JP2014194751A - 情報取得装置、表示制御システムおよび生体認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】生体認証が可能な情報取得装置において、部品点数を低減させるのに有効な情報取得装置を提供する。
【解決手段】情報取得装置１０は、表示パネル２１または紙面に形成された情報パターン３、および、ユーザの生体情報を取得する取得部１５と、取得部１５により取得したユーザの生体情報と、あらかじめ登録されている生体情報とを照合する照合部１４０と、照合部１４０の照合結果に基づいて、ユーザを認証する認証部１５０と、認証部１５０の認証結果に基づいて、取得部１５による情報パターン３の取得処理を含む情報パターン３の読み取り処理を開始するか否かを制御する制御部１６と、を備える。
【選択図】図３

Description

本開示は、生体認証によりユーザを認証することができる情報取得装置、表示制御システムおよび生体認証システムに関する。

従来より、紙面に配置されたドットなどのパターンを取得する電子ペンにおいて、生体認証用のセンサを用いて生体認証を行う技術が知られている。（特許文献１）。

特開２０１１−１８１２７号公報

特許文献１に記載の従来技術では、ドットなどのパターンを取得するための撮像系と生体認証のための撮像系に、別々の部品が用いられている。そのため、部品点数が増加してしまう。

本開示は、生体認証が可能な情報取得装置において、部品点数を低減させるのに有効な情報取得装置を提供する。

本開示における情報取得装置は、表示パネルまたは紙面に形成された情報パターンを取得する情報取得装置であって、情報パターン、および、ユーザの生体情報を取得する取得部と、取得部により取得したユーザの生体情報と、あらかじめ登録されている生体情報とを照合する照合部と、照合部の照合結果に基づいて、ユーザを認証する認証部と、認証部の認証結果に基づいて、取得部による情報パターンの取得処理を含む情報パターンの読み取り処理を開始するか否かを制御する制御部と、を備える。

本開示における情報取得装置は、生体認証が可能な情報取得装置において、部品点数を低減させるのに有効である。

表示制御システム１００をユーザが使用している状況を示す概略図 表示制御システム１００のブロック図 （ａ）情報パターン３を取得するときのデジタルペン１０の断面図、（ｂ）ユーザの指静脈パターンを用いた生体認証を行うときのデジタルペン１０の断面図 （ａ）マーク３１の配置パターンを示す図、（ｂ）情報パターン３を説明するための概略図 マーク３１の位置によって、マーク３１の位置を数値化した情報が異なることを説明するための概略図 （ａ）デジタルペン１０についての処理の流れを示すフローチャート、（ｂ）生体認証の処理の流れを示すフローチャート 実施形態の変形例のデジタルペン１０についての処理の流れを示すフローチャート （ａ）デジタルペンの断面図、（ｂ）デジタルペンの断面図（（ａ）とは異なる方向に切断したときの断面図） （ａ）生体認証を行っていないときのデジタルペンの断面図、（ｂ）生体認証を行っているときのデジタルペンの断面図 生体認証システムを示す概略図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施形態１）
［１．表示制御システムの概要］
図１は、実施形態１に係る表示制御システム１００の外観を示す概略図である。表示制御システム１００は、光学式デジタルペン（以下、単に「デジタルペン」と称する。）１０と、表示装置２０とを備えている。デジタルペン１０は、情報取得装置（例えば読取装置）の一例である。

詳しくは後述するが、表示装置２０は、液晶ディスプレイであり、表示パネル２１（表示部）に様々な画像を表示することができる。また、表示装置２０には、表示パネル２１の表示面上における位置に関する情報を表す情報パターン３（位置情報パターン）が設けられている。表示パネル２１では、例えば液晶表示部上に積層された光学フィルタ（図示省略）に、複数の情報パターン３が形成されている。デジタルペン１０は、情報パターン３を光学的に読み取ることによって、表示パネル２１の表示面上におけるデジタルペン１０の先端の位置に関する情報（以下、「位置情報」ともいう）を検出し、その位置情報を表示装置２０に送信する。表示装置２０は、その位置情報を入力として受け取り、様々な表示制御を行う。なお、情報パターン３の読み取りは、情報パターン３を取得して、取得した情報パターン３を情報として認識することを意味する。

例えば、デジタルペン１０の先端を表示パネル２１の表示面上で移動させた場合に、デジタルペン１０は、連続的に読み取った情報パターン３から、デジタルペン１０の先端の軌跡として、連続的な位置情報を検出する。表示装置２０は、デジタルペン１０の先端の軌跡に応じて、表示パネル２１に点を連続的に表示する。これにより、デジタルペン１０を用いて表示パネル２１に文字や図形等を手書き入力することができる。または、表示装置２０は、デジタルペン１０の軌跡に応じて、表示パネル２１が表示している点を連続的に消去する。これにより、デジタルペン１０を消しゴムのように用いて、表示パネル２１の文字や図形を消去することができる。すなわち、デジタルペン１０は、読み取り装置として機能すると共に、表示制御システム１００への入力装置としても機能する。

［２．表示装置の構成］
以下、表示装置２０について説明する。図２は、表示制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。

表示装置２０は、外部からの信号を受信する受信部２２と、表示装置２０全体を制御する表示側マイコン２３と、画像を表示する表示パネル２１とを有している。

受信部２２は、詳しくは後述する、デジタルペン１０から送信された信号を受信する。受信部２２が受信した信号は、表示側マイコン２３に送られる。

表示側マイコン２３は、ＣＰＵ及びメモリなどから構成されている。表示側マイコン２３には、ＣＰＵを動作させるためのプログラムが実装されている。例えば、表示側マイコン２３は、デジタルペン１０から送信された信号に基づいて表示パネル２１を制御して、表示パネル２１に表示させる内容を変更する。

［３．デジタルペンの構成］
次に、デジタルペン１０の詳細な構成について図２および図３を用いて説明する。

図３はデジタルペン１０の概略構成を示す断面図であり、図３（ａ）は、情報パターン３を取得する場合を示し、図３（ｂ）は、ユーザの指静脈のパターンを用いた生体認証を行う場合を示している。

図２に示すように、デジタルペン１０は、圧力センサ１３と、照射部１４と、取得部１５と、制御部１６と、送信部１７と、記録部１１０と、照合部１４０と、認証部１５０と、を備える。

記録部１１０は、デジタルペン１０により撮像されたユーザの生体情報（以下、「取得生体情報」ともいう。）を一時的に格納する第１記録部１１１と、ユーザなどにより事前に登録された情報であってユーザを特定するためのユーザ情報およびユーザの生体情報（以下、「登録生体情報」ともいう。）があらかじめ格納された第２記録部１１２と、を有する。第２記録部１１２では、ユーザ情報に登録生体情報が対応付けられている。ユーザを特定するためのユーザ情報は、例えば、ユーザの氏名、年齢、性別などを含む。ユーザの生体情報は、例えば、ユーザの指静脈パターンである。なお、生体認証として指紋認証を行う場合は、第２記録部１１２には、登録生体情報としてユーザの指紋パターンが格納される。また、生体認証として虹彩認証を行う場合は、第２記録部１１２には、登録生体情報としてユーザの虹彩パターンが格納される。

照合部１４０は、第１記録部１１１に格納された取得生体情報と、第２記録部１１２に格納された登録生体情報とを、照合させて、認証部１５０に照合結果を出力する機能を有する。照合部１４０は、照合処理として、取得生体情報が登録生体情報に合致するか否かを判定し、その判定結果を照合結果として出力する。

認証部１５０は、照合部１４０から受けた照合結果に応じて、ユーザを認証するか否かの判断を行う機能を持つ。認証部１５０は、取得生体情報が登録生体情報に合致するという照合結果を受けた場合に、ユーザを認証する認証処理を行う。

次に図３（ａ）を用いて、デジタルペン１０で情報パターン３を読み取る処理（読み取り処理）について説明する。

図３に示すように、デジタルペン１０は、円筒状の本体ケース１１と、本体ケース１１の先端に取り付けられたペン先部１２と、ペン先部１２に作用する圧力を検出する圧力センサ１３と、赤外光を出射する照射部１４と、入射してきた赤外光から情報パターン３の情報（画像）を取得する取得部１５と、デジタルペン１０を制御する制御部１６と、外部へ信号を出力する送信部１７と、デジタルペン１０の各部材に電力を供給する電源１９とを有している。なお、図３では、デジタルペン１０は、絞り１８ａ，１８ｂを備える。

本体ケース１１は、一般的なペンと同様の外形形状であり、円筒状に形成されている。ペン先部１２は、先細形状に形成されている。ペン先部１２の先端は、表示パネル２１の表面を傷つけないように僅かに丸みを帯びている。また、ペン先部１２の形状は、ユーザが表示パネル２１に表示される画像を認識しやすい形状であることが好ましい。

圧力センサ１３は、本体ケース１１に内蔵され、ペン先部１２の基端部に連結されている。圧力センサ１３は、ペン先部１２に加わる圧力を検出し、その検出結果を制御部１６へ送信する。具体的には、圧力センサ１３は、ユーザがデジタルペン１０を用いて表示パネル２１に文字などを記入する際に、表示パネル２１からペン先部１２に加わる圧力を検出する。つまり、圧力センサ１３は、デジタルペン１０を用いたユーザの入力意思の有無を判定する際に用いられる。

照射部１４は、本体ケース１１の先端部において、ペン先部１２の近傍に設けられている。照射部１４は、例えば、１つ又は複数の赤外線ＬＥＤ（光源）で構成されている。照射部１４は、本体ケース１１の先端から赤外光を照射するように構成されている。

取得部１５は、本体ケース１１の先端部であって、ペン先部１２の近傍に設けられている。取得部１５は、対物レンズ１５ａと、撮像素子１５ｂとを有している。対物レンズ１５ａは、ペン先側から入射してくる光を撮像素子１５ｂに結像させる。対物レンズ１５ａは、本体ケース１１の先端部に設けられている。ここで、デジタルペン１０の先端を表示装置２０の表示面に向けた状態で照射部１４から赤外光を照射すると、赤外光は表示パネル２１を透過して、表示パネル２１の裏側に位置する拡散反射シートで拡散反射する。拡散反射シートは、例えば面光源の裏側に位置する。その結果、デジタルペン１０の角度に拘わらず、表示パネル２１を透過した赤外光の一部が、デジタルペン１０側へ戻ってくる。対物レンズ１５ａには、照射部１４から出射されて表示装置２０の拡散反射シートで拡散反射した赤外光が入射する。撮像素子１５ｂは、対物レンズ１５ａの光軸上に設けられている。撮像素子１５ｂは、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換して画像信号を生成し、その画像信号を制御部１６へ出力する。撮像素子１５ｂは、例えば、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサで構成される。詳しくは後述するが、情報パターン３（ドットパターン）のマーク３１（ドット）は、赤外光を吸収する材料（赤外光に対する透過率が低い材料）で形成されている。そのため、情報パターン３のマーク３１からは、赤外光がデジタルペン１０へほとんど戻ってこない。他方、マーク３１間の領域からは、マーク３１の領域よりも多くの赤外光が戻ってくる。その結果、情報パターン３のパターン形状が黒く表現された光学像が、撮像素子１５ｂに撮像される。つまり、撮像素子１５ｂにより情報パターン３が取得される。

制御部１６は、図２に示すように、特定部１６ａと、ペン側マイコン１６ｂとを有する。特定部１６ａは、取得部１５からの画像信号に基づいて、表示パネル２１上におけるデジタルペン１０の位置情報を特定する。詳しくは、特定部１６ａは、取得部１５から取得した画像信号から情報パターン３のパターン形状を取得し、そのパターン形状に基づいて表示パネル２１上におけるペン先部１２の位置情報を特定する処理を行う。特定部１６ａにより特定されたペン先部１２の位置に関する位置情報は、ペン側マイコン１６ｂ介して送信部１７へ送られる。ペン側マイコン１６ｂは、デジタルペン１０全体を制御する。ペン側マイコン１６ｂは、ＣＰＵ及びメモリなどから構成されており、ＣＰＵを動作させるためのプログラムが実装されている。

さらに、制御部１６は、認証部１５０の認証結果情報が供給されるように構成されており、認証部１５０から送られる認証結果情報に基づき、デジタルペン１０の動作を制御する。具体的には、デジタルペン１０自体の電源のオンオフを制御する。なお、デジタルペン１０自体の電源のオンオフを制御する以外に、照射部１４の動作のオンオフを制御してもよい。

送信部１７は、信号を外部に送信する。具体的には、送信部１７は、特定部１６ａにより特定された位置情報を外部へ無線送信する。送信部１７は、表示装置２０の受信部２２と近距離無線通信を行う。送信部１７は、本体ケース１１のうちペン先部１２とは反対側の端部に設けられている。

次に、図３（ｂ）を用いて、デジタルペン１０で生体認証を行う場合について説明する。電子機器のセキュリティ性を向上させる場合、パスワードでのロックや、鍵による物理的なロックを用いることがある。しかし、パスワードなど文字情報を用いた認証や、鍵などの物による認証では、忘却や紛失によって本人でも認証できなくなるおそれがある。また、情報漏洩や盗難によって本人になりすまして他人が認証されてしまい、電子機器が悪用される恐れもある。それに対して、生体情報を認証材料として用いた生体認証の場合には、それらの危険性が低いと考えられている。生体認証は、ＰＣのログインや銀行のＡＴＭにおける手続き開始時など、電子制御の出入口において、あらかじめ登録された本人であるか否かを確認する目的で、認証手段として採用されている。

本実施形態では、デジタルペン１０に生体認証機能を持たせることで、事前登録されたユーザのみがデジタルペン１０を使用できるように管理もしくは制限をすることができ、他人によるなりすましを防ぐことができる。

図３（ｂ）に示すように、デジタルペン１０のユーザは、生体認証をする際に、デジタルペン１０に備えられた照射部１４へ指を近づける。ユーザは、照射部１４の照射領域へ指を入れる。照射部１４から照射された近赤外光は、ユーザの指に照射される。このとき、指内の静脈を流れる血液中の還元ヘモグロビンは、照射された近赤外光を吸収する。指からの反射光は、近赤外光を受光する取得部１５で撮像され、制御部１６においてユーザの指静脈パターンとなって抽出される。具体的に、指からの反射光は、対物レンズ１５ａに入射する。対物レンズ１５ａは、指からの反射光を撮像素子１５ｂの撮像面に結像させる。撮像素子１５ｂは、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換して画像信号を生成し、その画像信号を制御部１６へ出力する。制御部１６は、画像信号に画像処理を施してユーザの指静脈パターンを取得し、その指静脈パターンを取得生体情報として記録部１１０内にある第１記録部１１１に記録する。このように、取得部１５及び制御部１６により、ユーザの指静脈パターンが読み取られる。ここで、制御部１６は、図３（ａ）に示す情報パターン３の読取り時と、図３（ｂ）に示す生体情報の読取り時とにおいて、照射部１４から照射される近赤外光の発光強度などが異なるように発光を制御する構成としてもよい。

第２記録部１１２は、事前に登録された指静脈パターンを登録生体情報として保持している。第２記録部１１２では、この指静脈パターンに対して、ユーザを特定するユーザ情報がリンクされている。例えば、ユーザは、ユーザ情報を表示制御システム１００に登録する時に、自身の指静脈パターンをデジタルペン１０に読み取らせる。

なお、第１記録部１１１と第２記録部１１２は、同一の記録部として記録部１１０内にあってもよい。

照合部１４０は、第１記録部１１１に記録された指静脈パターンを、第２記録部１１２に記録されている事前登録された指静脈パターンに照合し、照合結果を認証部１５０へ送信する。

認証部１５０は、照合部１４０からの照合結果に応じて認証判断を行い、認証判断によりユーザが特定された場合に、ユーザを認証したとの認証結果情報を制御部１６に出力する。制御部１６は、この認証結果情報を受けると、表示装置２０に対してペン入力が可能にデジタルペン１０を設定する。

［４．情報パターンの詳細］
図４（ａ）は、マーク３１の配置パターンを示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）には、マーク３１の位置を説明するために、仮想の線（実際には存在しない線）として、第１基準線４４と第２基準線４５とを記載している。第１基準線４４と第２基準線４５は互いに直交している。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、例えば等間隔に配列された複数の第１基準線４４と、例えば等間隔に配列された複数の第２基準線４５により格子が形成されている。

マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５の交点から、第１基準線４５の延伸方向、又は、第２基準線４５の延伸方向に沿う四方向の何れかに、シフト（オフセット）した位置に配置される。具体的には、マーク３１は、図５（ａ）〜（ｄ）の何れかの配置となる。図５（ａ）の配置では、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の上側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「１」で表す。図５（ｂ）の配置では、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の右側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「２」で表す。図５（ｃ）の配置では、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の下側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「３」で表す。図５（ｄ）の配置では、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の左側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「４」で表す。各マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５の交点に対する配置位置に応じて、デジタルペン１０において「１」から「４」の数値情報に変換される。

そして、図４（ｂ）に示すように、６マーク×６マークを１つの単位エリア５０として、単位エリアに含まれる３６個のマーク３１で１つの情報パターン３を形成する。単位エリア５０に含まれる３６個のマーク３１のそれぞれを、図５に示す「１」〜「４」の何れかの配置とすることによって、互いに異なる情報を持つ、膨大な数の情報パターン３を形成することができる。表示パネル２１では、各単位エリア５０の情報パターン３は、全て異なっている。

これらの情報パターン３の１つ１つには、情報が付加されている。詳しくは、各情報パターン３は、単位エリア５０ごとの位置座標を表している。つまり、表示パネル２１の光学フィルムを、６マーク×６マークの単位エリア５０で分割すると、各単位エリア５０の情報パターン３は、その単位エリア５０の位置座標を表している。図４（ｂ）では、エリア５０ａの情報パターン３は、エリア５０ａの中心の位置座標を表し、エリア５０ｂの情報パターン３は、エリア５０ｂの中心の位置座標を表す。図４（ｂ）においてペン先が右下へ斜めに移動すると、デジタルペン１０が情報パターン３を読み取るエリア５０は、エリア５０ａからエリア５０ｂへ変化する。このような情報パターン３のパターニング（コーディング）や座標変換（デコーディング）の方法は、例えば、特開２００６−１４１０６１号公報に開示されているような公知の方法を用いることができる。

［５．マークの材料］
マーク３１は、可視光（波長４００〜７００ｎｍの光）を透過し、且つ、赤外光（波長７００ｎｍ以上の光）を吸収する材料で形成され得る。マーク３１は、例えば波長８００ｎｍ以上の赤外光を吸収する材料で形成されている。具体的には、マーク３１は、可視光に対して９０％以上の透過率を有し、且つ、赤外光に対しては５０％以下（例えば、２０％以下）の透過率を有する材料で形成されている。例えば、マーク３１は、赤外光に対しては透過率が１０％の材料で形成してもよい。

このような材料として、例えば、ジイモニウム系、フタロシアニン系、シアニン系等の化合物が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。ジイモニウム系の化合物として、ジイモニウム塩系化合物を含むことが好ましい。ジイモニウム塩系化合物は、近赤外線領域の吸収が大きく、吸収域も広く、可視光領域の透過率も高い特性を有する。ジイモニウム塩系化合物は、市販品を用いることができ、例えば、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＯＲＢシリーズ（Ｋａｙａｓｏｒｂ ＩＲＧ−０２２，ＩＲＧ−０２３，ＩＲＧ−０２４等）や日本カーリット株式会社製のＣＩＲ−１０８０，ＣＩＲ−１０８１，ＣＩＲ−１０８３，ＣＩＲ−１０８５等が好適である。シアニン系化合物は、市販品を用いることができ、例えば、株式会社ＡＤＥＫＡ製のＴＺシリーズ（ＴＺ−１０３，ＴＺ−１０４，ＴＺ−１０５等）や日本化薬株式会社製のＣＹ−９，ＣＹ−１０等が好適である。

尚、以上の説明では、マーク３１が赤外光を吸収する場合（赤外光に対する透過率が低い場合）について説明している。しかし、マーク３１が赤外光を拡散反射するように形成されていてもよい。その場合、表示パネル２１の外側から入射した赤外光は、マーク３１で拡散反射されるので、その一部が必ず撮像素子１５ｂに到達する。デジタルペン１０は、マーク３１からの反射光を認識することができる。他方、マーク３１間の領域では、赤外光が正反射をする。マーク３１間の領域からは、赤外光がほとんど撮像素子１５ｂに到達しない。撮像素子１５ｂには、情報パターン３が白く表現された光学像が撮像される。

［６．動作］
続いて、このように構成された表示制御システム１００の動作について説明する。図６（ａ）は、表示制御システム１００の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、ユーザが、デジタルペン１０を用いて表示装置２０に文字を記入する場合について説明する。また、図６（ｂ）は、生体認証の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、表示制御システム１００の電源がオンされると、ステップＳ１１において、デジタルペン１０を使用するユーザの生体認証が行われる。ここで、ステップＳ１１の生体認証処理の詳細について、図６（ｂ）を用いて説明する。

表示制御システム１００の電源がオンされると、照射部１４は赤外光の照射を開始する。ユーザの指が照射部１４の照射領域へ入れられると、照射部１４から照射された近赤外光が、ユーザの指に照射される。図６（ｂ）のステップＳ１１１では、取得部１５が、ユーザの指で反射された近赤外光から画像信号を生成し、その画像信号を制御部１６へ出力する。なお、取得部１５による撮像は、ユーザがデジタルペン１０に設けられたボタンを押すことで実行されてもよいし、センサなどを用いてユーザの指が照射部１４の照射領域に入ったことを検出することで実行されるようにしてもよい。

ステップＳ１１２では、制御部１６が、取得部１５から受けた画像信号の画像処理を行い、ユーザの指静脈パターンを抽出する。抽出された指静脈パターンは、記録部１１０内にある第１記録部１１１に記録される。なお、第２記録部１１２には、事前登録された指静脈パターンが記録されている。

ステップＳ１１３では、照合部１４０は、第１記録部１１１に記録された指静脈パターン（取得生体情報）を、第２記録部１１２に記録された指静脈パターン（登録生体情報）に照合させる。このとき、照合部１４０による照合結果として、取得生体情報が登録生体情報に合致しないと判断されると（ステップＳ１１３でＮｏ）、ユーザが特定されないことになり、Ｓ１１１に戻る。一方、取得生体情報が登録生体情報に合致する（生体認証によりユーザ本人の確認が取れた）と判断された場合（ステップＳ１１３でＹｅｓ）、ステップＳ１１４へ進み、認証部１５０がユーザを認証する。そして、制御部１６が、認証部１５０から認証結果を受けて、取得生体情報に合致した登録生体情報に対応付けられたユーザ情報にリンクし、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２へ進むことで、圧力センサ１３の検出結果に応じて、情報パターン３の読み取り処理が開始される。このように、制御部１６は、ユーザを認証したという認証結果を受けた場合に処理をステップＳ１２へ進ませることで、情報パターン３の読み取り処理の実行を許可し、情報パターン３の読み取り処理の開始を制御している。なお、本実施形態では、ユーザを認証するまでは、情報パターン３の取得処理（ステップＳ１３）へ進まないようにしているが、ユーザを認証するまで、ステップＳ１４における画像処理へ進まないようにすることでも、情報パターン３の読み取り処理を開始するか否かを制御できる。

また、ステップＳ１１３で取得生体情報が登録生体情報に合致しないと判断された場合に、ステップＳ１１１へ戻らずに、制御部１６は、デジタルペン１０の電源をオフにしてもよいし、照射部１４を消灯させてもよい。これら場合も、制御部１６は、情報パターン３の読み取り処理の実行を許可しておらず、情報パターン３の読み取り処理の開始を制御していることになる。

ステップＳ１２では、デジタルペン１０のペン側マイコン１６ｂは、ペン先部１２に作用する圧力の監視を開始する。この圧力の検出は、圧力センサ１３が行う。圧力センサ１３によって圧力が検出されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザが表示装置２０の表示パネル２１に対して文字をペン入力していると判定し、ステップＳ１３へ進む。圧力センサ１３によって圧力が検出されていない間（ステップＳ１２でＮｏが続く間）は、ペン側マイコン１６ｂは、ステップＳ１２を繰り返す。

ステップＳ１３では、デジタルペン１０の取得部１５が、表示パネル２１に形成された情報パターン３を取得する。ここで、照射部１４から照射された赤外光は、上述したように、表示パネル２１の拡散反射シートで拡散反射する。拡散反射した赤外光は、対物レンズ１５ａを介して撮像素子１５ｂに受光される。対物レンズ１５ａは、表示パネル２１上においてペン先部１２が指示している位置からの反射光を受光するように配置されている。その結果、表示パネル２１の表示面上におけるペン先部１２の指示位置の情報パターン３が撮像素子１５ｂにより撮像される。このようにして、取得部１５は、情報パターン３を光学的に取得する。取得部１５が取得した画像信号は、特定部１６ａに送信される。

ステップＳ１４では、特定部１６ａが、画像信号から情報パターン３のパターン形状を取得し、そのパターン形状に基づいて、表示パネル２１の表示面上におけるペン先部１２の位置を特定する。詳しくは、特定部１６ａは、得られた画像信号に所定の画像処理を施すことにより、情報パターン３のパターン形状を取得する。続いて、特定部１６ａは、取得したパターン形状におけるマーク３１の配列から、どの単位エリア５０（６マーク×６マークの単位エリア）であるかを割り出す、つまり、単位エリア５０の情報パターン３からその単位エリア５０の位置座標（位置情報）を特定する。特定部１６ａは、情報パターン３のコーディング方法に対応した所定の演算により、情報パターン３を位置座標に変換する。特定された位置情報は、ペン側マイコン１６ｂに送信される。

続いて、ステップＳ１５では、ペン側マイコン１６ｂは、送信部１７を介して位置情報を表示装置２０へ送信する。

デジタルペン１０から送信された位置情報は、表示装置２０の受信部２２により受信される。受信された位置情報は、受信部２２から表示側マイコン２３に送信される。ステップＳ１６において、表示側マイコン２３は、位置情報を受信すると、表示パネル２１の表示面において位置情報に対応する位置の表示内容を変更するように表示パネル２１を制御する。この例では、文字の入力なので、表示パネル２１の表示面において位置情報に対応する位置に点を表示する。

続いて、ステップＳ１７において、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続しているか否かを判定する。圧力センサ１３が圧力を検出している場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続していると判定して、ステップＳ１３へ戻る。そして、ステップＳ１３からステップＳ１７のフローを繰り返すことによって、デジタルペン１０のペン先部１２の移動に追従して、表示パネル２１の表示面上におけるペン先部１２の位置に、点が連続的に表示される。最終的には、デジタルペン１０のペン先部１２の軌跡に応じた文字が、表示装置２０の表示パネル２１に表示される。

一方、ステップＳ１７において、圧力センサ１３が圧力を検出していない場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続していないと判定して、処理を終了する。

こうして、表示装置２０が表示パネル２１の表示面上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡を表示パネル２１に表示する。これによって、デジタルペン１０を用いた表示パネル２１への手書き入力を行うことができる。

尚、以上では、文字を記入する場合について説明したが、表示制御システム１００の使い方は、これに限られるものでない。文字（数字など）に限らず、記号及び図形等を記入できることはもちろんのことであるが、デジタルペン１０を消しゴムのように用いて、表示パネル２１に表示された文字、及び図形等を消すこともできる。つまり、表示装置２０は、デジタルペン１０の先端の移動に追従して、表示パネル２１上におけるデジタルペン１０の先端の位置の表示を連続的に消去することによって、表示パネル２１上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡と一致する部分の表示を消去することができる。さらには、デジタルペン１０をマウスのように用いて、表示パネル２１に表示されるカーソルを移動させたり、表示パネル２１に表示されるアイコンを選択したりすることもできる。すなわち、デジタルペン１０を用いて、グラフィッカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を操作することができる。このように、表示制御システム１００においては、デジタルペン１０が指示する表示パネル２１上の位置に応じて、表示装置２０への入力が行われ、表示装置２０がその入力に応じて様々な表示制御を行う。

［７．効果等］
本実施形態では、取得部１５において情報パターン３の取得とユーザの生体情報の取得に同一の部品（撮像素子１５ｂ）が用いられる。そのため、生体認証が可能なデジタルペン１０において、部品点数を低減させることができる。

また、本実施形態では、照射部１４において、情報パターン３の取得時に光を照射する光源（赤外光ＬＥＤ）と、ユーザの生体情報の取得時に光を照射する光源が同一である。つまり、情報パターン３の取得用の光源が、生体情報の取得用の光源に兼用されている。本実施形態では、情報パターン３の取得に用いる赤外光を、指などの静脈パターンの取得にも用いることができることに着目して、同一の光源を使用している。そのため、部品点数をさらに低減させることができる。

（変形例）
図７は、デジタルペン１０の変形例についての処理の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すフローチャートは、デジタルペン１０を用いてユーザによってペン入力された情報を、そのユーザ情報（ステップＳ１１のＳ１１４でリンクされたユーザ情報）と関連付けて記録する（ステップＳ１８）点で、図６に示すフローチャートと異なっている。

例えば、会議の場で同一の表示装置２０に対してデジタルペン１０を複数人でシェアしながら使用する場合、誰がどれを書いたかのユーザ履歴を残すことが必要となる。

もしくは、会議の場で同一の表示装置２０に対して複数のデジタルペン１０を用いて複数人で同時に使用する場合にも、誰がどれを書いたかのユーザ履歴を残すことが必要となる。

さらに、市役所などの公的機関などの場合、例えば、個人でデジタルペン１０を所有し使用する場合には、事前に登録された本人のみが使用可能とする必要がある。本実施形態の変形例では、ステップＳ１１において生体認証を行った後に、ステップＳ１８においてペン入力された情報をリンクされたユーザ情報と関連付けて記録させることで、ユーザ情報とユーザ使用履歴を紐付けすることができるため、議事録などの管理が簡易にできるようになる。また、事前に登録されたユーザのみがデジタルペン１０を使用可能とすることができるため、公的な書類にサインをする場合にも、ユーザ側のストレスが少なく、簡易で高度なセキュリティが実現できる。

なお、指静脈パターンを取得する際には、指を動かしながらスキャンさせることで、指静脈パターンの取得領域を広げても良い。

また、本実施形態では表示装置２０の使用を想定しているが、情報パターンが印刷された紙面に対する書き込みに用いるペンが生体認証を行うようにしてもよい。紙面に対して書き込む場合は、上記実施形態のデジタルペン１０のペン先部１２を、インク等が出るペン先部に変更すればよい。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るデジタルペン２１０について説明する。デジタルペン２１０は、キャップ２２０を有する点で、実施形態１のデジタルペン１０とは構成が異なる。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図８は、デジタルペン２１０を示す概略断面図であり、図８（ａ）は、図８（ｂ）に示すようにペン先部１２が上側に位置するデジタルペン２１０の横断面図であり、図８（ｂ）は、縦断面図である。

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、デジタルペン２１０は、ペン本体２３０と、ペン本体２３０のペン先を覆うキャップ２２０とを有する。キャップ２２０は、ペン本体２３０に対して取り外し可能である。

キャップ２２０は、ペン本体２３０にキャップ２２０が装着された状態における照射部１４の照射領域に、コンバージョンレンズ２２５を有する。コンバージョンレンズ２２５は、ユーザの指で反射した赤外光を透過可能なレンズである。

生体認証を行う場合、ユーザがこのコンバージョンレンズ２２５に指を当てることで、照射部１４からの赤外光がコンバージョンレンズ２２５を通過して指に照射され、指で反射した赤外光が、コンバージョンレンズ２２５及び対物レンズ１５ａを通過して、撮像素子１５ｂに結像される。これにより、ユーザの指静脈パターンの画像を取得することができる。

コンバージョンレンズ２２５を有するキャップ２２０を用いることにより、照射部１４の照射光の焦点距離を変化させてユーザの指静脈パターンを取得することが可能となる。これにより、ペン先をキャップ２２０で覆った状態で生体認証を行うことができるため、ペン先でユーザの指を痛めにくくなる。また、コンバージョンレンズ２２５の光学特性を変えることにより、ユーザの指静脈パターンを取得する際に、指静脈パターンを取得する領域を変化させることができる。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係るデジタルペン３１０について説明する。デジタルペン３１０は、キャップ３２０がミラー３２５を有し、ペン本体３３０が蓋３３５を有する点で、上述の実施形態２とは異なる。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。

図９は、デジタルペン３１０を示す概略断面図である。図９（ａ）はユーザによる静脈認証が行われていない状態を示す断面図であり、図９（ｂ）はユーザによる静脈認証が行われている状態を示す断面図である。

図９（ａ）および（ｂ）に示すように、デジタルペン３１０は、ペン本体３３０と、キャップ３２０とを有する。

キャップ３２０は、照射部１４と対向する位置にミラー３２５を有する。ミラー３２５は、キャップ３２０の内側において、ペン本体３３０にキャップ３２０が装着された状態における照射部１４の照射領域に位置している。ミラー３２５は、照射部１４から照射された光を撮像素子１５ｂ方向へ反射する。

ペン本体３３０は、ペン本体３３０（筒状の胴体部分）の側面に蓋３３５を有する。蓋３３５は、ペン本体３３０の内側方向に開くよう構成されている。図９（ａ）に示すように、生体認証前の状態及びデジタルペン３１０でペン入力を行っているときは、蓋３３５は閉じている。また、ペン本体３３０の内部空間のうち蓋３３５の内側に、ユーザの指先を入れることができる認証用空間が形成されている。認証用空間は、ミラー３２５で反射して撮像素子１５ｂへ向かう赤外光が通過する。図９（ｂ）に示すように、生体認証を行う場合は、ユーザは指で蓋３３５を押す。蓋３３５は指に押されることでペン本体３３０の内側に開く。このとき、ユーザの指もペン本体３３０の中に入り、ユーザの指先が認証用空間に位置する。この状態で、照射部１４より赤外光を照射する。照射された光はミラー３２５で反射される。反射された光は赤外光なのでユーザの指を透過する。ユーザの指を透過した光は撮像素子１５ｂで撮像される。このようにして、ユーザの指静脈パターンが撮像される。

本実施形態では、ペン本体３３０の側面部分、すなわち、ユーザがデジタルペン１０を持つ持ち手部分で生体認証を行うことができる。実施形態１および２では、ペン先に指を当てる必要があったが、本実施形態では、デジタルペン３１０を持ったままの状態で生体認証を行うことができる。そのため、スムーズに生体認証を行うことができる。

（実施形態４）
次に、実施形態４に係る生体認証システムについて説明する。本実施形態は、デジタルペン１０，２１０，３１０側で行っていた照合処理、認証処理、及び情報の管理をサーバ４２０側で行う点で、上述の実施形態と異なる。以下、構成が異なる点を中心に説明する。

図１０は、生体認証システム４００を示す概略断面図である。生体認証システム４００は、デジタルペン４１０と、サーバ４２０とを有する。

デジタルペン４１０は、ユーザの登録生体情報及びユーザを特定するためのユーザ情報があらかじめ記録された記録部を有していない。デジタルペン４１０は、生体認証のために撮像された取得生体情報を、送信部１７（第１通信部の一例）を介してサーバ４２０へ送信する。なお、通信手段としては、無線ＬＡＮやＷｉ−Ｆｉなどを使用することができる。

サーバ４２０は、送信部１７から送信された情報を受信する受信部４２５（第２通信部の一例）と、送信された取得生体情報を一時的に記録するメモリ４２１と、デジタルペン１０のユーザの登録生体情報及びユーザを特定するためのユーザ情報があらかじめ記録された記録部４２２と、照合部４２３と、認証部４２４とを有する。

サーバ４２０では、照合部４２３が、デジタルペン４１０から送られた取得生体情報を、記録部４２２に記録されている登録生体情報と照合する照合処理を行い、認証部４２４が、照合部の照合結果に基づいて認証処理を行う。サーバ４２０は、認証結果情報をデジタルペン４１０に送信する。ユーザが認証された場合は、デジタルペン４１０の制御部１６が情報パターン３の読み取り処理を許可することで、デジタルペン４１０は使用可能となる。

本実施形態では、サーバ４２０側に記録部４２２、照合部４２３及び認証部４２４があるので、デジタルペン４１０の処理の負担を軽減することができる。さらに、ユーザ登録数（登録生体情報の数）の制約をなくすことができ、複数のユーザがそれぞれ予め生体情報をサーバ４２０に登録しておけば、複数のユーザのそれぞれが共通のデジタルペン１０を使って申請書作成又はサインなどをすることができる。したがって、事前に登録されたユーザのみがデジタルペン１０を使用することができるため、公的な書類にサインをする場合にもユーザ側のストレスが少なく、簡易で高度なセキュリティが実現できる。

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施形態では、表示装置として液晶ディスプレイを例に挙げて説明したが、これには限られるものではない。表示装置２０は、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイなどの、文字や映像を表示可能な装置であればよい。また、表示装置２０は、電子ペーパーのように表示面が自由に変形する装置であってもよい。

また、表示装置２０は、ノートＰＣ又は携帯型タブレットのディスプレイであってもよい。さらには、表示装置２０は、テレビ又は電子黒板等であってもよい。

上記実施形態では、情報パターン３が形成された光学フィルムをカラーフィルタ上に配置する構成としたが、これには限られるものではない。カラーフィルタに直接マーク３１を形成する構成であってもよい。

デジタルペン１０又は表示装置２０は、デジタルペン１０からの位置情報の入力を受けて行う処理を切り替える切替部を有していてもよい。具体的には、デジタルペン１０にスイッチを設け、文字等の入力、文字等の消去、カーソルの移動、及びアイコンの選択等をそのスイッチにより切り替え可能に構成してもよい。あるいは、表示装置２０に、文字等の入力、文字等の消去、カーソルの移動、及びアイコンの選択等を切り替えるためのアイコンを表示させ、デジタルペン１０を用いてそれらのアイコンを選択可能に構成してもよい。さらに、デジタルペン１０又は表示装置２０に、マウスの右クリック及び左クリックに相当するスイッチを設けてもよい。これにより、ＧＵＩの操作性をさらに向上させることができる。

また、上記デジタルペン１０及び表示装置２０の構成は、一例であって、これらに限られるものではない。

上記実施形態では、デジタルペン１０と表示装置２０との間の信号の送受信は、無線通信により行われているが、これに限られるものではない。デジタルペン１０と表示装置２０とが有線で接続されており、該有線を介して信号の送受信を行ってもよい。

また、表示パネル２１上におけるデジタルペン１０の位置を特定する特定部は、デジタルペン１０および表示装置２０とは別個の制御装置として、設けてもかまわない。例えば、ディスプレイ装置（表示装置の例）とＰＣ本体（制御装置の例）とを備えたデスクトップＰＣにデジタルペンを加えた表示制御システムにおいては、ディスプレイ装置の表示パネルに情報パターン３が形成されている。デジタルペンは、情報パターン３を光学的に取得して画像信号をＰＣ本体へ送信する。そして、ＰＣ本体が情報パターン３の画像信号からデジタルペンの位置を特定し、その特定した位置に応じた処理をディスプレイ装置に命令するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、圧力センサ１３を、圧力が作用しているか否かを判定することだけに用いているが、これに限られるものではない。例えば、圧力センサ１３の検出結果に基づいて圧力の大きさを検出するように構成してもよい。これにより、圧力の連続的な変化を読み取ることができる。その結果、圧力の大きさに基づいて、ペン入力により表示される線の太さや濃さを変化させることができる。

尚、上記実施形態では、圧力センサ１３を用いて、デジタルペン１０による入力の有無を検出しているが、これに限られるものではない。デジタルペン１０にペン入力のオン／オフを切り替えるスイッチを設け、そのスイッチがオンされたときにペン入力が有ると判定するように構成してもよい。この場合、デジタルペン１０が表示パネル２１の表面に接触していなくても、ペン入力を行うことができる。または、表示装置２０が表示パネル２１の表面を所定の振動数で振動させてもよい。この場合、表示装置２０が、デジタルペン１０が表示パネル２１の表面に接触することによる振動数の変化を検出することによって、ペン入力の有無を検出するように構成する。

また、上記実施形態では、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点から、第１基準線４４又は第２基準線４５に沿った方向にシフトした位置に配置されているが、マーク３１は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点から、第１基準線４４及び第２基準線４５に対して斜めの方向にシフトした位置に配置されてもよい。

尚、マーク３１の配置パターンは、これに限られるものではない。情報パターン３のコーディングは、任意の手法を採用することができるので、採用するコーディング手法に応じてマーク３１の配置パターンを変更すればよい。

また、上記マーク３１を配置するための第１基準線４４及び第２基準線４５は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、第１基準線４４はブラックマトリクス上に規定してもよいし、画素領域（副画素）上に規定してもよい。さらには、第１基準線４４を何色の画素領域上に規定するかは任意に選択することができる。第２基準線４５についても同様である。

上記実施形態では、６マーク×６マークの単位エリア５０で情報パターン３を形成しているが、これに限られるものではない。単位エリア５０を構成するマーク３１の個数は、デジタルペン１０や表示装置２０の設計に応じて適宜設定することができる。また、情報パターン３の構成は、所定エリアに含まれるマーク３１それぞれの配置の組合せに限られるものではない。情報パターン３が特定の位置情報を表すことができる限り、コーディングの手法は上記実施形態に限られるものではない。

上記実施形態では、情報パターン３が矩形状のマークで構成されているが、これに限られるものではない。矩形状のマークの代わりに、三角形等の図形やアルファベット等の文字で表されるマークによって、情報パターン３が構成されていてもよい。例えば、マーク３１は、画素領域（副画素）の全面に亘って形成されていてもよい。

特定部１６ａは、演算により、情報パターン３を位置座標に変換しているが、これに限られるものではない。例えば、特定部１６ａは、全ての情報パターン３と、そのそれぞれに紐付けされた位置座標を予め記憶しておき、取得された情報パターン３を、記憶しておいた情報パターン３と位置座標との関係に照らし合わせて、位置座標を特定するようにしてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須ではない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されているからといって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定を受けるべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等な範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

以上説明したように、本開示は、情報取得装置、表示制御システム、及び生体認証システム等について有用である。

１０ デジタルペン
１１ 本体ケース
１２ ペン先部
１３ 圧力センサ
１４ 照射部
１５ 取得部
１６ 制御部
１７ 送信部
１９ 電源
２０ 表示装置

Claims (6)

1. 表示パネルまたは紙面に形成された情報パターンを取得する情報取得装置であって、
   前記情報パターン、および、ユーザの生体情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得したユーザの生体情報と、あらかじめ登録されている生体情報とを照合する照合部と、
   前記照合部の照合結果に基づいて、前記ユーザを認証する認証部と、
   前記認証部の認証結果に基づいて、前記取得部による前記情報パターンの取得処理を含む前記情報パターンの読み取り処理を開始するか否かを制御する制御部と、を備える、
   情報取得装置。
2. 前記取得部は、入射してくる光を受光する撮像素子を有し、前記情報パターンを取得する撮像素子および前記ユーザの生体情報を取得する撮像素子は、同一の撮像素子により構成した、
   請求項１に記載の情報取得装置。
3. 光を照射する照射部をさらに備え、
   前記取得部は、前記照射部により照射された光の反射光から、前記情報パターン又は前記ユーザの生体情報を取得し、
   前記照射部では、前記情報パターンの取得時に光を照射する光源と、前記ユーザの生体情報の取得時に光を照射する光源が同一である、
   請求項１に記載の情報取得装置。
4. 光を照射する照射部をさらに備え、
   前記取得部は、前記照射部により照射された光の反射光から、前記情報パターン又は前記ユーザの生体情報を取得し、
   前記制御部は、前記情報パターンの取得時と、前記生体情報の取得時とで前記照射部の発光条件が異なるように、前記照射部の発光制御を行う、
   請求項１に記載の情報取得装置。
5. 情報パターンが形成された表示パネルと、前記情報パターンを取得する情報取得装置とを備え、前記情報取得装置により取得された情報パターンに基づいて前記表示パネルの表示制御を行う表示制御システムであって、
   前記情報取得装置は、
   前記情報パターン、および、ユーザの生体情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得したユーザの生体情報と、あらかじめ登録されている生体情報とを照合する照合部と、
   前記照合部の照合結果に基づいて、前記ユーザを認証する認証部と、
   前記認証部の認証結果に基づいて、前記取得部による前記情報パターンの取得処理を含む前記情報パターンの読み取り処理を開始するか否かを制御する制御部と、を備える、
   表示制御システム。
6. サーバと、表示パネルまたは紙面に形成された情報パターンを取得する情報取得装置とを有する生体認証システムであって、
   前記情報取得装置は、
   前記情報パターン、および、ユーザの生体情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得したユーザの生体情報を、前記サーバに送信する第１通信部と、を備え、
   前記サーバは、
   前記第１通信部からの前記ユーザの生体情報を受信する第２通信部と、
   前記第２通信部により受信された前記ユーザの生体情報と、あらかじめ登録されている生体情報とを照合する照合部と、
   前記照合部の照合結果に基づいて、ユーザを認証する認証部と、を備え、
   前記第２通信部は、前記認証部の認証結果を前記第１通信部に送信し、
   前記情報取得装置は、
   前記第１通信部により受信された前記認証結果に基づいて、前記取得部による前記情報パターンの取得処理を含む前記情報パターンの読み取り処理を開始するか否かを制御する制御部を備える、
   生体認証システム。

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