JP7167562B2 - メガネ型端末、個人認証システム、及びカーシェアリングシステム - Google Patents

Description

本開示は、メガネ型端末、個人認証システム、及び、カーシェアリングシステムに関する。

人間固有の特徴を用いた認証として、指紋、瞳孔、手の静脈等の生体情報を認証用データとして用いるものが知られているが、これらの認証用データは偽造がされ易い。そこで、セキュリティを高めるために外耳の音響特性を認証用データとして用いる技術が提案されている（特許文献１参照）。

特表２００９－５０９５７５号公報

上記公報では、携帯電話、ヘッドホン、イヤホン等の音響機器に外耳の音響特性を用いた認証システムを搭載することが開示されているが、これらは全て、音声の出力を前提とした機器である。

本開示の一局面は、セキュリティに優れた個人認証が可能なメガネ型端末を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、グラス本体（２）と、グラス本体（２）が装着されたユーザの外耳の音響特性を測定する測定部（３）と、を備えるメガネ型端末（１）である。測定部（３）によって測定された音響特性は、ユーザを認証する情報として使用される。

このような構成によれば、メガネ型端末（１）を装着することで、偽造されにくい外耳の音響特性を用いてユーザの個人認証を行うことができる。そのため、グラス本体（２）に情報を提供する施設又は乗物において、メガネ型端末（１）を提供することで、ユーザに認証用デバイスを別途装着させることなく、個人認証が可能となる。

本開示の一態様は、音響特性に基づいてノイズキャンセリング信号を生成する再生部（４）と、ノイズキャンセリング信号を含む音声信号を再生するスピーカ（５）と、をさらに備えてもよい。このような構成によれば、個人認証に用いた音響特性に基づいて、ユーザの個性に合わせたノイズキャンセルを行うことができる。その結果、音声伝達に適した音場空間にてユーザに音声を伝達することができる。

本開示の一態様では、音響特性は、伝達関数であってもよい。このような構成によれば、メガネ型端末（１）を用いて、容易かつ確実に、セキュリティに優れた個人認証を行うことができる。

本開示の一態様は、測定部（３）によって測定された音響特性を外部の認証装置（１１）に送信する通信部（６）をさらに備えてもよい。このような構成によれば、ユーザが使用している施設や乗物から地理的に離れたサイトで、個人認証用の情報を集中管理することができる。

本開示の別の態様は、メガネ型端末（１）と、測定部（３）によって測定された音響特性によってユーザを認証する認証装置（１１）と、を備える個人認証システム（１０）である。

このような構成によれば、メガネ型端末（１）のグラス本体（２）に情報を提供する施設又は乗物において、ユーザに認証用デバイスを別途装着させることなく、セキュリティに優れた個人認証が可能となる。

本開示の一態様では、認証装置（１１）によって、カーシェアリング用の車両（３０）を利用するユーザを認証してもよい。このような構成によれば、メガネ型端末（１）をカーシェアリング用の車両運転支援機能と、個人認証機能とを兼ね備えた装置として使用することができる。

本開示の別の態様は、個人認証システム（１０）と、認証装置（１１）によって認証されたユーザに車両（３０）の利用に応じた課金処理を行う課金システム（２０）と、を備えるカーシェアリングシステム（１００）である。

このような構成によれば、複数のユーザが車両（３０）を共有するカーシェアリングサービスにおいて、ユーザの個人認証と、ユーザに対する使用料の徴収とを容易かつ確実に行うことができる。

なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

図１は、実施形態におけるメガネ型端末の外観を示す模式図である。 図２は、図１のメガネ型端末の模式的な構成図である。 図３Ａは、入力周波数と単位入力当たりの振幅との関係を表すグラフの一例であり、図３Ｂは、入力周波数と位相との関係を表すグラフの一例である。 図４は、実施形態におけるカーシェアリングシステムを示す模式的な構成図である。 図５Ａは、図４のカーシェアリングシステムにおける認証装置が実行する登録処理を概略的に示すフロー図であり、図５Ｂは、図４のカーシェアリングシステムにおける認証装置が実行する認証処理及び課金システムが実行する課金処理を概略的に示すフロー図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１及び図２に示すメガネ型端末１は、グラス本体２と、測定部３と、再生部４と、スピーカ５と、通信部６と、バッテリ（図示省略）とを備える。メガネ型端末１は、音声入力用のマイクロホンと、無線電話機構又は無線通信機構とをさらに備えてもよい。

メガネ型端末１は、例えば、美術館、劇場、コンサートホール等の施設、又は自動車、鉄道車両、船舶、航空機等の乗物において利用時にユーザに供給される。また、ユーザがこれらの施設又は乗物を利用する際にメガネ型端末１を持参してもよい。

＜グラス本体＞
グラス本体２は、フレーム２Ａと、２つのレンズ２Ｂとを有する。２つのレンズ２Ｂは、度付きであってもよいが、施設等で供用する場合は度なしとされる。

各レンズ２Ｂは、画像を表示できるように構成されてもよい。レンズ２Ｂに表示される画像としては、例えば、施設の案内図、展示品の説明、演目の解説、位置又は交通情報（つまりナビゲーション情報）、電子メールの本文、現在時刻等が挙げられる。

なお、グラス本体２は、必ずしも２つのレンズ２Ｂを有する必要はなく、１つのレンズ２Ｂのみを有する片メガネであってもよい。

＜測定部＞
測定部３は、グラス本体２が装着されたユーザの外耳の音響特性を測定する。具体的には、測定部３は、外耳の音響特性として、外耳の伝達関数を測定する。測定部３によって測定された音響特性は、ユーザを認証する情報として使用される。

測定部３は、グラス本体２のうち、ユーザの外耳に接触する部位（つまり、つるの先端である先セル）に配置されている。なお、測定部３は、グラス本体２の左耳側及び右耳側のうち、どちらに設けてもよい。また、左右両側に１つずつ２つの測定部３が設けられてもよい。

測定部３は、図２に示すように、振動子３Ａと、マイクロホン３Ｂと、信号生成部３Ｃと、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３Ｄとを有する。

振動子３Ａは、ユーザの耳介Ａ１に振動を与え、耳介Ａ１の軟骨Ａ２を振動させる。振動子３Ａの振動の周波数は、信号生成部３Ｃによって制御される。信号生成部３Ｃは、振動子３Ａを振動させる出力信号を生成する。信号生成部３Ｃは、出力信号を増幅させるアンプ機能も有する。また、信号生成部３Ｃは、出力信号をＦＦＴ３Ｄにも出力する。

振動子３Ａの振動によって、耳介Ａ１と鼓膜Ａ４との間の外耳道Ａ３が固体加振され、振動音が発生する。外耳道Ａ３が発生する音は、マイクロホン３Ｂによって電気信号に変換され、ＦＦＴ３Ｄに出力される。

ＦＦＴ３Ｄは、マイクロホン３Ｂから入力された外耳道Ａ３の振動音の電気信号と、信号生成部３Ｃから入力された出力信号とを用いて、公知の高速フーリエ変換によって外耳の伝達関数を求める。ＦＦＴ３Ｄによって求められた伝達関数は、再生部４及び通信部６に出力される。なお、伝達関数の測定時間は、例えば５秒以上１０秒以下である。

ＦＦＴ３Ｄによって算出される伝達関数としては、例えば、入力周波数に対する単位入力当たりの振幅、位相等が挙げられ、これらを単体、又は組み合わせて使用することができる。

ここで、「入力周波数」は、振動子３Ａの振動の周波数である。また、「単位入力当たりの振幅」は、振動子３Ａへの出力（音の強さ又は入力電圧）で振幅を除したものであり、１ｄＢ又は１Ｖ当たりの振幅で表される。

図３Ａは、伝達関数の一例である入力周波数Ｆと単位入力当たりの振幅Ａとの関係を示すグラフである。図３Ｂは、伝達関数の一例である入力周波数Ｆと位相Ｐとの関係を示すグラフである。これらの伝達関数（つまりグラフの形状）は、人によって異なるため、個人を特定する情報として使用できる。

なお、測定部３は、振動子３Ａの代わりに、スピーカ５を用いて外耳道Ａ３を空気加振することで振動音を発生させてもよい。つまり、信号生成部３Ｃからスピーカ５に出力信号を出力してもよい。

振動子３Ａは、スピーカ５と比較して、求められる位置精度が低い。そのため、振動入力部として振動子３Ａを用いることで、測定部３の構成がシンプルになり、ユーザの装着性が向上する。一方、スピーカ５は、振動子３Ａよりも出力を大きくし易い。そのため、振動入力部としてスピーカ５を用いることで、測定部３を小型化できる。

＜再生部＞
再生部４は、測定部３によって測定された音響特性（つまり伝達関数）に基づいてノイズキャンセリング信号を生成する。

ノイズキャンセリング信号は、周囲のノイズとは音響的に逆相の信号である。再生部４は、測定した周囲のノイズに対し、個人の伝達関数を参照したアルゴリズムを用いてノイズキャンセリング信号を生成する。

また、再生部４は、検知した誤差（つまり、キャンセルできなかったノイズ）を用いたフィードバック機構により、生成したノイズキャンセリング信号の精度を高める機能を有する。

再生部４は、ノイズキャンセリング信号を他の出力信号（例えば、音楽、メッセージ、通話音声等）と組み合わせた音声信号として、又は、ノイズキャンセリング信号単体の音声信号として、スピーカ５に出力する。

＜スピーカ＞
スピーカ５は、再生部４から出力されたノイズキャンセリング信号を含む音声信号を再生する。また、スピーカ５は、測定部３の振動入力部として使用されてもよい。つまり、スピーカ５は、伝達関数測定のための信号も出力可能である。スピーカ５は、グラス本体２の左右両側に１つずつ設けられてもよい。

＜通信部＞
通信部６は、測定部３によって測定された音響特性（つまり伝達関数）を認証用データとして外部の認証装置１１（図４参照）に送信する。

また、通信部６は、認証装置１１等の外部装置からの信号を受信可能である。通信部６が外部装置から受信する信号としては、認証結果、グラス本体２に表示する画像データ、スピーカ５から出力する音声データ等が挙げられる。

なお、測定部３の信号生成部３Ｃ及びＦＦＴ３Ｄ、再生部４並びに通信部６は、グラス本体２とは分離したバッテリユニット（図示省略）に配置されてもよい。バッテリユニットは、バッテリを内蔵し、無線によりグラス本体２に電力を供給する。

バッテリユニットに設けられた信号生成部３Ｃ及びＦＦＴ３Ｄと、グラス本体２に設けられた振動子３Ａ、マイクロホン３Ｂ、及びスピーカ５とは、無線により信号を送受信する。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）メガネ型端末１を装着することで、偽造されにくい外耳の音響特性を用いてユーザの個人認証を行うことができる。そのため、グラス本体２に情報を提供する施設又は乗物において、メガネ型端末１を提供することで、ユーザに認証用デバイスを別途装着させることなく、個人認証が可能となる。

（１ｂ）再生部４及びスピーカ５によって、個人認証に用いた音響特性に基づいて、ユーザの個性に合わせたノイズキャンセルを行うことができる。その結果、音声伝達に適した音場空間にてユーザに音声を効率よく伝達することができる。

［２．第２実施形態］
［２－１．構成］
図４に示すカーシェアリングシステム１００は、個人認証システム１０と、課金システム２０とを備える。

＜個人認証システム＞
個人認証システム１０は、メガネ型端末１と、認証装置１１とを備えるカーシェアリング用の個人認証システムである。

認証装置１１は、メガネ型端末１の測定部３によって測定された音響特性によって、メガネ型端末１を装着している（つまり、カーシェアリング用の車両３０を利用する）ユーザを認証する。また、認証装置１１は、個人認証システム１０を利用するユーザの登録処理も行う。

認証装置１１は、カーシェアリングに供される複数の車両３０のうち、認証が行われたメガネ型端末１を装着しているユーザが利用する車両３０のセキュリティのロックを、例えば無線通信により解除する。ユーザの認証ができなかった場合は、認証装置１１は、車両３０のセキュリティロックを維持する。なお、認証は、ユーザが車両３０に搭乗する前に行ってもよいし、搭乗した後に行ってもよい。

認証装置１１は、認証したユーザが利用した車両３０の利用時間、車種等の利用情報を各車両３０から取得する利用情報収集機能を有する。認証装置１１が取得した利用情報は、課金システム２０へ送信される。

また、認証装置１１は、レンズ２Ｂへの表示及び／又はスピーカ５からの出力に供される情報を認証装置１１に接続されたデータベース、外部サーバ等から入手し、メガネ型端末１に送信する情報通信機能を有する。

認証装置１１は、メガネ型端末１及び複数の車両３０とは分離して設置されている。認証装置１１は、例えば、データセンタ等に設置されたサーバによって実現される。なお、１つの認証装置１１によって複数のメガネ型端末１の認証が同時に行なわれてもよい。

認証装置１１は、単体の装置で構成されてもよいし、複数の装置の組み合わせで構成されてもよい。認証装置１１を構成する複数の装置は地理的に離間して配置され、互いに有線又は無線を介して通信を行うように構成されてもよい。

なお、メガネ型端末１にカーナビゲーション機能、オーディオ機能等の付加価値を持たせることで、各車両３０からこれらの機能を省くことができる。その結果、各車両３０のコストを低減できる。

＜課金システム＞
課金システム２０は、認証装置１１によって認証されたユーザに車両３０の利用に応じた課金処理を行う。

具体的には、課金システム２０は、認証装置１１が取得した車両３０の利用時間、車種等の利用情報に基づき、ユーザの利用額を算出する。課金システム２０は、この利用額を例えば１か月ごとに総計し、ユーザに利用額を請求する。

課金システム２０は、利用額の一部をメガネ型端末１の提供者の取得分として算出し、ユーザから徴収した金額からこの取得分を提供者に分配するように構成されてもよい。これにより、ユーザは、メガネ型端末１を無償又は低額で、取得する又は借り受けることができる。

［２－２．処理］
以下、図５Ａのフロー図を参照しつつ、認証装置１１が実行するユーザの登録処理について説明する。

本処理では、認証装置１１は、まずユーザから氏名、連絡先等の個人情報の入力を受け付けると共に、メガネ型端末１によって測定されたユーザの外耳の音響特性を取得する（ステップＳ１１０）。

音響特性の測定後、認証装置１１は、個人情報と音響特性とを紐付けてサーバにデータ登録する（ステップＳ１２０）。データ登録後、認証装置１１は、ユーザに固有のＩＤを発行してＩＤ登録を行う（ステップＳ１３０）。

次に、図５Ｂのフロー図を参照しつつ、認証装置１１が実行する認証処理と課金システム２０が実行する課金処理とを含む利用処理について説明する。

本処理では、まず、認証装置１１が、ユーザのＩＤ認証が成功したか否か判定する（ステップＳ２１０）。具体的には、特定の車両３０の使用を申請したユーザのＩＤと、メガネ型端末１が測定したユーザの外耳の音響特性に基づいたＩＤとが一致するか判定する。

ＩＤ認証が成功した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、認証装置１１は、車両３０のセキュリティのロック解除をする（ステップＳ２２０）。ＩＤ認証が失敗した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、認証装置１１は、車両３０のセキュリティロックを維持し、本処理を終了する。

認証装置１１によるロック解除後、認証装置１１は、車両３０の利用が終了するまで待機する（ステップＳ２３０）。車両３０の利用が終了すると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、認証装置１１は、課金システム２０に利用情報を提供し、課金システム２０が利用料金を決定する（ステップＳ２４０）。また、認証装置１１は、車両３０のセキュリティをロックする。

利用料金の決定後、課金システム２０は、ユーザへ利用料金を請求すると共に（ステップＳ２５０）、メガネ型端末１の提供者への使用料の支払いを行う（ステップＳ２６０）。なお、利用料金の請求及び使用料の支払いは、逐次行う必要はなく、一定期間（例えば１か月）ごとにバッチ処理で実行されてもよい。

［２－３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）認証装置１１がメガネ型端末１と分離していることで、ユーザが使用している乗物から地理的に離れたサイトで個人認証用の情報を集中管理することができる。

（２ｂ）メガネ型端末１をカーシェアリング用の車両運転支援機能と、個人認証機能とを兼ね備えた装置として使用することができる。
（２ｃ）複数のユーザが車両３０を共有するカーシェアリングサービスにおいて、ユーザの個人認証と、ユーザに対する使用料の徴収とを容易かつ確実に行うことができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（３ａ）上記実施形態のメガネ型端末１は、必ずしもスピーカ５を備えなくてもよい。つまり、メガネ型端末１は、必ずしも音声出力機能を有しなくてもよい。
（３ｂ）上記実施形態のメガネ型端末１は、必ずしも通信部６を備えなくてもよい。つまり、個人認証システム１０の認証装置１１の全体又は一部がメガネ型端末１に組み込まれていてもよい。

（３ｃ）上記実施形態の個人認証システム１０は、カーシェアリング用途以外にも使用可能である。個人認証システム１０は、例えば、美術館、劇場、コンサートホール等の施設における入場者、あるいは、自動車、鉄道車両、船舶、航空機等の搭乗者の個人認証にも使用できる。

（３ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…メガネ型端末、２…グラス本体、２Ａ…フレーム、２Ｂ…レンズ、３…測定部、
３Ａ…振動子、３Ｂ…マイクロホン、３Ｃ…信号生成部、３Ｄ…ＦＦＴ、４…再生部、
５…スピーカ、６…通信部、１０…個人認証システム、１１…認証装置、
２０…課金システム、３０…車両、１００…カーシェアリングシステム。

Claims (5)

1. グラス本体と、
   前記グラス本体が装着されたユーザの外耳の音響特性を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記音響特性を、前記ユーザを認証する情報として前記音響特性を使用する外部の認証装置に送信する通信部と、
   を備え、
   前記音響特性は、入力周波数に対する単位入力当たりの振幅、入力周波数に対する位相、又はこれらの組み合わせによる伝達関数であり、
   前記測定部は、
   前記ユーザの耳介に振動を与える振動子と、
   前記耳介の振動によって発生する外耳道の固体加振に基づく振動音を電気信号に変換するマイクロホンと、
   前記マイクロホンが変換した電気信号を用いて、前記伝達関数を求める高速フーリエ変換器と、
   を有する、メガネ型端末。
2. 請求項１に記載のメガネ型端末であって、
   前記音響特性に基づいてノイズキャンセリング信号を生成する再生部と、
   前記ノイズキャンセリング信号を含む音声信号を再生するスピーカと、
   をさらに備える、メガネ型端末。
3. 請求項１又は請求項２に記載のメガネ型端末と、
   前記通信部から送信された前記音響特性によって前記ユーザを認証する認証装置と、
   を備える、個人認証システム。
4. 請求項３に記載の個人認証システムであって、
   前記認証装置によって、カーシェアリング用の車両を利用する前記ユーザを認証する、個人認証システム。
5. 請求項４に記載の個人認証システムと、
   前記認証装置によって認証された前記ユーザに前記車両の利用に応じた課金処理を行う課金システムと、
   を備える、カーシェアリングシステム。

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