(57)【要約】【課題】認証に係るユーザの負担を小さくして生体認証を行う。【解決手段】鼓膜１３０の振動に影響しやすい或いは影響しにくい周波数や、これによる音圧の低下量は鼓膜１３０の形状や寸法等の性質に依存するし、参照音の反射波においてもユーザの耳穴の寸法や形状に依存して複雑な進行方向を辿ることになる。このような理由から、参照音の反射波の周波数特性は、極めてユーザの固有性の高い生体情報であるといえる。よって、携帯電話機は、所定の参照音を耳１００に放音し、反射音の周波数特性を認証情報として用いて、両者の一致度に基づいてユーザ認証を行う。これにより、ユーザは携帯電話機を自身の耳に当てるだけで生体情報を入力することができるから、認証に係るユーザの負担を小さくして生体認証を行うことができる。【選択図】図８
2010086328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの耳が当てられる受音領域に設けられた放音手段と、
前記受音領域に設けられた収音手段と、
前記放音手段に所定の参照音を放音させる放音制御手段と、
ユーザの耳穴に前記参照音が放音されたときの、当該参照音の反射音の特徴を記憶する記憶手段と、
前記放音手段により放音された前記参照音の反射音として前記収音手段により収音された音の特徴と、前記記憶手段に記憶された前記反射音の特徴とを照合して、ユーザを認証する認証手段と
を備えることを特徴とする認証装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記反射音の特徴として周波数成分を記憶し、
前記認証手段は、前記収音手段により収音された前記反射音の周波数成分と、前記記憶手段に記憶された前記反射音の周波数成分とを照合する
ことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
【請求項３】
前記放音制御手段は、前記放音手段に複数の前記参照音を放音させ、
前記認証手段は、複数の前記参照音の各々の反射音に基づいてユーザを認証する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の認証装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の認証装置と、
無線による送受信を行う通信手段と、
前記収音手段とは異なる収音手段であって、前記受音領域以外の領域に設けられた第２の収音手段と、
前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させ、前記第２の収音手段により収音した音に応じた音声データを前記通信手段から送信させる制御手段と
を備えることを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋や声紋等の生体認証システムにあっては、ユーザ固有の生体情報を用いるという点でセキュリティの面で優れている反面、システム構成が複雑化してしまうとともに、その導入において高コストを要してしまうという短所もある。ところで、センサ等の技術分野では、特定の物理量を検出するために、その利用のしやすさから音波を用いたものも多く、生体認証においてもこれを利用することができれば、生体認証システムの構成を簡素化させる効果を期待することができる。特許文献１には、音波を対象物に送信し、その反射波を検出して対象物の材質を判定することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−９８７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
生体認証に際してユーザには生体情報を入力するという負担が強いられ、この入力動作が煩わしいことがあるから、認証に係る煩雑な動作をユーザが行わなくて済めば便利である。
そこで、本発明は、認証に係るユーザの負担を小さくして生体認証を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の構成の認証装置は、ユーザの耳が当てられる受音領域に設けられた放音手段と、前記受音領域に設けられた収音手段と、前記放音手段に所定の参照音を放音させる放音制御手段と、ユーザの耳穴に前記参照音が放音されたときの、当該参照音の反射音の特徴を記憶する記憶手段と、前記放音手段により放音された前記参照音の反射音として前記収音手段により収音された音の特徴と、前記記憶手段に記憶された前記反射音の特徴とを照合して、ユーザを認証する認証手段とを備えることを特徴とする認証装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の構成の認証装置は、上記第１の構成の認証装置において、前記記憶手段は、前記反射音の特徴として周波数成分を記憶し、前記認証手段は、前記収音手段により収音された前記反射音の周波数成分と、前記記憶手段に記憶された前記反射音の周波数成分とを照合することを特徴とする。
【０００６】
本発明の第３の構成の認証装置は、上記第１又は２の構成の認証装置において、前記放音制御手段は、前記放音手段に複数の前記参照音を放音させ、前記認証手段は、複数の前記参照音の各々の反射音に基づいてユーザを認証することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第４の構成の携帯電話機は、上記第１〜３のいずれか１の構成の認証装置と、無線による送受信を行う通信手段と、前記収音手段とは異なる収音手段であって、前記受音領域以外の領域に設けられた第２の収音手段と、前記通信手段により受信した音声データに応じた音を前記放音手段に放音させ、前記第２の収音手段により収音した音に応じた音声データを前記通信手段から送信させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、認証に係るユーザの負担を小さくして生体認証を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下で述べる「携帯電話機」は、法令上の携帯電話機に限らず、これと同等の機能を有するＰＨＳ（Personal Handyphone System；登録商標）等の電話機も含み、ユーザが携帯可能で、無線通信を利用して送受信を行う電話機全体を指すものとする。
（１）構成
図１は、携帯電話機１０の外観を示した図である。
携帯電話機１０は、複数のボタンからなる操作部１３や、各種情報を表示する表示部１４を本体前面に有し、また、他の通信機との間でデータを遣り取りするためのアンテナ１６を有する。また、表示部１４の上方側には受音領域３０が設けられている。ユーザは、通話相手の話声等の音声を聴くときには、受音領域３０に自身の耳１００を当てる。この受音領域３０には、図１に示す位置の筐体内部にスピーカ１８が設けられており、ユーザはこのスピーカ１８近傍に耳を当てることになる。ユーザは、スピーカ１８により放音され、携帯電話機１０の筐体に設けられた複数の孔を介して伝搬する音声を聞き取る。また、受音領域３０には、図１に示す位置の筐体内部に認証用マイクロホン２０が設けられ、認証用マイクロホン２０は、上記複数の孔とは別の孔を介して伝搬する外部音を収音する。認証用マイクロホン２０について詳しくは後述する。また、操作部１３の下方側には送音領域４０が設けられ、ユーザが携帯電話機１０を利用するときには、送音領域４０はユーザの口元近くに位置する。この送音領域４０には、携帯電話機１０の筐体内部に通話用マイクロホン１９が設けられている。ユーザの発話音等の音声は、この通話用マイクロホン１９によって収音され、相手方の電話機等へと送られる。
【００１０】
図２は、携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、携帯電話機１０は、制御部１１と、記憶部１２と、操作部１３と、表示部１４と、通信部１５と、アンテナ１６と、音声処理部１７と、スピーカ１８と、通話用マイクロホン１９と、認証用マイクロホン２０とを備えている。
制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、携帯電話機１０の各部を制御する。ＲＯＭには、ＣＰＵが各種制御を実行するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１２に記憶された制御プログラムに基づいて、ＲＡＭをワークエリアとして各種制御を行う。
【００１１】
記憶部１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）又はフラッシュメモリであり、制御部１１によって実行される処理の手順が記述されたプログラム等の各種情報が記憶されている。また、記憶部１２には、携帯電話機１０の所有者に対応する認証情報として、認証用周波数特性ＦＵ（周波数成分）を表すデータが記憶されている。この認証用周波数特性ＦＵは、図３に示すような周波数特性を示すものであり、携帯電話機１０が実行する認証処理で用いられる。認証用周波数特性ＦＵについて詳しくは後述するが、ユーザの耳穴に後述する参照音が放音されたときの、この参照音の反射音の特徴を表すものである。
操作部１３は、例えば「０」から「９」までのテンキーや、電話番号等を発信する発信ボタン等を備えており、ユーザによる操作に応じた操作信号を制御部１１に供給する。制御部１１は、この操作信号に基づき、ユーザの操作によって指示された内容を判断して、その判断結果に応じた制御を行う。表示部１４は、例えば液晶ディスプレイや液晶駆動回路を備えており、制御部１１の制御に応じて各種情報を表示する。
【００１２】
通信部１５は、無線による送受信を行う通信手段である。携帯電話機１０が通話中の動作をするときには、通信部１５は、図示せぬ携帯電話網の基地局から送信されてくる無線信号をアンテナ１６によって受信すると、これを復調し、復調して得られるデジタル形式の音データを音声処理部１７に出力する。また、通信部１５は、音声処理部１７からデジタル形式の音データを取得すると、これに変調及び周波数変換等を施して、アンテナ１６を介して無線信号を送信させる。これ以外にも、通信部１５は、これと同様の制御により、データ通信に関わる各種データを送受信する。なお、以下では、デジタル形式の音データのことを、単に「音データ」ということがあり、アナログ形式の音信号を、単に「音信号」ということがある。
【００１３】
音声処理部１７は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）であり、各種音声処理を行う。例えば、音声処理部１７は、通信部１５から供給される音データに対し、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換及び増幅処理を施し、アナログ形式の音信号をスピーカ１８に供給する。また、音声処理部１７は、通話用マイクロホン１９から供給される音信号に対し、増幅及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換を施してデジタル形式の音データに変換し、通信部１５に出力する。スピーカ１８は、ユーザの耳が当てられる受音領域３０に設けられた放音手段であり、供給された音信号に応じて受話音等の音声を放音する。通話用マイクロホン１９は、送音領域４０に設けられ、携帯電話機１０のユーザの送話音声等の音声を収音し、収音した音を表す音信号を音声処理部１７に出力する。認証用マイクロホン２０は、例えばシリコンマイクであり、受音領域３０に設けられた収音手段である。認証用マイクロホン２０は、収音した音を表す音信号を制御部１１に出力する。
なお、通話用マイクロホン１９は認証用マイクロホン２０とは異なる収音手段であって、受音領域３０以外の領域である送音領域４０に設けられた第２の収音手段である。
【００１４】
ここで、シリコンマイクである認証用マイクロホン２０の構造について説明する。図４は、認証用マイクロホン２０の構成を示す分解斜視図である。
筐体２０１は、セラミック製の箱型をなしており、収音素子２０２及び信号処理回路２０３を収容する。収音素子２０２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造された超小型・軽量のマイクロホンである。収音素子２０２は、振動板として機能する柔軟なシリコン膜２１１と硬い背面電極２１２とを備え、シリコン膜２１１が音圧に応じた量だけ変位することにより、音圧を静電容量に変換する。信号処理回路２０３は、例えばアナログＬＳＩ（Large Scale integrated circuit）であり、収音素子２０２の静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号を音信号として音声処理部１７に出力する。上面部材２０４は、金属からなる平面状の部材であり、筐体２０１の開口部を塞ぐように設けられている。上面部材２０４の一部に孔Ｐが設けられており、この孔Ｐを介して筐体２０１内部に伝搬する音を、収音素子２０２は収音する。
【００１５】
図５は、図１に示す携帯電話機１０の受音領域３０を、切断線Ｖ−Ｖで切断したときの断面を表した図である。同図に示すように、受音領域３０は、携帯電話機１０において、ユーザの耳が当てられるとともに、スピーカ１８及び認証用マイクロホン２０が設けられた領域である。
図５に示すように、受音領域３０においては、電子回路等が設けられる基板３０１上に、スピーカ１８及び認証用マイクロホン２０が設けられ、携帯電話機１０の筐体３０２が、これらスピーカ１８及び認証用マイクロホン２０の周囲を囲むようにして設けられている。スピーカ１８によって放音された音は、複数の孔ＨＳを介して、ユーザの耳１００側へと伝搬する。一方、ユーザの耳１００側から到来する音は、孔ＨＭを介して受音領域３０内に伝搬し、認証用マイクロホン２０は、この孔ＨＭを介して伝搬してきた音を収音する。ユーザの耳１００側から到来する音は、具体的には、ユーザの耳１００が受音領域３０に当てられているときにスピーカ１８によって放音された音のうち、耳１００が反射した反射音である。
【００１６】
また、受音領域３０において、スピーカ１８が収容される空間と認証用マイクロホン２０が収容される空間とは、筐体３０２及び仕切部３０３によって隔絶されている。仕切部３０３は、受音領域３０にユーザの耳１００が接触されるようにして当てられたときに、スピーカ１８によって放音された音が、直接、認証用マイクロホン２０に収音されないようにするために設けられている。このような構成とする理由については後述するが、仕切部３０３を設けることにより、認証用マイクロホン２０は、スピーカ１８によって放音されて受音領域３０の外部へ伝搬した音のうち、ユーザの耳１００側から到来する反射音のみを収音することになる。なお、仕切部３０３は、筐体３０２の一部を構成していてもよいし、遮音材等の他の部材によって構成されていてもよい。
以上のような構成を有する携帯電話機１０は、ユーザが通話を開始する前に、そのユーザが携帯電話機１０の所有者と同一であることを確認するための「認証処理」を実行する。携帯電話機１０にあっては、認証用マイクロホン２０によって収音した音に基づいて認証処理を行う。
【００１７】
図６は、認証処理時における音声処理部１７の機能を示したブロック図である。同図に示す各機能は、音声処理部１７のハードウェア又はソフトウェアによって実現される。
放音制御部１７４は、放音指示を取得すると、所定の参照音を放音させるための放音制御信号をスピーカ１８に供給し、スピーカ１８に参照音を放音させる。ここでは、放音制御部１７４は、例えば、短い拍の音が所定間隔を空けながら連続する音である、パルス音のような参照音を、スピーカ１８に放音させる。参照音は、その音の特徴として、図７（ａ）に示すような周波数成分（周波数特性ＦＧ）を有し、この周波数特性ＦＧを表すデータは、製造段階で予めＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されている。この参照音の周波数特性や音量については、ユーザの耳障りとならないように決められている。上記の参照音の放音指示は、ユーザにより発信ボタンが押下されたときに、制御部１１によって放音制御部１７４に供給される。
【００１８】
収音音声取得部１７１は、認証用マイクロホン２０によって収音された音を表す音信号ＳＡを取得し、取得した音信号ＳＡをデジタル形式の音データＳＤに変換して、収音音声解析部１７２に供給する。ところで、操作部１３の発信ボタンがユーザにより押下されると、ユーザは直ちに受音領域３０を自身の耳に当てる。よって、放音制御部１７４は、ユーザの耳１００が受音領域３０に当てられている状態で参照音を放音させ、収音音声取得部１７１は、参照音が耳１００を反射し、認証用マイクロホン２０によって収音された反射音を表す音信号ＳＡを取得することになる。
【００１９】
収音音声解析部１７２は、音データＳＤを解析して、認証用マイクロホン２０によって収音された反射音の周波数特性を求め、この周波数特性を認証部１７３に供給する。ここでは、収音音声解析部１７２は、ユーザの耳穴に参照音を放音したときの反射音の特徴として、図７（ｂ）に示すような周波数特性ＦＲを求める。
【００２０】
認証部１７３は、スピーカ１８により放音された参照音の反射音として認証用マイクロホン２０により収音された音（反射音）の特徴と、記憶部１２に記憶された反射音の特徴とを照合して、ユーザを認証し、認証結果を制御部１１に供給する。具体的には、認証部１７３は、認証用マイクロホン２０によって収音された反射音の周波数特性ＦＲと、記憶部１２に記憶された認証用周波数特性ＦＵとを照合する。記憶部１２に記憶されている認証用周波数特性ＦＵは、携帯電話機１０の所有者が受音領域３０に耳を当てているときに放音された参照音の反射音の周波数特性を表すものである。認証部１７３は、両者の周波数特性が一致すれば、携帯電話機１０の所有者とユーザとが同一であり、認証に成功したと判定して、その認証結果を制御部１１に供給する。一方、両者の周波数特性が一致しなければ、認証部１７３は、携帯電話機１０の所有者とユーザとが同一ではなく、認証に失敗したと判定して、その認証結果を制御部１１に供給する。
この認証にあっては、認証部１７３は、例えば、両者の周波数特性の差分スペクトルの全周波数領域に亘る積分値が閾値以下である場合に両者は一致すると判定し、そうでない場合は両者は一致しないと判定する。また、認証部１７３は、周波数毎の音圧を比較して、両者の音圧が一致する周波数域が閾値以上あれば、両者の周波数特性は一致すると判定するようにしてもよい。つまり、認証部１７３は、認証用周波数特性ＦＵ、及び周波数特性ＦＲのそれぞれから特徴を抽出して、その特徴の一致度に基づいて両者の周波数特性が一致するか否かを判定する。
【００２１】
ここで、記憶部１２に記憶されている認証用周波数特性ＦＵと、認証用マイクロホン２０によって収音される反射音の周波数特性ＦＲとの同一性に基づいてユーザ認証を行うことができる理由について具体的に説明する。
図８は、耳１００の構造を模式的に表した図である。同図に示すように、耳１００は、受音領域３０が接触する耳介１１０、鼓膜１３０までの音の伝搬経路となる外耳道１２０、及びユーザが音を認識するための鼓膜１３０からなる。なお、本実施形態におけるユーザの耳１００における耳穴は、図８に示す外耳道１２０である。
受音領域３０に耳１００が当てられると、受音領域３０が外耳１１０に接触された状態となる。このとき、携帯電話機１０と耳１００とによって形成される空間は、一種の音響空間となり、受音領域３０から放音された参照音は、外耳道１２０を介して鼓膜１３０に伝搬する。鼓膜１３０に参照音が伝搬すると、その音圧により鼓膜１３０は振動させられる。ユーザ（人間）は、この鼓膜１３０の振動によって、耳１００で聞いた音を認識する。この鼓膜１３０の振動により、参照音の音エネルギーの一部は、鼓膜１３０を振動させるための振動エネルギーとして消費される。このとき、参照音の周波数成分に対して、鼓膜１３０の振動に影響しやすい反射音の周波数成分の音圧は低下しやすく、反対に、鼓膜１３０の振動に影響しにくい反射音の周波数成分の音圧は低下しにくい。各周波数成分における音圧の低下の度合いは各人物で概ね同じ傾向を示すと考えられるが、鼓膜１３０の形状、大きさ等に依存しても異なるとも考えられる。
【００２２】
ところで、上記のようにして鼓膜１３０に伝搬する参照音の他に、耳１００を伝搬する参照音の一部は、例えば耳介１１０や外耳道１２０の周囲の内壁、鼓膜１３０等を反射し、反射音として携帯電話機１０の受音領域３０に戻る。認証用マイクロホン２０は、このようにして耳１００から受音領域３０に戻ってきた反射音を収音する。耳１００を反射して受音領域３０に戻る反射音の音エネルギーは、振動エネルギーとして消費された量に応じて、参照音の音エネルギーよりも小さくなる。したがって、図７（ａ）に示す参照音の周波数特性ＦＧと、同図（ｂ）に示す反射音の周波数特性ＦＲとを比較した場合、特に鼓膜１３０の振動に影響しやすい周波数成分の音圧にあっては、周波数特性ＦＧに対して周波数特性ＦＲの方が小さくなっている。一方で、鼓膜１３０の振動に影響しにくい周波数域にあっては、周波数特性ＦＧと周波数特性ＦＲとで音圧の差異はさほど大きくない。また、全周波数域において、周波数特性ＦＧの音圧に対して周波数特性ＦＲの音圧が小さくなっているのは、耳介１１０や外耳道１２０を介して耳１００以外の部位にも伝搬することで音のエネルギーが失われたことによるものである。
【００２３】
以上のような、鼓膜１３０の振動により音圧が低下しやすい周波数成分や音圧が低下しにくい周波数成分、及び各周波数成分の音圧の低下量は、耳介１１０や外耳道１２０、鼓膜１３０の性質や、ユーザの耳穴の寸法や形状等の種々の性質に依存する。また、参照音が、耳介１１０や、鼓膜１３０に達するまでの外耳道１２０の周囲の内壁によって反射され、その反射波が認証用マイクロホン２０に到達することにより収音されるが、この反射音（反射波）は、ユーザの耳穴の寸法や形状等に依存して、その進行方向が複雑に変化する。外耳１１０の形状は人物毎に違う特徴を持つことが知られているし、耳介１１０や外耳道１２０は歪な形状をしていることから、これらの音波の進行方向はユーザの固有性が極めて高いといえる。耳穴の寸法においても、性別、年齢、体格等の様々な要因によって人物毎に異なるから、これらの条件が複数の人物で一致することは極めて稀である。よって、認証用マイクロホン２０が収音する参照音の反射音を、ユーザに対する固有性の高い生体情報として用いることができる。
【００２４】
以上のことから、携帯電話機１０は、所有者に対応する認証用周波数成分ＦＵと、認証用マイクロホン２０の収音した反射音に対応する周波数成分ＦＲとを照合して、ユーザ認証を行う。なお、受音領域３０において、仕切部３０３により、スピーカ１８が収容される空間と認証用マイクロホン２０が収容される空間とが隔絶されることを上述したが、これは反射音の特徴を生体情報として用いるためによるもので、参照音が直接、認証用マイクロホン２０に収音されないようにするための構成である。
以上が、認証処理における音声処理部１７の機能の説明である。
【００２５】
（２）動作
次に、携帯電話機１０の制御部１１が実行する動作について説明する。
まず、携帯電話機１０の所有者であるユーザが、自身の認証情報である反射音の周波数特性を携帯電話機１０に対して登録するときの動作について説明する。このとき、携帯電話機１０は、所有者の認証情報を登録するための「登録モード」という動作モードで動作する。
ユーザにより携帯電話機１０の操作部１３が操作されて、「登録モード」として動作することが指示されると、制御部１１は、音声処理部１７に放音指示を供給して、スピーカ１８により所定の参照音を放音させる。続いて、ユーザは受音領域３０に耳を当て、参照音が聴こえやすいように、受音領域３０の位置や携帯電話機１０本体の姿勢を調整する。この調整が完了すると、ユーザは、例えば携帯電話機１０の側面部に設けられた所定の決定ボタンを押下し、制御部１１は、決定ボタンが押下されたことを示す操作信号を取得すると、それを契機として認証用マイクロホン２０によって、耳１００からの反射音を収音する。そして、制御部１１は、この反射音を表す音信号を解析して周波数特性を求め、認証用周波数特性（ここでは、認証用周波数特性ＦＵとする）を記憶部１２に記憶させる。この認証用周波数特性ＦＵが、携帯電話機１０の所有者に対応する認証情報となる。
【００２６】
続いて、認証処理における携帯電話機１０の制御部１１の動作について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、ユーザは通話を開始しようとするときに、操作部１３を操作して相手先の電話番号を入力する。そして、電話番号の入力が終わると、ユーザは発信ボタンを押下する。制御部１１は、発信ボタンが押下されたことを示す操作信号を操作部１３から取得すると、「認証処理」を開始する（ステップＳ１；ＹＥＳ）。ユーザは発信ボタンを押下すると、通話に備えるために、携帯電話機１０の受音領域３０を自身の耳１００に当てる動作を行うから、ここでは発信ボタンの押下を契機として、携帯電話機１０が認証処理を開始するようにしている。
【００２７】
認証処理において、まず、制御部１１は音声処理部１７に放音指示を供給し、スピーカ１８によって所定の参照音を放音する（ステップＳ２）。そして、ユーザは携帯電話機１０の受音領域３０を自身の耳１００に当てる。
次いで、制御部１１は、参照音の放音を行うとともに、認証用マイクロホン２０によって耳１００からの反射音の収音を行い（ステップＳ３）、音声処理部１７によってその反射音を表す音信号を取得する（ステップＳ４）。次いで、制御部１１は、取得した音信号を音声処理部１７によって解析し、反射音の周波数特性（ここでは、周波数特性ＦＲとする）を求める（ステップＳ５）。そして、制御部１１は、音声処理部１７により求められた、図７（ｂ）に示すような反射音の周波数特性ＦＲと、図３に示すような認証用周波数特性ＦＵとを照合して、ユーザ認証を行う（ステップＳ６）。そして、制御部１１は、携帯電話機１０の所有者とユーザとの同一性を判定するべく、ステップＳ５で求めた反射音の周波数特性ＦＲと、認証用周波数特性ＦＵとが一致するか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００２８】
ステップＳ７において、制御部１１は、上記差分スペクトルを用いる等して、周波数特性ＦＲと認証用周波数特性ＦＵとが一致すると判断すると（ステップＳ７；ＹＥＳ）、認証に成功したと判定する。そして、制御部１１は、通話を開始するために、通信部１５及びアンテナ１６を介して電話番号を発信する（ステップＳ８）。
そして、通話が開始されると、制御部１１は、携帯電話機１０の通話中における制御を行う。具体的には、制御部１１は、通信部１５により受信した音声データに応じた音をスピーカ１８に放音させるよう音声処理部１７を制御し、通話用マイクロホン１９により収音した音に応じた音声データを通信部１５から送信させる。
【００２９】
一方、ステップＳ７において、制御部１１は、周波数特性ＦＲと認証用周波数特性ＦＵとが一致しないと判断すると（ステップＳ７；ＮＯ）、認証に失敗したと判定する。この場合、制御部１１は電話番号を発信せずに、「あなたは本機の所有者ではありません。」というメッセージを表示部１４に表示させて、認証を失敗した旨をユーザに通知し（ステップＳ９）、認証処理を終了する。
これにより、携帯電話機１０は、自装置の所有者とユーザとが一致した場合にのみ通話を許可するから、例えば悪意の第三者によって不正に携帯電話機１０が使用されるという事態が回避される。
【００３０】
以上説明したように、鼓膜１３０の振動に影響しやすい、或いは影響しにくい周波数や、周波数成分毎の音圧の低下量は、ユーザの耳１００の形状や寸法等の性質に依存するし、参照音の反射波においても、ユーザの耳穴の寸法や形状に依存して複雑な進行方向を辿ることになる。よって、参照音の耳１００からの反射音の周波数特性は、固有性の高い生体情報であるといえる。このような理由から、携帯電話機１０において、参照音の反射音を利用して、高精度のユーザ認証を行うことができる。また、ユーザは携帯電話機を自身の耳に当てるだけで、生体情報を入力することができるから、認証に係るユーザの負担を小さくして生体認証を行うことができる。さらに、携帯電話機１０が備える認証用マイクロホン２０は小型且つ、軽量なものであるから、ユーザは重量感等の違和感をもつこともなく、一般的な構成の携帯電話機に本発明を適用することも容易に行うことができる。
【００３１】
（３）変形例
なお、上記実施形態を次のように変形してもよい。具体的には、例えば以下のような変形が挙げられる。これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
（３−１）変形例１
上述した実施形態では、携帯電話機１０は、所定の周波数特性ＦＧの参照音を用いて認証処理を行っていたが、複数の参照音を用いるようにしてもよい。つまり、携帯電話機１０は、スピーカ１８に異なる複数の参照音を放音させ、複数の参照音の各々の反射音に基づいてユーザを認証する。この場合、各々の反射音の認証用周波数特性を、記憶部１２に予め登録しておく。認証処理時にあっては、携帯電話機１０は、複数の参照音を、順にスピーカ１８によって放音し、各々の反射音を認証用マイクロホン２０によって収音し、これらの周波数特性を求める。そして、携帯電話機１０は、各々の反射音の周波数特性と、記憶部１２に記憶しておいた、当該反射音に対応する認証用周波数特性とに基づいてユーザを認証する。そして、携帯電話機１０は、複数の参照音の反射音に対応する認証のうち、閾値以上の数に成功すれば、ユーザと自装置の所有者とが同一であると判定する。なお、この閾値は、携帯電話機１０のセキュリティに応じて適宜変更されてもよい。このようにすれば、さらに認証処理の精度はさらに高まる。
【００３２】
また、携帯電話機１０は、ユーザの認証情報として反射音の特徴を表す振幅（以下、「認証用振幅」という）を記憶部１２に記憶しておき、認証処理時において、携帯電話機１０は、認証用振幅と、認証処理時において収音した反射音の振幅とを照合してユーザを認証してもよい。
実施形態において、両者の周波数特性を比較していたのは、耳１００の形状は歪であるし、その寸法等の性質も区々であるから、反射音の周波数特性において、複数の人物で一致することは極めて稀であるという理由に基づくものであった。これと同様の理由により、反射音の振幅も、振動エネルギーの消費によって参照音の振幅に対して小さくなるし、耳穴の形状や大きさによって減衰しやすい場合と、そうでない場合とが考えられる。よって、携帯電話機１０の所有者に対する反射音の振幅を予め登録しておき、制御部１１は、認証用振幅と、認証処理時に認証用マイクロホン２０が収音した反射音の振幅とが閾値以下の差で一致していれば、認証に成功したと判定する。ただし、振幅のみの比較では、周波数特性を利用する場合と比べて偶然一致する可能性も高いと考えられるため、携帯電話機１０は、実施形態のような周波数特性の照合によるユーザ認証や、複数の参照音を用いて認証処理を行うことが好ましい。
【００３３】
（３−２）変形例２
また、参照音がどのような音であっても、携帯電話機１０はユーザ認証を行うことができる。制御部１１及び音声処理部１７は、反射音の周波数特性や振幅等の一致・不一致によりユーザ認証を行うから、周波数特性や振幅がどのような特徴を持っていてもよい。また、参照音にあっては必ずしも人間が聞き取ることのできる可聴領域の音である必要もない。
【００３４】
また、参照音を表す音信号として、理想的なインパルスを近似した、周期の極めて短いパルス信号を意味するインパルス信号を用いてもよい。携帯電話機１０及び耳１００からなる音の伝搬空間は、実施形態でも述べたように参照音及び反射音が伝搬する一種の音響空間とみなすことができる。よって、インパルス信号を用いた音響特性の測定と同等の原理により、インパルス信号を用いることが効果的なのである。つまり、ユーザ毎に反射音の周波数特性（音響特性）は異なるから、携帯電話機１０は、所有者に対する周波数特性を記憶部１２に記憶しておき、これと、認証処理時において求めた反射音（インパルス応答）の周波数特性とを照合し、ユーザ認証を行うことができる。
制御部１１は、両者の一致度が閾値以上に高ければ、認証に成功したと判定する。ここでの一致度の判断手法は、実施形態で述べた周波数特性の一致・不一致を確認する場合と同様の手法を用いることができる。このように、インパルス信号を用いることで、以下のようなメリットがある。インパルス信号は広帯域の周波数成分を持っているため，測定周波数ごとに音源を切り替えることなしに測定できるから、認証処理に要する時間を短縮することができる。また、反射音を表すインパルス応答からは、残響時間以外にも明瞭度や音の大きさなどに対応した音響特性も同時に求められるから、認証の高精度化の効果を得ることができる。また、インパルス信号に代えて、インパルスの時間軸を引き延ばした信号であるＴＳＰ（Time Stretched Pulse）を用いてもよい。
【００３５】
（３−３）変形例３
上述した実施形態では、制御部１１は、ユーザの認証に成功すれば通話を開始し、認証に失敗すれば通話を許可しなかった。これに対し、制御部１１が、照合結果に応じて行う制御の形態はこれに限定されるものではない。例えば、携帯電話機１０は、データ通信や、アプリケーションの起動、アドレス帳の開示等の自装置が備える各機能に対して、その実行を許可するか否かを制御するための認証を行ってもよい。また、携帯電話機１０は、アラームや、音声以外のバイブレータ機能等によって、ユーザが同一でない旨をユーザに報知するようにしてもよい。
【００３６】
（３−４）変形例４
上述した実施形態では、発信ボタンが押下されたことを契機として、制御部１１は認証処理を開始したが、例えば、所定の認証処理の実行を指示するボタンが押下されたときであってもよく、認証処理を開始するタイミングはどのように設計されていてもよい。また、認証用周波数特性等の認証用の反射音の特徴は、携帯電話機１０の所有者に対応するものに限らない。
また、携帯電話機１０は、認証処理が完了してから、電話番号の発信を行っていたが、電話番号の発信中に認証処理を行ってもよい。電話番号の発信時においては、携帯電話機１０は、交換機へ電話番号を伝達するために、番号と対応したパルス信号や、ＤＴＭＦ(Dual Tone Multi Frequency)信号等の周波数信号を送信する。そこで、携帯電話機１０はこの周波数信号を参照音として、認証処理を行ってもよい。これらの信号は、その周波数成分や音量が既知であるし、携帯電話機１０は、通話を開始するまでの期間だけ認証処理を行うから、ユーザ認証のための時間を別に設けなくて済む。この場合、例えば、携帯電話機１０は、認証に成功すれば通話を継続するよう制御し、認証に失敗すれば、通話を或る一定時間で中止するようにしたり、通話料金が高い海外等の地域との通信を禁止するという具合に、通話を許可する相手を制限する制御を行うとよい。
【００３７】
（３−５）変形例５
上述した実施形態では、携帯電話機１０のユーザ認証を行うものであったが、携帯電話機のヘッドセットや、家庭用電話機、ヘッドフォン、トランシーバ等の放音することが可能な装置に本発明を適用することができる。要するに、音が放音される受音領域（スピーカ）を有し、そこにユーザが耳を当てて、音を聞き取るという構成の装置であれば、実施形態と同様にして認証処理を行うことにより、本発明の認証装置とすることができる。
また、上述した実施形態では、放音手段としてのスピーカ１８を、認証処理と通話用とで共用していたが、これらを別々に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、受音領域３０に認証用マイクロホン２０を１つだけ設けていたが、複数設けるようにしてもよい。認証用マイクロホン２０を複数設けるようにすれば、各マイクロホンの位置が違うから、収音した反射音の特徴においても各々のマイクロホンの解析結果に差異が生じる。よって、制御部１１は、各マイクロホンによって収音した反射音を用いて認証処理を行うようにすれば、より認証の精度を高めることができる。
【００３８】
（３−６）変形例６
上述した実施形態において、音声処理部１７が実行していた認証処理の一部が他のハードウェアとの協働により行われてもよいし、音声処理部１７が実行する制御を、これ以外の１又は複数のハードウェアが行うようにしてもよい。また、携帯電話機１０の制御部１１や音声処理部１７によって実行される制御プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）など）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】携帯電話機の外観を示した図である。
【図２】携帯電話機の構成を示すブロック図である。
【図３】認証用周波数特性の一例を示した図である。
【図４】認証用マイクロホンの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示す携帯電話機の受音領域を、切断線Ｖ−Ｖで切断したときの断面を表した図である。
【図６】音声処理部の機能を示す図である。
【図７】参照音の周波数特性、及び参照音の反射音の周波数特性の一例を示した図である。
【図８】耳の内部構造を模式的に表した図である。
【図９】制御部が実行する処理の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０…携帯電話機、１００…耳、１１…制御部、１１０…耳介、１２…記憶部、１２０…外耳道、１３…操作部、１３０…鼓膜、１４…表示部、１５…通信部、１６…アンテナ、１７…音声処理部、１７１…収音音声取得部、１７２…収音音声解析部、１７３…認証部、１７４…放音制御部、１８…スピーカ、１９…通話用マイクロホン、２０…認証用マイクロホン、２０１，３０２…筐体、２０２…収音素子、２１１…シリコン膜、２１２…背面電極、２０３…信号処理回路、２０４…上面部材、３０…受音領域、３０１…基板、３０３…仕切部、４０…送音領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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