(57)【要約】  チャレンジ−応答組を形成する装置である。この装置では、放射線検出素子と、チャレンジ変調素子と、好ましくはさらに光源とが、仮想面の同一の側に配置され、該仮想面は、前記放射線検出素子を放射線散乱素子から分離する。従って、所望の最小斑点寸法を有する小斑点状パターンの形成が容易となり、装置の組立がより容易となる。
2009519473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャレンジ−応答組を形成する装置であって、
放射線源と、
チャレンジ変調素子と、
放射線散乱素子と、
放射線検出素子と、
を有し、
前記放射線源は、前記チャレンジ変調素子を照射することにより、チャレンジを形成するように配置され、
前記チャレンジ変調素子は、前記放射線源から受光した放射線を変調させ、前記変調された放射線を前記放射線散乱素子の方に誘導するように配置され、
前記放射線散乱素子は、前記チャレンジ変調素子を介して、前記光源から受光した光を散乱するように配置され、
前記放射線検出素子は、前記放射線散乱素子を介して前記放射線源から受光された放射線であって、前記変調され散乱された放射線に対する応答を形成するように配置されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、仮想面の第1の側に配置され、
前記放射線散乱素子は、前記仮想面の第2の側に配置され、
前記散乱放射線は、該散乱放射線が前記放射線検出素子に到達する前に、前記仮想面を横断することを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記チャレンジ変調素子は、
前記放射線散乱素子における前記放射線の入射位置、
前記放射線が前記放射線散乱素子に入射されるときの角度、および／または
前記放射線散乱素子に入射する前記放射線の位相
を変化させることにより、前記チャレンジを変調するように配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
【請求項４】
前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、同一の基板上に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
【請求項５】
前記チャレンジ変調素子は、移動可能なまたは回転可能なレンズを有し、
該レンズに対して光学的に後方に、反射表面が配置され、
前記レンズは、好ましくは、2つの異なる回転軸の周りで回転可能であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記チャレンジ変調素子は、少なくとも一つの回転可能な反射表面を有し、
該反射表面は、好ましくは、2つの異なる回転軸の周囲で回転可能に配置されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記チャレンジ変調素子は、いくつかの個別に制御可能な領域を有し、
該領域は、各領域が、他の制御可能な領域とは独立に、前記入射放射線の一部を変調することができるように配置されることを特徴とする請求項6に記載の装置。
【請求項８】
前記チャレンジ変調素子は、微小電気機械システム装置であり、好ましくは、移動可能なミラーの2次元配列を有する、空間光変調器または空間位相変調器であることを特徴とする請求項6または7に記載の装置。
【請求項９】
前記チャレンジ変調素子は、反射性液晶素子を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記放射線源は、前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子と同一の基板に配置されることを特徴とする請求項1または4に記載の装置。
【請求項１１】
さらに前記放射線散乱素子は、反射性焦点調整素子を有し、
該反射性焦点調整素子は、反射により、前記放射線源から入射される放射線を、平行化し、または再焦点化するように配置され、
前記焦点調整素子は、光学的に、前記放射線源と前記放射線変調素子の間に配置されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記焦点調整素子は、楕円状の反射表面であり、好ましくは、球状の反射表面であることを特徴とする請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線散乱素子には、逆反射素子が設けられ、
該逆反射素子は、前記チャレンジ変調素子からの光が、前記放射線検出素子に正反射されることを抑制するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項１４】
前記光源は、レーザダイオードを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項１５】
当該装置は、散乱粒子を含むコーティングが設けられた、物理的複製不可能機能装置であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャレンジ−応答組を形成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティ用の「物理的複製不可能機能」（PUF）の使用は、例えば、国際公開第WO2005／048179号で知られている。スマートカード、チップまたは記憶媒体のような製品へのPUFの導入により、製品の「クローン」を製作することは、極めて困難になる。本願において、「クローン」とは、製品の物理的複製、または製品の入力−出力挙動を予測することが可能な信頼性のあるモデルを意味する。物理的複製が困難なのは、PUFの製造が未制御処理プロセスであり、PUFは、極めて複雑な対象であるからである。PUFの複雑性のため、正確なモデル化は、極めて難しい：入力の僅かな変化によって、出力が大きくずれてしまうからである。PUFの特殊性および複雑性により、これらのPUFは、同定、認証またはキー発生に、より適したものとなる。
【０００３】
通常、正当関係者は、特殊で予測不可能な「応答」が形成される「チャレンジ」によりPUFを証明することにより、機密に対するアクセスを証明する必要がある。この応答は、関係者を検証するために供給され、これにより、実際に正当関係者が機密にアクセスしていることが検証される。当然のことながら、この証明／検証手順は、機密を暴露することなく行われる必要があり、通常の場合、暗号化／暗号解読を含む。PUFには、該PUFから分離することのできないアルゴリズムを介してしか、アクセスすることはできず、アルゴリズムをバイパスまたは操作するいかなる試行も、PUFを破壊する。PUFは、例えば、ユーザに使用されるトークン印で実施され、これらの印を認可することにより、あるサービスまたは装置にアクセスすることができるようになる。トークン印は、例えば、無線周波数信号で、または配線インターフェース（USB等）を介して、被アクセス装置と通信するスマートカードを有する。
【０００４】
このため、光PUFを使用しても良く、この光PUFは、光散乱材料を含む物理的構造を有し、この光散乱材料は、散乱された光の方向が無秩序に分散するような方法で配置される。光散乱材料は、例えばエポキシから構成され、これは、ガラス球、空気バブルもしくはあらゆる種類の散乱粒子、および／または所定の粗さの1もしくは2以上の半反射層を有する。またエポキシは、他の何らかの透明手段に置換されても良い。そのような光PUFを介したレーザの照射により、小斑点状パターンが形成され、このパターンは、入射波面の特性およびPUFの内部構造に大きく依存する。入力（波面）は、レーザをずらしあるいは傾斜させることにより、またはレーザビームの焦点を変化させることにより、変化する。
【０００５】
通常、PUFは、光源（例えばレーザ）で入力側から照射され、光散乱材料は、PUFの出力側に小斑点状のパターンを形成し、このパターンは、カメラセンサにより検出される。この材料での光散乱の無秩序性および特殊性が、認証および同定方式に使用される暗号キー材料と、チャレンジ応答組との形成に利用される。光PUFへの入力（すなわちチャレンジ）は、例えばレーザの入射角度、レーザの焦点距離もしくは波長、レーザビームのマスクパターン遮蔽部、または他のいかなるレーザビーム波面の変化であっても良い。光PUFの出力（すなわち応答）は、小斑点状パターンである。通常、入力−出力組は、チャレンジ−応答組（CRP）と称される。光PUFの複製は、極めて難しい。これは、仮に散乱素子の正確な位置が既知であったとしても、複製における散乱素子の正確な位置合わせは、実質的に不可能であり、これを得るためには、極めて高額なコストが必要であるからである。
【特許文献１】国際公開第WO2005／048179号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、チャレンジ−応答組を形成する装置であって、製造に対してコスト効果のある装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、特許請求の範囲の独立請求項に記載の装置により達成される。本発明の好適実施例は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
第1の態様では、本発明により、チャレンジ−応答組を形成する装置であって、放射線源と、チャレンジ変調素子と、放射線散乱素子と、放射線検出素子とを有する装置が提供される。前記放射線源は、前記チャレンジ変調素子を照射することにより、チャレンジを形成するように配置される。レーザビームは、チャレンジ変調素子に直接入射されても、例えばミラーまたはプリズム等の反射素子により、レーザからチャレンジ変調素子に誘導されても良い。
【０００９】
チャレンジ変調素子は、前記放射線源から受光される放射線を変調させ、前記変調された放射線を、前記放射線散乱素子の方に誘導するように配置される。
【００１０】
放射線散乱素子は、光を散乱するように配置され、この光は、前記光源から、前記チャレンジ変調素子を介して受光され、前記光が前記放射線検出素子の方に誘導される。
【００１１】
放射線検出素子は、前記放射線源から、前記放射線散乱素子を介して受光された光であって、前記変調され散乱された光に対する応答を形成するように配置される。また、前記放射線散乱素子は、前記放射線検出素子に到達する散乱放射線が、前記放射線散乱素子と前記放射線検出素子の間の仮想面を通過するように配置されることが好ましく、前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、いずれも前記仮想面の同一の側に配置される。
【００１２】
放射線検出素子およびチャレンジ変調素子を、前記放射線散乱素子に対して同一の側に提供することの一つの利点は、部材の電気的配線の配置が容易となり、装置の組み立てが容易になることである。
【００１３】
前記チャレンジ変調素子は、前記放射線散乱素子における前記放射線の入射位置、前記放射線が前記放射線散乱素子に入射する角度、および／または前記放射線散乱素子に入射する前記放射線の位相を変化させることにより、前記チャレンジを変調するように配置されることが好ましい。換言すれば、チャレンジを変化させまたは変調させることにより、変調したチャレンジに対応する応答も変調される。
【００１４】
前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、いずれも同一の基板に配置されることが有意である。これにより、装置の製造が容易になるとともに、装置内での部材の位置合わせが容易となる。
【００１５】
また放射線源は、前記仮想面の放射線検出素子と同一の側に配置されることが好ましい。前記放射線源は、前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子と同一の基板に配置されることがより好ましい。従って、一つの小型集積素子が得られる。この素子は、電気的に制御可能な全ての装置部材を有し、装置の組み立てが容易となる。また、そのような小型集積装置では、例えばCMOS技術をベースとした放射線検出素子で検出される、最適寸法を有する小斑点の形成が容易となる。
【００１６】
本発明のある実施例では、チャレンジ変調素子は、変形可能なおよび／または回転可能なレンズを有する。従って、前記レンズの位置の変化により、および／または前記レンズのその主軸に対する傾斜の変化により、異なるチャレンジが形成される。本願において、「透明」および「反射性」という用語は、それぞれ、前記放射線源から放射される放射線部分に対して、透明なおよび反射性のある対象に使用され、前記放射線検出素子は、この放射線部分に対して感度を有し、放射線は、前記放射線検出素子に到達する前に、周波数変換され得る。例えば静的SLMまたはSPMの代わりに、移動可能なレンズを用いることの一つの利点は、多数のミラーを有するSLMを制御しまたはアドレス処理することに比べて、レンズの制御に必要な部材がより少なくなることである。
【００１７】
前記レンズには、反射表面が提供され、前記反射表面は、光学的に前記レンズの後方に配置されることが有意である。本願において、「第1の表面は、光学的に部材の後方に配置される」とは、最初に、放射線が前記第1の表面に達する前に、放射線が前記部材に到達することを意味する。光学的に前記レンズの後方に、反射性表面を提供することによる利点は、反射によって、前記散乱素子上の異なる位置に、放射線を容易に誘導できることである。
【００１８】
前記チャレンジ変調素子は、回転可能なミラーを有することが有意であり、このミラーは、前記光散乱素子での放射線の入射角度を変える正確な方法を提供する。本発明のある実施例では、前記回転可能なミラーは、さらに移動式であっても良く、入射放射線の別の部分は、ミラーの位置を調整することにより反射されるようになる。
【００１９】
前記チャレンジ変調素子は、いくつかの個別に制御することの可能な領域を有することが有意であり、これらの領域は、各領域が、他の制御可能な領域とは独立に、前記入射放射線の一部を変調し得るように配置される。例えば、前記チャレンジ変調素子は、ミラーの配列を有し、各ミラーは、他のミラーとは独立に回転可能である。また、各ミラーは、多くの異なる傾斜状態で設定され、各状態は、ミラーの異なる傾斜に対応する。従って、異なるミラーを異なる傾斜状態で配置することにより、多数の異なるチャレンジを提供することができる。
【００２０】
また前記領域は、液晶（LC）素子または画像素子であっても良く、これらは、相互の入射放射線の位相を個別に変化させることができる。換言すれば、画像素子を活性化させることにより、これらに入射する光は、光散乱素子の方に反射され、以下のように、複数の異なるチャレンジ−応答組が形成される。液晶素子が（光源から直接、または散乱素子を介して）光で露光されると、光ビームは、LC素子で反射され、位相変化を受ける（または偏光状態の変化）。LC素子が多数の光学状態で設定されるようにLC素子を配置することにより、光の位相は、LC素子がオン状態とオフ状態の間で切り替えられる状況に比べて、より連続的に変化するように見える。反射された光は、光散乱素子に入射する。従って、光源から散乱素子に入射した光−チャレンジ−は、LC素子で反射された光によって変調され、新たな変調されたチャレンジが形成され、これが散乱素子に入射される。光散乱素子は、入射光を散乱し、無秩序な小斑点状パターンが形成され、これは光検出素子の方に広がる。この無秩序パターンは、光検出素子により検出され、これにより変調されたチャレンジに対する応答が形成される。従って、LC素子は、入射光の位相のまたは偏光の変調器として機能し、この変調器の効果により、散乱素子に供給される光が変調される。通常の場合、チャレンジの変調の度合いは、活性化された画像素子の数、および実際の活性化された画像素子の組み合わせに依存する。活性化画像素子の数が多くなると、チャレンジの変調度合いが高くなり、チャレンジの空間が増大する。光散乱素子に提供される新たな各チャレンジにより、光の異なる小斑点状パターンが得られ、これが光検出素子を照射する。その結果、活性化された画像素子の新たな各組み合わせにより、新たな変調されたチャレンジと、対応する新たな応答とが得られる。このようにして、新たなチャレンジ−応答組が形成される。
【００２１】
前記チャレンジ変調素子は、微小電気機械システム装置（MEMS）であることが好ましく、例えば、可動式ミラーの2次元配列を有する、空間光変調器（SLM）または空間位相変調器（SPM）である。
【００２２】
前記放射線散乱素子は、光学的に前記放射線源の後方であって、光学的に前記チャレンジ変調素子の前方に配置されることが好ましい。また、前記放射線散乱素子は、前記放射線源からの光を前記チャレンジ変調素子の方に誘導するように配置される。また、前記放射線散乱素子は、放射線ビームを定形するように配置されることが好ましく、この放射線ビームの断面は、チャレンジ変調素子の領域に適合される。SLM、SPM、または他の比較的大きなチャレンジ変調素子が使用される場合、前記放射線散乱素子は、楕円状または球状に定形された部分を有することが好ましく、これは、放射線ビームが前記SLMに入射される前に、放射線ビームを平行化する。チャレンジ変調素子として、小型の移動式ミラーを使用した場合、前記放射線散乱素子は、例えば楕円状または球状に定形された焦点位置を有することが好ましい。
【００２３】
前記放射線散乱素子には、逆反射素子が提供されることが有意であり、この逆反射素子は、光が前記放射線検出素子に正反射されることを抑制するように配置され、前記逆反射素子は、反射表面であることが好ましい。
【００２４】
前記放射線源は、レーザであることが好ましい。前記放射線検出素子は、CMOS検出器であることが好ましい。
【００２５】
本発明の基本的な概念は、放射線検出素子、チャレンジ変調素子、および好ましくはさらに光源を、仮想面の同一の側に配置することであり、この仮想面は、チャレンジ応答組を提供するため、装置内で、前記放射線検出素子を放射線散乱素子から分離する。従って、所望の最小斑点寸法を有する斑点状パターンの形成が容易となり、より容易に装置を組み立てることが可能となる。より詳しくは、光散乱素子に放射された光の形態のチャレンジは、光散乱素子で散乱され、光検出素子により、チャレンジに対する応答として検出される。通常、例えばレーザダイオードの形態の光源を使用することにより、散乱素子に放射される光が形成される。散乱素子に入射される光は、チャレンジと称される。放射された光は、散乱され、光検出素子の方に広がり、光検出素子により、チャレンジに対する応答が検出される。光散乱素子は、透過性材料を有し、この材料は、無秩序に分散された光散乱粒子または単純な物理的不規則性を有し、これらは、入射光を散乱し、無秩序な斑点状パターンが形成され、これが光検出素子の方に広がる。この無秩序なパターンは、光検出素子により検出され、光散乱粒子に供給される、チャレンジに対する応答（すなわち光）として把握される。このようにして、チャレンジ−応答組が形成される。
【００２６】
また、（好ましくはマトリクス状配置で）複数の画像素子を有するディスプレイを一体化することにより、前述のように、形成され得るチャレンジ−応答組の数を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適実施例の詳細な説明を、図面を参照して示す。
【００２８】
添付図面において、同様の参照符号および同様の記号は、同様の態様を表す。
【００２９】
図1には、本発明の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置100の側断面図を概略的に示す。レーザダイオード101は、光散乱素子103に光を放射するように配置される。光散乱素子は、無秩序に分散された光散乱粒子104を有する光透過性材料である。散乱素子に入射する光は、複数の光検出器105の方に無秩序に散乱される。そのため、光散乱素子には、レーザダイオードにより放射された光の形態のチャレンジが提供される。
【００３０】
また、前記装置100は、チャレンジの変化、すなわち前記放射線散乱素子103に入射する放射線の変調のためのチャレンジ変調素子102を有し、前記放射線検出素子103で異なる放射線パターンが検出される。前記装置100は、レーザビームを実質的に平行化する光学素子106を有することが有意であり、これにより前記チャレンジ変調素子102の活性領域に、前記レーザ光が等しく分散される。この実施例では、チャレンジ変調素子102は、SLMを有し、このSLMは、回転可能な反射素子を有し、これにより入射光ビームの選択部分の方向を変化させることができる。また、前記レーザビームの方向を変化させることにより、前記光散乱素子103への前記レーザ放射線の入射位置を変化させることができる。従って、前記放射線散乱素子103により、レーザビームは、異なる状態で散乱されるため、前記放射線検出器105に映される小斑点状のパターンが変化する。その結果、入射位置が変化すると、検出器は、異なる応答を返す。SLMは、2つの直交方向に反射素子が独立に回転し得るように配置されることが好ましい。これにより、できる限り多くのチャレンジを得ることができる。
【００３１】
あるいは、前記SLMの代わりにSPMを使用することも可能である。SPMは、例えば、可動式ミラーの2次元配列からなるMEMS（微小電気機械システム）装置であっても良い。活性化されたミラーにより、これらのミラーに反射された光が生じ、この光は、非活性化画素またはミラーにより反射された光とは異なる経路を有するため、反射光の位相分布に空間的な変化が生じる。各チャレンジに対して、ミラー配列の異なる分布を設定することができる。
【００３２】
一般に、放射線散乱素子103は、仮想面107の第1の側に配置され、前記チャレンジ変調素子102および前記放射線検出素子105は、前記仮想面107の第2の側に配置される。その結果、レーザ光は、前記仮想面を少なくとも2回通過する。1回目は、それが前記チャレンジ変調素子102で反射された後であって、前記放射線散乱素子103により散乱される前であり、2回目は、それが前記放射線散乱素子103で散乱された後であって、前記放射線検出素子105に入射する前である。前記放射線検出素子が平坦放射線感度面を有する場合、前記仮想面は、前記放射線感度表面と平行であることが好ましい。本発明のこの実施例では、仮想面107は、前記検出素子の感度表面と平行ではない。必要な場合、前記散乱素子103の出射表面に、追加の散乱手段113を配置しても良い。
【００３３】
図2には、本発明の第2の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置200の概略的な側断面図を示す。図2に示す装置は、図1に関して示した装置と同様に配置されるが、SLMまたはSPMは、小さな回転式反射素子、すなわち、ミラーまたはプリズムのような、入射放射線を反射するように配置された素子に置換されている点が異なっている。光は、例えば全内部反射により反射される。装置は、ビーム定形素子206を有することが有意であり、この素子は、前記回転素子上に放射線を集束する。前記放射線散乱素子への入射角度が変化するように、素子202を回転することにより、異なるチャレンジが得られる。前記反射素子は、2つの直交方向に回転可能であることが好ましく、これにより多数のチャレンジを得ることが可能になる。また必要な場合、前記回転可能な反射素子は、制御可能な方法で、前記レーザ光を偏光するように配置されても良い。本発明のこの実施例では、仮想面は、放射線検出素子105の感度表面と平行である。
【００３４】
図3には、本発明の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置300の概略的な即断面図を示す。図3に示す装置は、図2に関して示した装置と同様に配置されるが、前記回転可能な反射素子は、移動可能なレンズ302と置換されている点が異なっており、このレンズは、反射表面309よりも光学的に前方に配置される。この実施例では、前記レンズ302は、半球状である。レーザビームは、前記反射表面に集束されることが好ましい。レンズは、少なくとも1方向に移動可能であり、これにより、できるだけ多くのチャレンジを得ることができる。レンズは、2つの直交方向に独立に移動可能であっても良い。前記方向は、上部にチャレンジ変調素子および放射線検出素子が配置される基板10の表面の面と平行であることが好ましい。図3には、レンズの2つの異なる位置が示されている。各位置では、レーザビームの焦点が異なる位置にあり、従って、前記レーザビームの入射角が異なる結果となる。その結果、レーザビームの各位置に対して、異なる小斑点状パターンが形成される。
【００３５】
図4には、本発明の第4の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置400の概略的な側断面図を示す。図4に示す装置は、図1に関して示した装置と同様に配置されるが、レーザ101は、前記仮想面107の、前記チャレンジ変調素子102および前記放射線散乱素子105と同一の側に配置される点が異なっている。また、前記放射線源101、前記チャレンジ変調素子102および前記放射線検出素子105は、好ましくはシリコンのような、共通の基板410上に配置される。また、前記光散乱素子403には、レーザビームを前記チャレンジ変調素子に向かうように誘導する、光学手段406が提供される。前記光学手段406は、反射性球表面であることが好ましく、この反射性球表面は、前記レーザ101よりも光学的に後方であって、前記チャレンジ変調素子102よりも光学的に前方に配置される。従って、最初にレーザ光は、光散乱素子403に入射し、前記光学手段により平行化され、レーザ光は、前記チャレンジ変調素子102全体に分散する。その後平行化ビームは、チャレンジ変調素子102により反射され、再度、散乱素子403に入射される。放射線散乱素子内で散乱されなかった光ビームの一部は、反射表面の面により、チャレンジ変調素子に向かって逆向きに反射される。この方法では、反射光は、放射線検出素子に到達せず、放射線散乱素子403の照射領域は、この正反射により増加しない。
【００３６】
一般に、散乱光408の一部は、シリコン基板上の光検出素子の感度領域に到達する。レーザ放射線の波長、光散乱素子から放射される散乱ビームの直径、および光散乱素子と光検出素子の間の距離により、センサ上の最小斑点寸法が実質的に定められる。光散乱粒子104と光検出素子105の間の距離が大きくなると、最小斑点寸法が大きくなる。波長が0.8μｍで、ビーム径が0.4mmで、距離が0.5mmの場合、最小斑点寸法は、2μmとなる。小斑点状パターンを正確に定めるため、実質的に得られる画素寸法は、1μm未満にする必要がある。
【００３７】
図5には、本発明の第5の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置500の概略的な側断面図を示す。図5に示す装置は、図4に関して示した装置と同様に配置されるが、チャレンジ変調素子は、図2に関して示したような回転式ミラー（図示されていない）、または図3に関して示したような移動式レンズ302のいずれかである点が異なっている。前記放射線散乱素子503の一つの光学手段506は、例えば反射性球表面により、チャレンジ変調素子102に光を集束するように配置される。レーザ光は、前記光学手段により、前記チャレンジ変調素子に集束され、前記放射線散乱素子503の逆反射表面511は、前記光散乱素子の照射領域が最小に維持されるように、球状であることが好ましい。
【００３８】
図6には、本発明の第6の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置600の概略的な側断面図を示す。図6に示す装置は、図4に関して示した装置と同様に配置されるが、チャレンジ変調器602が画像素子、すなわち、ユーザに視認画像を表示するように配置された素子を有する点と、これに従って装置が変更されている点が異なっている。画像素子および光検出素子の上部には、液晶（LC）層612が配置され、LC層の上部には、カバー層が配置される。また、カバー層の上部には、光散乱素子603が配置される。前記散乱素子は、放射線散乱粒子604を有する。1または2以上のこれらの画像素子602を活性化させることにより、これらの画像素子に入射される光が、散乱素子603の方に反射される。散乱素子には、レーザダイオード101からの直接光の他、活性化画像素子で反射された光も提供される。従って、画像素子の活性化により、散乱素子に入射する光に変化が生じる。これより、光散乱素子603により形成される無秩序な小斑点状パターンに変化が生じ、これが光検出器105の方に広がる。その結果、活性化画像素子によるチャレンジの変調により、光検出器で検出される応答に変化が生じる。従って、画像素子を制御することにより、新たなチャレンジ−応答組が形成される。LCD技術が使用されている場合、光散乱素子により散乱された光は、LC層612を介して光検出器105に広がる。保護性ガラスカバー板613を使用することが好ましい。このカバー板613は、散乱素子603と一体化されても良い。光検出器105上で散乱する無秩序光パターンは、レーザダイオード101により形成された応答を表している。
【００３９】
図7には、本発明の第7の実施例によるチャレンジ−応答組を形成する装置700の概略的な側断面図を示す。図7に示す装置は、図6に関して示した装置と同様に配置されるが、画像素子602が光検出器105とともに分配されている点が異なっている。これらの画像素子の1または2以上を活性化することにより、光散乱素子603を介してこれらの画像素子に入射する光は、散乱素子の方向に反射される。ここで、散乱素子には、レーザダイオード101からの直接光の他、活性化画像素子で反射された光が提供される。従って、画像素子の活性化により、散乱素子に入射する光に変化が生じる。このため、光散乱素子103により形成される無秩序小斑点状パターンに変化が生じ、これが光検出器105の方に広がる。その結果、活性化画像素子によるチャレンジの変調により、光検出器で検出される応答に変化が生じる。従って、画像素子を制御することにより、新たなチャレンジ−応答組が形成される。
【００４０】
チャレンジ変調素子が、いくつかの個別に制御することの可能な領域またはマトリクス素子を有する場合、チャレンジ変調素子と放射線検出素子の分配を、前述の全ての実施例に利用し得ることは明らかである。
【００４１】
図4乃至7において、各光散乱素子103、403、603、703は、PUFとして機能することに留意する必要がある。しかしながら、無秩序散乱機能を提供することを目的として、散乱粒子104、604が配置されているのは、散乱素子の一部に過ぎない。従って、図4乃至6では、散乱素子203、603、703の一部のみが、PUF動作を提供する。また、各チャレンジ−応答組形成装置が、複数の光散乱素子を有するようにすることも可能である。画像素子、光検出素子、および光散乱素子を分配させて、より大きなチャレンジ空間を形成することも可能である。
【００４２】
実施例1乃至7の全ての図面は、3次元装置の2次元表示である。しかしながら、図において、ある光学素子が一つの面に配置される必要はない。例えば、光散乱装置に入射する光は、入射表面により、一部が空間的に反射される。このような空間的に反射された光が光検出器に到達することを回避するため、これらの検出器は、描かれた面の前方または後方に配置されることが好ましい。
【００４３】
前述の本発明の好適実施例の詳細な説明において、LC技術を使用した場合、カバーガラスには、透明導電性層が提供されても良く、この層には、（一定）電圧が印加される。
【００４４】
本発明を特定の一例としての実施例を参照して説明したが、当業者には、多くの異なる変更、修正等は、明らかである。従って、記載された実施例は、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明は、特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、チャレンジ変調器がSPMを有する装置の概略的な側断面図である。
【図２】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記チャレンジ変調器が回転反射表面を有する装置の概略的な側断面図である。
【図３】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記チャレンジ変調器が移動式のミラーレンズを有する装置の概略的な側断面図である。
【図４】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記放射線源が、チャレンジ変調器および放射線検出素子と同一の基板に配置された装置の別の実施例の概略的な側断面図である。
【図５】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記放射線源が、チャレンジ変調器および放射線検出素子と同一の基板に配置された装置の別の実施例の概略的な側断面図である。
【図６】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記放射線源が、チャレンジ変調器および放射線検出素子と同一の基板に配置された装置の別の実施例の概略的な側断面図である。
【図７】本発明によるチャレンジ−応答組を形成する装置であって、前記放射線源が、チャレンジ変調器および放射線検出素子と同一の基板に配置された装置の別の実施例の概略的な側断面図である。
【図１】
2009519473.tif 000003
【図２】
2009519473.tif 000004
【図３】
2009519473.tif 000005
【図４】
2009519473.tif 000006
【図５】
2009519473.tif 000007
【図６】
2009519473.tif 000008
【図７】
2009519473.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月21日(2008.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャレンジ−応答組を形成する装置であって、
レーザ放射線源と、
チャレンジ変調素子と、
放射線散乱素子と、
放射線検出素子と、
を有し、
前記レーザ放射線源は、前記チャレンジ変調素子を照射することにより、チャレンジを形成するように配置され、
前記チャレンジ変調素子は、前記放射線源から受光したレーザ放射線を変調させ、前記変調された放射線を前記放射線散乱素子の方に誘導するように配置され、
前記放射線散乱素子は、前記チャレンジ変調素子を介して、前記放射線源から受光したレーザ放射線を散乱し、小斑点状パターンを形成するように配置され、
前記放射線検出素子は、前記放射線散乱素子を介して前記レーザ放射線源から受光されたレーザ放射線であって、前記小斑点状パターンを有する前記変調され散乱されたレーザ放射線に対する応答を形成するように配置され、
前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、仮想面の第1の側に配置され、
前記放射線散乱素子は、前記仮想面の第2の側に配置され、
前記散乱放射線は、該散乱放射線が前記放射線検出素子に到達する前に、前記仮想面を横断することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記チャレンジ変調素子は、
前記放射線散乱素子における前記放射線の入射位置、
前記放射線が前記放射線散乱素子に入射されるときの角度、および／または
前記放射線散乱素子に入射する前記放射線の位相
を変化させることにより、前記チャレンジを変調するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子は、同一の基板上に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
【請求項４】
前記チャレンジ変調素子は、移動可能なまたは回転可能なレンズを有し、
該レンズに対して光学的に後方に、反射表面が配置され、
前記レンズは、好ましくは、2つの異なる回転軸の周りで回転可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
前記チャレンジ変調素子は、少なくとも一つの回転可能な反射表面を有し、
該反射表面は、好ましくは、2つの異なる回転軸の周囲で回転可能に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記チャレンジ変調素子は、いくつかの個別に制御可能な領域を有し、
該領域は、各領域が、他の制御可能な領域とは独立に、前記入射放射線の一部を変調することができるように配置されることを特徴とする請求項5に記載の装置。
【請求項７】
前記チャレンジ変調素子は、微小電気機械システム装置であり、好ましくは、移動可能なミラーの2次元配列を有する、空間光変調器または空間位相変調器であることを特徴とする請求項5または6に記載の装置。
【請求項８】
前記チャレンジ変調素子は、反射性液晶素子を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記放射線源は、前記チャレンジ変調素子および前記放射線検出素子と同一の基板に配置されることを特徴とする請求項3乃至8のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
さらに前記放射線散乱素子は、反射性焦点調整素子を有し、
該反射性焦点調整素子は、反射により、前記放射線源から入射される放射線を、平行化し、または再焦点化するように配置され、
前記焦点調整素子は、光学的に、前記放射線源と前記放射線変調素子の間に配置されることを特徴とする請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記焦点調整素子は、楕円状の反射表面であり、好ましくは、球状の反射表面であることを特徴とする請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記放射線散乱素子には、逆反射素子が設けられ、
該逆反射素子は、前記チャレンジ変調素子からの放射線が、前記放射線検出素子に正反射されることを抑制するように配置されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線源は、レーザダイオードを有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
当該装置は、CPUFであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
前記放射線散乱素子は、光透過性材料を有することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
前記光透過性材料は、光反射性粒子または半反射層を有することを特徴とする請求項15に記載の装置。
【国際調査報告】
2009519473.tif 000010
2009519473.tif 000011