JP2005173930A - 電子機器、認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所有者を一意に特定する絶対的な認証情報ではない情報を用いて認証を行う。
【解決手段】
ユーザから携帯電話に作用する圧力センサ２２を設ける。圧力センサ２２は、格子状に設けられる。圧力センサ２２からの出力は、ユーザの手から携帯電話１にかかる圧力の分布を示す。携帯電話に作用する圧力は、ユーザが携帯電話１を把持するときの癖を示す。認証処理部１３は、圧力センサ２２の出力と、圧力情報記憶部１１に記憶した真の所有者の圧力情報を比較して認証を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、認証機能を備えた電子機器及び認証方法に関する。

従来、指紋認証技術を備えた電子機器が存在する。例えば、指紋認証技術を備える携帯電話は、特定の使用者の指紋を指紋読取部で読み取り、予め記憶しておいた情報と比較して、一致したときに送受信部を動作状態にする。この携帯電話は、指紋の代わりに声紋情報を使うこともできる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、指紋認証では、指紋をシリコンなどの人工物にコピーして、認証を通過してしまう可能性がある。また、指紋は、犯罪捜査に使用されている生体指標であるため、指紋をとることに抵抗感を感じる人もいる。さらに、携帯電話を紛失すると携帯電話に記録された指紋情報を基に所有者が確定される可能性がある。

特開平５−９５３２９号公報

本発明は、所有者を一意に特定する絶対的な認証情報ではない情報を用いて認証を行う電子機器及び認証方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる電子機器は、所有者が保持する保持位置を含む領域に設けられ、所有者が保持している間、所有者の皮膚を介して該所有者の生体指標を検出する生体指標検出手段と、所有者の生体指標の基準値を記憶する生体指標記憶手段と、生体指標検出手段が検出した生体指標と生体指標の基準値とを比較して認証を行う認証手段とを備える。

また、本発明にかかる認証方法は、人が被操作体を保持している間、人の皮膚を介して生体指標を検出する生体指標検出工程と、生体指標検出工程において検出した生体指標と、被操作体の所有者の生体指標の基準値とを比較して認証を行う認証工程をと有する。

本発明は、使用者が電子機器を保持したときの検出される生体指標を基に認証を行う。この生体指標は体温や圧力である。電子機器は、体温や圧力の分布を基にユーザが電子機器を保持する際の癖を検出する。癖は、指紋や声紋などのように所有者を特定する絶対的な認証情報ではない。所有者は、癖の情報が電子機器に記録されていても抵抗を感じることない。

また、癖の情報は、所有者が電子機器を使用しているときに取得することができるため、ユーザが意識的に認証情報を入力しなくてもよい。

以下、図面を参照して本発明を適用した携帯電話について説明する。本発明を適用した携帯電話は、ユーザが携帯電話を把持するときのユーザの癖を認証情報として認証を行う。ユーザの癖は、ユーザの手と携帯電話とが接触する位置、ユーザの手から携帯電話に作用する圧力、ユーザの手から携帯電話に伝達される体温などからから求めることができる。ユーザの癖は、指紋のように、ユーザを確定する情報でないため紛失しても安全である。

携帯電話１は、図１に示すように、ユーザの手から携帯電話１に作用する圧力を検出する圧力センサ２と、通信を行うための情報交換や電波の変調復調を行う通信部３と、音声出力のためのＤ／Ａ変換回路４と、着信音や通話音声を出力するスピーカ５と、認証処理プログラムや圧力情報を格納する記憶部６と、ユーザの入力を受け付ける操作入力キー７と、表示部８と、演算制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、ＣＰＵ９１の作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）９２と、ハードウェアを制御するためのプログラムや設定情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）９３とを備える。

携帯電話１の認証処理は、記憶部６に格納された認証プログラムをＣＰＵ９１が実行することによって実現される。

認証処理プログラムの実行単位は、図２に示すように、所有者の圧力情報を記憶する圧力情報記憶１１と、圧力センサ２からの検出結果を基に所有者の圧力情報を学習する圧力情報学習部１２と、圧力情報記憶１１が記憶している圧力情報と圧力センサ２が検出した圧力情報とを比較し所有者の認証を行う認証処理部１３と、操作入力キー７の入力信号を制御する入力制御部１４とから構成される。

圧力センサ２は、図３に示すように、携帯電話１表面に格子状に設けられる。圧力センサ２を複数設けたことにより、携帯電話１にかかる圧力の分布を検出することができる。圧力の分布は、ユーザの手が携帯電話１に接触する箇所、及びその箇所に加わる圧力の大きさを示している。圧力の分布は、携帯電話１を把持した人の手の形状、力の入れ具合、関節の曲げ具合、携帯電話１を把持するときの利き手などによって変わる。この人による把持の仕方の違いを癖と呼ぶ。この携帯電話１は、人が携帯電話１を把持したときの癖の違いを認証情報として所有者の認証を行う。

なお、以下の説明では、１つの圧力センサ２から出力される値を圧力情報と記し、全ての圧力センサ２から出力される圧力の分布を圧力分布情報と記す。

癖は、反復性のある人間の動作であるが、いつも全く同じになるわけではない。そのため、本実施例では、癖のばらつきを考慮した推定区間を求める。推定区間は、所有者が携帯電話１を握ったときの圧力センサ２の出力を推定した値の幅である。本実施例では、推定区間を求めることによりばらつきを考慮した認証処理を行う。

推定区間は、圧力情報学習部１２によって算出される。圧力情報学習部１２は、圧力センサ２の検出結果を入力し、各圧力センサ２の推定区間を算出する。圧力情報学習部１２は、算出した推定区間を圧力情報記憶１１に記憶させる。図４は、推定区間を格納するデータベースの一例である。圧力センサ２の番号と、推定区間の下限値、上限値、今まで検出した圧力情報の平均値などが格納されている。これらの情報は、所有者の圧力を示す基準となる情報であるための基準情報と記す。

上述した学習結果は、予め登録しなければならない。携帯電話１を把持するときの癖は所有者のみが表出することができる動作であるため、携帯電話１の所有者は、この電話を使用する前に癖の登録をする。所有者は、癖の登録時に１回若しくは複数回携帯電話１を把持する。圧力情報学習部１２は、このときの圧力センサ２の出力を基に基準情報を算出する。

圧力情報学習部１２は、ユーザが携帯電話１の使用を開始した後も基準情報を更新する。基準情報は、更新回数が多いほど信頼性が増す。

図５（ａ）は、推定区間をグラフで表現したものである。このグラフは、横軸は圧力センサ２の番号が記入されており、縦軸には各圧力センサ２に対する下限値、上限値が描画されている。また、下限値と上限値との間には、圧力センサ２の出力の平均値が描画されている。

認証処理部１３の認証方法としては、圧力センサ２の出力が推定区間に含まれるか否かによって認証する方法、今回検出した圧力センサ２の出力と既に検出した圧力センサ２の出力との相関をとり相関が高い場合に認証する方法などがある。

例えば、図５（ｂ）は、真の所有者でない人間が携帯電話１を把持したときの圧力センサ２の出力を示す。認証処理部１３は、図５（ｂ）のような圧力センサ２の出力を入力すると、この出力が推定区間に含まれるか否かを判断する。その結果、認証処理部１３は、センサ３の出力が低いため、信頼区間に含まれないと判断する。さらに、認証処理部１３は、入力した圧力センサ２の出力と、既に検出した圧力センサ２の出力（例えば、平均値）との相関をとる。ここで、図５（ｂ）の出力波形と図５（ａ）の出力波形とは全く違うため、相関性がないと判断する。

入力制御部１４は、操作入力キー７からの入力信号を制御する。入力制御部１４の制御モードには、操作入力キー７からの入力を拒否する「拒否」モードと、操作入力キー７から入力を受け付ける「許可」モードとがある。入力制御部１４は、認証処理部１３が認証を完了するまで「拒否」モードを保持し、認証処理部１３が認証を完了すると「許可」モードに移行する。制御モードが「拒否」モードの場合には、操作入力キー７からの操作信号は、入力制御部１４でロックされており携帯電話１が動作することがない。

次いで、図６のフローチャートを参照して上述した携帯電話１の認証処理を説明する。人が携帯電話１を把持すると、圧力センサ２は、人の手から作用する圧力を検出する（ステップＳ１１）。圧力センサ２は、検出した圧力を認証処理部１３に出力する。認証処理部１３は、圧力センサ２の出力と基準情報とを基に認証を行う（ステップＳ１２）。

認証処理部１３は、認証が完了すると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、入力制御部１４に認証完了信号を出力する。入力制御部１４は、認証完了信号を入力すると、制御モードを「許可」モードに移行する（ステップＳ１４）。

一方、認証が完了しない場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１１に処理を移行する。認証処理が完了すると、認証処理部１３は、認証が完了した旨を圧力情報学習部１２にも出力する。圧力情報学習部１２は、認証が完了した圧力センサ２の検出値を基に学習を行い、基準情報を更新する（ステップＳ１５）。

以上、説明したように、本発明にかかる携帯電話１は、複数の圧力センサ２を表面に設け、この圧力センサ２から検出される値を基に携帯電話１かかる圧力の分布を求める。圧力の分布は、所有者が携帯電話１を把持するときの癖を示している。この癖は、所有者を特定するための情報となる。

指紋認証を行う携帯電話１の場合、この携帯電話１を紛失すると、所有者の指紋情報も紛失するおそれがある。これに対し、携帯電話１を把持するときの使用者の癖は、紛失しても安全である。

また、本発明にかかる携帯電話１は、所有者が把持しただけで認証処理が完了するため、認証情報の入力作業が不要であり、使用者が意識することなく認証をすることができる。

さらに、この携帯電話１は、学習機能を備えているため、所有者が携帯電話１を把持する度に認証精度が向上する。

次いで、上述した携帯電話１の応用例を説明する。この例では、通話時と、キー操作時とで異なる基準情報を記憶する。実施例１における携帯電話１の認証処理プログラムの実行単位は、図７に示すように、所有者の圧力情報を記憶する圧力情報記憶部２１と、圧力センサ２２からの検出結果を基に所有者の圧力情報を学習する圧力情報学習部２２と、圧力情報記憶部２１が記憶している圧力情報と圧力センサ２２が検出した圧力情報とを比較し所有者の認証を行う認証処理部２３と、認証が完了すると操作入力キー７の出力信号を制御する入力制御部２４とを備える。

実施例１における圧力情報記憶部２１は、通話時基準情報２１ａ、操作時基準情報２１ｂとを記憶する。通話時基準情報２１ａは所有者が着信音に応答するときの基準情報であり、操作時基準情報２１ｂは所有者が操作入力キー７を操作するときの圧力分布の基準情報である。

圧力情報学習部２２は、ユーザからのキー入力を受けたときには操作時基準情報２１ｂを更新し、外部の電話からの着信を受けたときには通話時基準情報２１ａを更新する。入力制御部２４は、操作入力キー７が押下されると、押下信号が入力された旨を圧力情報学習部２２に出力する。圧力情報学習部２２は、これに従い、操作時基準情報２１ｂの学習を開始する。

一方、通信部３は、呼び信号を入力すると、呼び信号を入力した旨を圧力情報学習部２２に出力する。圧力情報学習部２２は、これに従い、通話時基準情報２１ａの学習を開始する。

認証処理部２３も圧力情報学習部２２と同様、操作入力キー７の押下信号及び通信部３からの信号を基に呼び信号を受信したか、キー操作が開始されたかを判断する。呼び信号を受信した場合、認証処理部２３は、通話時基準情報２１ａを読出して認証処理を行う。一方、キー操作が開始された場合、認証処理部２３は、操作時基準情報２１ｂを読み出して認証処理を行う。

次いで、図８を参照して、実施例１における携帯電話１の認証処理を説明する。通信部３が通話要求を受信した場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、通信部３は、この旨を示す情報を圧力情報学習部２２に出力する。次いで、携帯電話１は、着信音又は着信振動を出力する（ステップＳ２２）。ユーザは、これに応じて携帯電話１を把持し応答する。このとき、一般的なユーザは、一旦表示部を見て、発信者を確認する。圧力センサ２２は、ユーザが表示部を見ているときの圧力を検出する（ステップＳ２３）。

次いで、認証処理部２３は、圧力情報記憶部２１から通話時基準情報を読み出す。認証処理部２３は、通話時基準情報とステップＳ２３において検出した圧力情報と比較し、所有者との認証を行う（ステップＳ２４）。ステップＳ２３において認証が完了すると（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、認証処理部２３は、入力制御部２４に認証完了信号を出力する。入力制御部２４は、認証完了信号を受信すると、制御モードを「許可」モードに移行する（ステップＳ２６）。

一方、ユーザが操作入力キー７を押下したとき（ステップＳ３１；ＹＥＳ）、入力制御部２４は、入力キーが押下された旨を示す信号を圧力情報学習部２２及び認証処理部２３に出力する（ステップＳ３２）。圧力センサ２２は、ユーザが操作入力キー７を押下する間の圧力を検出する（ステップＳ３３）。

次いで、認証処理部２３は、圧力情報記憶部２１から操作時基準情報を読み出す。認証処理部２３は、操作時基準情報とステップＳ３３において検出した圧力情報とを比較し、所有者との認証を行う（ステップＳ３４）。ステップＳ３４において認証が完了すると（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、認証処理部２３は、入力制御部２４に認証完了信号を出力する。入力制御部２４は、認証完了信号を受信すると、制御モードを「許可」モードに移行する（ステップＳ２６）。

このように、実施例１における携帯電話１は、通話時と操作時とで異なる基準情報を記憶する。携帯電話１を操作する場合、その操作内容に応じてユーザの手が接触する位置が異なる。実施例１の携帯電話１は、操作内容ごとに異なる学習結果を出力することにより、正確な学習結果を出力している。

実施例２における携帯電話１は、圧力情報と併用してユーザの生理情報を認証に使用する。生理情報としては、ユーザの呼吸、脈波、心拍、発汗、皮膚表面温度、ＭＶ（マイクロバイブレーション）、血中酸素飽和度、皮膚抵抗値、筋電位などがあり、この方法により認証の信頼性を向上することができる。

図９に示す携帯電話１には、斜線部に示す位置に生体センサ３１が設けられている。生体センサ３１には、脈波を検出する脈波計、発汗量を計測する発汗計、体温を計測する温度計、体動加速度計、筋電位を計測する筋電位計などがある。また、これらの生体センサ３１の出力から２次的な生理情報を算出することもできる。例えば、呼吸に関する情報は、心拍から得ることができる。心拍のピークは、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ、Ｔという名前が付けられている。Ｒ−Ｒ間隔は、１つめＲから次のＲまでの時間のことを表す。呼吸の周期は、Ｒ−Ｒ間隔にフーリエ変換を施すことによって算出される。

図１０は、生体センサ３１が検出した情報を基に２段階の認証処理を行うときの処理手順を示している。人間が携帯電話１を把持すると、携帯電話１が圧力を検出すると同時に（ステップＳ４１）、生体センサ３１が生理情報を検出する（ステップＳ４２）。

圧力を検出すると、認証処理部１３は、１段階目の認証処理を開始する。１段階目の認証処理１３は、圧力情報記憶部１１に記憶された基準情報と携帯電話１の出力とを比較する処理である（ステップＳ４３）。ステップＳ４３において認証が完了すると（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、認証処理部１３は、２段階目の認証処理を開始する。２段階目の認証処理は、生体センサ３１が検出した生理情報と既に学習した生理情報とを比較する処理である（ステップ４５）。ステップＳ４５における認証処理が完了すると（ステップＳ４６；ＹＥＳ）、認証処理部１３は、入力制御部１４に認証完了信号を出力する。入力制御部１４は、認証完了信号を入力すると、制御モードを「許可」モードに移行する（ステップＳ４７）。

次いで、圧力情報学習部１２は、検出した圧力情報を基に基準情報を更新し（ステップＳ４８）、検出した生理情報を基に生理情報を更新する（ステップＳ４９）。

以上説明したように、実施例２における携帯電話１は、圧力を基に１段階目の認証を行ったのち、生理情報を基に２段階目の認証を行うため認証の信頼性が向上する。

本発明は、電子機器として携帯電話について説明したが、携帯電話に限らず、ユーザが接触する電子機器であればＰＨＳ（Personal Handy Phone）、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの他の電子機器に適用することができる。また、圧力分布だけでなく、温度分布でも人間の接触位置を知ることができる。

携帯電話の構成を示すブロック図である。 認証処理プログラムの実行単位を示すブロック図である。 圧力センサの設置位置を示す図である。 基準情報を格納するデータベースの構成を示す図である。 基準情報を示すグラフである。 認証処理の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１における認証処理プログラムの実行単位を示すブロック図である。 実施例１における認証処理の処理手順を示すフローチャートである。 生体センサの設置位置を示す図である。 実施例２における認証処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 携帯電話、２ 圧力センサ２、３ 通信部、４ Ｄ／Ａ変換、５ スピーカ、６ 記憶部、７ 操作入力キー、８ 表示部、１１ 圧力情報記憶部、１２ 圧力情報学習部、１３ 認証処理部、１４ 入力制御部、９１ ＣＰＵ、９２ ＲＡＭ、９３ ＲＯＭ

Claims (10)

1. 所有者が保持する保持位置を含む領域に設けられ、所有者が保持している間、所有者の皮膚を介して該所有者の生体指標を検出する生体指標検出手段と、
   所有者の生体指標の基準値を記憶する生体指標記憶手段と、
   生体指標検出手段が検出した生体指標と上記生体指標の基準値とを比較して認証を行う認証手段と
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 上記生体指標検出手段は、所有者が接触する接触領域を検出することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 上記生体指標検出手段は、圧力検出手段であり、
   所有者から当該電子機器に作用する圧力の分布を検出することを特徴とする請求項２記載の電子機器。
4. 上記生体指標検出手段は、温度検出手段であり、
   所有者から当該電子機器に伝達される温度の分布を検出することを特徴とする請求項２記載の電子機器。
5. 上記生体指標の基準値として上記生体指標の推定値を求める生体指標学習手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
6. 人が被操作体を保持している間、人の皮膚を介して生体指標を検出する生体指標検出工程と、
   上記生体指標検出工程において検出した生体指標と、上記被操作体の所有者の生体指標の基準値とを比較して認証を行う認証工程と
   を有することを特徴とする認証方法。
7. 上記生体指標検出工程では、人の皮膚が被操作体に接触する接触領域を検出することを特徴とする請求項６記載の認証方法。
8. 上記生体指標検出工程では、人から上記被操作体に作用する圧力の分布を検出することを特徴とする請求項７記載の認証方法。
9. 上記生体指標検出工程では、人から上記被操作体に伝達される温度の分布を検出することを特徴とする請求項７記載の認証方法。
10. 上記生体指標の基準値として上記生体指標の推定値を求める生体指標学習工程と有することを特徴とする請求項６記載の認証方法。

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