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技術 生体認証装置及び生体認証装置を備える電子機器

出願人 富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社
発明者 小椋悠介
出願日 2016年7月13日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2016-138562
公開日 2018年1月18日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2018-010462
状態 特許登録済
技術分野 生体の呼吸・聴力・形態・血液特性等の測定 イメージ入力 面状発光モジュール
主要キーワード 内部設計 虹彩カメラ 設計意図 固定距離 比較技術 表示器側 虹彩認証処理 反射レンズ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月18日)のものです。
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図面 (10)

課題

虹彩認証装置を搭載した電子機器を小型化すると共に、使用時にIrLEDが塞がれないようにして、虹彩認証を確実に行うことができる電子機器を提供する。

解決手段

筐体5に表示器36を備える電子機器7に虹彩認証装置4を搭載するに際して、表示器36の裏面に位置し、一辺導光板証明用の白色LED22を備えるバックライト20の、白色LED22が設けられた辺の対辺赤外線LED27を設け、赤外線LED27からの光を表示器36からユーザの眼Eに当てて赤外線カメラで読み取ることによって虹彩認証を行うようにし、筐体5の小型化と虹彩認証の読取精度を向上させた。

概要

背景

近年、スマートフォンタブレット等の携帯端末を含む電子機器が普及しているが、電子機器を所有する人(以後ユーザと記す)以外の他人に使わせないようにするために、電子機器に生体認証装置を備えるものがある。そして、生体認証装置の1つとして虹彩認証装置がある。虹彩認証装置を搭載した電子機器は、例えば、図1(a)に示すように、電子機器1の、表示器6の外側の筐体5の一端に、虹彩取得専用の赤外線カメラ(以後、虹彩カメラと記す)2と、赤外線発光ダイオード(以後、IrLEDと記す)3を備えた虹彩認証装置4を搭載している。

虹彩認証装置4が2つのデバイスを搭載している理由は、図1(b)に示すように、人の眼Eの虹彩パターンを取得するにあたり、IrLED3から赤外線を眼Eに向けて照射し、反射光を虹彩カメラ2で撮影するためである。虹彩カメラ2で撮影した画像は虹彩認証装置4(電子機器1に内蔵されている図示されないICを含む)に予め登録されているユーザの虹彩パターンと比較されて、電子機器の使用者がユーザであるか否かが判定される。また、虹彩認証に赤外線を使用する理由は、可視光では眼の角膜で光が反射し、虹彩情報が正確に読み取れないためである。

虹彩認証装置では、前述の2つのデバイスを搭載するため、装置の外形が大きくなる。また、虹彩パターンを取得するためには、図1(b)に示したように、IrLED3からの照射光の範囲に眼Eが位置する必要があるため、虹彩カメラ2の画角とIrLED3の照射範囲が合うように調整する。このため、2つのデバイスには実装位置の制約があり、電子機器1の内部構造の設計自由度が減るという課題がある。更に、ユーザが設計意図とは異なる使い方をした場合、例えば、電子機器1がスマートフォンの場合、スマートフォンのケースにより赤外光の照射部を塞いでしまうと、照射範囲が狭まって認証できないことが考えられる。

概要

虹彩認証装置を搭載した電子機器を小型化すると共に、使用時にIrLEDが塞がれないようにして、虹彩認証を確実に行うことができる電子機器を提供する。筐体5に表示器36を備える電子機器7に虹彩認証装置4を搭載するに際して、表示器36の裏面に位置し、一辺導光板証明用の白色LED22を備えるバックライト20の、白色LED22が設けられた辺の対辺に赤外線LED27を設け、赤外線LED27からの光を表示器36からユーザの眼Eに当てて赤外線カメラで読み取ることによって虹彩認証を行うようにし、筐体5の小型化と虹彩認証の読取精度を向上させた。

目的

特開平6−342146号公報
特開2010−250789号公報
特開2010−287871号公報






1つの側面では、生体を認証するための光を出射する光源と、生体からの反射光を読み取る撮像素子の配置に自由度がある生体認証装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

生体認証結果を表示する表示器を備える生体認証装置であって、前記表示器を裏面から照明する導光板の、対向する辺の一方に設けられて白色光を前記導光板に入射する発光素子と、前記対向する辺の他方、又は前記対向する辺の他方の両側にある辺の前記対向する辺の他方との隣接部に設けられて、前記導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、前記表示器の表示画面の周囲に設けられた赤外線受光部とを備え、前記赤外線発光素子と前記赤外線受光部とで生体認証を行う生体認証装置。

請求項2

筐体に設けられた表示器と、前記表示器の裏面に位置して前記表示器を照明する導光板と、前記導光板の一辺に設けられて前記導光板に光を入射する発光素子と、前記発光素子が設けられた前記導光板の辺から遠い位置に設けられて前記導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、前記表示器の周囲の前記筐体に設けられた赤外線受光部と、前記赤外線発光素子と前記赤外線受光部とで虹彩認証を行う生体認証装置とを備える電子機器

請求項3

前記赤外線発光素子は、前記発光素子が設けられた前記導光板の辺の対辺に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。

請求項4

前記赤外線発光素子は、前記発光素子が設けられた前記導光板の辺の対辺に隣接する辺に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。

請求項5

前記導光板には、前記発光素子が設けられた辺から対辺に向かって次第に前記表示器方向への反射率が高くなる乱反射パターンが形成されていることを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の電子機器。

技術分野

0001

本出願は生体認証装置及び生体認証装置を備える電子機器に関する。

背景技術

0002

近年、スマートフォンタブレット等の携帯端末を含む電子機器が普及しているが、電子機器を所有する人(以後ユーザと記す)以外の他人に使わせないようにするために、電子機器に生体認証装置を備えるものがある。そして、生体認証装置の1つとして虹彩認証装置がある。虹彩認証装置を搭載した電子機器は、例えば、図1(a)に示すように、電子機器1の、表示器6の外側の筐体5の一端に、虹彩取得専用の赤外線カメラ(以後、虹彩カメラと記す)2と、赤外線発光ダイオード(以後、IrLEDと記す)3を備えた虹彩認証装置4を搭載している。

0003

虹彩認証装置4が2つのデバイスを搭載している理由は、図1(b)に示すように、人の眼Eの虹彩パターンを取得するにあたり、IrLED3から赤外線を眼Eに向けて照射し、反射光を虹彩カメラ2で撮影するためである。虹彩カメラ2で撮影した画像は虹彩認証装置4(電子機器1に内蔵されている図示されないICを含む)に予め登録されているユーザの虹彩パターンと比較されて、電子機器の使用者がユーザであるか否かが判定される。また、虹彩認証に赤外線を使用する理由は、可視光では眼の角膜で光が反射し、虹彩情報が正確に読み取れないためである。

0004

虹彩認証装置では、前述の2つのデバイスを搭載するため、装置の外形が大きくなる。また、虹彩パターンを取得するためには、図1(b)に示したように、IrLED3からの照射光の範囲に眼Eが位置する必要があるため、虹彩カメラ2の画角とIrLED3の照射範囲が合うように調整する。このため、2つのデバイスには実装位置の制約があり、電子機器1の内部構造の設計自由度が減るという課題がある。更に、ユーザが設計意図とは異なる使い方をした場合、例えば、電子機器1がスマートフォンの場合、スマートフォンのケースにより赤外光の照射部を塞いでしまうと、照射範囲が狭まって認証できないことが考えられる。

先行技術

0005

特開平6−342146号公報
特開2010−250789号公報
特開2010−287871号公報

発明が解決しようとする課題

0006

1つの側面では、生体を認証するための光を出射する光源と、生体からの反射光を読み取る撮像素子の配置に自由度がある生体認証装置を提供することを目的とする。また、他の側面では、生体認証装置を搭載した電子機器の外形を小さくすると共に設計自由度が向上し、使用時に光源が塞がれないようにして、生体認証を確実に行うことができる電子機器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

0007

1つの形態によれば、生体認証結果を表示する表示器を備える生体認証装置であって、表示器を裏面から照明する導光板の、対向する辺の一方に設けられて白色光を導光板に入射する発光素子と、対向する辺の他方、又は対向する辺の他方の両側にある辺の対向する辺の他方との隣接部に設けられて、導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、表示器の表示画面の周囲に設けられた赤外線カメラとを備え、赤外線発光素子と赤外線カメラとで生体認証を行う生体認証装置が提供される。

0008

他の形態によれば、筐体に設けられた表示器と、表示器の裏面に位置する導光板と、導光板の一辺に設けられて導光板に光を入射する発光素子と、発光素子が設けられた導光板の辺から遠い位置に設けられて導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、表示器の周囲の筐体に設けられた赤外線カメラと、赤外線発光素子と赤外線カメラとで虹彩認証を行う生体認証装置を備える電子機器が提供される。

発明の効果

0009

開示の生体認証装置及び生体認証装置を備える電子機器によれば、生体認証装置及び電子機器の外形を小さくすることができるという効果がある。また、IrLEDから出射される赤外線が生体認証装置及び電子機器の使用時に遮られることがなく、正確に生体認証を行うことができるという効果がある。更に、IrLEDの設置位置により、生体認証装置及び電子機器の内部の設計の自由度を向上させる、即ち、内部容積の有効活用を図ることができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0010

(a)は虹彩認証機能を備える比較技術の電子機器の斜視図、(b)は(a)に示した電子機器による虹彩認証処理を示す説明図である。
(a)は図1(a)に示した電子機器のディスプレイに組み込まれたバックライトの導光板の乱反射パターンの説明図、(b)は(a)に示したバックライトの側面図、(c)は(a)、(b)に示したバックライトの構造を示す組立斜視図、(d)は(a)から(c)に示したバックライトにおいて白色LEDが点灯した時のバックライトからの出射光を示す説明図である。
(a)は開示する電子機器に組み込むバックライトの平面図、(b)は(a)に示したバックライトの側面図、(c)は(a)、(b)に示したバックライトの構造を示す組立斜視図である。
(a)は図3に示したバックライトにおいて白色LEDだけが点灯した時のバックライトからの出射光を示す説明図、(b)は図3に示したバックライトにおいてIrLEDだけが点灯した時のバックライトからの出射光を示す説明図である。
(a)は図3に示したバックライトにおけるIrLEDの設置位置の一例を示す説明図、(b)は(a)に示したバックライトを組み込んだ電子機器による虹彩認証処理を示す説明図である。
図3に示したバックライトを組み込んだ電子機器の内部構造を示すブロック回路図である。
図3に示したバックライトを組み込んだ電子機器による虹彩認証処理の手順を説明するフローチャートである。
(a)は虹彩認証機能を備える比較技術の電子機器と図3に示したバックライトを組み込んだ開示の電子機器の寸法を比較する図、(b)は虹彩認証機能を備える比較技術の電子機器における虹彩カメラの搭載可能範囲を示す説明図、(c)は図3に示したバックライトを組み込んだ開示の電子機器における虹彩カメラの搭載可能範囲を示す説明図である。
図3に示したバックライトとは異なる実施例のバックライトを組み込んだ開示の電子機器の平面図である。

実施例

0011

以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、図1に示した比較技術の電子機器1に使用される虹彩カメラ2やIrLED3等の、開示の電子機器においても同様に使用される部材については、以後の実施形態においても同じ符号を付して説明する。

0012

開示の電子機器を説明する前に、図2を用いて、比較技術として、一般的な電子機器の液晶表示器のバックライト10について説明する。比較技術のバックライト10は、図2(c)に示されるように、平坦で透明な導光板11の一辺に発光素子として白色LEDを使用した白色LED部12が設けられたものであり、図示を省略した液晶表示器側に可視光を照射するものである。このため、導光板11と白色LED部12の下側には反射シート13が設けられ、液晶表示器側には、導光板11の上に、拡散シート14とプリズムシート15がこの順に積層される。

0013

導光板11は、図2(d)に示すように、白色LED部12から入射された可視光が白色LED部12から遠ざかるほど弱くなる。このために、図2(a)、(b)に示すように、液晶表示器側に出射される光量が均一になるように補正する反射レンズ16が、導光板11の反射シート13側に設けられている。反射レンズ16は、白色LED部12に近い側が白色光を表示器側へ反射する反射率が低く、白色LED部12から離れるほど、白色光を表示器側へ反射する反射率が高くなるような乱反射パターンになっている。この構造により、図2(d)に示すように、白色LED部12から出射されて導光板11内に入射した光は、反射レンズ16で反射されて乱反射光が表示器側に均一に出射される。

0014

開示の電子機器では、導光板11の白色LED部12から遠い側の反射レンズ16の反射率が大きいことを利用して、図3(a)、(b)に示すように、導光板11の白色LED部12の対辺にIrLED部17を設けてバックライト20を形成している。バックライト20は、図3(c)に示されるように、導光板11の一辺に白色LED部12が設けられ、対辺にIrLED部17が設けられて形成されている。バックライト20は、比較技術のバックライト10にIrLED部17を追加したものであり、導光板11と白色LED部12の下側には反射シート13があり、表示器側には、導光板11の上に、拡散シート14とプリズムシート15がこの順に積層されている。

0015

従って、バックライト20の導光板11の白色LED部12だけを点灯させた時には、図4(a)に示すように、白色LED部12から導光板11内に入射した光は、反射レンズ16で反射されて乱反射光が表示器側に均一に出射される。この動作は比較技術のバックライト10における導光板11と同様である。前述のように、反射レンズ16は、IrLED部17に近い側の方が表示器側への反射率が高い。このため、バックライト20の導光板11のIrLED部17だけを点灯させた時には、図4(b)に示すように、IrLED部17から入射した赤外線は、IrLED部17側で表示器側に高い反射率で反射され、大きな乱反射光となって出射される。

0016

図5(a)は図3に示したバックライト20の導光板11に取り付けられた白色LED部12における白色LED22の配置と、IrLED部17におけるIrLED27の配置の一実施例を示す説明図である。本実施例では、導光板11の1つの辺に設けられた白色LED部12には、3つの白色LED22が配置されており、導光板11の対辺に設けられたIrLED部17には、4つのIrLED27が配置されている。

0017

IrLED27を導光板11に設置する場合は、照射パワーの低下が懸念されるが、導光板11は一辺が長いため、図5(a)に示したように複数個のIrLEDを搭載することが可能なため、パワー低下を補うことができる。また、比較技術の電子機器1においてIrLED3の照射パワーを上げたい時は、流す電流を増やすか、IrLED3を増やす必要があるが、IrLED3の個数を増やすと端末内部容積を逼迫することになる。一方、開示の電子機器7では、照射パワーを上げたい時の方法としては、比較技術と同じ方法も取れるが、IrLED27の数を増やすことによって照射パワーを上げることができ、この場合は内部容積が増えることがない。

0018

図5(b)は、図5(a)に示したバックライト20を組み込んだ電子機器7による虹彩認証処理を示す説明図である。図5(a)に示したIrLED27から出射された赤外線は、図4(b)に示したように、図示を省略した液晶表示器側に出射され、液晶表示器を通って表示器36から電子機器7の外部に放射される。IrLED27から出射され、導光板11で反射されて液晶表示器を通じて電子機器7の外部に放射された赤外線の放射領域発光面積)は、比較技術で示した1つのIrLED3から放射される赤外線の放射領域よりも広い。このため、人の眼Eの虹彩パターンを取得する範囲が広く、虹彩カメラの画角とIrLED照射範囲がずれたとしても認証することが可能となる。また、IrLED照射部を塞がれるなど、意図しない使用をされても認証が可能となる。

0019

比較技術の電子機器1では、虹彩カメラ2の画角とIrLED3の照射範囲を最適にするため、虹彩カメラ2とIrLED3の位置関係には制限があり、電子装置1の内部設計に制約があった。しかし、開示の電子機器7では、照射範囲の拡大ができることで、位置関係の制限を改善することができ、結果として虹彩カメラ2の搭載可能範囲が広くでき、電子機器7の内部設計の自由度が大きくなる。またIrLED用の窓が不要となるため、デザイン性の向上も見込める。

0020

図6は、図3に示したバックライト20を組み込んだ電子機器7の内部構造を示すブロック回路図である。電子機器1の内部にはプロセッサ30があり、プロセッサ30にはアンテナ31Aを備えた無線部31、虹彩カメラ32、LEDドライバ33、オーディオ入出力部34、ROMやRAMを備えた記憶部35及び表示器36が接続されている。表示器36にはタッチセンサ部37、表示部38、白色LED22とIrLED27を備えるバックライト20があり、バックライト20はLEDドライバ33に接続されている。

0021

ここで、図6のような構造を備えた電子機器7における虹彩認証処理の手順の一例を、図7に示すフローチャートを用いて説明する。電子機器7における虹彩認証処理は、電子機器7がスリープ状態から起動される毎に最初に行われ、虹彩認証処理が終了してユーザが認証され、電子機器7が使用状態になった後の、電子機器7の動作中には行われない。なお、以下の処理の説明では、これまで説明した電子機器7の各部材の符号を用いて説明する。

0022

テップ701では、電子機器7が使用開始されたか否かが判定される。電子機器7が使用開始されていない場合(NO)はこのルーチンを終了し、使用開始されたと判定された場合(YES)はステップ702に進む。ステップ702では、IrLED27を点灯し、虹彩カメラ2を起動する。続くステップ703では虹彩カメラ2で撮影された映像を使用して認証処理が行われる。次のステップ704では虹彩の認証処理が終了したか否かが判定され、認証が終了していない場合(NO)はステップ703に戻って認証処理を継続し、認証が終了した場合(YES)はステップ705に進む。ステップ705ではIrLED27を消灯し、虹彩カメラ2の動作も終了する。最後のステップ707では、白色LED22を点灯し、以後は通常のバックライト20の制御を行うようにしてこのルーチンを終了する。

0023

ここで、開示の電子機器7が比較技術の電子機器1に対して勝っている点について、図8を用いて説明する。図8(a)に示す比較技術の電子機器1は、導光板11の外側の筐体5に単一のIrLED3が設けられており、単一のIrLED3はサイズが大きいために電子機器1の縦方向の長さが長かった。一方、開示の電子機器7では、複数のIrLED27が導光板11の一辺に隣接する部分に設けられており、筐体5の上にはない。この結果、開示の電子機器7は、比較技術の電子機器1に比べて縦方向の長さを短くすることができる。

0024

また、図8(b)に示すように、IrLED3と虹彩カメラ2との間には固定距離が必要であるために、比較技術の電子機器1では、虹彩カメラ2の搭載可能範囲に制限があった。一方、図8(c)に示すように、開示の電子機器7では、IrLEDが筐体5の内部に配置されているために、虹彩カメラ2を搭載可能な範囲が比較技術の電子機器1に比べて広い。

0025

更に、IrLEDを導光板11の一辺に搭載する場合は、単独のIrLEDを電子機器の筐体に搭載する場合に比べてコストが安い。これは、単独のIrLEDを電子機器の筐体に搭載する場合は、電子機器の筐体に窓を設けたり、単独のIrLEDからの赤外線の照射範囲を定めるレンズが必要になるからであり、IrLEDの数は増えてもトータル的に開示の電子機器の方がコストが安い。よって、開示の電子機器では、虹彩認証装置のコストを下げることができる。

0026

なお、以上説明した実施例では、図5(a)に示すように、導光板11の一辺に設けられた白色LED部12に対し、IrLED部17が導光板11の対辺に設けられており、IrLED27も導光板11の対辺に位置している。一方、開示の電子機器7では、導光板11の反射率が、白色LED部12から遠い側で大きいので、IrLED27は、導光板11の対辺でなくても、対辺の近傍にあれば良い。図9に示す変形例では、IrLED27は、導光板11の白色LED部12の両側にある2つの辺の、白色LED部12から遠い位置に、対向した状態で設けられている。本変形実施例でも、IrLED27が設けられた部位の近傍の導光板11は、液晶表示器側への反射率が高いので、導光板11から表示器側に強い赤外線が出射される。このため、本変形実施例の電子機器7の効果は、IrLED27が導光板11の対辺にある場合と同様である。

0027

以上のように、開示の電子機器7では、電子機器1の筐体5の表示器6の裏面にある導光板11にIrLED27を白色LED22とは逆方向に搭載することで、筐体5にはIrLEDが不要となり、筐体5の外形を小さくすることが可能となる。また、筐体5の外形を比較技術と同等にした場合には、虹彩カメラ2の設置位置の設計自由度の向上により、照度センサ近接センサなど、別デバイスを最適な位置に配置することができるようになる。更に、筐体5にIrLED用の窓が不要となるため、デザイン性の向上も見込める上に、比較技術の電子機器1のようにユーザがIrLED用の窓を塞ぐことが無くなり、広い表示器から赤外線が照射されるので、認証を確実に行うことが可能となる。

0028

以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。

0029

(付記1)生体認証結果を表示する表示器を備える生体認証装置であって、
前記表示器を裏面から照明する導光板の、対向する辺の一方に設けられて白色光を前記導光板に入射する発光素子と、
前記対向する辺の他方、又は前記対向する辺の他方の両側にある辺の前記対向する辺の他方との隣接部に設けられて、前記導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、
前記表示器の表示画面の周囲に設けられた赤外線受光部とを備え、
前記赤外線発光素子と前記赤外線受光部とで生体認証を行う生体認証装置。
(付記2)筐体に設けられた表示器と、
前記表示器の裏面に位置して前記表示器を照明する導光板と、
前記導光板の一辺に設けられて前記導光板に光を入射する発光素子と、
前記発光素子が設けられた前記導光板の辺から遠い位置に設けられて前記導光板に赤外線を入射する赤外線発光素子と、
前記表示器の周囲の前記筐体に設けられた赤外線受光部と、
前記赤外線発光素子と前記赤外線受光部とで虹彩認証を行う生体認証装置とを備える電子機器。
(付記3) 前記赤外線発光素子は、前記発光素子が設けられた前記導光板の辺の対辺に設けられていることを特徴とする付記2に記載の電子機器。
(付記4) 前記赤外線発光素子は、前記発光素子が設けられた前記導光板の辺の対辺に隣接する辺に設けられていることを特徴とする付記2に記載の電子機器。
(付記5) 前記赤外線発光素子は、前記対辺に隣接する2つの辺に、対向した状態で設けられていることを特徴とする付記4に記載の電子機器。

0030

(付記6) 前記導光板には、前記発光素子が設けられた辺から対辺に向かって次第に前記表示器方向への反射率が高くなる乱反射パターンが形成されていることを特徴とする付記2から4の何れかに記載の電子機器。
(付記7) 前記電子機器は、スリープ状態から使用状態に移行した時に、前記生体認証装置が虹彩認証を行うことを特徴とする付記2から5の何れかに記載の電子機器。
(付記8) 前記発光素子は白色LEDであり、前記赤外線発光素子は赤外線LEDであることを特徴とする付記2から6の何れかに記載の電子機器。

0031

1、7電子機器
2、32虹彩カメラ(赤外線受光部)
3 IrLED(赤外線LED)
4虹彩認証装置
5筐体
6,36表示器
10、20バックライト
11導光板
12 白色LED部
17 IrLED部
22 白色LED
27 IrLED

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