JP2018010462A - 生体認証装置及び生体認証装置を備える電子機器 - Google Patents

Abstract

【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、一辺に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。【選択図】図５

Description

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。

近年、スマートフォンや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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ステップ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。

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。

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。

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。

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。

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、照度センサや近接センサなど、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。

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。

（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。

（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。

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

Claims (5)

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。
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。
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。
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。
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。

Images