JP2002520079A - 人間の皮膚の生体識別のための方法 - Google Patents

人間の皮膚の生体識別のための方法

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Abstract

(57)【要約】 交流電圧の周波数の関数としての皮膚表面のインピーダンスの特性曲線が、この皮膚表面に導電的に又は容量的に結合されている１つ又は複数の導電体にこの電圧を印加することによって及びこの周波数を変化させることによって測定され、予め生成された基準特性曲線と比較される。これらの特性曲線の特徴的な経過の十分な一致によって、この皮膚表面は生体細胞組織に所属していると識別される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 現代のアドミッション乃至はアクセス許可システムではとりわけ指紋が識別の
ために使用される。これに対する基本的な前提条件は偽造に対する安全性である
。とりわけ模造された指又は切断された指によってアクセス許可を獲得できるこ
とが阻止されなければならない。従って、指紋と共に人物がこの指紋を有して生
きていることも検査するのが重要である。ＷＯ９５/２６０１３では電子的な人
物識別のための様々な方法が記述されており、これらの方法によって指紋の記録
に加えて、この人物が生きているかどうかが検出される。これらの方法には、脈
拍数又は心電図信号の記録、血中酸素含有量、皮膚温度、血圧又は皮膚表面の力
学的特性の測定が所属する。
【０００２】 本発明の課題は、指紋センサと結合して使用するのにとりわけ適した人間の皮
膚の生体識別のための簡単な方法を提供することである。
【０００３】 上記課題は、請求項１記載の構成によって解決される。実施形態は従属請求項
から得られる。
【０００４】 本発明の方法では、生きている人間の皮膚が特徴的な層構造を有することを利
用する。ここで示される本発明にとって決定的な意味を持つのは、これらの層が
明らかに異なる導電性を有することである。これらの層が電極の装置の電界内に
存在する場合、全く特徴的な周波数経過を有する抵抗性・容量性システム（resi
stiv-kapazitives System）が形成される。
【０００５】 添付された図には、様々な条件に対するオーム抵抗（インピーダンスの実部）
乃至は（インピーダンスの虚部に比例する）キャパシタンスが、印加される電圧
の周波数の対数に関して示されている線図が図示されている。基礎的な測定にお
いて、酸化物によって被覆されたシリコンウェハに人差し指が載置され、この装
置のインピーダンスが測定された。左側の線図にはそれぞれ異なる指の状態に対
する曲線群が記入されている。破線の曲線１は濡れた指に対するものであり、実
線の曲線２はノーマルな指に対するものであり、下側の点線の曲線３は乾いた指
に対するものである。上側の点線の曲線４は中指の丸い先端部の測定に基づく。
右側の線図には二人の異なる被験者に対する特性曲線が互いに重なって図示され
ている。これらの曲線の同一の特徴的な曲線経過は十分に指の状態及び被験者に
は依存せずに生じることが容易に識別できる。
【０００６】 とりわけ目に付くのはオーム抵抗の曲線経過の特徴である。この曲線経過は人
工的な指によってはおよそ模倣しにくい。切断された指の場合には皮膚細胞組織
の壊死によってこの曲線経過は急速に変化する。以下において、載置された指が
本物であること及び生きていることを証明するためにこの特徴的なインピーダン
ス曲線経過がどのように使用されるのかを記述する。
【０００７】 第１のステップではまず最初に基準特性曲線が生成される。この場合、直接的
に（添付された図に図示されているように）周波数経過が測定されるか、もしく
は、測定信号の時間的な経過が使用される。後者の方法の例は、電極への電圧ジ
ャンプの印加及び充電電流の時間的な経過の測定である。それぞれの特性曲線は
完全に異なっているように見えるが、原理的には等価である。なぜなら、これら
の特性曲線はフーリエ変換乃至は畳み込みを介して互いに相関しているからであ
る。どの方法が使用されるかは、それぞれの適用事例に依存する。識別の確実性
への要求が高い場合には、例えばインピーダンス曲線経過の実部及び虚部が評価
される。より単純な適用事例においては、インピーダンスの絶対値の使用で十分
である。なぜなら、この絶対値は測定電流の簡単な平均化によって得られるから
である。有利には、基準特性曲線は、インピーダンス曲線の平均的な曲線経過を
表すように作られる。これは、例えば、複数の、場合によっては異なる条件下で
記録された曲線の平均化によって達成される。有利には、基準特性曲線は後で識
別すべき各人物毎に別個に記録される。
【０００８】 交流電圧周波数の選択された領域における選択されたインピーダンス値は、例
えば指紋の基本的の特徴（細かい小さな部分）と共に記憶される。次いで、この
指紋の検査の際には、指紋自体も生体識別のための特性曲線も記憶された値と比
較される。異なる人物の間でもほんの僅かな変動しか検出されないので（図の右
側の線図参照）、場合によっては唯一の基準曲線を識別すべき全ての人物に対し
て使用することもできる。この場合、瞬時の特性曲線とこの記憶された基準特性
曲線との比較においては、もちろん、多少の変動幅（多少のトレランス範囲）は
許容される。
【０００９】 周波数依存性を測定するために単なる正弦波振動を使用する代わりに、周波数
の重畳も使用できる。このような重畳、例えばパルス形状（方形パルス、鋸歯状
パルスなど）は、しばしば単なる正弦波振動よりも簡単に生成できる。適当なフ
ィルタリングによって、重畳された周波数が存在する領域を所定のインターバル
幅に制限することができる。得られた測定値乃至は特性曲線は、正弦波状の刺激
による測定値の平均化に相応する。重畳された周波数のインターバル幅が十分に
小さく選択される場合には、この簡略化された方法でも十分に特徴的な特性曲線
が発生される乃至は瞬時の測定の際に記録される。
【００１０】 各人物識別において当該特性曲線と基準特性曲線とが比較される。この場合、
十分な一致が得られ、さらに人物固有の測定値（指紋の細かい小さな部分）も同
様に基準値と一致する場合には、この人物は識別されたとみなされ、アドミッシ
ョン又はアクセス許可を得る。このような特性曲線比較はそれ自体は周知のやり
方で関数値の差の評価によって行われる。例えば各々の周波数における特性曲線
の値の差の２乗を合計乃至は積分するか、これらの差の絶対値を合計乃至は積分
するか、又は、これらの差の最大値を算出することができる。この比較の精度は
、場合によっては、特性曲線の対数又は１次導関数を互いに比較することによっ
て高められる。
【００１１】 本発明の方法は指紋センサによりこのセンサに導電体を使用することによって
実施される。このために、指紋を記録するための載置面の中に乃至は載置面の下
に導電体が取り付けられているセンサが使用され、指先を載置した際にこれらの
導電体が皮膚表面と直に接触する（導電性結合）乃至はこの皮膚表面に対して所
定の間隔に置かれる（容量性結合）。この最後のケースでは例えば導体と指のた
めの載置面との間に絶縁層が保護層又は被覆として存在する。
【００１２】 測定のためには、ただ１つの導体又は２つの電気的に互いに絶縁された導体が
使用される。たった１つの導体を使用する場合には、載置された指はアース電位
への接続路として作用する。２つの導電体を使用する場合には、有利には、これ
らの導体は表皮（epidermis）の厚さよりも大きな間隔で配置される。従って、
この方法は、互いに少なくとも２ｍｍの間隔を有する導体によって実施される。
これらの導体は２つの約１０ｍｍ２の大きさのメタルプレートであれば十分であ
る。所望の測定分解能に応じて、明らかにより小さい寸法も使用できる。インピ
ーダンスの測定はそれ自体は周知のやり方で行われる。ただしこの場合、選択さ
れた測定方法がこの目的のために十分に精確な結果をもたらすことにだけは注意
すべきである。この方法が指紋センサにおいて使用される場合、生体識別の決定
のためのこの導体乃至はこれらの導体は、有利には指先のための載置面の周縁部
に配置される。センサは通常はそれ自体導電性センサ素子から構成されているの
で、これらのセンサ素子の幾つかも上述の方法の実施のために使用できる。従っ
て、この方法は原理的には従来のセンサによっても適当な電子的な手段を使用す
ることによって実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 様々な条件に対するオーム抵抗（インピーダンスの実部）乃至は（インピーダ
ンスの虚部に比例する）キャパシタンスが印加される電圧の周波数の対数に関し
て示されている線図が図示されている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月６日（２０００．７．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人間の皮膚の生体識別のための方法において、 皮膚表面の領域を少なくとも１つの導電体に接触させるか又は少なくとも１つ
    の導電体に対して予め設定された間隔におき、 前記導電体に複数の周波数の重畳の電位又は可変的な周波数を有する交流電圧
    の電位を印加し、 前記皮膚表面によって決定されるインピーダンスに依存する少なくとも１つの
    値を時間の関数として乃至は周波数の関数としてもとめることによって、この電
    位によって実施される測定によって測定関数をもとめ、 この測定関数と基準関数との一致を検査する、人間の皮膚の生体識別のための
    方法。
  2. 【請求項２】 電位は複数の周波数の重畳であり、該重畳は電圧パルス又は
    電圧ジャンプを生じる、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 電位は、制限されたインターバルから成る複数の周波数の重
    畳である、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 皮膚表面によって決定されるインピーダンスに割り当てられ
    ている値として前記インピーダンスの絶対値が選択される、請求項１〜３のうち
    の１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 皮膚表面の領域を少なくとも２つの導電体に接触させるか又
    は少なくとも２つの導電体に対して予め設定された間隔におき、前記導体は互い
    に電気的に絶縁されており、さらに互いに少なくとも２ｍｍの間隔で配置されて
    いる、請求項１〜４のうちの１項記載の方法。
JP2000558752A 1998-07-09 1999-07-01 人間の皮膚の生体識別のための方法 Pending JP2002520079A (ja)

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