署名認証システム
【課題】反射光の検出及び処理を行うことで、ペンの３次元位置に基づく特有情報を取得し、署名の真偽を識別する署名認証装置を提供すること
【解決手段】署名認証装置に用いるペン型入力機器は、反射光の検出を行う検出部２００と、検出部２００での検出結果に基づいて処理を行う処理部３００とを含み、入力機器は、長手方向において反射率の異なる第１の反射部ＲＥ１及び長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部ＲＥ２の少なくとも一方を有し、検出部２００は、第１の反射部ＲＥ１及び第２の反射部ＲＥ２の少なくとも一方からの反射光を検出し、処理部３００は、第１の反射部ＲＥ１の長手方向での移動量情報及び第２の反射部ＲＥ２の回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求める。
【解決手段】署名認証装置に用いるペン型入力機器は、反射光の検出を行う検出部２００と、検出部２００での検出結果に基づいて処理を行う処理部３００とを含み、入力機器は、長手方向において反射率の異なる第１の反射部ＲＥ１及び長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部ＲＥ２の少なくとも一方を有し、検出部２００は、第１の反射部ＲＥ１及び第２の反射部ＲＥ２の少なくとも一方からの反射光を検出し、処理部３００は、第１の反射部ＲＥ１の長手方向での移動量情報及び第２の反射部ＲＥ２の回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、署名等の手書きデータの真偽を識別するための認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＵＳ特許５１２３０６４号（特許文献２）、ＵＳ特許５４４８０４４号（特許文献３）等に開示されているように、各社から多くのシグネチャーパッドと呼ばれる電子署名認証機器が販売されている。これらは、一般に平面上での筆跡データを読み取るものであるが、近年、３次元で筆跡を読み取る技術が提案されてきた。
特許文献１においては詳細な説明が無いものの、上記の署名認証システムでは、３次元位置を検出できるので、例えば、署名時のペンの傾き等も検出することが出来る。即ち、署名する個人の癖も読み取ることが出来るので、３次元検出は平面上の筆跡データのみの署名認証よりも信頼性を高めることが出来ると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２８０号公報
【特許文献２】米国特許第５１２３０６４号明細書
【特許文献３】米国特許第５４４８０４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された書名認証システムは、ステレオカメラで取得した画像データを用いる為に、ＣＰＵのデータ処理に膨大な容量が必要となる。画像データを取得すると、実際に署名認証に必要なデータ以外の多くのデータ、例えば、背景画像や腕の画像も取得してしまうので、そういった無関係の画像データを排除しなければ、ノイズとなり、かえって信頼性が低下してしまうのである。
そこで、本発明の目的は、カメラ等で撮像画像データを取得する必要なしに、３次元的にペンの動きを読み取る署名認証装置、若しくは、３次元的なペンの動きによって得られる署名者毎の署名者特有情報を読み取る署名認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）
本発明の一態様は、署名認証システムであって、手書き用の筆記用具と、前記筆記用具に照射光を出射する照射部と、前記照射光が前記筆記用具により反射する反射光を検出する検出部と、前記検出部での検出結果に基づいて処理を行う処理部と、特定の情報を記憶する記憶部と、前記処理部で処理された情報と前記特定の情報とを照合する照合部と、を含み、前記筆記用具は、前記筆記用具の長手方向において反射率の異なる第１の反射部、及び前記長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部の少なくとも一方を有し、前記検出部は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部の少なくとも一方からの反射光を検出し、前記処理部は、前記検出部での検出結果に基づいて、前記第１の反射部の前記長手方向での移動量情報及び前記第２の反射部の前記回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることを特徴とする。
上記構成によれば、筆記用具は第１の反射部及び第２の反射部の少なくとも一方を有し、第１の反射部の長手方向での移動量情報及び第２の反射部の回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることができる。よって、筆記用具の傾き等の３次元的な動き情報を取得することが可能になる。
【０００６】
（２）
また、本発明の一態様では、前記第１の反射部は、前記筆記用具の前記長手方向において徐々に反射率が変化し、前記第２の反射部は、前記長手方向に沿った軸の軸周りでの前記回転方向において徐々に反射率が変化する構成にしても良い。
上記構成によればり、長手方向或いは回転方向において反射率が徐々に変化する筆記用具を使用することができるため、筆記用具の動きを精度良く取得することが可能になる。
【０００７】
（３）
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第１の反射部での反射率の検出結果に基づいて、前記筆記用具の移動軌跡を求める構成にしても良い。
上記構成によれば、署名する人の筆跡を求めることができるため、例えば、筆跡をビットマップデータ等の画像データとして筆跡認証ソフトウェアでの真偽判定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の署名認証システムの基本構成を示すブロック図。
【図２】図１のブロック図を更に細分化したブロック図。
【図３】本実施形態で利用可能なペン型入力機器の構成例。
【図４】受光部の構成例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は受光ユニットの構成例。
【図６】照射部の構成例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は座標情報検出手法を説明する図。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は発光制御信号の信号波形例。
【図９】照射部の他の構成例。
【図１０】本実施形態で用いられる筆記用具の構成例。
【図１１】伸縮可能な部材を用いることで筆記用具の例。
【図１２】検出エリアを設けることで筆記用具の押し込み量を検出する例。
【図１３】ペン型入力機器のブロック図。
【図１４】検出部の構成例。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は受光ユニットを３つ設ける例を説明する図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は３次元座標情報の取得に基づく筆記用具の位置の予測例。
【図１７】認証因子の信号波形例。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態の署名認証システムの基本構成を示すブロック図である。この署名認証システムは、ペン型入力機器１と、ペン型入力機器１によって得られた情報から筆跡データの認証のための認証因子を抽出し、生成する認証因子抽出・生成部２と、認証因子抽出・生成部２で得られた各個人の筆跡を基準データとして記憶する基準データ登録部３と、各個人毎の複数の基準データを記憶するデータベースと、認証モードにおいては抽出された認証因子とデータベース４の基準データとを照合し、真偽識別の認証を行う認証部５とから構成されている。尚、真偽結果はＡＰＩ（アプリケーション・プログラム・インターフェース）６を介して出力される。
ここで、認証因子とは、筆跡であるペン先の動き、ペンの傾き、ペンの速度をＸＹＺ座標から割り出したデータである。
【００１０】
図２は、図１の装置を機能に基づいて細分化したブロック図である。ペン移動情報取込み（１ａ）により、ペンの３次元的な位置を時系列に取り込む。更に、ペン回転情報取込み（１ｂ）により、ペンがペンの軸を中心に回転する情報を時系列に取り込み。そして、ペン移動情報は、ペン位置解析（２ａ）を経て、ペン先軌跡抽出（２ｃ）と、ペン傾き抽出（２ｄ）を行う。また、ペン移動情報は、ペン速度解析（２ｂ）を経て、ペン速度抽出（２ｅ）を行う。ペン回転情報により、ペン回転抽出（２ｆ）を行う。ペン先軌跡、ペン傾き、ペン速度、ペン回転は正規化（２ｇ）される。
【００１１】
登録モードでは、正規化されたデータから特徴データを抽出（３）する。この特徴データは署名者毎の特有情報であり、すなわち、書名のプロファイルデータと言える。この特徴データには、ペン先の移動軌跡、ペン傾き、ペン速度という複数の認証因子で構成されている。筆跡は各個人の癖により、ペンの持ち方が常時一定でペン傾きが一定の人の場合、ペン傾きを重視して署名の真偽認証をすることが望ましい。また、各個人の癖によりペンを速く動かす人の場合、ペン速度を重視して署名の真偽認証をすることが望ましい。本実施例では、このような重みづけを行うパラメーターとして特徴関数パラメーターを設定する。例えば、署名者に同じ署名を３回書いて正規化したデータを取ると、署名者特有のプロファイルデータが３つ所得できる。これにより、その人の癖を見つけて特徴関数パラメーターを生成する。また、３回のプロファイルデータの平均値を基準データとする。そして、その特徴関数パラメーターと基準データをデータベース４に登録する。
【００１２】
認証モードでは、正規化された抽出因子により特徴抽出（５ａ）を行いプロファイルデータを作成する。認証モードでは署名は通常１回であるので、１回の署名動作からプロファイルデータは作成される。そして、データベース４の基準データと比較（５ｂ）を行うのであるが、書名は必ずしも、常に同じに出来るものではないので、１回の署名のプロファイルデータと基準データを比較すると、本人であっても、本人でないという誤った結論を導く可能性もある。そこで、特徴関数パラメーターによって、差異の許容範囲が設定される。これにより、信頼性の高い署名認証が可能になる。
【００１３】
本実施例の署名認証システムでは、ペンの傾きも認証因子として考慮される。右利きの人と左利きの人では、ペンの傾きが全く逆であるので、本実施例の署名認証システムでは、右利きの人と左利きの人を錯誤する可能性は低くなる。これは、２次元署名認証システムには出来ない特徴であり、本実施例の署名認証システムの大きな利点になる。
【００１４】
図３に、本実施形態に係るペン型入力機器１に利用可能な光学式位置検出装置１００の基本的な構成例を示す。図３の光学式位置検出装置１００は、検出部２００、処理部３００を含み、検出部２００は照射部ＥＵ及び受光部ＲＵを含む。
なお、ペン型入力機器１は、上述したように検出部２００や処理部３００を含む光学式位置検出装置１００を用いて実現される形態には限定されない。情報処理装置（例えばＰＣ等）により、検出部２００や処理部３００の機能が実現され、照射部ＥＵ及び受光部ＲＵと、上記情報処理装置とが連動して動作する構成でもよい。
【００１５】
検出部２００は、照射光ＬＴが筆記用具ＯＢ（ペン）により反射することによる反射光ＬＲの受光結果に基づいて、筆記用具ＯＢの情報（例えば、座標情報や反射率情報）を検出する。具体的には例えば、検出部２００は、筆記用具ＯＢが検出されるエリアである検出エリアＲＤＥＴがＸ−Ｙ平面に沿ったエリアである場合に、少なくとも検出エリアＲＤＥＴに存在する筆記用具ＯＢのＸ座標情報及びＹ座標情報を検出する。なお、検出部２００による座標情報の検出手法については、後述する。また、具体的には筆記用具ＯＢの反射率に関する情報である反射率情報を検出する。
検出エリアＲＤＥＴとは、筆記用具ＯＢが検出されるエリア（領域）であって、具体的には、例えば照射光ＬＴが筆記用具ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを、受光部ＲＵが受光して、筆記用具ＯＢを検出することができるエリアである。より具体的には、受光部ＲＵが反射光ＬＲを受光して筆記用具ＯＢを検出することが可能であって、かつ、その検出精度について、許容できる範囲の精度が確保できるエリアである。
【００１６】
処理部３００は、検出部２００が検出した対象物情報に基づいて種々の処理を行う。この処理部３００の機能は、例えばＣＰＵ等のプロセッサー及びプロセッサーで実行されるプログラムや、専用ＩＣなどにより実現できる。
照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対して照射光ＬＴを出射する。後述するように、照射部ＥＵは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子から成る光源部を含み、光源部が発光することで、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）を出射する。
受光部ＲＵは、照射光ＬＴが筆記用具ＯＢにより反射することによる反射光ＬＲを受光する。受光部ＲＵは、複数の受光ユニットＰＤを含んでもよい。受光ユニットＰＤは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどを用いることができる。
【００１７】
図４に、本実施形態の受光部ＲＵの具体的な構成例を示す。図４の構成例では、受光部ＲＵは受光ユニットＰＤを含む。受光ユニットＰＤは、入射光が入射する角度（Ｙ−Ｚ平面上の角度）を制限するためのスリット等（入射光制限部）が設けられ、検出エリアＲＤＥＴに存在する筆記用具ＯＢからの反射光ＬＲを受光する。検出部２００は、受光ユニットＰＤの受光結果に基づいて、Ｘ座標情報及びＹ座標情報を検出する。なお、照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対して照射光ＬＴを出射する。また検出エリアＲＤＥＴは、Ｘ−Ｙ平面に沿ったエリアである。なお、図４の構成例は１つの受光ユニットで構成されるが、２つ以上の受光ユニットを含む構成としてもよい。
【００１８】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、スリットＳＬＴ（入射光制限部）を有する受光ユニットＰＤの構成例を示す。図５（Ａ）に示すように、受光素子ＰＨＤの前面にスリットＳＬＴを設けて、入射する入射光を制限する。スリットＳＬＴはＸ−Ｙ平面に沿って設けられ、入射光が入射するＺ方向の角度を制限することができる。すなわち受光ユニットＰＤは、スリットＳＬＴのスリット幅で規定される所定の角度で入射する入射光を受光することができる。
図５（Ｂ）は、スリットＳＬＴを有する受光ユニットの上から見た平面図である。例えばアルミニウム等の筐体（ケース）内に配線基板ＰＷＢが設けられ、この配線基板ＰＷＢ上に受光素子ＰＨＤが実装される。
【００１９】
図６に、本実施形態の照射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図６の構成例の照射部ＥＵは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。なお、本実施形態の照射部ＥＵは、図６の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００２０】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を出射するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、ユーザーの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。
【００２１】
光源部ＬＳ１は、図６のＦ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側（Ｆ１）の光入射面に対して光源光を出射することで、照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物の検出エリアに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側（Ｆ２）の光入射面に対して第２の光源光を出射することで、第２の照射光ＬＴ２を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアに形成する。このように照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００２２】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的には図６ではライトガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図６ではライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な樹脂部材等により形成される。
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式などの種々の手法を採用できる。
【００２３】
プリズムシートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥは、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から出射される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から出射される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に出射されるようになる。
【００２４】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥのプリズムシートＰＳやルーバーフィルムＬＦなどにより実現される。例えばプリズムシートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で出射される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００２５】
このように本実施形態の照射部ＥＵによれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００２６】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの強度分布の照射光による対象物の反射光を受光することで、環境光などの外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物の検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分を相殺することが可能になり、この赤外成分が対象物の検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００２７】
＜光学式位置検出装置による座標検出手法＞
図７（Ａ）、図５（Ｂ）は、本実施形態に係るペン型入力機器１に利用可能な光学式位置検出装置１００による、座標情報検出の手法を説明する図である。
図７（Ａ）のＥ１は、図４の照射光強度分布ＬＩＤ１において、照射光ＬＴ１の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ１の強度との関係を示す図である。図７（Ａ）のＥ１では、照射方向が図７（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ１から方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。なお図７（Ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、照射部ＥＵの配置位置ＰＥになっている。
【００２８】
また図７（Ａ）のＥ２は、図６の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す図である。図７（Ａ）のＥ２では、照射方向が図７（Ｂ）のＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ３から方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニアに変化している。なお図７（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００２９】
そして図７（Ｂ）に示すように、角度φの方向ＤＤＢに筆記用具ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図７（Ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度φ）の方向に存在する筆記用具ＯＢの位置での強度はＩＮＴａになる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する筆記用具ＯＢの位置での強度はＩＮＴｂになる。
【００３０】
従って、これらの強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めることで、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度φ）を特定できる。そして例えば後述する図８（Ａ）、図８（Ｂ）の手法により光学式位置検出装置の配置位置ＰＥからの筆記用具ＯＢの距離を求めれば、求められた距離と方向ＤＤＢとに基づいて筆記用具ＯＢの位置を特定できる。或いは、後述する図９に示すように、照射部ＥＵとして２個の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２を設け、ＥＵ１、ＥＵ２の各照射ユニットに対する筆記用具ＯＢの方向ＤＤＢ１（φ１）、ＤＤＢ２（φ２）を求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、ＤＤＢ２と照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２間の距離ＤＳとにより、筆記用具ＯＢの位置を特定できる。
【００３１】
このような強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めるために、本実施形態では、受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の筆記用具ＯＢの反射光（第１の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧａとした場合に、このＧａが強度ＩＮＴａに対応するようになる。また受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の筆記用具ＯＢの反射光（第２の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧｂとした場合に、このＧｂが強度ＩＮＴｂに対応するようになる。従って、検出受光量ＧａとＧｂの関係が求まれば、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係が求まり、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００３２】
例えば光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉｂ、ｋ、Ｅｂとする。すると下式（１）、（２）が成立する。
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ （２）
【００３３】
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆａとし、この光源光に対応する反射光（第１の反射光）の検出受光量をＧａとする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆｂとし、この光源光に対応する反射光（第２の反射光）の検出受光量をＧｂとする。すると下式（３）、（４）が成立する。
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ （３）
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ （４）
従って、検出受光量Ｇａ、Ｇｂの比は下式（５）のように表せる。
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ） （５）
【００３４】
ここでＧａ／Ｇｂは、受光部ＲＵでの受光結果から特定することができ、Ｉａ／Ｉｂは、照射部ＥＵの制御量から特定することができる。そして図５（Ａ）の強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂと減衰係数ｆａ、ｆｂとは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆａ、ｆｂが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆａ、ｆｂが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰率の比ｆａ／ｆｂを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
【００３５】
より具体的には、一方の制御量ＩａをＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、他方の制御量Ｉｂを制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、検出波形が観測されなくなるように（Ｇａ／Ｇｂ＝１になるように）、他方の制御量Ｉｂを制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めて、対象物の方向、位置等を求める。
【００３６】
また下式（６）、（７）のように、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるように制御してもよい。
Ｇａ／Ｇｂ＝１ （６）
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
Ｇａ／Ｇｂ＝１＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
＝（ｆａ／ｆｂ）・{（Ｉｍ−Ｉｂ）／Ｉｂ} （８）
上式（８）より、Ｉｂは下式（９）のように表される。
Ｉｂ＝{ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）}・Ｉｍ （９）
ここでα＝ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆａ／ｆｂは、αを用いて下式（１１）のように表される。
Ｉｂ＝α・Ｉｍ （１０）
ｆａ／ｆｂ＝α／（１−α） （１１）
【００３７】
従って、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩｂ、Ｉｍから上式（１０）によりαを求め、求められたαを上式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【００３８】
次に本実施形態の光学式検出システムを用いて対象物の座標情報を検出する手法の一例について説明する。図８（Ａ）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御についての信号波形例である。信号ＳＬＳ１は、光源部ＬＳ１の発光制御信号であり、信号ＳＬＳ２は、光源部ＬＳ２の発光制御信号であり、これらの信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２は逆相の信号になっている。また信号ＳＲＣは受光信号である。
例えば光源部ＬＳ１は、信号ＳＬＳ１がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。また光源部ＬＳ２は、信号ＳＬＳ２がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。従って図８（Ａ）の第１の期間Ｔ１では、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２が交互に点灯するようになる。即ち光源部ＬＳ１が点灯している期間では、光源部ＬＳ２は消灯する。これにより図６に示すような照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。一方、光源部ＬＳ２が点灯している期間では、光源部ＬＳ１は消灯する。これにより図６に示すような照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００３９】
このように検出部２００は、第１の期間Ｔ１において、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２を交互に発光（点灯）させる制御を行う。そしてこの第１の期間Ｔ１において、光学式位置検出装置（照射部）から見た対象物の位置する方向が検出される。具体的には、例えば上述した式（６）、（７）のようにＧａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるような発光制御を、第１の期間Ｔ１において行う。そして図７（Ｂ）に示すように筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。例えば上式（１０）、（１１）から減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求め、図７（Ａ）、図７（Ｂ）で説明した手法により筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。
【００４０】
そして第１の期間Ｔ１に続く第２の期間Ｔ２では、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて筆記用具ＯＢまでの距離（方向ＤＤＢに沿った方向での距離）を検出する。そして、検出された距離と、筆記用具ＯＢの方向ＤＤＢとに基づいて、対象物の位置を検出する。即ち図７（Ｂ）において、光学式位置検出装置の配置位置ＰＥから筆記用具ＯＢまでの距離と、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めれば、筆記用具ＯＢのＸ、Ｙ座標位置を特定できる。このように、光源の点灯タイミングと受光タイミングの時間のずれから距離を求め、これと角度結果を併せることで、筆記用具ＯＢの位置を特定できる。
具体的には図８（Ａ）では、発光制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２による光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光タイミングから、受光信号ＳＲＣがアクティブになるタイミング（反射光を受光したタイミング）までの時間Δｔを検出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光が筆記用具ＯＢに反射されて受光部ＲＵで受光されるまでの時間Δｔを検出する。この時間Δｔを検出することで、光の速度は既知であるため、筆記用具ＯＢまでの距離を検出できる。即ち、光の到達時間のずれ幅（時間）を測定し、光の速度から距離を求める。
【００４１】
なお、光の速度はかなり速いため、電気信号だけでは単純な差分を求めて時間Δｔを検出することが難しいという問題もある。このような問題を解決するためには、図８（Ｂ）に示すように発光制御信号の変調を行うことが望ましい。ここで図８（Ｂ）は、制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２の振幅により光の強度（電流量）を模式的に表している模式的な信号波形例である。
具体的には図８（Ｂ）では、例えば公知の連続波変調のＴＯＦ（Time Of Flight）方式で距離を検出する。この連続波変調ＴＯＦ方式では、一定周期の連続波で強度変調した連続光を用いる。そして、強度変調された光を照射すると共に、反射光を、変調周期よりも短い時間間隔で複数回受光することで、反射光の波形を復調し、照射光と反射光との位相差を求めることで、距離を検出する。なお図８（Ｂ）において制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２のいずれか一方に対応する光のみを強度変調してもよい。また図８（Ｂ）のようなクロック波形ではなく、連続的な三角波やＳｉｎ波で変調した波形であってもよい。また、連続変調した光としてパルス光を用いるパルス変調のＴＯＦ方式で、距離を検出してもよい。距離検出手法の詳細については例えば特開２００９−８５３７号などに開示されている。
【００４２】
図９に、本実施形態の照射部ＥＵの変形例を示す。図９では、照射部ＥＵとして第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２が設けられる。これらの第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２は、筆記用具ＯＢの検出エリアＲＤＥＴの面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。即ち図１のＸ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【００４３】
第１の照射ユニットＥＵ１は、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に出射する。第２の照射ユニットＥＵ２は、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に出射する。受光部ＲＵは、第１の照射ユニットＥＵ１からの第１の照射光が筆記用具ＯＢに反射されることによる第１の反射光と、第２の照射ユニットＥＵ２からの第２の照射光が筆記用具ＯＢに反射されることによる第２の反射光を受光する。そして検出部２００は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
具体的には検出部２００は、第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の照射ユニットＥＵ１に対する筆記用具ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度φ１）として検出する。また第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の照射ユニットＥＵ２に対する筆記用具ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度φ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（φ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（φ２）と、第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２の間の距離ＤＳとに基づいて、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【００４４】
図９の変形例によれば、図８（Ａ）、図８（Ｂ）のように光学式位置検出装置と筆記用具ＯＢとの距離を求めなくても、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを検出できるようになる。
【００４５】
＜ペン型入力機器の３次元での位置情報の取得＞
次に、ペン型入力機器１の３次元での位置情報を取得する手法について説明する。
本実施形態で用いられる筆記用具の例を図１０に示す。尚、筆記用具の柄の部分に設けられる反射部の拡大図も示す。
【００４６】
筆記用具は、図１０に示したように、長手方向において反射率が異なる反射部材（第１の反射部ＲＥ１）と、長手方向に沿った軸の軸周りの回転方向において反射率が異なる反射部材（第２の反射部ＲＥ２）とが設けられる。長手方向に設けられた第１の反射部ＲＥ１での反射光に基づいて、長手方向における移動量（押し込み量）を求め、回転方向に設けられた第２の反射部ＲＥ２での反射光に基づいて、回転方向における回転量を求める。
【００４７】
また、長手方向における移動量を検出するための構造については複数の手法が考えられる。例えば、図１１に示すように筆記用具を第１の部分と第２の部分に分け、第１の部分と第２の部分をバネのような伸縮可能な素材で結ぶ手法が考えられる。このようにしても、バネが縮むことにより、ペン先が対象面に触れている状態から、さらに筆記用具を対象面方向に押し込むことが可能になるため、長手方向における移動量を求められる。さらには、上述のような変形可能な素材やバネ機構を用いない筆記用具であってもよい。その場合には例えば、ペン先を対象面から浮かせた状態でも文字等を入力できるようにする。例えば図１２に示すように、対象面からある程度のＺ座標範囲を入力範囲と規定して、入力範囲に筆記用具が存在する場合に入力を行う。そして、その際の筆記用具のＺ座標情報（例えばペン先部分のＺ座標情報）を求め、その座標情報の大小から長手方向における移動量を求めればよい。
【００４８】
＜受光ユニットの構成例＞
次に、光学式位置検出装置１００の受光ユニットの構成例について述べる。なお、ここでは図１３に示したような検出部２００内の受光部ＲＵに含まれる受光ユニットとして説明するが、詳細には、図１４に示したような検出部２００に含まれる第１の検出部２１０及び第２の検出部２２０等のことである。第１の検出部２１０は、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を検出し、第２の検出部２２０は、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を検出する。また、第１の検出部２１０は図１３に示したように、第１部分用検出部２１１及び第２部分用検出部２１２等を含んでもよい。
【００４９】
上述の光学式位置検出装置１００の説明においては、受光ユニットは１つであるものとしていたが、本実施形態においては、受光ユニットは複数用いられるものとする。なお、上述したように、本実施形態で用いられる受光ユニットは、位置検出精度向上のため、受光する範囲（ここではＺ座標範囲）が狭く限定されるものであることを前提としている。
【００５０】
受光ユニットの構成例を図１５（Ａ）に示す。本実施形態においては、Ｚ座標軸において異なる位置に複数の受光ユニットを設ける。ここでは特に３つの受光ユニットを設ける例について説明する。Ｚ座標軸において異なる位置に設けられる受光ユニットのうち、長手方向における移動量を求めるために必要なものは、長手方向に設けられた第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光する受光ユニット１つである。また、回転方向での回転量を求めるために必要なものは、回転方向に設けられた第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する受光ユニット１つである。さらに筆記用具の傾き（及びポインティング位置）を求める際には、第１の反射部ＲＥ１、第２の反射部ＲＥ２どちらからの反射光でもよいから異なる２点からの反射光を受光する２つの受光ユニットが必要となる。よって、傾きを求める際の２つの受光ユニットのうち、一方を長手方向での移動量情報を求める受光ユニットと兼用し、他方を回転方向での回転量情報を求める受光ユニットと兼用するとすれば、長手方向での移動量情報、回転方向での回転量情報及び傾きを求める際には合計２つの受光ユニットがあればよいことになる。
【００５１】
しかし、図１０に示したように、回転量検出用の第２の反射部ＲＥ２は、第１の反射部ＲＥ１と区別するために、長手方向において狭い領域に配置されている。つまり、筆記用具を対象面２０に対して立てて使用するケースが想定されることに鑑みれば、長手方向とはＺ軸方向に対応する方向になるため、回転量検出用の第２の反射部ＲＥ１は、Ｚ座標において狭い範囲に配置されることになる。筆記用具の構成例において説明したように、長手方向において筆記用具はある程度移動することが想定されているため、筆記用具の長手方向への移動（バネ機構の伸縮を含む）に伴って、第２の反射部ＲＥ２からの反射光が受光ユニットで受光できなくなる可能性がある。
【００５２】
そこで本実施形態では、Ｚ座標軸において異なる位置に３つの受光ユニットを設ける。そして、第１の受光ユニットは第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光するものとする。また、第２の受光ユニット及び第３の受光ユニットは、筆記用具の長手方向での移動量を考慮した位置に設けられ、第２の受光ユニットと第３の受光ユニットのどちらかで、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する。その際、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光しない方の受光ユニットは、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光する。一例を図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）のように、押し込み量が小さい状態において、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する位置（Ｂ２）に第２の受光ユニットを設け、図１５（Ｂ）のように、押し込み量が大きい状態において第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する位置（Ｄ１）に第３の受光ユニットを設ける。そして、図１５（Ａ）の状態では、第１の受光ユニット（Ｂ３）及び第３の受光ユニット（Ｂ１）で、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光し、長手方向における移動量を求め、第２の受光ユニット（Ｂ２）で、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光し、回転量を求める。同様に、図１５（Ｂ）の状態では、第１の受光ユニット（Ｄ１）及び第２の受光ユニット（Ｄ２）で、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光し、長手方向における移動量を求め、第３の受光ユニット（Ｄ１）で、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光し、回転量を求める。
【００５３】
ただし、受光ユニットの構成例は上述したものに限定されるわけではない。第２の反射部ＲＥ２をＺ長手方向において広い範囲に設定できるのであれば、２つの受光ユニットで十分である。また、長手方向における移動量及び回転量のどちらか一方を求めるのであれば、２つの受光ユニットを設ければ足りる。ここで、２つとしているのは傾き情報の取得を前提としているためであり、筆記用具の傾きも必要ないとなれば、１つの受光ユニットを設けるだけでもよい。
【００５４】
＜入力データの取得手法＞
次に入力用データの取得手法について説明する。
まず、入力位置の基準位置を設定するためのキャリブレーションを行う必要がある。ここでは具体例として、筆記用具を対象面方向に対して完全に押し込んだ時を基準位置とする。
具体的には、筆記用具を対象面に対して完全に押し込んだ時の各受光ユニットにおける受光量に基づいて、３つの反射率情報をキャリブレーション情報として取得する。
次に、各受光部においてＸ座標情報及びＹ座標情報を取得する。座標情報の取得手法については、光学式位置検出装置の説明において上述したとおりである。３つの受光ユニットを用いる例においては、第１の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得し、第２の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ２，Ｙ２）を取得し、第３の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ３，Ｙ３）を取得する。そして、第１の受光ユニットが設けられているＺ座標位置がＺ１であり、且つ、受光ユニットはＺ座標において狭い範囲の光を受光することから、第１の受光ユニットからの座標情報として、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）という３次元情報を取得する。同様に、第２の受光ユニットから（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を取得し、第３の受光ユニットから（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を取得する。これにより、筆記用具の傾きがわかるため（ただし、筆記用具は直線的な棒状のものとしている）、筆記用具と対象面（描画面）との接触位置を求めることができ、接触位置はそのまま署名位置として用いることが可能である。
【００５５】
＜反射率情報の取得＞
３つの３次元座標情報を取得したとしても、筆記用具の長手方向における移動量や回転方向における回転量を求めることはできない。なぜなら、上述の３次元座標情報からは、３点を通る位置に筆記用具が存在することがわかるだけであり、図１６（Ａ）の状態なのか、図１６（Ｂ）の状態なのかを判別できないからである。
【００５６】
そのため、本実施形態においては、筆記用具に設けられた第１、第２の反射部の反射率情報をあわせて取得する。第１の反射部ＲＥ１は、上述したように、筆記用具の長手方向においてグラデーションを描くように反射率が変化する。そのため、反射率情報（具体的には受光ユニットにおける電流値等）を用いることで、受光ユニットで検出した情報が、筆記用具のどの部分に対応するものかを判定することができる。例えば、筆記用具の端部からｓ１［ｃｍ］のポイントが（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に存在し、かつ、ｓ２［ｃｍ］のポイントが（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）に存在するということがわかれば、筆記用具の３次元位置を詳細に求めることができる。同様に、第２の反射部ＲＥ２は、長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向においてグラデーションを描くように反射率が変化する。そのため、筆記用具のどの部分が受光ユニットの方向を向いているかを求めることができる。
【００５７】
なお、反射率情報により表される値（受光ユニットにおける電流値等）の絶対値をそのまま用いる手法には限定されない。むしろ、照射部ＥＵにおける照射光の強度が変化する等の要因があった場合には、電流値は全体的に変化するため、１つの値の絶対値を用いたのでは問題が生じてしまう。そのため、２つの時点での反射率情報を取得し、その比較により位置情報（長手方向における移動量、回転量等）を求めてもよい。具体的には例えば、上述したキャリブレーション時の値を用いる手法が考えられる。キャリブレーション情報を基準として、キャリブレーション情報の値からの変化を検出する。上述の例では、完全に押し込んだ状態を基準位置としているため、キャリブレーション情報からの変化に基づいて、完全に押し込んだ状態からどれだけ移動或いは回転しているかを求めることができる。
【００５８】
また、キャリブレーションを行ってから、実際の検出処理を行うまでの間に照射光強度の変化等の要因が発生するおそれもある。その場合には、ある時刻Ｔ１と、別の時刻Ｔ２での反射率情報をそれぞれ検出し、Ｔ１での反射率情報とＴ２での反射率情報との差を求めてもよい。この場合には、基準位置との比較ではないので、筆記用具の絶対的な位置を求めることはできないが、Ｔ１からＴ２の間での移動量（例えば長手方向における移動量、或いは回転方向における回転量等）を求めることが可能になる。この際、Ｔ１とＴ２の間隔を十分短い間隔に設定しておけば、照射光強度等の変化等による影響を抑止することができる。
【００５９】
＜署名認証の方法＞
上述したように、ペン型入力機器１によって、３次元的ペン位置が検出されるので、その３次元的ペン位置情報に基づいて、認証因子が抽出され、署名者毎の特有のプロファイルデータが生成される。このプロファイルデータの基になる認証因子が時系列に配列されたデータの一例を図１７に示す。これは、例えば、「山田浩（やまだひろし）」と署名した例とする。
【００６０】
ここで、ペン先の位置検出用情報ＰＥＮは、ペン型入力機器１の受光部ＲＵが、署名者の署名時において検出した受光強度を時系列に表示した信号波形である。この信号波形を前述したＸ座標、Ｙ座標の検出の計算を行うことで、ペン先であるところの筆記用具ＯＢの先端の位置の変化を計算することができ、その結果、信号波形のａ部は「山田」、信号波形のｂ部は「浩」と記載していることを判別することができる。
【００６１】
ペン傾き情報ＴＩＬは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の傾きの変化を時系列に表示しや信号波形である。この信号レベルは、署名動作中、殆ど一定の値をしており、この署名者はペンの傾きを常に一定に保持して署名する癖があることが分かる。また、ペン速度情報ＶＥＬは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の移動量を単位時間で割った値、すなわち、ペンの速度変化を示している。信号のレベルがａ部よりｂ部の方が低い値を示している。これにより、この署名者は「山田」という苗字を書く時よりも、「浩」という名前を書く時の方が、ペン速度をゆっくり書くという癖があることが分かる。
【００６２】
また、ペン回転情報ＲＯＴは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の回転速度を表示している。この信号レベルの変化が殆ど無いことから、ペンを殆ど回転させずに署名していることが分かる。ボールペンや万年筆の場合、ペンを殆ど回転させない場合が多いが、毛筆ペンの場合、ペンを回転させて書く場合もあり、署名認証において、ペンの回転を検出することは認証精度の改善に有益になる場合もある。
【００６３】
署名の真偽認証では、図１７に示す認証因子からプロファイルデータを作成し。そのプロファイルデータと基準データを比較するものである。まず、ペン先の位置検出用情報ＰＥＮから筆跡画像（例えばビットマップデータ）を生成する。そして、筆跡画像の類似性を比較にし、基準データの筆跡画像と比較する。この画像データの比較は筆跡認証ソフトウェア等を用意すればよい。
【００６４】
本実施例では、ペン型入力機器１は３次元位置が検出できるので、筆跡のビットマットデータを作成することができる為、上述した例では、筆記用具ＯＢ（ペン）の先端の位置を検出し、それを一旦筆跡画像に変換し、その筆跡画像の形から真偽判定を行う方法を説明した。
しかしながら、筆跡画像を作成することは必ずしも必要ではない。署名認証のみ行う場合、筆記用具ＯＢ（ペン）の位置であるＸ座標及びＹ座標を計算せずに、反射光の信号波形自体で比較することも可能である。つまり、基準データ登録時において、反射光の信号波形自体を基準データとして登録し、認証時には署名者が署名動作した時の信号波形をプロファイルデータとして、そのプロファイルデータと基準データとを比較するのである。これは、本実施例に用いるペン型入力機器１は、極めて特徴ある光の出射方法を用いているので、その出射光を筆記用具ＯＢ（ペン）で反射する光の強度レベルの信号波形は声紋のような個人特有のパターンを持っていることになり、この個人特有のパターンを直接、プロファイルデータとして利用することが可能なために実現できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ペン型入力機器、２ 認証因子抽出・生成部、３ 基準データ登録部、
４ データベース、５ 認証部、
２０ 対象面、１００ 光学式位置検出装置、２００ 検出部、２１０ 検出部、
２１１ 第１部分用検出部、２１２ 第２部分用検出部、２２０ 検出部、
３００ 処理部、ＥＵ 照射部、ＬＥ 照射方向設定部、ＬＦ ルーバーフィルム、
ＬＧ ライトガイド、ＯＢ 対象物、ＰＤ 受光ユニット、
ＰＤ１ 第１の受光ユニット、ＰＤ２ 第２の受光ユニット、
ＰＤ３ 第３の受光ユニット、ＰＨＤ 受光素子、ＰＳ プリズムシート、
ＰＳ 光学シート、ＰＷＢ 配線基板、ＲＥ１ 第１の反射部、ＲＥ２ 第２の反射部、
ＲＳ 反射シート、ＲＵ 受光部、ＳＬＴ スリット、
ＰＥＮ 位置検出用情報。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、署名等の手書きデータの真偽を識別するための認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＵＳ特許５１２３０６４号（特許文献２）、ＵＳ特許５４４８０４４号（特許文献３）等に開示されているように、各社から多くのシグネチャーパッドと呼ばれる電子署名認証機器が販売されている。これらは、一般に平面上での筆跡データを読み取るものであるが、近年、３次元で筆跡を読み取る技術が提案されてきた。
特許文献１においては詳細な説明が無いものの、上記の署名認証システムでは、３次元位置を検出できるので、例えば、署名時のペンの傾き等も検出することが出来る。即ち、署名する個人の癖も読み取ることが出来るので、３次元検出は平面上の筆跡データのみの署名認証よりも信頼性を高めることが出来ると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２８０号公報
【特許文献２】米国特許第５１２３０６４号明細書
【特許文献３】米国特許第５４４８０４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された書名認証システムは、ステレオカメラで取得した画像データを用いる為に、ＣＰＵのデータ処理に膨大な容量が必要となる。画像データを取得すると、実際に署名認証に必要なデータ以外の多くのデータ、例えば、背景画像や腕の画像も取得してしまうので、そういった無関係の画像データを排除しなければ、ノイズとなり、かえって信頼性が低下してしまうのである。
そこで、本発明の目的は、カメラ等で撮像画像データを取得する必要なしに、３次元的にペンの動きを読み取る署名認証装置、若しくは、３次元的なペンの動きによって得られる署名者毎の署名者特有情報を読み取る署名認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）
本発明の一態様は、署名認証システムであって、手書き用の筆記用具と、前記筆記用具に照射光を出射する照射部と、前記照射光が前記筆記用具により反射する反射光を検出する検出部と、前記検出部での検出結果に基づいて処理を行う処理部と、特定の情報を記憶する記憶部と、前記処理部で処理された情報と前記特定の情報とを照合する照合部と、を含み、前記筆記用具は、前記筆記用具の長手方向において反射率の異なる第１の反射部、及び前記長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部の少なくとも一方を有し、前記検出部は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部の少なくとも一方からの反射光を検出し、前記処理部は、前記検出部での検出結果に基づいて、前記第１の反射部の前記長手方向での移動量情報及び前記第２の反射部の前記回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることを特徴とする。
上記構成によれば、筆記用具は第１の反射部及び第２の反射部の少なくとも一方を有し、第１の反射部の長手方向での移動量情報及び第２の反射部の回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることができる。よって、筆記用具の傾き等の３次元的な動き情報を取得することが可能になる。
【０００６】
（２）
また、本発明の一態様では、前記第１の反射部は、前記筆記用具の前記長手方向において徐々に反射率が変化し、前記第２の反射部は、前記長手方向に沿った軸の軸周りでの前記回転方向において徐々に反射率が変化する構成にしても良い。
上記構成によればり、長手方向或いは回転方向において反射率が徐々に変化する筆記用具を使用することができるため、筆記用具の動きを精度良く取得することが可能になる。
【０００７】
（３）
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第１の反射部での反射率の検出結果に基づいて、前記筆記用具の移動軌跡を求める構成にしても良い。
上記構成によれば、署名する人の筆跡を求めることができるため、例えば、筆跡をビットマップデータ等の画像データとして筆跡認証ソフトウェアでの真偽判定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の署名認証システムの基本構成を示すブロック図。
【図２】図１のブロック図を更に細分化したブロック図。
【図３】本実施形態で利用可能なペン型入力機器の構成例。
【図４】受光部の構成例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は受光ユニットの構成例。
【図６】照射部の構成例。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は座標情報検出手法を説明する図。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は発光制御信号の信号波形例。
【図９】照射部の他の構成例。
【図１０】本実施形態で用いられる筆記用具の構成例。
【図１１】伸縮可能な部材を用いることで筆記用具の例。
【図１２】検出エリアを設けることで筆記用具の押し込み量を検出する例。
【図１３】ペン型入力機器のブロック図。
【図１４】検出部の構成例。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は受光ユニットを３つ設ける例を説明する図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は３次元座標情報の取得に基づく筆記用具の位置の予測例。
【図１７】認証因子の信号波形例。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態の署名認証システムの基本構成を示すブロック図である。この署名認証システムは、ペン型入力機器１と、ペン型入力機器１によって得られた情報から筆跡データの認証のための認証因子を抽出し、生成する認証因子抽出・生成部２と、認証因子抽出・生成部２で得られた各個人の筆跡を基準データとして記憶する基準データ登録部３と、各個人毎の複数の基準データを記憶するデータベースと、認証モードにおいては抽出された認証因子とデータベース４の基準データとを照合し、真偽識別の認証を行う認証部５とから構成されている。尚、真偽結果はＡＰＩ（アプリケーション・プログラム・インターフェース）６を介して出力される。
ここで、認証因子とは、筆跡であるペン先の動き、ペンの傾き、ペンの速度をＸＹＺ座標から割り出したデータである。
【００１０】
図２は、図１の装置を機能に基づいて細分化したブロック図である。ペン移動情報取込み（１ａ）により、ペンの３次元的な位置を時系列に取り込む。更に、ペン回転情報取込み（１ｂ）により、ペンがペンの軸を中心に回転する情報を時系列に取り込み。そして、ペン移動情報は、ペン位置解析（２ａ）を経て、ペン先軌跡抽出（２ｃ）と、ペン傾き抽出（２ｄ）を行う。また、ペン移動情報は、ペン速度解析（２ｂ）を経て、ペン速度抽出（２ｅ）を行う。ペン回転情報により、ペン回転抽出（２ｆ）を行う。ペン先軌跡、ペン傾き、ペン速度、ペン回転は正規化（２ｇ）される。
【００１１】
登録モードでは、正規化されたデータから特徴データを抽出（３）する。この特徴データは署名者毎の特有情報であり、すなわち、書名のプロファイルデータと言える。この特徴データには、ペン先の移動軌跡、ペン傾き、ペン速度という複数の認証因子で構成されている。筆跡は各個人の癖により、ペンの持ち方が常時一定でペン傾きが一定の人の場合、ペン傾きを重視して署名の真偽認証をすることが望ましい。また、各個人の癖によりペンを速く動かす人の場合、ペン速度を重視して署名の真偽認証をすることが望ましい。本実施例では、このような重みづけを行うパラメーターとして特徴関数パラメーターを設定する。例えば、署名者に同じ署名を３回書いて正規化したデータを取ると、署名者特有のプロファイルデータが３つ所得できる。これにより、その人の癖を見つけて特徴関数パラメーターを生成する。また、３回のプロファイルデータの平均値を基準データとする。そして、その特徴関数パラメーターと基準データをデータベース４に登録する。
【００１２】
認証モードでは、正規化された抽出因子により特徴抽出（５ａ）を行いプロファイルデータを作成する。認証モードでは署名は通常１回であるので、１回の署名動作からプロファイルデータは作成される。そして、データベース４の基準データと比較（５ｂ）を行うのであるが、書名は必ずしも、常に同じに出来るものではないので、１回の署名のプロファイルデータと基準データを比較すると、本人であっても、本人でないという誤った結論を導く可能性もある。そこで、特徴関数パラメーターによって、差異の許容範囲が設定される。これにより、信頼性の高い署名認証が可能になる。
【００１３】
本実施例の署名認証システムでは、ペンの傾きも認証因子として考慮される。右利きの人と左利きの人では、ペンの傾きが全く逆であるので、本実施例の署名認証システムでは、右利きの人と左利きの人を錯誤する可能性は低くなる。これは、２次元署名認証システムには出来ない特徴であり、本実施例の署名認証システムの大きな利点になる。
【００１４】
図３に、本実施形態に係るペン型入力機器１に利用可能な光学式位置検出装置１００の基本的な構成例を示す。図３の光学式位置検出装置１００は、検出部２００、処理部３００を含み、検出部２００は照射部ＥＵ及び受光部ＲＵを含む。
なお、ペン型入力機器１は、上述したように検出部２００や処理部３００を含む光学式位置検出装置１００を用いて実現される形態には限定されない。情報処理装置（例えばＰＣ等）により、検出部２００や処理部３００の機能が実現され、照射部ＥＵ及び受光部ＲＵと、上記情報処理装置とが連動して動作する構成でもよい。
【００１５】
検出部２００は、照射光ＬＴが筆記用具ＯＢ（ペン）により反射することによる反射光ＬＲの受光結果に基づいて、筆記用具ＯＢの情報（例えば、座標情報や反射率情報）を検出する。具体的には例えば、検出部２００は、筆記用具ＯＢが検出されるエリアである検出エリアＲＤＥＴがＸ−Ｙ平面に沿ったエリアである場合に、少なくとも検出エリアＲＤＥＴに存在する筆記用具ＯＢのＸ座標情報及びＹ座標情報を検出する。なお、検出部２００による座標情報の検出手法については、後述する。また、具体的には筆記用具ＯＢの反射率に関する情報である反射率情報を検出する。
検出エリアＲＤＥＴとは、筆記用具ＯＢが検出されるエリア（領域）であって、具体的には、例えば照射光ＬＴが筆記用具ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを、受光部ＲＵが受光して、筆記用具ＯＢを検出することができるエリアである。より具体的には、受光部ＲＵが反射光ＬＲを受光して筆記用具ＯＢを検出することが可能であって、かつ、その検出精度について、許容できる範囲の精度が確保できるエリアである。
【００１６】
処理部３００は、検出部２００が検出した対象物情報に基づいて種々の処理を行う。この処理部３００の機能は、例えばＣＰＵ等のプロセッサー及びプロセッサーで実行されるプログラムや、専用ＩＣなどにより実現できる。
照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対して照射光ＬＴを出射する。後述するように、照射部ＥＵは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子から成る光源部を含み、光源部が発光することで、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）を出射する。
受光部ＲＵは、照射光ＬＴが筆記用具ＯＢにより反射することによる反射光ＬＲを受光する。受光部ＲＵは、複数の受光ユニットＰＤを含んでもよい。受光ユニットＰＤは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどを用いることができる。
【００１７】
図４に、本実施形態の受光部ＲＵの具体的な構成例を示す。図４の構成例では、受光部ＲＵは受光ユニットＰＤを含む。受光ユニットＰＤは、入射光が入射する角度（Ｙ−Ｚ平面上の角度）を制限するためのスリット等（入射光制限部）が設けられ、検出エリアＲＤＥＴに存在する筆記用具ＯＢからの反射光ＬＲを受光する。検出部２００は、受光ユニットＰＤの受光結果に基づいて、Ｘ座標情報及びＹ座標情報を検出する。なお、照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対して照射光ＬＴを出射する。また検出エリアＲＤＥＴは、Ｘ−Ｙ平面に沿ったエリアである。なお、図４の構成例は１つの受光ユニットで構成されるが、２つ以上の受光ユニットを含む構成としてもよい。
【００１８】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に、スリットＳＬＴ（入射光制限部）を有する受光ユニットＰＤの構成例を示す。図５（Ａ）に示すように、受光素子ＰＨＤの前面にスリットＳＬＴを設けて、入射する入射光を制限する。スリットＳＬＴはＸ−Ｙ平面に沿って設けられ、入射光が入射するＺ方向の角度を制限することができる。すなわち受光ユニットＰＤは、スリットＳＬＴのスリット幅で規定される所定の角度で入射する入射光を受光することができる。
図５（Ｂ）は、スリットＳＬＴを有する受光ユニットの上から見た平面図である。例えばアルミニウム等の筐体（ケース）内に配線基板ＰＷＢが設けられ、この配線基板ＰＷＢ上に受光素子ＰＨＤが実装される。
【００１９】
図６に、本実施形態の照射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図６の構成例の照射部ＥＵは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。なお、本実施形態の照射部ＥＵは、図６の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００２０】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を出射するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、ユーザーの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。
【００２１】
光源部ＬＳ１は、図６のＦ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側（Ｆ１）の光入射面に対して光源光を出射することで、照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物の検出エリアに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側（Ｆ２）の光入射面に対して第２の光源光を出射することで、第２の照射光ＬＴ２を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアに形成する。このように照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００２２】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的には図６ではライトガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図６ではライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な樹脂部材等により形成される。
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式などの種々の手法を採用できる。
【００２３】
プリズムシートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥは、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から出射される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から出射される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に出射されるようになる。
【００２４】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥのプリズムシートＰＳやルーバーフィルムＬＦなどにより実現される。例えばプリズムシートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で出射される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００２５】
このように本実施形態の照射部ＥＵによれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００２６】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの強度分布の照射光による対象物の反射光を受光することで、環境光などの外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物の検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分を相殺することが可能になり、この赤外成分が対象物の検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００２７】
＜光学式位置検出装置による座標検出手法＞
図７（Ａ）、図５（Ｂ）は、本実施形態に係るペン型入力機器１に利用可能な光学式位置検出装置１００による、座標情報検出の手法を説明する図である。
図７（Ａ）のＥ１は、図４の照射光強度分布ＬＩＤ１において、照射光ＬＴ１の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ１の強度との関係を示す図である。図７（Ａ）のＥ１では、照射方向が図７（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ１から方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。なお図７（Ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、照射部ＥＵの配置位置ＰＥになっている。
【００２８】
また図７（Ａ）のＥ２は、図６の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す図である。図７（Ａ）のＥ２では、照射方向が図７（Ｂ）のＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ３から方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニアに変化している。なお図７（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００２９】
そして図７（Ｂ）に示すように、角度φの方向ＤＤＢに筆記用具ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図７（Ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度φ）の方向に存在する筆記用具ＯＢの位置での強度はＩＮＴａになる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する筆記用具ＯＢの位置での強度はＩＮＴｂになる。
【００３０】
従って、これらの強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めることで、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度φ）を特定できる。そして例えば後述する図８（Ａ）、図８（Ｂ）の手法により光学式位置検出装置の配置位置ＰＥからの筆記用具ＯＢの距離を求めれば、求められた距離と方向ＤＤＢとに基づいて筆記用具ＯＢの位置を特定できる。或いは、後述する図９に示すように、照射部ＥＵとして２個の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２を設け、ＥＵ１、ＥＵ２の各照射ユニットに対する筆記用具ＯＢの方向ＤＤＢ１（φ１）、ＤＤＢ２（φ２）を求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、ＤＤＢ２と照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２間の距離ＤＳとにより、筆記用具ＯＢの位置を特定できる。
【００３１】
このような強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めるために、本実施形態では、受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の筆記用具ＯＢの反射光（第１の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧａとした場合に、このＧａが強度ＩＮＴａに対応するようになる。また受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の筆記用具ＯＢの反射光（第２の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧｂとした場合に、このＧｂが強度ＩＮＴｂに対応するようになる。従って、検出受光量ＧａとＧｂの関係が求まれば、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係が求まり、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００３２】
例えば光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉｂ、ｋ、Ｅｂとする。すると下式（１）、（２）が成立する。
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ （２）
【００３３】
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆａとし、この光源光に対応する反射光（第１の反射光）の検出受光量をＧａとする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆｂとし、この光源光に対応する反射光（第２の反射光）の検出受光量をＧｂとする。すると下式（３）、（４）が成立する。
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ （３）
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ （４）
従って、検出受光量Ｇａ、Ｇｂの比は下式（５）のように表せる。
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ） （５）
【００３４】
ここでＧａ／Ｇｂは、受光部ＲＵでの受光結果から特定することができ、Ｉａ／Ｉｂは、照射部ＥＵの制御量から特定することができる。そして図５（Ａ）の強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂと減衰係数ｆａ、ｆｂとは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆａ、ｆｂが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆａ、ｆｂが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰率の比ｆａ／ｆｂを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
【００３５】
より具体的には、一方の制御量ＩａをＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、他方の制御量Ｉｂを制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、検出波形が観測されなくなるように（Ｇａ／Ｇｂ＝１になるように）、他方の制御量Ｉｂを制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めて、対象物の方向、位置等を求める。
【００３６】
また下式（６）、（７）のように、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるように制御してもよい。
Ｇａ／Ｇｂ＝１ （６）
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
Ｇａ／Ｇｂ＝１＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
＝（ｆａ／ｆｂ）・{（Ｉｍ−Ｉｂ）／Ｉｂ} （８）
上式（８）より、Ｉｂは下式（９）のように表される。
Ｉｂ＝{ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）}・Ｉｍ （９）
ここでα＝ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆａ／ｆｂは、αを用いて下式（１１）のように表される。
Ｉｂ＝α・Ｉｍ （１０）
ｆａ／ｆｂ＝α／（１−α） （１１）
【００３７】
従って、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩｂ、Ｉｍから上式（１０）によりαを求め、求められたαを上式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【００３８】
次に本実施形態の光学式検出システムを用いて対象物の座標情報を検出する手法の一例について説明する。図８（Ａ）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御についての信号波形例である。信号ＳＬＳ１は、光源部ＬＳ１の発光制御信号であり、信号ＳＬＳ２は、光源部ＬＳ２の発光制御信号であり、これらの信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２は逆相の信号になっている。また信号ＳＲＣは受光信号である。
例えば光源部ＬＳ１は、信号ＳＬＳ１がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。また光源部ＬＳ２は、信号ＳＬＳ２がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。従って図８（Ａ）の第１の期間Ｔ１では、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２が交互に点灯するようになる。即ち光源部ＬＳ１が点灯している期間では、光源部ＬＳ２は消灯する。これにより図６に示すような照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。一方、光源部ＬＳ２が点灯している期間では、光源部ＬＳ１は消灯する。これにより図６に示すような照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【００３９】
このように検出部２００は、第１の期間Ｔ１において、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２を交互に発光（点灯）させる制御を行う。そしてこの第１の期間Ｔ１において、光学式位置検出装置（照射部）から見た対象物の位置する方向が検出される。具体的には、例えば上述した式（６）、（７）のようにＧａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるような発光制御を、第１の期間Ｔ１において行う。そして図７（Ｂ）に示すように筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。例えば上式（１０）、（１１）から減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求め、図７（Ａ）、図７（Ｂ）で説明した手法により筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。
【００４０】
そして第１の期間Ｔ１に続く第２の期間Ｔ２では、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて筆記用具ＯＢまでの距離（方向ＤＤＢに沿った方向での距離）を検出する。そして、検出された距離と、筆記用具ＯＢの方向ＤＤＢとに基づいて、対象物の位置を検出する。即ち図７（Ｂ）において、光学式位置検出装置の配置位置ＰＥから筆記用具ＯＢまでの距離と、筆記用具ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めれば、筆記用具ＯＢのＸ、Ｙ座標位置を特定できる。このように、光源の点灯タイミングと受光タイミングの時間のずれから距離を求め、これと角度結果を併せることで、筆記用具ＯＢの位置を特定できる。
具体的には図８（Ａ）では、発光制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２による光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光タイミングから、受光信号ＳＲＣがアクティブになるタイミング（反射光を受光したタイミング）までの時間Δｔを検出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光が筆記用具ＯＢに反射されて受光部ＲＵで受光されるまでの時間Δｔを検出する。この時間Δｔを検出することで、光の速度は既知であるため、筆記用具ＯＢまでの距離を検出できる。即ち、光の到達時間のずれ幅（時間）を測定し、光の速度から距離を求める。
【００４１】
なお、光の速度はかなり速いため、電気信号だけでは単純な差分を求めて時間Δｔを検出することが難しいという問題もある。このような問題を解決するためには、図８（Ｂ）に示すように発光制御信号の変調を行うことが望ましい。ここで図８（Ｂ）は、制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２の振幅により光の強度（電流量）を模式的に表している模式的な信号波形例である。
具体的には図８（Ｂ）では、例えば公知の連続波変調のＴＯＦ（Time Of Flight）方式で距離を検出する。この連続波変調ＴＯＦ方式では、一定周期の連続波で強度変調した連続光を用いる。そして、強度変調された光を照射すると共に、反射光を、変調周期よりも短い時間間隔で複数回受光することで、反射光の波形を復調し、照射光と反射光との位相差を求めることで、距離を検出する。なお図８（Ｂ）において制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２のいずれか一方に対応する光のみを強度変調してもよい。また図８（Ｂ）のようなクロック波形ではなく、連続的な三角波やＳｉｎ波で変調した波形であってもよい。また、連続変調した光としてパルス光を用いるパルス変調のＴＯＦ方式で、距離を検出してもよい。距離検出手法の詳細については例えば特開２００９−８５３７号などに開示されている。
【００４２】
図９に、本実施形態の照射部ＥＵの変形例を示す。図９では、照射部ＥＵとして第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２が設けられる。これらの第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２は、筆記用具ＯＢの検出エリアＲＤＥＴの面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。即ち図１のＸ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【００４３】
第１の照射ユニットＥＵ１は、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に出射する。第２の照射ユニットＥＵ２は、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に出射する。受光部ＲＵは、第１の照射ユニットＥＵ１からの第１の照射光が筆記用具ＯＢに反射されることによる第１の反射光と、第２の照射ユニットＥＵ２からの第２の照射光が筆記用具ＯＢに反射されることによる第２の反射光を受光する。そして検出部２００は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
具体的には検出部２００は、第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の照射ユニットＥＵ１に対する筆記用具ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度φ１）として検出する。また第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の照射ユニットＥＵ２に対する筆記用具ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度φ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（φ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（φ２）と、第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２の間の距離ＤＳとに基づいて、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【００４４】
図９の変形例によれば、図８（Ａ）、図８（Ｂ）のように光学式位置検出装置と筆記用具ＯＢとの距離を求めなくても、筆記用具ＯＢの位置ＰＯＢを検出できるようになる。
【００４５】
＜ペン型入力機器の３次元での位置情報の取得＞
次に、ペン型入力機器１の３次元での位置情報を取得する手法について説明する。
本実施形態で用いられる筆記用具の例を図１０に示す。尚、筆記用具の柄の部分に設けられる反射部の拡大図も示す。
【００４６】
筆記用具は、図１０に示したように、長手方向において反射率が異なる反射部材（第１の反射部ＲＥ１）と、長手方向に沿った軸の軸周りの回転方向において反射率が異なる反射部材（第２の反射部ＲＥ２）とが設けられる。長手方向に設けられた第１の反射部ＲＥ１での反射光に基づいて、長手方向における移動量（押し込み量）を求め、回転方向に設けられた第２の反射部ＲＥ２での反射光に基づいて、回転方向における回転量を求める。
【００４７】
また、長手方向における移動量を検出するための構造については複数の手法が考えられる。例えば、図１１に示すように筆記用具を第１の部分と第２の部分に分け、第１の部分と第２の部分をバネのような伸縮可能な素材で結ぶ手法が考えられる。このようにしても、バネが縮むことにより、ペン先が対象面に触れている状態から、さらに筆記用具を対象面方向に押し込むことが可能になるため、長手方向における移動量を求められる。さらには、上述のような変形可能な素材やバネ機構を用いない筆記用具であってもよい。その場合には例えば、ペン先を対象面から浮かせた状態でも文字等を入力できるようにする。例えば図１２に示すように、対象面からある程度のＺ座標範囲を入力範囲と規定して、入力範囲に筆記用具が存在する場合に入力を行う。そして、その際の筆記用具のＺ座標情報（例えばペン先部分のＺ座標情報）を求め、その座標情報の大小から長手方向における移動量を求めればよい。
【００４８】
＜受光ユニットの構成例＞
次に、光学式位置検出装置１００の受光ユニットの構成例について述べる。なお、ここでは図１３に示したような検出部２００内の受光部ＲＵに含まれる受光ユニットとして説明するが、詳細には、図１４に示したような検出部２００に含まれる第１の検出部２１０及び第２の検出部２２０等のことである。第１の検出部２１０は、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を検出し、第２の検出部２２０は、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を検出する。また、第１の検出部２１０は図１３に示したように、第１部分用検出部２１１及び第２部分用検出部２１２等を含んでもよい。
【００４９】
上述の光学式位置検出装置１００の説明においては、受光ユニットは１つであるものとしていたが、本実施形態においては、受光ユニットは複数用いられるものとする。なお、上述したように、本実施形態で用いられる受光ユニットは、位置検出精度向上のため、受光する範囲（ここではＺ座標範囲）が狭く限定されるものであることを前提としている。
【００５０】
受光ユニットの構成例を図１５（Ａ）に示す。本実施形態においては、Ｚ座標軸において異なる位置に複数の受光ユニットを設ける。ここでは特に３つの受光ユニットを設ける例について説明する。Ｚ座標軸において異なる位置に設けられる受光ユニットのうち、長手方向における移動量を求めるために必要なものは、長手方向に設けられた第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光する受光ユニット１つである。また、回転方向での回転量を求めるために必要なものは、回転方向に設けられた第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する受光ユニット１つである。さらに筆記用具の傾き（及びポインティング位置）を求める際には、第１の反射部ＲＥ１、第２の反射部ＲＥ２どちらからの反射光でもよいから異なる２点からの反射光を受光する２つの受光ユニットが必要となる。よって、傾きを求める際の２つの受光ユニットのうち、一方を長手方向での移動量情報を求める受光ユニットと兼用し、他方を回転方向での回転量情報を求める受光ユニットと兼用するとすれば、長手方向での移動量情報、回転方向での回転量情報及び傾きを求める際には合計２つの受光ユニットがあればよいことになる。
【００５１】
しかし、図１０に示したように、回転量検出用の第２の反射部ＲＥ２は、第１の反射部ＲＥ１と区別するために、長手方向において狭い領域に配置されている。つまり、筆記用具を対象面２０に対して立てて使用するケースが想定されることに鑑みれば、長手方向とはＺ軸方向に対応する方向になるため、回転量検出用の第２の反射部ＲＥ１は、Ｚ座標において狭い範囲に配置されることになる。筆記用具の構成例において説明したように、長手方向において筆記用具はある程度移動することが想定されているため、筆記用具の長手方向への移動（バネ機構の伸縮を含む）に伴って、第２の反射部ＲＥ２からの反射光が受光ユニットで受光できなくなる可能性がある。
【００５２】
そこで本実施形態では、Ｚ座標軸において異なる位置に３つの受光ユニットを設ける。そして、第１の受光ユニットは第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光するものとする。また、第２の受光ユニット及び第３の受光ユニットは、筆記用具の長手方向での移動量を考慮した位置に設けられ、第２の受光ユニットと第３の受光ユニットのどちらかで、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する。その際、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光しない方の受光ユニットは、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光する。一例を図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ａ）のように、押し込み量が小さい状態において、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する位置（Ｂ２）に第２の受光ユニットを設け、図１５（Ｂ）のように、押し込み量が大きい状態において第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光する位置（Ｄ１）に第３の受光ユニットを設ける。そして、図１５（Ａ）の状態では、第１の受光ユニット（Ｂ３）及び第３の受光ユニット（Ｂ１）で、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光し、長手方向における移動量を求め、第２の受光ユニット（Ｂ２）で、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光し、回転量を求める。同様に、図１５（Ｂ）の状態では、第１の受光ユニット（Ｄ１）及び第２の受光ユニット（Ｄ２）で、第１の反射部ＲＥ１からの反射光を受光し、長手方向における移動量を求め、第３の受光ユニット（Ｄ１）で、第２の反射部ＲＥ２からの反射光を受光し、回転量を求める。
【００５３】
ただし、受光ユニットの構成例は上述したものに限定されるわけではない。第２の反射部ＲＥ２をＺ長手方向において広い範囲に設定できるのであれば、２つの受光ユニットで十分である。また、長手方向における移動量及び回転量のどちらか一方を求めるのであれば、２つの受光ユニットを設ければ足りる。ここで、２つとしているのは傾き情報の取得を前提としているためであり、筆記用具の傾きも必要ないとなれば、１つの受光ユニットを設けるだけでもよい。
【００５４】
＜入力データの取得手法＞
次に入力用データの取得手法について説明する。
まず、入力位置の基準位置を設定するためのキャリブレーションを行う必要がある。ここでは具体例として、筆記用具を対象面方向に対して完全に押し込んだ時を基準位置とする。
具体的には、筆記用具を対象面に対して完全に押し込んだ時の各受光ユニットにおける受光量に基づいて、３つの反射率情報をキャリブレーション情報として取得する。
次に、各受光部においてＸ座標情報及びＹ座標情報を取得する。座標情報の取得手法については、光学式位置検出装置の説明において上述したとおりである。３つの受光ユニットを用いる例においては、第１の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ１，Ｙ１）を取得し、第２の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ２，Ｙ２）を取得し、第３の受光ユニットにおいて座標情報（Ｘ３，Ｙ３）を取得する。そして、第１の受光ユニットが設けられているＺ座標位置がＺ１であり、且つ、受光ユニットはＺ座標において狭い範囲の光を受光することから、第１の受光ユニットからの座標情報として、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）という３次元情報を取得する。同様に、第２の受光ユニットから（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を取得し、第３の受光ユニットから（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を取得する。これにより、筆記用具の傾きがわかるため（ただし、筆記用具は直線的な棒状のものとしている）、筆記用具と対象面（描画面）との接触位置を求めることができ、接触位置はそのまま署名位置として用いることが可能である。
【００５５】
＜反射率情報の取得＞
３つの３次元座標情報を取得したとしても、筆記用具の長手方向における移動量や回転方向における回転量を求めることはできない。なぜなら、上述の３次元座標情報からは、３点を通る位置に筆記用具が存在することがわかるだけであり、図１６（Ａ）の状態なのか、図１６（Ｂ）の状態なのかを判別できないからである。
【００５６】
そのため、本実施形態においては、筆記用具に設けられた第１、第２の反射部の反射率情報をあわせて取得する。第１の反射部ＲＥ１は、上述したように、筆記用具の長手方向においてグラデーションを描くように反射率が変化する。そのため、反射率情報（具体的には受光ユニットにおける電流値等）を用いることで、受光ユニットで検出した情報が、筆記用具のどの部分に対応するものかを判定することができる。例えば、筆記用具の端部からｓ１［ｃｍ］のポイントが（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に存在し、かつ、ｓ２［ｃｍ］のポイントが（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）に存在するということがわかれば、筆記用具の３次元位置を詳細に求めることができる。同様に、第２の反射部ＲＥ２は、長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向においてグラデーションを描くように反射率が変化する。そのため、筆記用具のどの部分が受光ユニットの方向を向いているかを求めることができる。
【００５７】
なお、反射率情報により表される値（受光ユニットにおける電流値等）の絶対値をそのまま用いる手法には限定されない。むしろ、照射部ＥＵにおける照射光の強度が変化する等の要因があった場合には、電流値は全体的に変化するため、１つの値の絶対値を用いたのでは問題が生じてしまう。そのため、２つの時点での反射率情報を取得し、その比較により位置情報（長手方向における移動量、回転量等）を求めてもよい。具体的には例えば、上述したキャリブレーション時の値を用いる手法が考えられる。キャリブレーション情報を基準として、キャリブレーション情報の値からの変化を検出する。上述の例では、完全に押し込んだ状態を基準位置としているため、キャリブレーション情報からの変化に基づいて、完全に押し込んだ状態からどれだけ移動或いは回転しているかを求めることができる。
【００５８】
また、キャリブレーションを行ってから、実際の検出処理を行うまでの間に照射光強度の変化等の要因が発生するおそれもある。その場合には、ある時刻Ｔ１と、別の時刻Ｔ２での反射率情報をそれぞれ検出し、Ｔ１での反射率情報とＴ２での反射率情報との差を求めてもよい。この場合には、基準位置との比較ではないので、筆記用具の絶対的な位置を求めることはできないが、Ｔ１からＴ２の間での移動量（例えば長手方向における移動量、或いは回転方向における回転量等）を求めることが可能になる。この際、Ｔ１とＴ２の間隔を十分短い間隔に設定しておけば、照射光強度等の変化等による影響を抑止することができる。
【００５９】
＜署名認証の方法＞
上述したように、ペン型入力機器１によって、３次元的ペン位置が検出されるので、その３次元的ペン位置情報に基づいて、認証因子が抽出され、署名者毎の特有のプロファイルデータが生成される。このプロファイルデータの基になる認証因子が時系列に配列されたデータの一例を図１７に示す。これは、例えば、「山田浩（やまだひろし）」と署名した例とする。
【００６０】
ここで、ペン先の位置検出用情報ＰＥＮは、ペン型入力機器１の受光部ＲＵが、署名者の署名時において検出した受光強度を時系列に表示した信号波形である。この信号波形を前述したＸ座標、Ｙ座標の検出の計算を行うことで、ペン先であるところの筆記用具ＯＢの先端の位置の変化を計算することができ、その結果、信号波形のａ部は「山田」、信号波形のｂ部は「浩」と記載していることを判別することができる。
【００６１】
ペン傾き情報ＴＩＬは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の傾きの変化を時系列に表示しや信号波形である。この信号レベルは、署名動作中、殆ど一定の値をしており、この署名者はペンの傾きを常に一定に保持して署名する癖があることが分かる。また、ペン速度情報ＶＥＬは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の移動量を単位時間で割った値、すなわち、ペンの速度変化を示している。信号のレベルがａ部よりｂ部の方が低い値を示している。これにより、この署名者は「山田」という苗字を書く時よりも、「浩」という名前を書く時の方が、ペン速度をゆっくり書くという癖があることが分かる。
【００６２】
また、ペン回転情報ＲＯＴは、ペン型入力機器１で計算した筆記用具ＯＢ（ペン）の回転速度を表示している。この信号レベルの変化が殆ど無いことから、ペンを殆ど回転させずに署名していることが分かる。ボールペンや万年筆の場合、ペンを殆ど回転させない場合が多いが、毛筆ペンの場合、ペンを回転させて書く場合もあり、署名認証において、ペンの回転を検出することは認証精度の改善に有益になる場合もある。
【００６３】
署名の真偽認証では、図１７に示す認証因子からプロファイルデータを作成し。そのプロファイルデータと基準データを比較するものである。まず、ペン先の位置検出用情報ＰＥＮから筆跡画像（例えばビットマップデータ）を生成する。そして、筆跡画像の類似性を比較にし、基準データの筆跡画像と比較する。この画像データの比較は筆跡認証ソフトウェア等を用意すればよい。
【００６４】
本実施例では、ペン型入力機器１は３次元位置が検出できるので、筆跡のビットマットデータを作成することができる為、上述した例では、筆記用具ＯＢ（ペン）の先端の位置を検出し、それを一旦筆跡画像に変換し、その筆跡画像の形から真偽判定を行う方法を説明した。
しかしながら、筆跡画像を作成することは必ずしも必要ではない。署名認証のみ行う場合、筆記用具ＯＢ（ペン）の位置であるＸ座標及びＹ座標を計算せずに、反射光の信号波形自体で比較することも可能である。つまり、基準データ登録時において、反射光の信号波形自体を基準データとして登録し、認証時には署名者が署名動作した時の信号波形をプロファイルデータとして、そのプロファイルデータと基準データとを比較するのである。これは、本実施例に用いるペン型入力機器１は、極めて特徴ある光の出射方法を用いているので、その出射光を筆記用具ＯＢ（ペン）で反射する光の強度レベルの信号波形は声紋のような個人特有のパターンを持っていることになり、この個人特有のパターンを直接、プロファイルデータとして利用することが可能なために実現できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ペン型入力機器、２ 認証因子抽出・生成部、３ 基準データ登録部、
４ データベース、５ 認証部、
２０ 対象面、１００ 光学式位置検出装置、２００ 検出部、２１０ 検出部、
２１１ 第１部分用検出部、２１２ 第２部分用検出部、２２０ 検出部、
３００ 処理部、ＥＵ 照射部、ＬＥ 照射方向設定部、ＬＦ ルーバーフィルム、
ＬＧ ライトガイド、ＯＢ 対象物、ＰＤ 受光ユニット、
ＰＤ１ 第１の受光ユニット、ＰＤ２ 第２の受光ユニット、
ＰＤ３ 第３の受光ユニット、ＰＨＤ 受光素子、ＰＳ プリズムシート、
ＰＳ 光学シート、ＰＷＢ 配線基板、ＲＥ１ 第１の反射部、ＲＥ２ 第２の反射部、
ＲＳ 反射シート、ＲＵ 受光部、ＳＬＴ スリット、
ＰＥＮ 位置検出用情報。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手書き用の筆記用具と、
前記筆記用具に照射光を出射する照射部と、
前記照射光が前記筆記用具により反射する反射光を検出する検出部と、
前記検出部での検出結果に基づいて処理を行う処理部と、
特定の情報を記憶する記憶部と、
前記処理部で処理された情報と前記特定の情報とを照合する照合部と、
を含み、
前記筆記用具は、前記筆記用具の長手方向において反射率の異なる第１の反射部、及び前記長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部の少なくとも一方を有し、
前記検出部は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部の少なくとも一方からの反射光を検出し、
前記処理部は、前記検出部での検出結果に基づいて、前記第１の反射部の前記長手方向での移動量情報及び前記第２の反射部の前記回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることを特徴とする署名認証システム。
【請求項２】
前記第１の反射部は、前記筆記用具の前記長手方向において徐々に反射率が変化し、
前記第２の反射部は、前記長手方向に沿った軸の軸周りでの前記回転方向において徐々に反射率が変化することを特徴とする請求項１に記載の署名認証システム。
【請求項３】
前記処理部は、前記第１の反射部での反射率の検出結果に基づいて、前記筆記用具の移動軌跡を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の署名認証システム。
【請求項１】
手書き用の筆記用具と、
前記筆記用具に照射光を出射する照射部と、
前記照射光が前記筆記用具により反射する反射光を検出する検出部と、
前記検出部での検出結果に基づいて処理を行う処理部と、
特定の情報を記憶する記憶部と、
前記処理部で処理された情報と前記特定の情報とを照合する照合部と、
を含み、
前記筆記用具は、前記筆記用具の長手方向において反射率の異なる第１の反射部、及び前記長手方向に沿った軸の軸周りでの回転方向において反射率の異なる第２の反射部の少なくとも一方を有し、
前記検出部は、前記第１の反射部及び前記第２の反射部の少なくとも一方からの反射光を検出し、
前記処理部は、前記検出部での検出結果に基づいて、前記第１の反射部の前記長手方向での移動量情報及び前記第２の反射部の前記回転方向での回転量情報の少なくとも一方を求めることを特徴とする署名認証システム。
【請求項２】
前記第１の反射部は、前記筆記用具の前記長手方向において徐々に反射率が変化し、
前記第２の反射部は、前記長手方向に沿った軸の軸周りでの前記回転方向において徐々に反射率が変化することを特徴とする請求項１に記載の署名認証システム。
【請求項３】
前記処理部は、前記第１の反射部での反射率の検出結果に基づいて、前記筆記用具の移動軌跡を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の署名認証システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２０９７２（Ｐ２０１２−２２０９７２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２５０４（Ｐ２０１１−８２５０４）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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