JP2006524836A - 視覚的暗号化用の高信頼性ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は高信頼性ディスプレイ装置に係る。該装置は、低信頼性ディスプレイ上で重畳され、グラフィカル・メッセージを再構築し、独立してアドレス可能な複数のピクセルをするディスプレイ画面を有する。複数のセンサは、前述のディスプレイ画面のピクセルのサブセットに少なくとも関連付けられ、ディスプレイが重畳された際に、低信頼性ディスプレイの構成するピクセルによって示された光学的にコード化された情報を検出すること、また、感知された前述の情報に基づいてピクセルの作動を適応することが可能である。

Description

本発明は、視覚的暗号化（ｖｉｓｕａｌ ｃｈｒｉｐｔｏｇｒａｐｈｙ）用のディスプレイ装置の分野に係り、特には、いかなる低信頼性（ｕｎｔｒｕｓｔｅｄ）ディスプレイ上でも使用可能な高信頼性（ｔｒｕｓｔｅｄ）ディスプレイ装置、及びその上でのグラフィカル・メッセージの再構築の方法に係る。

視覚的暗号化（M. Naor, A. Shamir著、「Visual Cryptology, Eurocrypt '94, Springer-Verlag LNCS Vol.950」、シュプリンガー出版社、１９９５年発行、p1-12）（非特許文献１）は、以下の通り説明され得る。画像は、２つのランダム化された部分、画像とランダム化、及びランダム化そのものに分けられる。該部分のいずれかは、ランダム化のために本来の画像に関する情報を有さない。しかしながら、両方の部分が物理的に重ねられる際に、本来の画像は再構築される。

２つの部分が共に適合しない場合、本来の画像に関する情報は明らかにされず、ランダム画像が再生される。それ故に、二者は、視覚的暗号化を使用して通信することを望む場合、ランダム化を共有しなければならない。基本的な実施は、受信者にランダム化を有するトランスペアレンシー（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）を与えるようにされる。送信者は、続いて、かかるランダム化を本来のメッセージをランダム化するよう使用し、トランスペアレンシー又は他の手段で受信者にランダム化されたメッセージを送信する。受信者は、互いの上部に２つのトランスペアレンシーをおき、メッセージを再生する。かかるスキームは、ワンタイム・パッドと比較され得る。

より柔軟性のある実施は、２つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の２つのディスプレイ画面を使用する際に、得られる。第１の画面は、画像及びランダム化を表示し、第２の画面はランダム化そのものを表示する。画面が互いの上部に置かれる場合、即ち重畳される場合、再構成された画像が現れる。かかる装置は、視覚的暗号化を使用して生成されたグラフィカル・メッセージを再構築することができ、例えば液晶ディスプレイの液晶セルの偏光回転効果を利用することが出来る。かかる装置は、欧州特許第０２０７５５２７．８号明細書（代理人整理番号ＰＨＮＬ０２０１２１）、及び欧州特許第０２０７８６６０．４号明細書（代理人整理番号ＰＨＮＬ０２０８０４）で説明される。

液晶ディスプレイの偏光フィルタは、特定の偏光を備えた光を送信するのみである。通常、液晶セルは、一定の角度を越えて通過する光の偏光を回転する。十分な電圧がセルに印加される場合、回転は行なわれない。これは、そのセルを「作動させる」と称される。光が不可視になるのは、２つの重畳された液層層を通った後であり、入ってくる光の偏光の全回転は、第２の偏光フィルタの偏光方向に対して垂直である場合である。

一連の情報ユニット、望ましくは一連の二進値を受信した後、装置は、液晶層でセルを作動又は停止させることによって第１の液晶ディスプレイ上のシーケンスをレンダリングする。表示が行なわれる前に、処理又は復号段階は必要ない。即ち、情報ユニットは、受信された通りに表示される。第２のディスプレイ上では、全体的にキー・シーケンス基づいて生成される他のパターンが表示される。

画像の再構築は、第１及び第２のディスプレイを正しい配列で重畳させることによって実行され、ユーザが再構築されたグラフィカル・メッセージを見ることが出来るようにされる。再構築は、人間の目によって直接実行されるものであり、妥協され得る装置によって実行されるものではない。これは、機密情報をより安全に通信するよう視覚的暗号化を使用する。

グラフィカル・メッセージのピクセルを二進値としてコード化すること、又は、コード化においてメッセージのピクセルの強度を使用することが可能であり、これは、白黒又はカラーのグラフィカル・メッセージがコード化及び再構築されるべきか否かに依存する。

しかしながら、上述した実行を使用する従来技術の試みに関する重要な課題は、２つのディスプレイからの２つの液晶層は、偏光フィルタを介在することなく重畳されなければならない、ということである。さもなければ、これらのフィルタは、光をいくらか遮断し、再構築の失敗を招く。

かかる問題を解決する従来技術のアプローチの１つは、偏光フィルタが取り除かれ得る又は置き換えられ得るＬＣＤディスプレイを、低信頼性ディスプレイとして与えることである。これによって、液晶層の上方に偏光フィルタを備えたＬＣＤディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、及びポリレッド・ディスプレイ等を有する一般的な設計である、公衆のコンピュータ端末、現金自動預入支払い機又は他の多目的の装置を、第１の低信頼性ディスプレイとして使用するシステムに対して、視覚的暗号化を実行することが扱いにくくなる。
M. Naor, A. Shamir著、「Visual Cryptology, Eurocrypt '94, Springer-Verlag LNCS Vol.950」、シュプリンガー出版社、１９９５年発行、p1-12

従って、本発明は、低信頼性ディスプレイ装置のいずれにも使用可能な高信頼性の改善されたディスプレイ装置を与えることを目的とする。

本発明の他の目的は、液晶ディスプレイの液晶セルの偏光回転効果に基づいた改善された高信頼性ディスプレイ装置を与えることである。

本発明の更なる目的は、高信頼性ディスプレイ装置のディスプレイ画面上でグラフィカル・メッセージを再構築する改善された方法を与えることである。

本発明の更に他の目的及び特徴は、添付の図面と合わせて考察された以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。しかしながら、図面は、本発明の制限の定義としてではなく例示の目的でのみ設計されており、添付の請求項が参照されるべきである。更に、図面は必ずしも寸法通りに描かれず、特記されない限り、ここに説明された構造及び手順を単に理論的に例示することを意図されているだけである。

図面中、同様の参照符号は、複数の図面を通して同類の構成要素を示す。

図１は、第１の実施例に従った、液晶ディスプレイ画面１ａに基づく高信頼性ディスプレイ装置１を概略図で示す。高信頼性ディスプレイ１は、ここでは、通常の設計の低信頼性の液晶ディスプレイ２との組合せ、即ち液晶層２ａの上方の偏光フィルタ２ｂ（図１中右手側に図示）及び液晶層２ａの下方の追加の偏光フィルタ２ｃ（図１中左手側に図示）との組合せに使用されて図示され、低信頼性ディスプレイは光源２ｄに照射される。簡潔さのために、ディスプレイ１，２ともに、３×３ピクセルのディスプレイとして図示されるが、当業者にとって、それらがいかなる数のピクセルも有し得ることは明らかである。

高信頼性ディスプレイ装置１は、第１の偏光フィルタ１ｂと、第２の側が第１の偏光フィルタ１ｂによって基本的に覆われる液晶層１ａを有する。高信頼性ディスプレイ装置１の液晶層１ａの各ピクセルは、独立してアドレス可能であり、センサ１ｃの層は、前述のピクセルに組み込まれた前述の液晶層１ａの第１の側に配置され、ディスプレイ１の各ピクセルに望ましくは少なくとも１つの夫々のセンサがあるようにされる。各センサは、ディスプレイ１，２が図１中の通り重畳される際、低信頼性ディスプレイ２の構成するピクセルによって示された情報を感知する。他の実施例では、ディスプレイ１の一部分のみが、センサを伴って与えられ得るか、あるいはピクセルのサブセットのみがセンサを伴って与えられ得るか、又は、その両方であり得る。

以下では、説明のため、低信頼性ディスプレイ２の偏光フィルタ２ｂは、水平方向に偏光されると想定される。実際には、低信頼性ディスプレイ上の偏光フィルタ２ｂの偏光方向は、いかなる方向も有し得、高信頼性ディスプレイ装置１によって、例えば、低信頼性ディスプレイ２に水平又は垂直の偏光フィルタで覆われた２つの部分を備えること、及びこれらの部分で発光された光の強度を測定することによって、測定され得、低信頼性ディスプレイ２上の偏光フィルタの偏光方向が引き出され得る。

高信頼性のコンピュータ（図示せず）は、以下の手順に従って低信頼性ディスプレイ２上にその情報を示し、そのスキームは、白黒の画像で説明されるが、グレイスケール及びカラーのスキームに容易に拡張され得る。高信頼性のコンピュータは、白黒のピクセルのみを有するランダム・シェアを構成する。画像が長さｎのビットストリング

として、及びキーがＫとして表される場合、それは擬似乱数生成器を使用して算出され、ユーザの１名と同期化される。続いてこのランダム・シェアである

は、以下の式、

によって与えられる。

更に、０は白色として、１は黒色として解釈される。低信頼性ディスプレイ２の液晶層２ａは、以下の通り駆動される。Ｒのｉ番目のビットがゼロに等しい場合、電圧は、低信頼性ディスプレイ２の液晶層２ａのｉ番目のセルに印加されなければならない。それ故に、白色光は、低信頼性ディスプレイ２のｉ番目のセルから出る。Ｒのｉ番目のビットが１に等しい場合、低信頼性ディスプレイ２のｉ番目のピクセルは、黒色にされないが白色にされる。しかしながら、ｉ番目のピクセルは、非常に短い時間点滅される。かかる点滅は光学的にコード化された情報の一例である。ピクセルの中には点滅しているものがある短い時間ののち、低信頼性ディスプレイ２は、完全に白色にされ、バックライトとして使用される。図１中に図示された例では、点滅がなされた低信頼性ディスプレイ２のピクセルは参照符号「ｒ」で示される。

高信頼性ディスプレイ１のキー・ジェネレータは、２つのアルゴリズムを有する。第１の部分は、低信頼性ディスプレイ２が上部偏光フィルタ２ｂを有さない場合に使用されるアルゴリズム１と称されるアルゴリズムを有する。アルゴリズムの第２の部分は、後に説明され、アルゴリズム２と称される。

高信頼性ディスプレイ１のｉ番目のピクセルのセンサは、低信頼性ディスプレイ２のピクセルが点滅しているか否かを測定する。点滅していない場合、低信頼性ディスプレイ２の入ってくる光を、低信頼性ディスプレイ２の上部での偏光フィルタ２ｂの方向である水平方向に偏光されるものであるとして解釈する。続いて、アルゴリズム１は、Ｋのｉ番目のキー・ビットの値に従って光の偏光の回転の角度を算出し、液晶層１ａのｉ番目のセルに対して適切な電圧を印加する。

図１の最も右手側に対する視覚的出力スキーム３によって例示された通り、低信頼性ディスプレイ２のピクセルが点滅しておらず、高信頼性ディスプレイ１の対応するピクセルが「ｒ」とマークされていない場合、高信頼性ディスプレイ１のピクセルは白色にされる。即ち、水平方向に偏光された光を通る。低信頼性ディスプレイ２のピクセルが点滅しておらず、高信頼性ディスプレイ１の対応するピクセルが「ｒ」でマークされている場合、高信頼性ディスプレイ１のピクセルは黒色にされる。即ちそこを通過する光は、入射光に対して直交する偏光方向にレンダリングされ、従って第１の偏光フィルタ１ｂによって停止される。

ｉ番目のピクセルが点滅している場合、高信頼性ディスプレイ１のｉ番目のピクセルのセンサは、これを登録し、この情報をキー生成アルゴリズム１及び２に送る。キー生成アルゴリズム１は、この情報を、偏光方向が垂直方向に、即ち、低信頼性ディスプレイ２上の水平方向偏光フィルタ２のために事実上水平方向である実際の偏光方向に対して直交して偏光されるべきものとされる、という事実として解釈する。続いて、Ｋのｉ番目のビットに従って、低信頼性ディスプレイ２からでる光が垂直方向に偏光される場合、出る光の色ｃが何色かを算出する。現時点で、アルゴリズム２は、要求された色ｃを得るよう、低信頼性ディスプレイ２からでる垂直方向に偏光された光に、どの回転を与えなければならないかを算出する。ｉ番目の液晶セルに印加されなければならない適切な電圧が、続いて算出される。

図１中の最も右手側に視覚的出力スキームによって更に例示された通り、低信頼性ディスプレイ２のピクセルが点滅し、高信頼性ディスプレイ１の対応するピクセルが「ｒ」とマークされていない場合、高信頼性ディスプレイ１のピクセルは黒色にされる。即ち、そこを通過する光は、入射光の方向に対して直交する偏光方向をレンダリングされ、従って第１の偏光フィルタ１ｂによって停止される。低信頼性のディスプレイ２のピクセルが点滅しており、高信頼性ディスプレイ１の対応するピクセルが「ｒ」でマークされている場合、高信頼性ディスプレイ１のピクセルは白色にされる。即ち、水平方向に偏光された光を通す。

液晶ディスプレイを使用している際、偏光方向に関する追加の光学的にコード化された情報を伝達する上述された方法が点滅に制限されないことは、当業者にとって明白であるべきである。強度変化等の他の技術は、この情報を伝達するよう使用され得る。

図２は、第２の偏光フィルタ１ｄ（可能であれば切換え可能な偏光フィルタ）が、図１中の高信頼性ディスプレイ１のセンサ層１ｃの下方（図２中センサ層の左手側に図示）である底部に加えられる際、同一の技術が、高信頼性ディスプレイ装置１に適用され得、ＣＲＴディスプレイ、ｐｏｌｙＬＥＤ（ｐｏｌｙｌｅｄ）ディスプレイ、又は同様のもの等である放射性のディスプレイ２を使用する低信頼性の装置と共に使用されるようにされる。

視覚的暗号化のグラフィカル・メッセージを再構築するよう、ピクセルの状態を低信頼性ディスプレイ２から高信頼性ディスプレイ１まで伝達する技術は、いずれの種類のディスプレイ画面に基づいても高信頼性ディスプレイ装置に適用され得ることは、当業者にとって更に明確であるべきである。

高信頼性ディスプレイ装置のディスプレイ画面上のグラフィカル・メッセージを再構築する方法は、複数の独立してアドレス可能なピクセル及びセンサを有し、低信頼性ディスプレイ上で前述の高信頼性ディスプレイの前述のディスプレイ画面を重畳する段階と、前述のセンサを使用して低信頼性ディスプレイの構成するピクセルによって示された情報を感知する段階と、前述の感知された情報に基づき前述の高信頼性ディスプレイ装置の前述のディスプレイ画面のピクセルの作動を適応させる段階と、を有する。

更なる実施例では、方法は更に、前述の高信頼性ディスプレイ装置の前述のディスプレイ画面のピクセルの作動を適応する段階が実行されるとすぐに、低信頼性ディスプレイ装置を高信頼性ディスプレイ装置用のバックライトとして操作する段階を更に有する。

このように、望ましい実施例に適用される通り、本発明の基本的な新規の特徴が示され、説明され、指摘されてきたが、例示された機器の形状及び詳細において多種の例外、代用、及び変更が、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者によって行なわれ得ることが理解されるであろう。例えば、同一の結果を達成するよう略同一の方法での略同一の機能を実行する構成要素及び／又は方法段階の全ての組合せは、本発明の範囲内であることが明確に意図される。更に、本発明の開示された形式又は実施例に関連して図示及び／又は説明された構造、及び／又は構成要素、及び／又は方法段階は、設計上の選択の一般的な状態として、他の開示又は説明又は提案された形式又は実施例に組み込まれ得る。従って、添付の請求項の範囲によって示されたものとして限定されることが意図される。

第１の実施例に従い、通常の設計の低信頼性の液晶ディスプレイとの組合せ、即ち液晶層の上方の偏光フィルタとの組合せに使用されて図示される高信頼性の液晶ディスプレイ装置の概略図を開示する。 第２の実施例に従い、低信頼性の装置との組合せに使用されて図示される高信頼性の液晶ディスプレイ装置の概略図を開示する。

Claims (12)

1. 高信頼性ディスプレイ装置であって、低信頼性ディスプレイ上に重畳される際に、グラフィカル・メッセージを再構築し、
   前記装置は、独立してアドレス可能な複数のピクセルを有するディスプレイ画面を有し、
   複数のセンサは、前記ディスプレイ画面の前記ピクセルの少なくともサブセットと関連付けられ、前記ディスプレイが重畳される際に、前記低信頼性ディスプレイの構成するピクセルによって示された光学的にコード化された情報を検出することができるよう配置される、
   ディスプレイ装置。
2. 前記ディスプレイ画面のピクセルの前記サブセットは、前記ディスプレイ画面の全てのピクセルを有する、請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 前記ディスプレイ装置は、前記ディスプレイ画面の各ピクセルに関連付けられた少なくとも１つのセンサを更に有する、請求項１又は２のいずれか記載のディスプレイ装置。
4. 前記光学的にコード化された情報は、時間又は振幅を変調された光度の形式である、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
5. 前記ディスプレイ装置は、前記感知された情報に基づきピクセルの作動を適応させる手段を更に有する、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
6. 前記ディスプレイ画面は、液晶ディスプレイ画面であり、
   前記ディスプレイ画面は、第１の側が前記センサを有し、第２の側が第１の偏光フィルタによって基本的に覆われ、
   前記ディスプレイ装置は、前記センサ上に第１の偏光方向の入射光を受けるよう更に配置された、
   請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
7. 前記ディスプレイ装置は、キー・ジェネレータを更に有し、
   前記キー・ジェネレータは、前記感知された情報に基づき第１及び第２のアルゴリズムのいずれかに関連付けられた前記ピクセルを作動するよう配置される、
   請求項６記載のディスプレイ装置。
8. 前記第１のアルゴリズムは、光学的にコード化された情報を表示するピクセルを解釈するように使用され、前記第２のアルゴリズムは、他のピクセルを解釈するよう使用される、
   請求項７記載のディスプレイ装置。
9. 前記第２のアルゴリズムは、前記情報が、前記入射光が前記第１の偏光方向と異なる偏光方向を有するよう考慮されるべきであることを示す際、前記ピクセルの状態を算出するよう使用されるよう配置され、
   前記第１のアルゴリズムは、他の前記ピクセル状態を算出するよう使用される、
   請求項７記載のディスプレイ装置。
10. 前記ディスプレイ装置は、第２の偏光フィルタを更に有し、
    前記第２の偏光フィルタは、前記液晶ディスプレイ画面の前記第１の側を基本的に覆い、前記センサに、前記第１の偏光方向の入射光を与えるよう配置される、
    請求項６記載のディスプレイ装置。
11. 高信頼性ディスプレイ装置のディスプレイ画面上のグラフィカル・メッセージを再構築する方法であって、前記ディスプレイ画面は、複数の独立してアドレス可能なピクセル及びセンサを有し、
    前記方法は、
    低信頼性ディスプレイ上で前記高信頼性ディスプレイの前記のディスプレイ画面を重畳する段階と、
    前記センサを使用して前記低信頼性ディスプレイの構成するピクセルによって示された情報を感知する段階と、
    前記の感知された情報に基づき前記高信頼性ディスプレイ装置の前記ディスプレイ画面の前記ピクセルの前記作動を適応させる段階と、を有する、
    方法。
12. 前記方法は、前記高信頼性ディスプレイ装置の前記ディスプレイ画面の前記ピクセルの前記作動を適合させる前記段階が実行されるとすぐに、前記低信頼性ディスプレイ装置を、前記高信頼性ディスプレイ装置用のバックライトとして操作する段階を、更に有する、
    請求項１１記載の方法。

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