CN101201899A - 光发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种认证系统，以规定角度使编入有用于认证的认证信息的图像散射并通过发射角依赖光发射装置发射。发射角依赖光检测装置22汇聚散射的光，由控制装置23变换成电信号形态的图像。使用电信号形态的图像进行认证。根据本发明的认证系统，能不为复制图像所欺骗，具有优异的认证精度。

Description

光发射装置

本申请是申请号为200380100871.0、申请日为2003年10月2日、发明名称为“认证系统、光发射装置、认证装置和认证方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使显示图像散射来进行认证的全新的认证系统、光发射装置、认证装置和认证方法。

背景技术

以往，已知有需要通过驱动·操作等进行个人认证确认是用户本人的各种电子设备，作为该认证方法，使用图像的认证方法从可以使用通用电路等的观点出发被非常广泛地使用。

介绍认证方法的几种。

(1)在认证中使用的图像的特定位置中埋入作为认证信息使用的颜色信息，确认该特定位置的颜色信息是规定的颜色信息(例如参照专利文献1)。

(2)在卡上涂抹如果照射激光光则颜色变化的色素，对于用户保持的卡照射激光光，自动检测该变化进行认证(例如，参照专利文献2)。

(3)拍摄用户的眼睛，判别该拍摄图像是否是本人(例如参照专利文献3、4、5)。还提出了使用用户的指纹图案的方法(例如参照专利文献6)。

[专利文献1]特开平11-145952号公报

[专利文献2]特开2002-074474号公报

[专利文献3]特开2002-218049号公报

[专利文献4]特开2000-307715号公报

[专利文献5]特开平11-146057号公报

[专利文献6]特开昭63-156290号公报

上述(1)的方法是拷贝在认证中适用的图像(在信息处理装置内电气拷贝或者用复印机以纸稿形态拷贝)，如果经该拷贝的图像被盗用，则存在认证装置不能检测该盗用的缺点。

上述(2)的方法虽然具有方便的优点，但如果涂抹在卡上的颜色因长时间劣化，则存在不能在认证中使用该卡的问题。

上述(3)的方法虽然认证精度高，但必须对每个人在信息处理装置中登记认证对象的个人身体的特征，存在数据登记及其管理复杂的问题。

在使用图像的认证方法中，对于认证精度和方便性各有长短，希望得到改善。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题提出的，第1，提供一种认证系统，其特征在于包括：

光发射装置，它具有显示输出编入有认证信息的图像的显示装置和使该显示输出的图像的光按每个象素以规定角度散射的第1光线系统装置，和

认证装置，它具有聚光由上述光射出装置散射的图像光的第2光学系统装置、光电变换该被聚光的图像的光电变换装置和使用该被光电变换后的图像进行认证的控制装置。

第2，提供一种认证系统，其特征在于：上述显示装置和上述第1光学系统装置的构成是，与由上述显示装置显示输出的图像中的认证信息对应的图像被散射，认证信息以外的图像在和上述显示装置的显示画面大致垂直的方向上射出。

第3，提供一种认证系统，其特征在于：与来自上述认证装置的询问相应地从上述光发射装置显示输出图像。

第4，提供一种认证系统，其特征在于：上述第1光学系统装置和上述第2光学系统装置是利用一次元光学分布的透镜阵列。

第5，提供一种认证系统，其特征在于：上述第1光学系统装置和上述第2光学系统装置是利用二次元光学分布的透镜阵列。

第6，提供一种认证系统，其特征在于：上述图像是全息图案。

第7，提供一种认证系统，其特征在于：上述图像是未起到全息效果的图形图案。

第8，提供一种认证系统，其特征在于：上述第1光学系统装置是由多个透镜组成的透镜阵列，在多个透镜之间设置空隙。

另外，本发明第9，提供一种光发射装置，其特征在于：具有显示输出编入有认证信息的图像的显示装置；对每个象素使该显示输出的图像的光以规定角度散射的光学系统装置。

第10，提供一种光发射装置，其特征在于：上述显示装置和上述第1光学系统装置其构成是，与由上述显示装置显示输出的图像中的认证信息对应的图像被散射，认证信息以外的图像在与上述显示装置的显示画面大致垂直的方向上射出。

第11，提供一种光发射装置，其特征在于：根据来自外部装置的询问从上述显示装置显示图像。

第12，提供一种光发射装置，其特征在于：上述光学系统装置是具有一次元光学分布的透镜阵列。

第13，提供一种光发射装置，其特征在于：上述光学系统装置是具有二次元光学分布的透镜阵列。

第14，提供一种光发射装置，其特征在于：上述图像是全息图案。

第15，提供一种光发射装置，其特征在于：上述图像是未起到全息效果的图形图案。

第16，提供一种光发射装置，其特征在于：上述光学装置是由多个透镜组成的透镜阵列，在多个透镜之间设置空隙。

进而本发明的第17，提供一种认证装置，其特征在于：具有聚光被外部装置以规定角度散射的图像光的光学系统；光电变换该被聚光的图像的光电变换装置；使用该光电变换后的图像进行认证的控制装置。

第18，提供一种认证装置，其特征在于：与上述图像中的认证信息对应的图像被散射，认证信息以外的图像未被散射。

第19，提供一种认证装置，其特征在于：进行用于向上述外部装置输出上述图像的询问。

第20，提供一种认证装置，其特征在于：上述光学系统装置是利用一次元光学分布的透镜阵列。

第21，提供一种认证装置，其特征在于：上述光学系统装置是利用二次元光学分布的透镜阵列。

第22，提供一种认证装置，其特征在于：上述图像是全息图案。

第23，提供一种认证装置，其特征在于：上述图像是未起到全息效果的图形图案。

第24，提供一种认证装置，其特征在于：上述外部装置具有用于光散射的光学装置，该光学装置是由多个透镜组成的透镜阵列，在多个透镜间设置缝隙。

进而本发明第25提供一种认证方法，其特征在于：从显示装置显示输出编入有认证信息的图像，用第1光学系统装置对每个象素使该显示输出的图像光以规定角度散射，用第2光线系统装置聚光由上述第1光学系统装置散射的图像的光，用光电变换装置光电变换该被聚光的图像，使用该被光电变换的图像用控制装置进行认证。

第26，提供一种认证方法，其特征在于：上述显示装置和上述第1光学系统装置的构成是，与用上述显示装置显示的图像中的认证信息对应的图像被散射，认证信息以外的图像向与上述显示装置的显示画面大致垂直的方向射出。

第27，提供一种认证方法，其特征在于：根据询问从上述显示装置显示输出上述图像。

第28，提供一种认证方法，其特征在于：上述第1光学系统装置和上述第2光学系统装置是利用一次元光学分布的透镜阵列。

第29，提供一种认证方法，其特征在于：上述第1光学系统装置和上述第2光学系统装置是利用二次元光学分布的透镜阵列。

第30，提供一种认证方法，其特征在于：上述图像是全息图案。

第31，提供一种认证方法，其特征在于：上述图像是未起到全息效果的图形图案。

第32，提供一种认证方法，其特征在于：上述第1光学系统装置是由多个透镜组成的透镜阵列，在多个透镜之间设置空隙。

如果采用上述第1认证系统，因为，散射编入有认证信息的图像的光，所以即使对认证装置一侧提示伪拷贝图像也不会错误进行认证处理，可以在认证精度和方便性方向进行平衡好的认证。即，对于只采用以往的二次元图像显示的认证方式，通过采用进一步具备具有角度分布的图像信息或者利用其时间变化的信息的图案的认证方式，可以实现安全强度高的认证。

如果采用第2认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，可以从显示装置向看到显示装置的人提示认证信息以外的图像。

如果采用第3认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，因为可以在光发射装置有询问时进行图像输出，所以可以进行双向通信，另外可以有望消费电力的节减。

如果采用上述第4认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，通过把第1光学系统和第2光学系统设置成利用一次元光分布的透镜阵列，可以把光学系统设置成简单的构成。

如果采用第5认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，通过把第1光学系统和第2光学系统设置成利用二次元光分布的透镜阵列，可以进一步提高安全性。

如果采用第6认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，通过把图像设置成全息图案给予图像立体化，在看图像时可以知道图像内容。

如果采用第7认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，通过设置没有起到全息效果的图形图案，在看图像时可以隐秘图像的内容。

如果采用第8认证系统，则除了和上述第1认证系统同样的效果外，通过在多个透镜之间设置空隙可以在多个透镜的配置中具有自由度。

如果采用第9认证装置，则可以得到和上述第1认证系统同样的效果。

如果采用第10认证装置，则可以得到和上述第2认证系统同样的效果。

如果采用第11认证装置，则可以得到和上述第3认证系统同样的效果。

如果采用第12认证装置，则可以得到和上述第4认证系统同样的效果。

如果采用第13认证装置，则可以得到和上述第5认证系统同样的效果。

如果采用第14认证装置，则可以得到和上述第6认证系统同样的效果。

如果采用第15认证装置，则可以得到和上述第7认证系统同样的效果。

如果采用第16认证装置，则可以得到和上述第8认证系统同样的效果。

另外而且，如果采用第17的认证装置，则可以得到和上述第1认证系统同样的效果。

如果采用第18的认证装置，则可以得到和上述第2认证系统同样的效果。

如果采用第19的认证装置，则可以得到和上述第3认证系统同样的效果。

如果采用第20的认证装置，则可以得到和上述第4认证系统同样的效果。

如果采用第21的认证装置，则可以得到和上述第5认证系统同样的效果。

如果采用第22的认证装置，则可以得到和上述第6认证系统同样的效果。

如果采用第23的认证装置，则可以得到和上述第7认证系统同样的效果。

如果采用第24的认证装置，则可以得到和上述第8认证系统同样的效果。

进而另外，如果采用第25的认证装置，则可以得到和上述第1认证系统同样的效果。

如果采用第26的认证装置，则可以得到和上述第2认证系统同样的效果。

如果采用第27的认证装置，则可以得到和上述第3认证系统同样的效果。

如果采用第28的认证装置，则可以得到和上述第4认证系统同样的效果。

如果采用第29的认证装置，则可以得到和上述第5认证系统同样的效果。

如果采用第30的认证装置，则可以得到和上述第6认证系统同样的效果。

如果采用第31的认证装置，则可以得到和上述第7认证系统同样的效果。

如果采用第32的认证装置，则可以得到和上述第8认证系统同样的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施方式构成一例的方框图。

图2是表示发射角依赖光发射装置构成的剖面图。

图3是表示发射角依赖光发射装置构成的局部剖面图。

图4(A)～(C)是模式化表示可以作为透镜阵列使用的光学元件例子的立体图。

图5是表示发射角依赖光学检测单元的受光器阵列的形状的构成图。

图6是表示发射角依赖光检测单元阵列的另一形状的构成图。

图7(A)是模式化表示受光阵列的光检测器形状的立体图。

图7(B)是模式化表示受光阵列的光检测器另一形状的构成图。

图8是表示发射角依赖光检测单元另一构成的构成图。

图9是表示发射角依赖光检测单元的再一构成的构成图。

图10是表示发射角依赖光检测单元的又一构成的构成图。

图11是表示发射角依赖光检测单元的外观一例的平面图。

图12是表示液晶板的电路构成的方框图。

图13是模式化表示液晶控制集成电路构成的方框图。

图14是表示液晶控制集成电路的安装例子的剖面图。

图15是表示液晶控制集成电路另一安装例的剖面图。

图16是模式化表示液晶控制集成电路的光导波路构成的构成图。

图17是模式化表示液晶控制集成电路的另一光导波路构成的构成图。

图18是模式化表示液晶控制集成电路的另一光导波路构成的构成图。

图19是表示液晶驱动用TFT一例的剖面图。

图20是表示可以作为受光元件使用的MSM构造的受光器一例的剖面图。

图21是表示认证装置的处理顺序的流程图。

图22是表示发射角依赖光发射装置的处理顺序的流程图。

图23是表示发射角依赖光发射装置的另一构成的构成图。

图24是表示发射角依赖光发射装置再一构成的构成图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明具有上述那样特征的本发明的实施方式。

图1表示适用本发明的认证系统一实施方式的图。

在该图1中，10是作为具有上述显示装置和上述第1光学系统装置的上述光发射装置功能的发射角依赖光发射装置，散射地光发射编入有认证信息的认证用图像显示输出。还被称为认证信息输出装置。作为认证信息适用特定波长的光数据(例如，3原色各自的亮度值)。

20是认证装置，具有作为上述第2光学系统装置和上述光电变换装置功能的发射角依赖光检测单元22和作为上述控制装置功能的控制装置23，进一步具有光应答发送单元21。

光应答发送单元21进行与编入有认证信息的认证用图像的发送有关的询问(还称为请求)。可以在光应答发送单元21中使用公知的光通信装置。

发射角依赖光检测单元22接收从发射角依赖光发射装置10输出的发射角依赖光(编入有认证信息的认证用图像)，光电变换为图像信号(以下，称为图像数据)。

在控制装置23中可以使用CPU、个人计算机等可以执行程序的各种信息处理装置。控制装置23使用认证用程序，进行用发射角依赖光学检测单元22检测出的图像数据，和预先被存储在内部存储器中的图像数据的一致性比较，在得到一致判定时进行认证合格即是本人的判定。该判定结果向需要安全性的各种装置30，例如个人计算机(PC)和门等作为认证确认信号输出。在认证确认信号表示认证合格时，装置30进行允许使用的信息处理。

如果具体地说明发射角依赖光发射装置10，则在表示其一构成例子的图2和图3中，100是液晶板，105是从后面照明液晶板100的背照明单元，这些液晶板100和背照明单元105一般被称为液晶显示器。

101是液晶板100的显示画面，即作为在用户看显示一侧上设置的光学系统装置的透镜阵列，散射背照明单元100的照明光中通过液晶板100的光。

103和104是液晶板100的象素，通过象素103和104的开关，上述照明光通过或者被遮挡。从预先确定的特定的象素位置输出的光被输入到后述的发射角依赖检测单元22的特定位置的象素。

如果说明象素位置，则首先在透镜阵列101的各个透镜102的中心正下方配置象素103，它用于显示为了人从正面观察文字和图形的图像图案，即在与显示画面大致垂直的方向a上射出该图像图案(参照图3)。在透镜阵列101的各个透镜102的外围部分，即离开中心的位置的正下方配置用于显示具有观察角度依赖性的图像图案的象素104。调整距各透镜102的焦点距离和液晶板100的距离使得各象素上对焦。

各透镜102的左右外围部分正下方的象素104如图3所示由用于在方向b1上发射光的象素b1和用于在方向b2上发射光的象素b2组成。还可以在透镜阵列101的各透镜102之间配置遮光层106，使得通过象素b1、b2的发射光不是入射到正上的透镜102而是入射到邻近的透镜102，不发射到方向b1、b2以外的角度。当然该遮光层106在积极利用来自象素的最希望的方向以外方向的光例如杂散光时，可以省略。

因为这样把象素b1、b2从透镜102的中心偏移在侧面设置，所以从它们射出的光在透镜102上分别在各个方向b1、b2上折射发射。由此，发射光具有角度依赖性地被散射，发射角依赖光发射装置10成为可以进行角依赖光发射的液晶显示装置。

而且，在透镜阵列101上可以适宜地使用连续配设图4(A)所示那样的多个平凸圆柱透镜的圆柱透镜阵列；在平面上二次元配设图4(B)所示那样的多个圆形透镜的透镜阵列；在平面上二次元配设图4(C)那样模式化表示的多个菲涅尔透镜的菲涅尔透镜阵列等。在这些各种透镜阵列中，如上述那样位置调整配设各透镜和各液晶象素。

以下，如果更具体地说明认证装置20的发射角依赖光检测单元22，则发射角依赖光检测单元22必须设置用于接收具有角度分布的光发射图案即图像图案的电路，作为该电路，例如可以使用由具有指向性的多个受光器组成的受光器阵列。

受光器阵列当来自上述发射角依赖光发射装置10的发射光的具有角度依赖性的光分布使用圆柱透镜等在一次元方向上分布的情况下，主要把各个受光器配置为一次元即一列即可，另外当具有发射光角度依赖性的光分布使用二次元透镜阵列等分布为二次元的情况下，只要把各个受光器配置成二次元即多列接收即可。当然发射光的分布例如即使是二次元，当只利用其一次元分布认证的情况下也可以配置成一次元。

图5和图6是表示一次元配置一例的图，在一次元配置中接收器阵列200的各受光器201如图5所示那样可以配置成圆弧状，如果各受光器201相互不干涉如图6所示也可以配置成直线状。另外，也可以在各受光器201之间设置间隙。通过这样的配置，受光器阵列200自身也具有指向性。

作为具有指向性的受光器201，可以考虑装备有图7(A)所示的校准透镜202的光检测器203，和如图7(B)所示那样一体化模压校准透镜202的光检测器203等。

作为发射角依赖光检测器22的另一形态，例如有图8～图10所示的形态。图8和图9的形态利用以球面凸透镜205组成的光学系统在该焦点位置附近配设象素元件204。如果采用这样的形态，则可以得到和上述类似的图案。但是，因为完全球面凸透镜不是f-θ透镜，所以可以把图像图案重叠的形状图案显示在摄像画面上。但是，这不会使认证性能降低，通过在登录时用包含图像图案的角度依赖强度图案进行认证，可以期待认证精度提高。

图10作为光学系统是使用由多个球面凸透镜206组成的凸透镜，用设置在各球面凸透镜206的焦点位置附近的摄像元件204接收的形态。在图9中通过一个球面凸透镜205接收来自全部象素的发射光强度的总和，但在图10中通过凸透镜阵列的各球面凸透镜206接收光。凸透镜阵列的透镜数不需要与在上述发射角度依赖光发射装置10中的透镜阵列101的透镜数一致，只要可以接受与几个象素一致的总和的发射图案即可。

另外，凸透镜阵列的透镜只要设置成可以容许发射角依赖光发射装置10的位置偏移的口径，即可以容许透镜阵列101的配置误差的口径，例如横配置误差的3倍以上的口径即可。

以上的发射角依赖光发射装置10和认证装置20为了认证进行发射光，即图像的发送接收，但也可以如此构成系统，使得该发送接收可以根据在两装置之间的询问信号的发送接收进行。它经由在图1中的光应答发送单元21和后述的受光电路进行。由此，可以实现发射角依赖光发射装置10和认证装置20之间的双向通信。此时，从隐秘性保持的观点出发，理想的是询问信号设置成光信号。当然也可以设置成微波通信。

图11是表示发射角依赖光发射装置10外观一例的图。

在该图11中，300是形成发射角依赖光发射装置10的前面的液晶板。

301是在液晶板300的一部分画面上配置上述透镜阵列101的可以进行发射角依赖光发射的图像显示用的液晶显示单元。

302是和配置透镜阵列101的以往一样的另一液晶显示单元，在该形态中作为文字显示用使用。

303是液晶控制集成电路，内置在发射角依赖光发射装置10内。有关液晶控制集成电路303在后面详细说明。

304是驱动液晶板300的液晶之液晶驱动用选通驱动芯片，即内置于发射角依赖光发射装置10内。液晶驱动用选通驱动芯片304可以利用公知的技术，例如，当要求高速并且高精细驱动液晶象素的情况下，大多在玻璃制的液晶板上利用片载玻璃技术安装，但另外也有即使在与液晶控制集成电路新品一体化的情况下也可以作为另一芯片安装的情况。在图11的例子中，在片载玻璃技术中被安装在液晶板300的表面一侧。同样控制集成电路303芯片也是用片载玻璃技术中安装在表面下方。

305是接收从认证装置20的光应答发送单元21发送的询问信号(参照图1)的接收电路，在该形态中插入液晶控制集成电路303，在同一芯片上集成化抑止电路的安装成本。在受光电路305中可以使用光检测器。而且，还可以使用应用了光检测器的IrDA那样的光发送接收模块和根据周围的亮度调整图像亮度的公知的受光元件，即使这种情况下因为接收电路305的位置未被标准化，所以只要考虑液晶显示单元301和302的配置适宜确定组装位置即可。

作为其他形态也可以在受光电路305中利用液晶显示器自身。在该形态中，容易进行用于实现和认证装置20的双向通信，即询问信号的接收和作为与之对应的应答信号的图像发送的光轴对位。

在本实施方式中通过如上述那样具有受光电路305，实现发射角度依赖光发射装置10和认证装置20之间的双向通信。

图12是表示上述液晶板300(在本图中是405)的电气电路构成一例的图。

在该图12中，400是用于进行信息输入的键输入电路。

401是表示接入电源等的LED输出电路。

403是具有CPU和存储着控制用程序的ROM的处理器。

402是存储对处理器403的输入输出数据的运算处理用存储器。

404是用位图，即每个象素的彩色数据的形态存储用于显示插入显示在液晶显示板405上的文字和认证信息之图像的图像数据的显示用存储器。

406是液晶驱动选通驱动器(与图11的304对应)，根据上述图像数据驱动与液晶板405的各个象素对应的液晶元件。

407是从显示用存储器404读出上述图像数据，转送到液晶驱动选通驱动器406的液晶控制集成电路。

408是受光电路(与图11的305对应)。

对于这样的电路构成自身，因为除了上述以外，可以使用各种以往公知的构成，所以省略进一步详细说明。

图13是模式化表示图11、图12的液晶控制集成电路303、407和受光电路305、408的更具体的构成例子的图。

在该图13中，508是受光电路单元，具有接收从上述认证装置20的光应答发送单元21发送的询问信号光(参照图1)光电变换为电气信号的受光元件，和以下的电路。对受光元件509发生偏置电压的偏置电压发生电路501。调整用受光元件509光电变换的电气信号电平的信号电平调整电路502。栓锁即保持上述电气信号的信号缓冲栓锁电路503。从由受光元件509输出的信号中除去杂音的杂音除去电路505。控制上述构成电路动作的动作控制电路504。

另外，507是控制图11的液晶显示装置301、302的液晶控制集成电路单元。

而后，506是集成这些各电路的液晶控制集成电路芯片。

而且，在该液晶控制集成电路芯片506中，图13的受光电路单元508被设置在芯片的一端，但也可以配置在芯片的中央部分或者两端等多个位置上。

作为受光元件509的受光器件，因为只要可以把入射的光变换为电气信号即可，所以可以利用具有PN结的光电二极管，光电三极管等的光检测器。为了高速动作，还可以利用p-i-n光电二极管、雪崩光电二极管。另外，还可以使用通过光入射，电阻值变化的光电导元件和电压发生的所谓的太阳电池等光致电压元件。

而且，在所谓TFT液晶中因为在液晶面上配置FET等有源元件，所以如以后叙述的那样如果在液晶画面的一部分上集成受光元件配置，则不是把受光元件配置在如图11和图13所示那样的液晶控制集成电路芯片上，而是可以配置在液晶显示器上。在此把接收这些光变换为电信号的元件总称为受光元年。

如果说明受光元件单元508的动作，则首先从偏置电压发生电路501向受光元件509提供在受光元件509的动作中需要的适宜值的偏置电压。当是不需要偏置电压的受光元件的情况下，可以省略偏置电压发生电路501。

在受光元件509中通过来自认证装置20的询问信号光(参照图1)的入射发生的电气信号经由杂音除去电路505，在信号电平调整电路502中被调整为可以进行数字信号处理的电压值和时间幅度。成为该数字信号的信号在信号缓冲栓锁电路503中被暂时保持，对在上述图12中的处理器403作为来自认证装置20的询问信号输入。以上的动作由动作控制电路504控制。动作控制电路504进行的控制也可以用不在1个芯片上的另一芯片的处理器进行。

图14是表示集成了上述受光电路部分508的液晶控制集成电路芯片506和液晶板一安装例子的剖面的图。

在液晶板600上，配置集成了受光元件602的带受光功能的液晶控制集成电路芯片601、光导波元件603、透镜阵列604。透镜阵列604是用于增大对受光元件602的入射光强度，和为了在入射光灵敏度中保持方向依赖性即规定的发射角度的的透镜阵列。

来自认证装置20的光应答发送单元21的询问信号光(参照图1)从透镜阵列604入射到导光导波路元件603，在该光导波路内反射行进方向折返，被导入受光元件602。这样经由光导波元件603变更光路方向的作用是因为把液晶控制集成电路芯片601配置在液晶板600上即光入射一侧上的缘故。

在该配置上可以利用片载玻璃(COG)技术。更具体地说，例如可以利用P-BGA、P-FBGA、T-BGAFC-BGA、FP-BGA等的球型表面安装方式，注X引导型的SOP、SSOP、TSSOP、TSOP1、TSOP2、QFP、细间距QFP和T/LQFP、J引导型的SOJ和QFJ等的引导型表面安装方式，根据芯片需要的配线数可以考虑多种形状的封装。

在图14中存在BGA球型表面安装方式，在液晶板600上形成透明电极605后，在其上经由安装盘606设置支撑球607，由它支撑液晶控制集成电路芯片601安装。另外，在该液晶板600和液晶控制集成电路芯片601的间隙上安装光导波元件603，用安装盘608和支撑609从两侧夹持固定。此时例如在安装盘605上涂抹150μm的焊锡膏，如果以使用了0.6mm±0.1mm的支撑球606的225脚BGA情况为例子，则在软溶后的高度为350-400微米左右。因而，光导波元件603的厚度在这种情况下需要是300微米。

图15是表示液晶控制集成电路芯片601和液晶板600的另一安装例子的图。

在该图15中，把液晶控制集成电路芯片601配置在液晶板600背面，入射的询问信号光从透镜阵列604通过液晶板600被导入芯片。由此，不需要光导波元件603(参照图14)。这种情况下，因为可以用液晶板600的象素进行入射信号光的开/关，所以可以具有在不想接收信号时关闭液晶元件的快门，或者缩小光圈这种入射光强度的调整功能。该入射光强度控制可以用1个象素进行，也可以用多个进行。在使用多个的情况下，不仅调整光强度，而且通过和透镜阵列604一同使用，还可以调整依赖于光的入射方向的入射光强度。在图15中611为入射光强度控制象素。

图16是模式化表示比上述图14中的光导波元件603更具体的构成的图。

光导波元件603把具有45度镜面的反射镜部分603a、603b在相互相对的方向上在导波路内两侧部分上作为入射镜、射出镜具有，用于方向变更从上方(或者前方)入射的询问信号光，使它再次射出到上方入射到受光元件602。光导波元件603的背面用金属膜603c覆盖。该金属膜603c的设置是用于增大光导波元件603背面的光反射率(称为反射功能)，和用于不把来自液晶板600的发光作为杂音光信号拾取(称为遮光功能)。而后，还具有用于在固定于液晶板600上时的光导波元件一侧的带支撑的安装盘的作用。而且，当光导波元件603用粘接剂和粘和剂固定的情况下，第三个作用不能利用。

图17是表示光导波元件603的另一实施方式的图。

当光导波元件603不能取得充分厚度的情况下，存在上述反射镜单元603a、603b的面积不充分的情况。这种情况下，如图17示例的那样，如果在光导波元件603的导波路内背面上设置具有多个角度θ和不足45度的剖面三角状凸起的反射部分603d、603e，则可以以高的效率把入射光导入受光元件602。

更具体地说，在图17中设置，在光导波元件603的入射一侧的导波路背面上设置具有多个角度θ不足45度的剖面三角状凸起的第1反射单元603d；在光导波元件603的表面上使来自第1反射单元603d的反射光在导波路内向下方反射变更方向的光反射膜603f；在光导波元件603的射出一侧的导波路内背面上具有多个角度不足45度的剖面三角状凸起的第2反射单元603e。由此，还可以得到在光反射膜603f上的因反射引起的聚光效率增大的效果，比设置图16的45度反射镜面部分603a、603b时可以更高效率地使光入射到受光元件602(参照图14)。

对于光反射膜603f，可以用金属和电介质蒸镀形成。当然该光反射膜603f如果在受光元件602中可以得到充分的入射光强度则可以省略。

图18是表示光导波元件603的进一步的实施方式。

如图18所示，还可以在光导波元件603的导波路内背面上设置衍射格子那样的规则的，或者不规则的凹凸使光散射，把散射光的一部分导入受光元件602。这种情况下如果不要求太高的效率，则角度θ和也可以不必须是不足45度。在图18中，更具体地说，光反射膜603f仍然不变，而入射一侧的第1反射部分603g和射出一侧的第2反射部分603h分别具有散射用的凹凸。

而且，光导波元件603自身可以使用作为能够耐受液晶控制集成电路芯片601(参照图14)的焊锡温度的材料的玻璃和高耐热透明高分子材料。

可是，在以上的各安装例子中，是把受光元件602安装在液晶控制集成电路芯片603上，但即使如TFT液晶那样在液晶显示器内部集成接收元件的情况下，也可以得到同样的效果。

图19是表示液晶驱动用TFT一例的图。在该图19中，700是液晶板玻璃，701是半导体，702是漏极电极，703是源极电极，704是栅极电极，705是栅极绝缘体，706是金属氧化膜，707是金属膜，708是液晶驱动用电极。作为半导体701可以考虑非晶体硅、聚硅、单结晶硅、单结晶化硅等。

但是，因为该形式的TFT是MOS-FET，所以作为受光元件不能直接使用。因而，例如如图20所示如果形成MSM(metal-semiconductor-metal：金属-半导体-金属)构造的受光器则可以构成受光元件。

在图20中，800是液晶板玻璃，801是半导体，802是第1电极，803是第2电极，804是绝缘体，805是遮光反射层。

被设置在形成受光元件的半导体801下部的遮光反射层805具有在防止来自液晶板背面的光入射的同时，在入射的询问信号光中反射在半导体801上未被吸收的光增大光电变换效率的功能。作为该遮光反射层805的材质可以考虑和在栅极电极(图19的704)中使用一样的金属，例如钽。

作为绝缘体804的材质，可以考虑和栅极绝缘层(图19的705)同样的材质，例如氮化硅和SiO₂。

在第1电极801和第2电极802之间施加偏置电压的状态下如果信号光入射，则在半导体801层内部因光子产生电子空穴对，因为两电极间导通流过电流，所以如果把第1电极801和第2电极802分别与象素选择用配线连接，则可以取得各个元件的光信号的入射状态。

作为受光元件并不限于该MSM构造，可以利用pn或者p-i-n构造等各种受光元件构造。

作为用于受光元件的半导体，和上述液晶驱动用晶体管一样，可以考虑非晶体硅、聚硅、单结晶硅、单结晶化硅等。

而且，为了提高受光元件的灵敏度，只要增大受光区域的半导体的尺寸和体积，或者变更掺杂量即可。这种情况下，液晶象素驱动用的半导体的元件尺寸不同。另外，在高清晰图像显示单元的象素附近制作因为减少了信号线的增大和液晶象素的占空因数，所以一般是不理想的，但通过在文字显示单元(例如图11的302)和液晶板(例如图11的300)的周边部分上配置该受光元件，可以实现以充分的灵敏度和性能安装了受光元件的液晶显示器。

参照图21和图22说明具有以上那样构成的图1的认证系统的动作。图21表示认证装置20的控制装置23内的CPU执行的控制程序处理内容。图22表示发射角依赖光发射装置10内的CPU(例如，在图12中是处理器403)执行的控制程序的处理内容。

首先，从认证装置20的光应答发送单元21向认证对象保持的发射角依赖光发射装置10发出询问信号(图21的步骤S100)。在该信号中也可以使用微弱电波，但从安全性的观点出发，在此使用可以高度保持秘密性的光信号。

检测到该询问信号(例如在图11、图12中是接收电路305、408)的发射角依赖光发射装置10(图22的步骤S210)从内部存储器(例如在图12中的计算处理用存储器402)中读取在认证中使用的颜色数据和其位置和图像(图22的步骤S210→S220)，在内部存储器(例如在图12中是显示用存储器404)上制成插入有加密信息的认证用图像。接着把制成的认证用图像显示在液晶板(例如在图2中是100)上(图22的步骤S240)。由此，从液晶显示板上的透镜阵列(例如在图2中是101)散射地射出认证用图像的光，即射出具有角度依赖性的光图案(例如，在图11中是液晶板300的图像显示用的液晶显示单元301)。

控制装置23如果由发射角依赖光检测单元22(例如在图5、图6中是受光器阵列200，在图8～图10中是摄像元件204和球面凸透镜205、206)接收上述光(图21的步骤S110)，则抽出光电变换它得到的图像数据中的多个特定象素位置的颜色数据，通过和预先确定的颜色数据进行一致比较执行认证处理(控制装置23内的CPU)(图21的步骤S120)。

最后控制装置23的CPU把一致有无作为认证确认信号输出到装置30。而后，在该信号表示认证一致时，取得该信号的各种装置30可以开始驱动或者可以操作(例如门的开驱动和个人电脑的输入受理等)。

上述认证处理在得到认证一致前，对照不同或者相同的某个和应答的图案。在此所述的图案包含具有角度依赖性的发射图案和时间序列的信号的双方。如果认证成功则允许访问需要安全性的装置30。

[发射角度依赖光发射装置的其他构成]

图23是表示发射角度依赖光发射装置的另一构成的图。

在该图23中，在构成透镜阵列101的各透镜102的中心的正下方配置画面正面(方向a1)显示用的象素a1，在从在此开始顺序向一侧方向偏移的位置上，在方向a2、方向a3、方向b1、方向b2的显示用中分别配置象素a2、象素a3、象素b1、象素b2。这些象素a2、a3、b1、b2还可以用于使用具有角度依赖性的图像的认证。

另外，如果在从各透镜102射出的各象素上照明同样的图案，则还可以用于扩大可以观测的视野角。相反，为了防止从相邻的观察者窥视画面，当想从可以显示特定方向的象素，例如只在正面方向上读取的情况下还可以只显示透镜中心部分正下的象素a1，实现隐秘性高的文字等显示。

图24是表示发射角依赖光发射装置的再一构成例子的图。

在该图24中，在构成透镜阵列101的各透镜102的中心部分正下方配置画面正面(方向a)显示用的象素a，另外在跨越以遮光层106为间隔相邻的各个透镜的周边之间的位置上配置认证用的象素b。这种情况下，如果从正面看画面则可以看象素a的显示，向方向+b和方向-b射出来自象素b的跳过光强度的总和。认证装置20的受光元件当接收纯粹只依赖方向的光输出的情况下，方向+b和方向-b的强度相同，但当不仅依赖方向而且依赖位置接收光的情况下，或者当在制造的结果象素b的中心没有透镜边界的情况下，强度不同。这些强度的不均匀也可以作为固有的个体差异的认证钥利用。

[此外的其他实施方式]

(1)也可以在液晶板自身上显示全息图案，发射依赖所希望角度的图案。这种情况下，只要使发射角依赖光发射装置10一侧的光学系统(图23、图24中是透镜阵列101)和图像，与全息图案对应形成适宜形态即可。当不需要输出全息图案的情况下，只要显示输出未起到全息效果的图形图案即可。当想在看到画面时认识显示在液晶板上的图像的情况下，全息适宜，为了不知道显示什么，图形图案适宜。

(2)认证用图像也可以在时间系列上改变图像内容。另外，也可以只改变插入在内部的认证信息。另外，当然也可以根据认证对象改变认证用图像和内部插入的认证信息。

(3)虽然在图1的实施方式中在认证装置20和发射角依赖光发射装置10之间进行双向通信，但发射角依赖光发射装置10当然也可以进行单向通信。

(4)另外，当然本实施方式除了门和个人计算机以外，也可以适用在要求各种认证的电子系统中。

(5)作为询问装置的光应答发送单元21和发射角依赖光发射装置10之间的通信也可以采用光以外的通信方法，例如电波和有线等。

(6)在发射角依赖光发射装置10中可以使用现有的电子设备，例如，手机、便携终端等具有显示器(特别是液晶显示器)的电子设备。这种情况下，可以安装拆卸使显示图像散射的光学系统装置，在进行认证时，也可以输出组装有认证信息的图像。

(7)组装了认证信息的图像内容可以是图案、照片、插图、花纹、文字等各种内容。另外，图像不需要固定化，也可以按照时间序列变化。

(8)另外，通过利用来自光应答发送单元21的显示图案的光能量，发射角依赖光发射装置10即使不使用自身的电波或者光信号的发送装置，和背照明的液晶图像的显示装置，也可以把应答信号即信息的传送发送到发射角依赖光检测单元22。如果采用这样的方法则在认证时因为可以降低从发射角依赖光发射装置10到外部的电波发射等，所以可以实现由防窃听产生的安全性进一步提高和信息终端自身的消耗电力的降低。

综上所述，如果采用本发明，则并不是采用简单的一维或者二维图像进行认证，而是提供可以利用角度依赖分布这种以往没有的全新方法在认证精度和方便性两方面取得平衡来进行认证的认证系统、光发射装置、认证装置，和认证方法。

Claims (7)

1.一种光发射装置，其特征在于包含：

显示单元，显示输出编入有认证信息的图像；和

光学系统单元，针对每个象素在规定角度上使该显示输出的图像光散射，

构成上述显示单元和上述光学系统单元，以便散射与由上述显示单元显示输出的图像中的认证信息对应的图像，认证信息以外的图像在与上述显示单元的显示画面大致垂直的方向上射出。

2.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

依照来自上述外部装置的询问，从上述光发射单元显示输出图像。

3.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

上述光学系统单元是利用一维光分布的透镜阵列。

4.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

上述光学系统单元是利用二维光分布的透镜阵列。

5.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

上述图像是全息图案。

6.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

上述图像是不产生全息效果的图形图案。

7.如权利要求1所述的光发射装置，其特征在于：

上述光学系统单元是由多个透镜组成的透镜阵列，在多个透镜之间设置有空隙。

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