JP4208200B2 - ポインティングデバイス - Google Patents

Description

本発明は、指を用いてコンピュータに指令を与え、指の動きに応じた方向に表示画面上のポインタ（カーソル）を移動させるためのポインティングデバイスに関し、特に、小型で連続的な入力と、ユーザ照合とを行なうことが可能なポインティングデバイスに関する。

小型携帯情報端末の中でも特に携帯電話において、指紋による指の動きに応じた方向に表示画面上のポインタ（カーソル）を移動させるためのポインティングデバイスが現在、開発されている。

前述のポインティングデバイスとして、指先と接する部分に特殊な形状の指プレートを用いることにより、指先の位置を容易に検出することと、小型化の両立した技術が特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている。

最近では、前述のポインティングデバイスにさらにユーザ照合の機能を加えたものも開発されている。

図１１は、従来のポインティングデバイス１０の構成を示すブロック図である。

図１１を参照して、ポインティングデバイス１０は、指紋画像読取部１０１と、制御部１１９と、記憶部１３０とを備える。

指紋画像読取部１０１は、所定時間（たとえば、３３ミリ秒）毎に、ユーザの指紋を画像として読み取る。以下においては、指紋画像読取部１０１により読み取られた画像を読取指紋画像とも称する。

記憶部１３０は、指紋画像読取部１０１が読み取った読取指紋画像を記憶する。また、記憶部１３０には、ユーザ照合するための指紋の画像（以下においては、照合指紋画像とも称する）が予め記憶されている。照合指紋画像は、ユーザが予め登録しておいた指紋の画像である。

制御部１１９は、指紋照合部１０７と、相関値演算部１０４と、データ変換部１０５とを含む。

指紋照合部１０７は、指紋画像読取部１０１により読み取られた読取指紋画像と照合指紋画像とに基づいてユーザ照合を行なう。

相関値演算部１０４は、記憶部１３０に記憶されている読取指紋画像（以下においては、移動前読取指紋画像とも称する）と、記憶部１３０に読取指紋画像が記憶された後（たとえば、数フレーム後）に指紋画像読取部１０１により読み取られた読取指紋画像（以下においては、移動後読取指紋画像とも称する）とを比較する。相関値演算部１０４は、当該比較により、ユーザの指の動作に基づく画像相関値（たとえば、移動ベクトル値）を演算する。

ポインティングデバイス１０は、さらに、表示制御部１０６と、表示部１１０とを備える。

データ変換部１０５は、相関値演算部１０４により算出された移動ベクトル値に基づいて、表示制御部１０６に所定の動作を行なわせるための出力値に変換する。

表示制御部１０６は、データ変換部１０５から出力された出力値に基づいて、表示部１１０に表示されている、ポインタ（カーソル）等を移動表示させる制御を行なう。
特開２００２−６２９８３号公報

特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術では、特殊な形状の指プレートで指紋センサを覆う必要があり，小型化には限界があった。

また、特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術では、特別なセンサ装置が必要であり、低コスト化に限度があった。

また、特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術では、指プレートのガイド形状に応じて、上下左右の方向が限定されるため、ガイド以外の方向に対して、容易にカーソルを動かすことができない。

また、特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術では、取得された指紋画像と、１または数フレーム前の指紋画像とに対して、一般的な画像処理技術である画像相関値をそのまま計算し画像の動きを算出する方法を行なっている。

この方法では、指紋センサで取得された画像をそのまま用いて、動き検出を行っているため、画像相関値を演算するための演算時間が多く必要であり、リアルタイムに指の動きに応じて表示画面上のポインタ（カーソル）を移動させることができない可能性がある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、低コストで、操作感のよいポインティングデバイスを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明のある局面に従うと、ポインティングデバイスは、画像情報を取得するセンサと、所定時間毎に、センサにより取得された画像情報に基づく画像に対し、空間分解能を下げ、濃淡の分解能を高めた比較画像を生成する画像生成部と、画像生成部が生成した複数の比較画像のうち、第１の比較画像を記憶する記憶部と、複数の比較画像のうち、第１の比較画像より後に画像生成部が生成した第２の比較画像内の所定領域と、第１の比較画像内の所定領域との相関関係を示す相関値を演算する相関値演算部と、相関値からユーザの動作を検出し、動作をコンピュータへの出力値に変換するデータ変換部とを備える。

好ましくは、ポインティングデバイスは、画像を表示する表示部と、出力値に応じて、表示部でポインタを移動させる表示制御部とをさらに備える。

好ましくは、センサは、画像情報を２値画像として取得し、画像生成部は、２値画像を複数の領域に分割し、複数の領域の各々が有する複数の画素値に基づいて変換画素値を計算し、計算した複数の変換画素値の各々を、対応する領域の画素値とした比較画像を生成する。

好ましくは、センサは、画像情報として、指紋あるいは指紋に由来する指紋画像情報を取得する。

好ましくは、ポインティングデバイスは、指紋画像情報と、予め記憶された指紋データとの照合を行うための指紋照合部をさらに備える。

好ましくは、センサの画像情報読取方式は、静電容量式、光学式、または感圧式である。

本発明に係るポインティングデバイスは、画像情報を取得するセンサと、所定時間毎に、センサにより取得された画像情報に基づく画像に対し、空間分解能を下げ、濃淡の分解能を高めた比較画像を生成する画像生成部とを備える。画像生成部が生成した複数の比較画像のうち、第１の比較画像内の所定領域と、第１の比較画像より後に生成した第２の比較画像内の所定領域との相関関係を示す相関値を演算する。したがって、相関値を演算するための演算量を大幅に削減することができる。その結果、安価な演算プロセッサを用いても、十分にポインティングデバイスとしての機能をさせることができる。その結果、低コストなポインティングデバイスを提供することができる。

また、本発明に係るポインティングデバイスは、センサは、画像情報を２値画像として取得し、画像生成部は、２値画像を複数の領域に分割し、複数の領域の各々が有する複数の画素値に基づいて変換画素値を計算し、計算した複数の変換画素値の各々を、対応する領域の画素値とした比較画像を生成する。したがって、センサに、画像情報を２値画像として取得できる安価なものを使用することができるので、低コストなポインティングデバイスを提供することができる。

また、本発明に係るポインティングデバイスは、指紋画像情報と、予め記憶された指紋データとの照合を行うための指紋照合部をさらに備える。したがって、指紋による個人照合機能と、ポインティングデバイスの機能とを１つのデバイスで行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態におけるポインティングデバイス１００の外観図である。

図１を参照して、ポインティングデバイス１００は、表示部１１０と、指紋センサ１２０とを備える。

表示部１１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electro luminescence Display）、ドットマトリクス等その他の画像表示方式の表示機器のいずれであってもよい。

指紋センサ１２０は、ユーザの指の指紋を検出する機能を有する。

図２は、指紋センサ１２０の詳細な構成を示す図である。本発明においては、センサの一例として、静電容量方式の構成を示す。なお、本発明においては、指紋センサは、静電容量方式に限定されることなく、光学式、感圧式などであっても良い。

図２を参照して、指紋センサ１２０は、電極群２１０と、電極群２１０を覆うように電極群２１０の上方に設けられた保護膜２００とを含む。

電極群２１０は、行列状に配列された電極２１１．１，２１１．２，・・・，２１１．ｎを有する。以下においては、電極２１１．１，２１１．２，・・・，２１１．ｎを総括的に電極２１１とも称する。

電極２１１は、保護膜２００の上に載置された、たとえば、指の指紋の凹凸（保護膜２００と指の表面との距離）によって帯電する電荷量が異なる特性を有する。指紋の溝の（凹)部分が載置された電極２１１の帯電量は、指紋の山の（凸）部分が載置された電極２１１の帯電量よりも少なくなる。

電極２１１に帯電した電荷を電荷量に応じて、たとえば、電圧値に変換し、当該電圧値をデジタル値に変換することで、指紋の画像が得られる。

図３は、本発明におけるポインティングデバイス１００を上方から示した図である。

図３を参照して、ユーザは、指紋センサ１２０上で、指を動かすことにより、表示部１１０内でポインタを移動表示させることができる。以下においては、指紋センサ１２０に対し、矢印Ａの方向を上方向、矢印Ａと反対の方向を下方向、矢印Ｂの方向を右方向、矢印Ｂと反対の左方向とも称する。

表示部１１０において、左下の位置Ｐ１を原点とし、Ｘ方向の座標をＸ座標とし、Ｙ方向の座標をＹ座標とする。

図４は、ポインティングデバイス１００の構成を示すブロック図である。

図４を参照して、ポインティングデバイス１００は、指紋画像読取部１０１と、制御部１２５と、記憶部１３０とを備える。

指紋画像読取部１０１は、前述した指紋センサ１２０である。指紋画像読取部１０１は、所定時間（たとえば、３３ミリ秒）毎に、ユーザの指紋を白黒の２値で表した画像（以下においては、読取指紋２値画像とも称する。）として読み取る。

記憶部１３０は、ユーザの指紋を画像化したものであって、前述した照合指紋画像が予め記憶されている。記憶部１３０は、電源を供給されなくてもデータを保持可能な媒体（たとえば、フラッシュメモリ）である。

すなわち、記憶部１３０は、記憶の消去・書き込みを何度でも行えるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、電気的に内容を書き換えることができるＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、紫外線を使って記憶内容の消去・再書き込みを何度でも行えるＵＶ−ＥＰＲＯＭ（Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory）、その他、不揮発的にデータを記憶保持可能な構成を有する回路のいずれであってもよい。

また、記憶部１３０は、データを一時的に記憶可能なＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）、ダブルデータレートモードという高速なデータ転送機能を持ったＳＤＲＡＭであるＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ（Double Data Rate SDRAM）、Rambus社が開発した高速インターフェース技術を採用したＤＲＡＭであるＲＤＲＡＭ（Rambus Dynamic Random Access Memory）、Ｄｉｒｅｃｔ−ＲＤＲＡＭ（Direct Rambus Dynamic Random Access Memory）、その他、データを揮発的に記憶保持可能な構成を有する回路のいずれであってもよい。

制御部１２５は、指紋照合部１０７と、比較画像生成部１０２とを含む。

指紋照合部１０７は、指紋画像読取部１０１により読み取られた読取指紋２値画像と照合指紋画像とが一致するか否かを判定する。指紋照合部１０７により、読取指紋２値画像と照合指紋画像とが一致すると判定されると、ユーザは、ポインティングデバイス１００を使用可能となる。一方、指紋照合部１０７により、読取指紋２値画像と照合指紋画像とが一致しないと判定されると、ユーザは、ポインティングデバイス１００を使用することはできない。

比較画像生成部１０２は、指紋画像読取部１０１が、順次、読み取った読取指紋２値画像に基づいて、空間分解能を下げ、濃淡の分解能を高めた画像（以下においては、比較画像とも称する）を、順次、生成する。ここで、空間分解能を下げるとは、画像の縦横の解像度を下げることである。また、濃淡の分解能を高めるとは、画像の濃淡を２段階で表現していたものを、たとえば、５段階で表現することである。

比較画像生成部１０２は、順次、生成した比較画像を記憶部１３０に上書き記憶させる。

図５は、比較画像生成部１０２によって処理される前の画像と、処理後の画像とを示した図である。

図５（Ａ）は、指紋画像読取部１０１により読み取られた読取指紋２値画像３００を示す。

図６は、比較画像生成部１０２によって処理される前の画像と、処理後の画像を説明するための図である。

図６（Ａ）は、読取指紋２値画像３００を示す図である。読取指紋２値画像３００は、図５（Ａ）に示した読取指紋２値画像３００を、画素単位で白と黒で表現している状態を示す。なお、白は、画素値が“０”、黒は、画素値が“１”であるとする。

読取指紋２値画像３００は、たとえば、横１６画素、縦１６画素からなる２５６個の画素を有する画像であるとする。また、左上の座標を（０，０）、右下の座標を（１６，１６）とする。なお、読取指紋２値画像３００は、横１６ドット、縦１６ドットに限定されることなく、サイズは任意である。読取指紋２値画像３００は、たとえば、横２５６ドット、縦２５６ドットの画像であってもよい。

図６（Ｂ）は、比較画像生成部１０２によって、読取指紋２値画像３００の空間分解能が下げられ、濃淡の分解能が高められた比較画像３００Ａを示す画像である。

比較画像３００Ａは、読取指紋２値画像３００内の、縦２画素、横２画素からなる４画素を１つの領域（たとえば、領域Ｒ０）（以下においては、分割領域とも称する）とし、１つの分割領域（領域Ｒ０）を比較画像３００Ａの１画素（画素Ｒ００）に置き換え、１画素毎に濃淡の分解能を高めた画像である。具体的には、読取指紋２値画像３００内の複数の分割領域の各々毎に、画素値（以下においては、領域内画素値とも称する）の合計が計算され、計算された画素値に基づいて、比較画像３００Ａが生成される。

読取指紋２値画像３００内の分割領域（たとえば、領域Ｒ０）の４画素すべてが白の場合は、領域内画素値は“０”とする。読取指紋２値画像３００内の分割領域の４画素のうち、１画素が黒の場合は、領域内画素値は“１” とする。

読取指紋２値画像３００内の分割領域の４画素のうち、２画素が黒の場合は、領域内画素値は“２” とする。読取指紋２値画像３００内の分割領域の４画素のうち、３画素が黒の場合は、領域内画素値は“３” とする。読取指紋２値画像３００内の分割領域の４画素のうち、４画素が黒の場合は、領域内画素値は“４” とする。

したがって、比較画像生成部１０２は、上記計算により、図６（Ａ）の読取指紋２値画像３００に基づいて、図６（Ｂ）の比較画像３００Ａを生成する。比較画像３００Ａは、横８画素、縦８画素からなる６４個の画素を有する画像となる。以下においては、比較画像３００Ａが比較画像生成部１０２により生成された時刻を時刻ｔ１と称する。

なお、分割領域のサイズは、縦２画素、横２画素に限定されることなく、サイズは任意である。１つの領域のサイズは、たとえば、縦４画素、横４画素であってもよい。

再び、図５を参照して、図５（Ｂ）は、図６（Ｂ）の比較画像３００Ａを、画像として表示した図である。

図５（Ｃ）は、記憶部１３０に比較画像３００Ａが記憶された後（たとえば、数フレーム後）に、指紋画像読取部１０１により読み取られた読取指紋２値画像３１０を示す。

図５（Ｄ）は、読取指紋２値画像３１０に基づいて、比較画像生成部１０２が生成した比較画像３１０Ａを示す。

再び、図４を参照して、制御部１２５は、さらに、相関値演算部１０４を含む。

相関値演算部１０４は、記憶部１３０に記憶されている比較画像３００Ａと、比較画像３００Ａより後に比較画像生成部１０２が生成した比較画像３１０Ａとを比較する。相関値演算部１０４は、当該比較により、ユーザの指の動作に基づく移動ベクトル値、移動量などの画像相関値を演算する。以下においては、相関値演算部１０４が画像相関値を演算する処理を相関値演算処理とも称する。また、比較画像３１０Ａが比較画像生成部１０２により生成された時刻を時刻ｔ２と称する。

図７は、相関値演算処理のフローチャートである。

図７を参照して、ステップＳ１００では、相関値演算部１０４が、記憶部１３０に記憶されている比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）を読み出す。そして、相関値演算部１０４は、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内に領域Ｒ１の設定を行なう。

図８は、比較画像に設定された領域を示す図である。

図８（Ａ）は、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内に設定された領域Ｒ１を示す図である。なお、図８（Ａ）においては、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内の左上に領域Ｒ１を設定した図を示しているが、領域Ｒ１の位置は、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内のどこであってもよく、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内の真中であってもよい。

再び、図７を参照して、ステップＳ１００の処理の後、ステップＳ１１０の処理が行なわれる。

ステップＳ１１０では、比較画像生成部１０２が生成した比較画像３１０Ａ（ＩＭＧ）内に領域Ｒ２の設定が行なわれる。

再び、図８を参照して、図８（Ｂ）は、比較画像３１０Ａ（ＩＭＧ）内に設定された領域Ｒ２を示す図である。領域Ｒ２は、領域Ｒ１と同じサイズである。なお、領域Ｒ１，Ｒ２の縦方向のサイズをｈ、横方向のサイズをｗとする。領域Ｒ２は、最初に、比較画像３１０Ａ（ＩＭＧ）内の左上に設定される。なお、本実施の形態においては、領域Ｒ１，Ｒ２の形状を矩形にしているが、本発明は、これに限定されない。領域Ｒ１，Ｒ２の形状は、たとえば、円、楕円、ひし型などであってもよい。

再び、図７を参照して、ステップＳ１１０の処理の後、ステップＳ１１２の処理が行なわれる。

ステップＳ１１２では、相関値演算部１０４により、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）内の領域Ｒ１と、比較画像３１０Ａ（ＩＭＧ）内の領域Ｒ２とのパターンマッチングが行なわれる。パターンマッチングは、以下の（１）式に基づいて行なわれる。

Ｃ１（ｓ，ｔ）は、（１）式に基づく類似度値を示し、類似度値が高い程、値が大きくなる。（ｓ，ｔ）は、領域Ｒ２の座標を示す。領域Ｒ２の座標の初期値は、（０，０）である。Ｖ０は、比較画像３００Ａ（ＣＰＩＭＧ）および比較画像３１０Ａ（ＩＭＧ）のうち、最も大きい画素値である。本実施の形態においては、Ｖ０は、“４”であるとする。Ｒ１（ｘ，ｙ）は、領域Ｒ１の座標（ｘ，ｙ）における画素値である。Ｒ２（ｓ＋ｘ，ｔ＋ｙ）は、領域Ｒ２の座標（ｓ＋ｘ，ｔ＋ｙ）における画素値である。また、ｈ＝４、ｗ＝４であるとする。

まず、類似度値Ｃ１（０，０）を、（１）式に基づいて計算する。このとき、Ｒ２の座標は（０，０）である。（１）式により、領域Ｒ１内の画素値と、領域Ｒ２の画素値との類似度値が算出される。その後、ステップＳ１１４の処理が行なわれる。なお、本実施の形態では、読取指紋２値画像３００の代わりに、画素数が４分の１の比較画像を使用しているため、類似度値の算出処理も、４分の１になる。

なお、パターンマッチングを行なう式は、（１）式に限定されることなく、たとえば、以下の（２）式であってもよい。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２により算出した類似度値が、記憶部１３０に記憶されている類似度値より大きいか否かが判定される。記憶部１３０には、類似度値の初期値として“０”が記憶されている。したがって、最初にステップＳ１１４の処理が行なわれるときは、ステップＳ１１４により、ステップＳ１１２により算出した類似度値が、記憶部１３０に記憶されている類似度値より大きいと判定され、ステップＳ１１６の処理が行なわれる。

ステップＳ１１６では、相関値演算部１０４が、ステップＳ１１２において算出された類似度値および算出された類似度値に対応する領域Ｒ２の座標値を記憶部１３０に上書き記憶させる。その後、ステップＳ１１８の処理が行なわれる。

ステップＳ１１８では、類似度値を全て算出したか否かが判定される。最初に、ステップＳ１１８の処理が行なわれるときは、１つしか類似度値を算出していないので、再度、ステップＳ１１０の処理が行なわれる。

ステップＳ１１０では、比較画像３１０Ａ内に領域Ｒ２の設定が行なわれる。領域Ｒ２は、ステップＳ１１０の処理毎に、比較画像３１０Ａ内の左上から、右（Ｘ）方向に１画素ずつ、移動するよう設定される。

なお、領域Ｒ２が、比較画像３１０Ａ内の右端まで移動したら、領域Ｒ２は、下（Ｙ）方向に１画素移動した位置であって、左端の位置（座標値（０，１））に設定される。その後、領域Ｒ２は、ステップＳ１１０の処理毎に、再度、右（Ｘ）方向に１画素ずつ、移動するように設定される。領域Ｒ２は、上記の処理が繰返し行なわれることにより、最終的に、比較画像３１０Ａ内の右下に設定される。ステップＳ１１０の後、前述したステップＳ１１２の処理が行なわれる。

ステップＳ１１２では、前述した処理と同様な処理が行なわれるので詳細な説明は繰り返さない。その後、ステップＳ１１４の処理が行なわれる。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１２により算出した類似度値が、記憶部１３０に記憶されている類似度値より大きいか否かが判定される。ステップＳ１１４により、ステップＳ１１２により算出した類似度値が、記憶部１３０に記憶されている類似度値より大きいと判定されると、前述したステップＳ１１６の処理が行なわれる。一方、ステップＳ１１４により、ステップＳ１１２により算出した類似度値が、記憶部１３０に記憶されている類似度値より大きくないと判定されると、ステップＳ１１８の処理が行なわれる。

上記のステップＳ１１０，１１２，１１４，１１６の処理が、ステップＳ１１８の条件を満たすまで、繰返し行なわれることにより、記憶部１３０には、類似度値の最大値（以下においては、最大類似度値とも称する）および最大類似度値に対応する領域Ｒ２の座標値が記憶される。なお、本実施の形態では、読取指紋２値画像３００の代わりに、画素数が４分の１の比較画像を使用しているため、ステップＳ１１０，１１２，１１４，１１６の処理を繰返し行なう回数も、読取指紋２値画像３００を使用した場合に比べ、４分の１になる。

ステップＳ１１８の条件を満たすと、ステップＳ１２０の処理が行なわれる。

ステップＳ１２０の処理では、記憶部１３０に記憶された最大類似度値に対応する領域Ｒ２の座標値（以下においては、最大類似座標値とも称する）に基づいて、移動ベクトル値の算出処理が行なわれる。

図９は、移動ベクトル値の算出処理を説明するための図である。

図９（Ａ）は、比較画像３００Ａ内に設定された領域Ｒ１を示す図である。なお、図９（Ａ）は、図８（Ａ）と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

図９（Ｂ）は、最大類似座標値に領域Ｒ２を示した図である。なお、最大類似座標値に配置された領域Ｒ２を最大類似領域Ｍ１とも称する。

したがって、以下の（３）式により、移動ベクトル値を算出することができる。

Ｖｉ＝（Ｖｉｘ、Ｖｉｙ）＝（Ｍｉｘ−Ｒｉｘ、Ｍｉｙ−Ｒｉｙ） ・・・（３）
Ｍｉｘは、最大類似座標値のｘ座標値を示す。Ｍｉｙは、最大類似座標値のｙ座標値を示す。Ｒｉｘは、領域Ｒ１のｘ座標値を示す。Ｒｉｙは、領域Ｒ１のｙ座標値を示す。

再び、図７を参照して、ステップＳ１２０の処理の後、ステップＳ１２２の処理が行なわれる。

ステップＳ１２２では、ステップＳ１２０で算出した移動ベクトル値の保存処理が行なわれる。具体的には、相関値演算部１０４が、記憶部１３０に移動ベクトル値を記憶させる。以上により、相関値演算処理が終了する。

再び、図４を参照して、制御部１２５は、データ変換部１０５を含む。ポインティングデバイス１００は、さらに、表示制御部１０６と、表示部１１０とを備える。

相関値演算部１０４は、記憶部１３０に記憶させた移動ベクトル値を読出し、データ変換部１０５へ出力する。データ変換部１０５は、相関値演算部１０４により算出された移動ベクトル値に基づいて、表示制御部１０６に所定の動作を行なわせるための出力値に変換する。

表示制御部１０６は、データ変換部１０５から出力された出力値に基づいて、表示部１１０に表示されている、ポインタ（カーソル）等を移動表示させる制御を行なう。

以上説明したように、本実施の形態においては、指紋画像読取部１０１が、順次、読み取った読取指紋２値画像に基づいて、空間分解能を下げ、濃淡の分解能を高めた比較画像を利用することにより、読取指紋２値画像をそのまま利用するよりも、移動ベクトルを算出するための演算量を大幅に削減することができる。

したがって、制御部１２５に安価な演算プロセッサを用いても、十分にポインティングデバイスとしての機能をさせることができる。その結果、低コストなポインティングデバイスを提供することができる。

また、本発明では、指紋画像読取部１０１は、画像情報を２値画像として取得できる安価なセンサであればよいので、低コストなポインティングデバイスを提供することができる。

なお、本発明によれば、特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術のように、特別なセンサ装置が必要なく、低コストなポインティングデバイスを提供することができる。

また、本発明によれば、特開２００２−６２９８３号公報（特許文献１）に開示されている技術のように、指プレート等を用いないので、操作感のよいポインティングデバイスを提供することができる。

また、本発明によれば、指紋による個人照合機能と、ポインティングデバイスの機能とを１つのデバイスで行なうことができる。

なお、本実施の形態では、指紋照合部１０７、比較画像生成部１０２、相関値演算部１０４、データ変換部１０５は、１つの制御部１２５に含まれるとしているが、これに限定されることなく、その構成は任意である。たとえば、指紋照合部１０７、比較画像生成部１０２、相関値演算部１０４およびデータ変換部１０５の各々は、別々のプロセッサであってもよい。

＜第１の実施の形態の変形例＞
第１の実施の形態では、ポインティングデバイス１００に表示部１１０が備えられている構成としたが、これに限定されず、ポインティングデバイス１００は、表示部１１０を備えなくてもよい。本発明における、ポインティングデバイスは、パーソナルコンピュータ（以下においては、ＰＣ（Personal Computer）も称する）に接続可能なインタフェースであってもよい。

図１０は、ＰＣ１６０に接続されたポインティングデバイス１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、図１０には、説明のため、ＰＣ１６０と、表示部１１５も示している。

図１０を参照して、ポインティングデバイス１００Ａは、図４のポインティングデバイス１００と比較して、表示制御部１０６を備えない点と、表示部１１０を備えない点とが異なる。また、ポインティングデバイス１００Ａは、ポインティングデバイス１００と比較して、通信部１０９を備える点が異なる。

ポインティングデバイス１００Ａは、通信部１０９を介して、ＰＣ１６０と接続されている。ＰＣ１６０は、表示部１１５に接続されている。表示部１１５は、ＰＣ１６０の処理に基づいた画像を表示する。なお、表示部１１５は、前述した表示部１１０と同様な構成を有するので詳細な説明は繰り返さない。それ以外の構成は、ポインティングデバイス１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。

次に、ポインティングデバイス１００Ａにおいて、ポインティングデバイス１００と異なる部分の動作について説明する。

データ変換部１０５は、相関値演算部１０４により算出された移動ベクトル値に基づいて、ＰＣ１６０に所定の動作を行なわせるための出力値に変換する。データ変換部１０５は、通信部１０９へ出力値を出力する。

通信部１０９は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）１．１、ＵＳＢ２．０、その他シリアル転送を行なう通信用インターフェースのいずれであってもよい。

また、通信部１０９は、セントロニクス仕様、ＩＥＥＥ１２８４（Institute of Electrical and Electronic Engineers 1284）、その他パラレル転送を行なう通信用インターフェースのいずれであってもよい。

また、通信部１０９は、ＩＥＥＥ１３９４、その他ＳＣＳＩ規格を利用した通信用インターフェースのいずれであってもよい。

通信部１０９は、データ変換部１０５から入力された出力値をＰＣ１６０へ出力する。

ＰＣ１６０は、通信部１０９から出力された出力値に基づいて、表示部１１５に表示されている、ポインタ（カーソル）等を移動表示させる制御を行なう。

以上説明したように、ポインティングデバイス１００Ａは、ＰＣ１６０に接続可能なインタフェースとしても動作する。このポインティングデバイス１００Ａの構成においても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

第１の実施の形態におけるポインティングデバイスの外観図である。 指紋センサの詳細な構成を示す図である。 本発明におけるポインティングデバイスを上方から示した図である。 ポインティングデバイスの構成を示すブロック図である。 比較画像生成部によって処理される前の画像と、処理後の画像とを示した図である。 比較画像生成部によって処理される前の画像と、処理後の画像を説明するための図である。 相関値演算処理のフローチャートである。 比較画像に設定された領域を示す図である。 移動ベクトル値の算出処理を説明するための図である。 ＰＣに接続されたポインティングデバイスの構成を示すブロック図である。 従来のポインティングデバイスの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ ポインティングデバイス、１０１ 指紋画像読取部、１０２ 比較画像生成部、１０４ 相関値演算部、１０７ 指紋照合部、１１０ 表示部、１２０ 指紋センサ、１２５ 制御部、１３０ 記憶部。

Claims (6)

1. 画像情報を取得するセンサと、
   所定時間毎に、前記センサにより取得された前記画像情報に基づく画像に対し、空間分解能を下げ、濃淡の分解能を高めた比較画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部が生成した複数の前記比較画像のうち、第１の比較画像を記憶する記憶部と、
   前記複数の比較画像のうち、前記第１の比較画像より後に前記画像生成部が生成した第２の比較画像内の所定領域と、前記第１の比較画像内の所定領域との相関関係を示す相関値を演算する相関値演算部と、
   前記相関値からユーザの動作を検出し、前記動作をコンピュータへの出力値に変換するデータ変換部とを備える、ポインティングデバイス。
2. 画像を表示する表示部と、
   前記出力値に応じて、前記表示部でポインタを移動させる表示制御部とをさらに備える、請求項１に記載のポインティングデバイス。
3. 前記センサは、前記画像情報を２値画像として取得し、
   前記画像生成部は、前記２値画像を複数の領域に分割し、前記複数の領域の各々が有する複数の画素値に基づいて変換画素値を計算し、計算した複数の前記変換画素値の各々を、対応する領域の画素値とした前記比較画像を生成する、請求項１または請求項２に記載のポインティングデバイス。
4. 前記センサは、画像情報として、指紋あるいは指紋に由来する指紋画像情報を取得する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のポインティングデバイス。
5. 前記指紋画像情報と、予め記憶された指紋データとの照合を行うための指紋照合部をさらに備える、請求項４に記載のポインティングデバイス。
6. 前記センサの画像情報読取方式は、静電容量式、光学式、または感圧式である、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のポインティングデバイス。

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