JP2017131302A - 虹彩パターンの保護装置、盗撮の防止方法および虹彩の認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】虹彩パターンの盗撮を防止する装置を提供する。【解決手段】コンタクト・レンズのように目に装着する認証インサートに設けた液晶マトリクスに常時盗撮を防止するための常時パターン３０１または盗撮を防止しながら虹彩認証を可能にする認証パターン３０３を表示する。常時パターン３０１は、少なくとも部分的に虹彩を覆う隠蔽パターン３０２を含み、認証パターン３０３は虹彩パターン１５ａとは異なる特徴情報を生成するための疑似パターン３０４を含む。常時パターン３０１または認証パターン３０３を表示すると、カメラはスクランブル・パターン３５１、３５３を撮影することになる。盗撮したスクランブル・パターン３５１からは虹彩パターン１５ａのすべての特徴情報を抽出することはできず、スクランブル・パターン３５３からは認証パターン３０３を知らない限り虹彩パターン１５ａを再現することができない。【選択図】図５

Description

本発明は、生体認証に利用する虹彩の生体情報を保護する技術に関する。

人間の目には、瞳孔の周囲に円環状の虹彩（アイリス）が形成されている。虹彩は、瞳孔から外側に向かって形成された皺状の模様（虹彩パターン）を含む。虹彩パターンは人間固有のパターンであるため、指紋と同じように生体認証（虹彩認証）に利用されている。虹彩認証は、非接触で安定して行うことができ、偽造が困難であるといった特徴を備えている。

特許文献１は、液晶層を制御して焦点特定の変更が可能なコンタクト・レンズを開示する。同文献は、コンタクト・レンズが液晶層の他に液晶層を駆動する電力源や制御するプロセッサを搭載することを記載している。特許文献２は、虹彩パターンから抽出した特徴量の安全性を向上する技術を開示する。同文献は、眼球の動的な運動に伴う動的特徴量で静的な特徴量を暗号化することを記載している。特許文献３は、コンタクト・レンズの表面に存在する異物を検出する技術を開示する。同文献は、コンタクト・レンズに通信コンポーネント、パワー・コンポーネント、および静電センサなどを設けることを記載する。

特開２０１５−９２２３２号公報 特開２０１３−１４８９６１号公報 米国特許第８８５７９８１号明細書

たとえば攻撃者は、偽装した虹彩認証装置にユーザを誘導して虹彩を盗撮する可能性がある。あるいは、高精度のカメラを使って比較的離れた場所から虹彩を盗撮する可能性がある。虹彩は偽造が困難であるが、変更ができないため一旦盗まれてしまうと虹彩認証での利用が困難になる。そこで本発明の目的は、虹彩の盗撮を防ぐ方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、虹彩の盗撮を防ぎながら虹彩認証をする方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、盗撮された虹彩で虹彩認証をする方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような方法に使用する虹彩の保護装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、目に装着する虹彩の保護装置を提供する。保護装置は、少なくとも一部の領域の透過率の変更が可能な、装着状態で虹彩に対応する位置に配置したシャッタと、シャッタの透過率を変化させて所定の重畳パターンを表示する駆動回路と、重畳パターンを表示するために駆動回路を制御する制御回路とを有する。上記構成により、虹彩を撮影したカメラには、虹彩パターンに重畳パターンが重なったスクランブル・パターンが撮影されるため、常時および虹彩認証時の虹彩パターンの盗撮を防ぐことができる。

本発明の第２の態様は、虹彩パターンの盗撮を防止する方法を提供する。目に装着した認証インサートに虹彩パターンを覆うように重畳パターンを表示し、虹彩パターンに重畳パターンを重畳したスクランブル・パターンを虹彩認証装置に登録し、スクランブル・パターンで虹彩認証をする。上記構成により虹彩認証装置を通じて虹彩パターンが盗撮されることを防ぐことができる。

本発明の第３の態様は、盗撮された虹彩パターンで虹彩認証をする方法を提供する。目に装着した認証インサートに虹彩パターンを覆うように認証パターンを表示し、虹彩認証装置に虹彩パターンと認証パターンを重畳したスクランブル・パターンを登録し、スクランブル・パターンで虹彩認証をする。上記構成により、秘匿性のある認証パターンを利用することで、虹彩パターンが盗撮されても虹彩認証をすることができる。

本発明により、虹彩の盗撮を防ぐ方法を提供することができた。さらに本発明により、虹彩の盗撮を防ぎながら虹彩認証をする方法を提供することができた。さらに本発明により、盗撮された虹彩で虹彩認証をする方法を提供することができた。さらに本発明により、そのような方法に使用する虹彩の保護装置を提供することができた。

虹彩パターンを説明する図である。 角膜の表面に装着する認証インサート１００の平面および側面を模式的に示す図である。 認証インサート１００の断面形状を模式的に示す図である。 認証インサート１００に実装する盗撮防止回路２００の一例を説明するための機能ブロック図である。 重畳パターンの一例を説明するための図である。 認証インサート１００を利用して虹彩パターン１５ａを保護する方法を説明するためのフローチャートである。 盗撮防止回路の他の例を説明するための機能ブロック図である。

図１において、人間の目１０には瞳孔１３の周りを虹彩１５が円環状に取り囲んでいる。虹彩１５は外部から水晶体に入射する光の量を調節する筋肉でできている。虹彩１５には、瞳孔１３から外側に向かって虹彩パターン１５ａが延びている。虹彩パターン１５ａは外部からカメラで撮影をすることができる。虹彩認証では、虹彩パターン１５ａが指紋と同じように人間固有のものである特質を利用する。

図２は、角膜の表面に装着する認証インサート１００の平面および側面の形状を模式的に示す図で、図３は認証インサート１００の断面を模式的に示す図である。認証インサート１００は全体を透過率が高いプラスチック材料でコンタクト・レンズのようにドーム状に形成している。認証インサート１００は、角膜の表面を覆う涙に浮かんだ状態で装着され、乱視用コンタクト・レンズのように人間が装着したときに数回瞬きをすると回転方向が所定の位置になるように各部の形状や厚さが調整されている。

認証インサート１００には、中央から外側に瞳孔領域１０５、虹彩領域１０３および回路領域１０１を定義している。瞳孔領域１０５は、虹彩１５が最大に開いたときの瞳孔１３に入射する光を遮らない大きさにしている。虹彩領域１０３は、瞳孔領域１０５の周囲を囲むように円環状に配置し、内部に液晶マトリクス１５０を埋め込んでいる。液晶マトリクス１５０は、それぞれ偏光板、透明電極および配向膜で構成した上部モジュール１５１と下部モジュール１５３の間に液晶層１５５が挟み込んでおり、画素を表示単位とするドット・マトリクス方式で任意の形状のパターンを表示できる。

液晶マトリクス１５０は、上部モジュール１５１と下部モジュール１５３の偏光板の向きにより、無電圧のときに透過状態になるノーマリ・ホワイト・モードまたは、電圧をかけたときに透過状態になるノーマリ・ブラック・モードのいずれかにすることができる。液晶マトリクス１５０をノーマリ・ブラック・モードにすると、液晶マトリクス１５０に印加する電圧が消失したときに、下に隠れた虹彩パターン１５ａの撮影ができなくなる。

液晶マトリクス１５０は、Ｘ電極とＹ電極が交差する位置の画素で液晶分子に電界を印加するパッシブ・マトリクス方式またはデータ線と走査線が交差する位置の画素ごとに薄膜トランジスタを設けたダイナミック駆動方式のいずれでもよい。本実施の形態では液晶マトリクス１５０を構成する画素を、透過率が高い状態（開放状態）と透過率が低い状態（閉鎖状態）の２値状態で動作させる。ここに、開放状態の透過率はカメラで虹彩パターン１５ａが撮影できる程度以上の透過率に相当し、閉鎖状態の透過率はカメラで撮影したときに虹彩１５ａが識別できない程度以下の透過率に相当する。

回路領域１０１は、虹彩領域１０３の周囲を囲むように円環状に配置している。回路領域１０１には、内部に液晶マトリクス１５０が重畳パターンを表示するための盗撮防止回路２００（図４）を埋め込んでいる。図４は、認証インサート１００に実装する盗撮防止回路２００の一例を説明するための機能ブロック図である。図４で太線は電力の伝送路を示し細線は信号の伝送路を示している。非接触受電部２０２は、電磁誘導方式、電磁界共鳴方式、または電波方式などの非接触電力伝送方式で、外部電源５０１から電力を受け取るためのコイルまたはアンテナで構成している。非接触受電部２０２は受電した電力を電源回路２０３に供給する。

電源回路２０３は外部電源５０１から受け取った電力で充電式のバッテリィ２０１を充電する。バッテリィ２０１の充電は、認証インサート１００を装着した状態および取り外した状態のいずれで行ってもよい。電源回路２０３は、外部電源５０１から受け取った電圧またはバッテリィ２０１の出力電圧を所定の電圧に制御して盗撮防止回路２００の各要素に電力を供給する。

操作センサ２０５は、認証インサート１００を装着しているユーザが瞼または眼球を動かして、盗撮防止回路２００を操作するためのセンサである。操作センサ２０５は、ユーザの瞼の開閉状態または眼球が動く速度を検出して操作信号を制御回路２０７に出力する。前者は瞼の開閉で変化する静電容量を検出する静電センサ、外部の光を検出する光センサまたは瞼の圧力の変化を検出する圧力センサとすることができる。

後者は、眼球の動きに応じて動く認証インサート１００の加速度を検出する加速度センサとすることができる。たとえばユーザは、所定時間未満の間隔で行った連続する瞬きの回数、または所定の回数の瞬きをするための時間間隔といったように、瞬きの時間と回数でさまざまな操作信号を生成することができる。あるいはユーザは、所定値以上の速さで連続的に左右に動かした眼球の回数でさまざまな操作信号を生成することができる。あるいはユーザは、瞬きと眼球の動きの組み合わせでさまざまな操作信号を生成することができる。

制御回路２０７は、ＣＰＵ、メモリおよびファームウェアなどを含む。制御回路２０７は、液晶マトリクス１５０を閉鎖状態にした画素で構成した重畳パターン（図５）を作成してパターン記録部２０９に記録する。制御回路２０７は、操作信号からユーザの操作意図を認識する。一例において制御回路２０７は乱数生成器を含み、操作センサ２０５から操作信号を受け取ったときに乱数を発生させて第３者が予測困難な重畳パターンを作成することができる。他の例において制御回路２０７は、非接触電力伝送の伝送路を使い、非接触受電部２０２および電源回路２０３を経由して外部で生成した重畳パターンを受け取りパターン記録部２０９に記録することができる。

制御回路２０７は、パターン記録部２０９から操作信号に対応するいずれかの重畳パターンを取得し、シリアルなパターン・データを作成して所定のタイミングで液晶駆動回路２１１に出力する。パターン記録部２０９は、重畳パターンをラスタ形式またはベクタ形式のいずれかのデータ構造で記録することができる。液晶駆動回路２１１は、行方向の駆動回路と列方向の駆動回路を駆動して、シリアルなパターン・データを平面的な液晶マトリクス１５０に表示させる。

図５は、重畳パターンの一例を説明するための図である。図５（Ａ）は虹彩パターン１５ａを示している。重畳パターン１５ａは、図５（Ｂ）に示す虹彩認証をしないときの盗撮を防ぐために使用する常時パターン３０１と、図５（Ｃ）に示す盗撮を防ぎながら認証するために使用する認証パターン３０３を含む。虹彩パターン１５ａに常時パターン３０１または認証パターン３０３を重ねることで、虹彩を撮影するカメラの画像に対して虹彩パターン１５ａをスクランブルすることができる。ここに、スクランブルは、虹彩パターン１５ａの特徴情報にノイズとなる特徴情報を混入させたり、一部を欠如させたりして、撮影画像から虹彩パターン１５ａの特徴情報を抽出することを困難にする行為をいう。

図５（Ｄ）は、虹彩パターン１５ａに常時パターン３０１を重ねて生成したスクランブル・パターン３５１を示し、図５（Ｅ）は虹彩パターン１５ａに認証パターン３０３を重ねて生成したスクランブル・パターン３５３を示している。常時パターン３０１は、認証しないときの虹彩パターン１５ａの盗撮を防ぐことを目的にしているため、少なくとも虹彩パターン１５ａの一部の特徴情報を隠蔽する。液晶マトリクス１５０は、画素全体を閉鎖状態にするか、一部の画素を閉鎖状態にした隠蔽パターン３０２で常時パターン３０１を構成することができる。

これに対して認証パターン３０３は、盗撮を防ぐ目的においては常時パターン３０２とは異なる隠蔽パターンとしてもよいが、虹彩認証のための特徴情報が減少する点で好ましくない。本実施の形態では、一例として虹彩に似た複数のライン状の疑似パターン３０４を閉鎖状態の画素で構成し、その他の画素を開放状態の画素で構成した認証パターン３０３を採用する。

疑似パターン３０４は、スクランブル・パターン３５３から虹彩パターン１５ａを抽出することができないように、虹彩パターン１５ａに似たラインとすることが望ましい。疑似パターン３０４は、それ自体で虹彩認証装置が抽出する新たな特徴情報を提供し、あるいは虹彩パターン１５ａとの組み合わせで新たな特徴情報を提供しさらに虹彩パターン１５ａの特徴情報を変更するように作成することができる。なお、常時パターン３０１も疑似パターンを利用して構成することができる。認証パターン３０３は、ＯＳへのログイン、特定のＷｅｂページへのログイン、またはＡＴＭでの認証などのように認証目的別に複数用意しておくことができる。

図６は、認証インサート１００を利用して虹彩パターン１５ａを保護する方法を説明するためのフローチャートである。ブロック４０１でユーザが左右の目に認証インサート１００を装着する。ブロック４０３でユーザは、操作センサ２０５を操作してパターン記録部２０９から認証目的に応じた認証パターン３０３を読み出し液晶マトリクス１５０に表示する。認証パターン３０３は、左右の認証インサート１００において同じでも異なっていてもよい。虹彩認証装置はスクランブル・パターン３５３を撮影して抽出した特徴情報をディジタル値で登録する。

ブロック４０５で制御回路２０７は、操作センサ２０５から所定時間有意な操作信号を受け取らないときに、液晶マトリクス１５０に常時パターン３０１を表示する。第３者が常時パターンを盗んだとしても、スクランブル・パターン３５１から虹彩パターン１５ａの特徴情報を再現することはできない。こうしてユーザは常時パターン３０１を表示した認証インサート１００を装着する限り、虹彩パターン１５ａの秘匿性を維持することができる。

ブロック４０７でユーザが虹彩認証をしようとする。この時点で虹彩パターン１５ａの秘匿性が維持されていれば、ユーザは液晶マトリクス１５０が全体的に開放状態になるように制御して虹彩パターン１５ａで虹彩認証をすることもできるが、偽装した虹彩認証装置で虹彩パターン１５ａが盗撮される可能性もある。ブロック４０９でユーザは、操作センサ２０５を操作して対象とする虹彩認証装置にあらかじめ登録しておいたスクランブル・パターン３５３に対応する認証パターン３０３をパターン記録部２０９から読み出して液晶マトリクス１５０に表示する。

ブロック４１１で虹彩認証装置が登録してあるスクランブル・パターン３５３の特徴情報と今回撮影した虹彩パターンまたはスクランブル・パターンの特徴情報が一致したと判断したときに認証が成功する。虹彩パターン１５ａはスクランブルされているため、第３者がスクランブル・パターン３５３を盗撮しても、虹彩パターン１５ａを再現することはできない。また、認証パターン３０３は操作センサ２０５を操作して認証目的ごとに変更することができるため、ある虹彩認証に利用したスクランブル・パターンが盗撮されたとしても、他の虹彩認証の安全を確保することができる。

ブロック４１３で認証パターン３０３を表示してから一定時間が経過すると、ブロック４０５に戻って制御回路２０７は液晶マトリクス１５０に常時パターン３０１を表示する。スクランブル・パターン３５３は、虹彩パターン１５ａと認証パターン３０３で生成する。スクランブル・パターン３５３が盗撮されたときは、認証パターン３０３を変更して新たなスクランブル・パターンを生成することができる。ユーザは定期的に認証パターン３０３を変更してスクランブル・パターンの盗撮に対する耐性を向上することができる。たとえ虹彩パターン１５ａが盗撮されてしまった場合でも、認証インサート１００を利用すれば図６の手順でランダムに生成した認証パターン３０３を利用して虹彩認証をすることができる。

図７は、盗撮防止回路の他の例を説明するための機能ブロック図である。図４の盗撮防止回路２００と同一の要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。盗撮防止回路４００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣまたは無線ＬＡＮの通信規格などで無線通信をするための、アンテナ４０１および無線モジュール４０３を含む。

盗撮防止回路４００は、盗撮防止回路２００が含んでいたバッテリィ２０１、操作センサ２０５およびパターン記録部２０９に相当する要素を含んでいない。盗撮防止回路４００は、外部操作機器５０３から無線モジュール４０３を通じて認証パターンのパターン・データと操作信号を受け取ることができる。制御回路４０５は、受け取ったパターン・データを液晶マトリクス１５０に表示する。外部操作機器５０３は、パターン・データと操作信号を送出するプログラムをスマートフォンやタブレット端末などの電子機器に実装したり、回路を時計やめがねなどのユーザの身体に装着する電子機器に組み込んだりして実現することができる。

電源回路２０３は、非接触受電部２０２を通じて外部電源５０１から受け取った電力で盗撮防止回路４００を動作させる。盗撮防止回路４００は、バッテリィを搭載していないため、電源回路２０３は虹彩認証のときだけ外部電源５０１から電力を受け取るようにしてもよい。この場合、無線モジュール４０３を通じたパターン・データの受信と電力の受電が同じタイミングで行われるように外部操作機器５０３と外部電源５０１を連動して動作させることができる。液晶マトリクス１５０にノーマリ・ブラック・モード方式を採用すれば、認証時には電力を受け取って認証パターン３０３を表示して虹彩パターン１５ａをスクランブルし、認証を終えて電力の供給が停止したときには虹彩パターン１５ａを隠して盗撮を防ぐことができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。例えば、認証インサート１００を角膜の表面を覆う涙に浮かんだ状態で装着するのではなく、角膜から一定距離離して装着するようにしてもよい。例えば、認証インサート１００をめがねレンズに一体的に組み込むことで、目に対して一定距離離して装着してもよい。

１１ 瞼
１５ａ 虹彩パターン
１００ 認証インサート
１０１ 回路領域
１０３ 虹彩領域
１０５ 瞳孔領域
１５０ 液晶マトリクス
２００、４００ 盗撮防止回路
３０１ 常時パターン
３０２ 隠蔽パターン
３０３ 認証パターン
３０４ 疑似パターン
３５１、３５３ スクランブル・パターン

Claims (19)

1. 目に装着する虹彩の保護装置であって、
   少なくとも一部の領域の透過率の変更が可能な、装着状態で虹彩に対応する位置に配置したシャッタと、
   前記シャッタの透過率を変化させて所定の重畳パターンを表示する駆動回路と、
   前記重畳パターンを表示するために前記駆動回路を制御する制御回路と
   を有する保護装置。
2. 前記重畳パターンが、虹彩認証をしないときに表示する常時パターンと虹彩認証をするときに表示する認証パターンを含む請求項１に記載の保護装置。
3. 前記常時パターンが虹彩パターンを少なくとも部分的に隠蔽する隠蔽パターンを含む請求項２に記載の保護装置。
4. 前記認証パターンが虹彩認証の特徴情報を備える疑似パターンを含む請求項２に記載の保護装置。
5. 前記認証パターンが虹彩パターンと重なったときに虹彩パターンとは異なる虹彩認証の特徴情報を生成する疑似パターンを含む請求項２に記載の保護装置。
6. 目に装着する虹彩の保護装置であって、
   少なくとも虹彩の一部に重なる液晶マトリクスと、
   前記液晶マトリクスに認証パターンを表示する駆動回路と、
   前記認証パターンを表示するためのパターン・データを前記駆動回路に出力する制御回路と
   を有する保護装置。
7. 前記制御回路が認証用途に応じた複数の前記認証パターンを生成して記録するパターン記録部を有する請求項６に記載の保護装置。
8. 前記制御回路が、ランダムな前記認証パターンを生成するための乱数生成機を含む請求項７に記載の保護装置。
9. 前記複数の認証パターンの中から所定の認証パターンを選択するための操作信号を出力する操作センサを有する請求項７に記載の保護装置。
10. 前記操作センサが、眼球の動きを検出して前記操作信号を出力する請求項９に記載の保護装置。
11. 前記駆動回路および前記制御回路に電力を供給するバッテリィを有し、前記液晶マトリクスが前記バッテリィの出力が停止したときに透過率が最低になるノーマリ・ブラック・モードで動作する請求項６に記載の保護装置。
12. 目に装着する虹彩の保護装置であって、
    少なくとも虹彩の一部に重なる液晶マトリクスと、
    前記液晶マトリクスに認証パターンを表示する駆動回路と、
    外部操作機器から無線通信で受け取った前記認証パターンを表示するためのパターン・データを前記駆動回路に出力する制御回路と
    を有する保護装置。
13. 前記外部操作機器から無線通信で前記認証パターンを変更するための操作信号を受け取る請求項１２に記載の保護装置。
14. 前記外部操作機器から前記パターン・データを受け取る際に外部電源から非接触電力伝送方式で電力を受け取る非接触受電部を有する請求項１２に記載の保護装置。
15. 前記液晶マトリクスは、前記外部電源からの電力供給が停止したときに虹彩パターンの少なくとも一部を覆うように動作する請求項１４に記載の保護装置。
16. 虹彩パターンの盗撮を防止する方法であって、
    目に装着した認証インサートに虹彩パターンを覆うように重畳パターンを表示するステップと、
    前記虹彩パターンに前記重畳パターンを重畳したスクランブル・パターンを虹彩認証装置に登録するステップと、
    前記スクランブル・パターンで虹彩認証をするステップと
    を有する方法。
17. 認証目的に応じて前記重畳パターンを変更するステップを有する請求項１６に記載の方法。
18. 虹彩認証をしないときに、前記認証インサートに前記スクランブル・パターンを生成した重畳パターンとは異なる重畳パターンを表示する請求項１６に記載の方法。
19. 盗撮された虹彩パターンで虹彩認証をする方法であって、
    目に装着した認証インサートに認証パターンを表示して虹彩パターンとは異なる特徴情報を生成するステップと、
    虹彩認証装置に前記特徴情報を登録するステップと、
    前記認証インサートを装着して虹彩認証をするステップと
    を有する方法。

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