向は、具体的には図２のような携帯電話１０では、表示部６に表示されるポインタを移動させるのに利用される。例えば図４のフロー図において、「上」入力としたときは、ポインタを現在位置から上方向に移動させ、「左」入力としたときは、ポインタを現在位置から左方向に移動させる。また、「クリック」入力としたときは、ポインタが現在指示する位置を確定する。つまり、ポインタがメニューを指示しているときはそのメニューを選択決定したものとする。「入力中止」としたときは、ポインタを現在位置で停止させておく以外は何もしない。

ポインタの移動は、指先Ｆを指示方向に一定時間（例えば２〜３秒）変位させたままとしたときは、連続して行われるものとし、その一定時間よりも短いときは、１単位ずつ行われるものとするのがよい。これにより、ポインタを希望位置まで早く動かしたり、少しずつ動かしたり、ユーザの利便性が良くなる。

また、上記実施形態では、指示方向を「上」「下」「左」「右」の４方向としているが、「左上」「右上」「左下」「右下」を加えた８方向としてもよい。「左上」「右上」「左下」「右下」の指示方向の決定は、上記と同じ原理に基づいて行えばよい。

実施形態に係る方向指示装置を備えた携帯型情報端末の構成例を示すブロック図である。同携帯型情報端末としての携帯電話の概略平面図である。同携帯型情報端末においてポインティングデバイス部を用いた指示方向の決定原理を説明する図である。同携帯型情報端末の方向指示に係る動作を示すフロー図である。

符号の説明

１制御部（ＣＰＵ）
２ＲＯＭ
３ＲＡＭ
４指紋認証部
５指紋登録部
６表示部
７ポインティングデバイス部
１０携帯電話
２０基準エリア
２１〜２６接触エリア
３１〜３６重合部分（入力指紋と基準指紋との一致部分）
Ｆ指先

Claims

指を接触させる基準エリアを有し、この基準エリアに接触させた指の指紋を入力する指紋入力部と、
基準指紋として予め指紋を登録しておく指紋登録部と、
指紋入力部で入力された入力指紋と当該入力指紋に対応して予め指紋登録部に登録されている基準指紋とを比較し、入力指紋と基準指紋との一致部分を検出する指紋認証部と、指紋認証部の検出結果に基づいて指示方向を決定する制御部とを備え、
制御部は、ユーザが基準エリアに接触させた指を変位させたときに、基準エリアと変位後の接触エリアとの重合部分の基準エリアに対する偏り方向を指示方向とすることを特徴とする方向指示装置。
制御部は、入力指紋と基準指紋との一致部分が双方の指紋の中央部分である場合には、その一致部分の面積の増減に基づいてクリック入力の有無を決定することを特徴とする請求項１記載の方向指示装置。
ポインタを表示可能な表示部を備え、制御部は決定した指示方向に応じてポインタの移動方向を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の方向指示装置。