JP2005182332A - 個人認証装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
血管パターンを利用した個人認証装置において、自動車に搭載しやすいように小型化する手段を提供する。
【解決手段】
手指6と指を撮影する撮像装置3の間に錐状の反射板を配置し指画像を反射,変形させた後に指画像として取り込む機器構成とする。
【効果】
手指6と撮像装置3間の光学系を折り曲げ、かつ錐状の反射板により画像を変形することでそのまま撮像したときに比べてレンズの画角を小さくでき光学系の小型化,設計の容易化が図れる。
【選択図】図1



Description

本発明は、人間の生体情報を認証の手段として利用する個人認証装置に関する。
近年、横行しているピッキング盗による鍵の不正開錠は社会問題となっており鍵の機能向上などの対策が図られつつある。一方、機能向上が図られたりしても鍵を落とすなど他人に鍵が渡ったり不正コピーされるなどされれば無力である。そこで、人間自身が持つ固有の生体情報を鍵として認証されれば開錠するようなシステムが開発されている。その一つの例として指紋を使用するシステムが各社より発表され普及しつつある。このシステムは指紋をセンサ上に押捺することで個人認識を行い開錠するものである。一方、2002年7月のBlack Hat USA 2002でのDr. Richard Smith(Rick Smith)がThe Biometric
Dilemma で指摘しているよう生体認証での他人へのなりすましが問題となりつつある。一例としては指紋の型を取り弾力性のある物質で偽指紋を作るなどの細工でなりすましが可能となる。また、指紋,掌紋は化学薬品を扱ったりする業種や手を極端に使用する業種の人は指紋を構成する隆線の高さが小さくなり認証率が悪くなったり登録が出来ない傾向があることが指摘されている。
他の例として、例えば、自動車のドアロック解除や始動するために鍵が用いられており、鍵をイグニッションスイッチに挿入し、回転させることで自動車を始動状態に遷移させることが知られている。この従来から用いられている鍵においては、鍵を盗難された場合や鍵穴のピッキング等により、自動車のオーナ以外の悪意を持った人物に運転されてしまう可能性がある。ピッキングもしくは不正複製鍵使用の防止のため、鍵の中に埋め込まれたトランスポンダーと呼ばれるICが入っているものだけがエンジンを始動することができるイモビライザー機能を搭載した自動車の始動方法がある。さらにセキュリティを高めるために、生体情報を利用した自動車のドアロック解除や始動方法が検討されており、例えば、特開平6−72291号公報に開示された方法がある。また、自動車のドアロック解除や始動するために特開2001−184507号公報に記載の血管パターンを使った個人認証の方法を利用することができる。この方法は、登録不可能な人の確率も少なく、不正複製によるなりすましや他人受け入れ率も少ない特徴を持っている。
この方法は血管パターンを撮像する撮像手段にレンズと撮像素子(イメージセンサ)を含む撮像系が用いられ、認証すべき血管パターンとあらかじめ登録した指血管パターンが一致すると認証される方法である。
特開平6−72291号公報 特開2001−184507号公報
このような撮像系では、一般的に歪曲収差(ディストーションとも称する。)が小さいレンズが求められレンズ設計の容易性から被写体−レンズ間距離がある程度の長さを必要とする。さもないと歪曲収差により、たとえば四角の図形が樽のように中央部が膨らんだり糸巻きのように中央部がへこむ画像となる。これを補正するにはレンズ設計の複雑化,レンズ自身の大型化,高価化があった。このため、本件が小型化,安価化を阻害する要因となっていた。
そこで本発明は、上記指血管パターンを利用した個人認証装置において、被写体,焦点面間距離の共役長を確保しつつ小型化した光学系を提供することを目的とする。
上記目的は各請求項によって解決される。例えば、生体透過光または生体内散乱光を撮像する生体情報撮像手段において、錐状の反射面を被写体とレンズ間に設置し、被写体の画像を反射面で反射することで、光軸を折り曲げ被写体−撮像素子間の共役長を確保しつつ、共役長長手方向を部材の長手方向とすることで小型化を確保する。本手段により画像自身も正方形に近いコンパクトな形での取り込みが出来、光学系画角も小さく出来ることから小型化が可能となり認証システムが小型,安価に構成できる。
本実施例によれば、指と撮像素子との距離を小さくすることが可能であり、特に自動車に搭載しやすい小型の個人認証装置を実現することができる。
本発明の実施例について、以下、詳細に説明する。
図1に血管パターンを利用した個人認証装置の透視図を示す。図2に前記本発明の一実施例の外観図を示す。
図1,図2において1は筒様部材、2が円錐プリズム、3が撮像装置、4が認証装置、5が照明装置である。前記本発明の一実施例の構成および動作について説明する。筒様部材1は、図3のよう円錐プリズム2の側面を含む領域を、光の赤外線領域で透過する赤外線領域透過部とするよう構成する。なお、図3は図2における(1)の方向から見た図である。照明装置5と前記筒様部材1の間に指を挿入し(断面図で図示した。)照明装置5から照射される光を指に透過させた指の透過像を前記筒様部材1の赤外線領域透過部を介して前記円錐プリズム2に入射する。前記円錐プリズム2に入射した前記指の透過像は、反射され撮像装置3へと導かれる。前記撮像装置3では、レンズと撮像素子,信号処理回路を具備し前記円錐プリズム2によって反射した前記指の透過像を結像し電気信号へと変換して画像データとする。画像データとなった前記指の透過像は認証装置4へと送られ認証処理が行われる。
図3において、図2の(2)の方向から見た図を図4に示す。生体認証に用いる手7の手指6で筒様部材1を握る、もしくは照明装置5と筒様部材1の間に前記手指6を挿入するようにする。その時の図4のA−A′間の断面図を図5に示す。照明装置5から照射された光は、手指6を透過し筒様部材1の透過部を介して、円錐プリズム2へと(A)の矢印のごとく入射する。円錐プリズム2では入射された光を反射し、撮像装置3へと導く。前記撮像装置3では結像,光電変換を経て画像データとする。その際、画像データになった手指6の血管パターンは、もともとが図6の撮影画像11のように手指内に走る血管パターンであるが、前記円錐プリズム2により変形され、撮影画像10のようになる。これにより前記手指6の長手方向に細長かった撮影画像は、前記円錐プリズム2により変形され、前記手指6の画像は、前記手指6を横方向に円状に丸めたような画像となる。これにより前記画像は、円形に近い画像となるため、前記撮像装置3のレンズは収差特性の良好な画像中央部分を主として使用できる。これによって、レンズ設計の難易度が下がる。また、画像中央部分を使うため、レンズのイメージサークルが小さくて済む。さらに画像中央部を使うことで、口径食などによる周辺光量の低下の影響が少なくなる。前記レンズ設計難易度の低下,イメージサークルの小型化,周辺光量影響の低下によりレンズの小型化,安価化となる。
次に図7に、筒様部材1に手指6の位置決め部材12を構成した実施例を示す。前記位置決め部材12には切り欠きを設けておき、前記手7の拇指(親指)を前記位置決め部材12の切り欠きに当て、かつ前記手7の示指(人差し指)の拇指側が前記位置決め部材
12に当たるように、前記手7の位置を決めることにより前記手指6の位置ズレが少なくなる。
次に図8に、筒様部材1に手指6の位置決め部材13を構成する他の実施例を示す。図8の1が筒様部材、13が拇指用凹部である。本実施例では、前記筒様部材1に手7の手指6をセットする際、前記手7の拇指を拇指用凹部13のへこみに先端と端をあわせるようにする。これにより、認証データ入力時と同様な前記手指6の置き方が容易になる。したがって前記手指6の位置ズレが少なくなるため本人拒否の確率が減少する。
次に図9に、筒様部材1に手指6の位置決め部材13,14,15,16を構成する他の実施例を示す。図9の1が筒様部材、13が拇指用凹部、14が中指用凹部、15が薬指用凹部、16が小指用凹部である。本実施例は図8の実施例と同様、前記筒様部材1に手7の手指6をセットする際、前記手7の拇指を拇指用凹部13のへこみに先端と端をあわせ、さらに前記手7の中指を中指用凹部14,前記手7の薬指を薬指用凹部15,前記手7の小指を小指用凹部16にセットすることで、手指6の位置ズレが少なくなるため、認証が容易となる。
図7,図8,図9の実施例では示指を撮影する例で説明しているが他の指でも本発明の意図からはずれない。
次の図10に照明装置5の一実施例を示す。図10において5が照明装置、51が発光ダイオード(以下LEDと略する。)、52がフレキシブル基板である。本実施例の構成を説明する。照明装置5は、筒様部材1の形状にあわせ湾曲させて照明する形状にしてある。本実施例では光源としてLEDを用いたものを説明する。前記照明装置5は湾曲しているためLED51は湾曲した形で配置する必要がある。ひとつの方法としては、前記照明装置5の筐体にLED51を配置するための固定部を設ける方法、もうひとつは、図
10に示したよう、容易に曲げることの出来るフレキシブル基板52を使用して前記フレキシブル基板52の上に前記LED51を配置し照明装置5の湾曲に沿わせて配置する方法がある。本実施例のような照明装置とすることで前記手指6に充分に均一な照明を与えることが可能である。
次の図11に照明装置5の他の一実施例を示す。図11において5が照明装置、51がLED、53が基板、54が反射板である。本実施例の構成を説明する。基板53上に
LED51を配置しそれを照明装置5に配置する。これに反射板54を設けて拡散する前記LED51の光を反射し筒様部材1を均一に照明する。このようにすることで画像取り込みに好適な照明が出来る。
次の図12に照明装置5のさらに他の一実施例を示す。図12において5が照明装置、51がLED、53が基板、55がルーバーである。本実施例の構成を説明する。基板
53上にLED51を配置し前記基板53を照明装置5に配置する。そのままでの前記
LED51の配光特性は前記照明装置5の中心を最大光量とする配光となる。(図示せず。)このままでは、筒様部材1(図示せず。)の照明に適さないためルーバー55を設ける。前記ルーバー55は、表面を光が反射するような素材で作られ、図12のように配置角度をもって前記照明装置5に設置される。これにより、筒様部材1の表面を一様に照射するように配光する。このようにすることで画像取り込みに好適な照明が出来る。
次の図13に照明装置5のさらに他の一実施例を示す。図13において、5が照明装置、51がLED、53が基板、56が導光部材、57が散乱面である。本実施例の構成を説明する。基板53上に密にLED51を配置する。前記LED51から照射された光は、前記導光部材56をすすみ、前記散乱面57へと到達する。前記散乱面57は、筒様部材1(図示せず。)と同心円状に湾曲もしくは同心円の接線のような形状とし、同心円上に配置しておく。これにより、一様に光る前記散乱面57が前記筒様部材1を照射し、画像取り込みに好適な照明が出来る。
次に図14に本発明の他の実施例を示す。141が筒様部材1を半分に切ったような蒲鉾状の形状を呈した部材、142が円錐プリズムを中心軸を含む面で切ったような形状のプリズム、3が撮像装置である。本実施例も図1の実施例と同様、照明装置5により照射された光により手指6(図示せず。)を透過した光は部材141を介し、プリズム142で反射する。前記プリズム142を反射した光は撮像装置3により結像され、光電変換を経て電気データとなる。このようにして生体情報が入った画像を取り込むことが出来る。本実施例は、円筒の半分の高さで出来る特徴を有する。
次に、今まで実施例では、生体を透過するように、撮像装置とは逆側から照明して撮像し、画像データを取得するようなものを中心に説明してきたが、生体内部構成物質の反射,散乱した光で撮像する照明方法について説明をする。
図15に本発明の一実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には、同符号を付してある。本実施例の構成を説明する。本実施例は、図1と同様の構成であるが、撮像装置3のレンズ周辺に同心円上に、円錐プリズム2側へ光を照射するよう照明装置5を設けたものである。前記照明装置5から照射された光は、前記円錐プリズム2側へと向かい、前記円錐プリズム2で反射され筒様部材1側へと照射される。前記筒様部材1側へ照射された光は、手指6に当たり前記手指6の表面から手指内へと拡散される。拡散された光は生体構造物により拡散,反射されるが、そのうち血管を照射した光は、血管と赤血球のもつヘモグロビンにより、近赤外線領域の光が吸収され、反射が減り濃淡の模様が映し出される。この状態の様子を前記円錐プリズム2が、前記撮像装置3側へと反射する。前記撮像装置3で、前記画像は結像,光電変換を経て画像データとなり認証に使用できる。
図16に本発明の他の一実施例を示す。本実施例で、図1と同様の構成要素には、同符号を付してある。本実施例の構成を説明する。本実施例は、図1と同様の構成であるが、撮像装置3の基板上に、円錐プリズム2側へ光を照射するよう照明装置5を設けたものである。前記照明装置5から照射された光は、前記円錐プリズム2側へと向かい、前記円錐プリズム2で反射され筒様部材1側へと照射される。前記筒様部材1側へ照射された光は、手指6に当たり前記手指6の表面から手指内へと拡散される。拡散された光は生体構造物により拡散,反射されるがそのうち血管を照射した光は血管と赤血球のもつヘモグロビンにより、近赤外線領域の光が吸収され、反射が減り濃淡の模様が映し出される。この状態の様子を前記円錐プリズム2が、前記撮像装置3側へと反射する。前記撮像装置3で、前記画像は結像,光電変換を経て画像データとなり認証に使用できる。
図17に本発明の一実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例の構成を説明する。本実施例は、図1と同様の構成であるが、筒様部材1の近赤外線透過部周辺に前記筒様部材1から鉛直方向外側へ光を照射するよう、照明装置5を設けたものである。前記照明装置5から照射された光は被写体である手指6へ照射される。前記照射された光は、手指6に当たり前記手指6の表面から手指内へと拡散される。拡散された光は生体構造物により拡散,反射されるがそのうち血管を照射した光は血管と赤血球のもつヘモグロビンにより近赤外線領域の光が吸収され反射が減り濃淡の模様が映し出される。この状態の様子を前記円錐プリズム2が前記撮像装置3側へと反射する。前記撮像装置3で、前記画像は結像,光電変換を経て画像データとなり認証に使用できる。
図18に本発明の他の一実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例の構成を説明する。本実施例は、図1と同様の構成であるが、内部に円錐プリズム2が配置された筒様部材1の近赤外線透過領域の脇に、前記筒様部材1から鉛直方向外側かつ前記筒様部材1の近赤外線透過領域方向へ、光を照射するよう照明装置5を設けたものである。前記照明装置5から照射された光は被写体である手指6へ照射される。前記照射された光は、手指6に当たり前記手指6の表面から手指内へと拡散される。拡散された光は生体構造物により拡散,反射されるが、そのうち血管を照射した光は血管と赤血球のもつヘモグロビンにより近赤外線領域の光が吸収され反射が減り、濃淡の模様が映し出される。この状態の様子を、前記円錐プリズム2が前記撮像装置3側へと反射する。前記撮像装置3で、前記画像は結像,光電変換を経て画像データとなり認証に使用できる。
また、図15,図16,図17,図18の方法で手指表面にて直接反射した光が生体内撮像に影響を与えにくいよう、あらかじめ照射する光に偏光フィルタで偏光を掛け、撮影レンズ側の他の偏光フィルタの偏光方向が照射する光の偏光方向と直交するような構成にする。これによれば、生体内表面にて直接、鏡面反射する光は偏光角が変わらないため前記レンズ側偏光フィルタによって遮光されるようになる。これにより手指表面にて直接反射した光が生体内撮像に悪影響をあらわすことがない。本構成としても本発明の意図からはずれない。
図19に本発明のさらに他の一実施例を示す。本実施例で図1,図15,図16,図
17,図18と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例の構成を説明する。本実施例は、筒様部材1をドアのノブとしノブの部分に円錐プリズム2を配置、撮像装置3と照明装置5を回転軸側に配置する。この実施例によれば、認証を希望する人がドアのノブを握ることを検出する検出装置191で検出した信号をトリガとし、照明装置5から照射された光は円錐プリズム2を介して被写体である手指6へ照射される。前記照射された光は、手指6(図示せず。)に当たり前記手指6の表面から手指内へと拡散される。拡散された光は生体構造物により拡散,反射されるがそのうち血管を照射した光は血管と赤血球のもつヘモグロビンにより近赤外線領域の光が吸収され反射が減り濃淡の模様が映し出される。この状態の様子を前記円錐プリズム2が、前記撮像装置3側へと反射する。前記撮像装置3で、前記画像は結像,光電変換を経て画像データとなり認証に使用できる。認証が行われて人物が特定され開錠するような動作も可能である。本実施例では、図15と同様の照明方法で説明を行ったが、図16,図17,図18と同様の照明方法でも本実施例と同様の動作が可能である。
図20に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例で201が自動車や建家などのドアのノブである。ノブ201は、一部もしくは全部に近赤外線透過部材を使用する。前記ノブ201の内部に設置した円錐プリズム2の横側は近赤外線が透過する部材とし、それ以外の部分は、材質もしくは他の部材,塗装などで、近赤外線が内部に入射し迷光となることを防ぐ手だてを持たせる。照明装置5によって照射された近赤外線を含む光は、手指6(図示せず)を透過し、前記ノブ201を透過して円錐プリズム2で反射される。前記円錐プリズム2で反射された光は、撮像装置3で、結像,光電変換を経て画像データとなる。このようにして、前記画像データを認証に供することが出来る。本実施例では、前記照明装置5を前記ノブ201の外部に設置してあるが、図15,図16,図17,図18と同様の照明方法を使用しても、同様の効果が期待できる。
図21に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例では図20の実施例と同様、211が自動車や建家などのドアのノブである。ノブ211は一部もしくは全部に近赤外線透過部材を使用する。前記ノブ211の内部に設置した円錐プリズム2の横側は近赤外線が透過する部材とし、それ以外の部分は、材質もしくは他の部材,塗装などで、近赤外線が内部に入射し迷光となることを防ぐ手だてを持たせる。照明装置5によって照射された近赤外線を含む光は、手指6
(図示せず)を透過し、前記ノブ211を透過して、円錐プリズム2で反射される。前記円錐プリズム2で反射された光は、反射板212でさらに反射し、撮像装置3で、結像,光電変換を経て画像データとなる。図20の例では、前記撮像装置3をドアのノブ内部に設置する方法をとったが、図21の例ではドア内部に設置することが出来、レンズの焦点距離を大きく無理の少ない光学系とすることが出来、さらに前記撮像装置3の大きさの制約が少なくなる効果がある。このようにして、前記画像データを認証に供することが出来る。本実施例では前記照明装置5を前記ノブ211の外部に設置してあるが、図15,図16,図17,図18と同様の照明方法を使用しても同様の効果が期待できる。
図22に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例で221が自動車や建家などのドアのノブである。ノブ221は、一部もしくは全部に近赤外線透過部材を使用する。前記ノブ221の内部に設置した円錐プリズム2の横側は、近赤外線が透過する部材とし、それ以外の部分は、材質もしくは他の部材,塗装などで、近赤外線が内部に入射し迷光となることを防ぐ手だてを持たせる。照明装置5によって照射された近赤外線を含む光は、手指6(図示せず)を透過し、前記ノブ221を透過して、円錐プリズム2で反射される。前記円錐プリズム2で反射された光は、撮像装置3で、結像,光電変換を経て画像データとなる。このようにして、前記画像データを認証に供することが出来る。本実施例では前記照明装置5を前記ノブ221の外部に設置してあるが、図15,図16,図17,図18と同様の照明方法を使用しても同様の効果が期待できる。
図23に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例で図1と同様の構成要素には同符号を付してある。本実施例では図20の実施例と同様、231が自動車や建家などのドアのノブである。ノブ231は一部もしくは全部に近赤外線透過部材を使用する。前記ノブ231の内部に設置した円錐プリズム2の横側は、近赤外線が透過する部材とし、それ以外の部分は、材質もしくは他の部材,塗装などで、近赤外線が内部に入射し迷光となることを防ぐ手だてを持たせる。照明装置5によって照射された近赤外線を含む光は、手指6(図示せず)を透過し、前記ノブ231を透過して、円錐プリズム2で反射される。前記円錐プリズム2で反射された光は、反射板232でさらに反射し、撮像装置3で、結像,光電変換を経て画像データとなる。図22の例では、前記撮像装置3をドアのノブ内部に設置する方法をとったが、図23の例ではドア内部に設置することが出来、レンズの焦点距離を大きく無理の少ない光学系とすることが出来、さらに前記撮像装置3の大きさの制約が少なくなる効果がある。このようにして前記画像データを認証に供することが出来る。本実施例では前記照明装置5を前記ノブ231の外部に設置してあるが、図15,図
16,図17,図18と同様の照明方法を使用しても同様の効果が期待できる。
本発明の個人認証装置の入力部の位置実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の一実施例の外観図。 本発明の個人認証装置の入力部の一実施例の説明図。 本発明の個人認証装置の入力部の一実施例の筒様部材説明図。 本発明の個人認証装置の入力部の一実施例の光学系説明図。 本発明の個人認証装置の入力部取り込み画像と従来画像。 本発明の個人認証装置の入力部の筒様部材の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の筒様部材の他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の筒様部材のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の照明装置の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の照明装置の他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の照明装置のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の照明装置のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部の他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。 本発明の個人認証装置の入力部のさらに他の一実施例。
符号の説明
1…筒様部材、2…円錐プリズム、3…撮像装置、5…照明装置、6…手指、7…手、10,11…撮影画像、51…LED。

Claims (6)

  1. 光を発光する発光手段と、
    形状が錘状を成す錘状手段と、
    前記発光手段から個人を介して錘状手段に入射した光を前記錘状手段の軸方向に変換する変換手段とを備え、
    変換された光に基づいて、前記個人を認証する個人認証装置。
  2. 請求項1において、
    前記錘状手段には、外周部に凸および/または凹が設けられたことを特徴とする個人認証装置。
  3. 生体透過光または生体反射光を撮像する生体情報撮像手段を備えた個人認証装置において、生体からの像を撮像装置で画像とする光学系に反射する錐状の手段を具備したことを特徴とする個人認証装置。
  4. 請求項3において生体からの像を撮像装置で画像にする光学系は、筒様の筐体内に設置され前記筐体は錐状の手段の周辺が光を透過するような材質で構成されることが特徴の個人認証装置。
  5. 生体透過光または生体反射光を撮像する生体情報撮像手段を備えた個人認証装置において、生体からの像を撮像装置で画像とする光学系に指の長手方向の像を円周像へと変換する手段を具備したことを特徴とする個人認証装置。
  6. 赤外光源部と、任意波長幅の光透過特性を持つ光フィルタと、生体情報を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段により血管パターンを取得し、前記取得データと登録データとの照合により個人を識別することを特徴とする、請求項3,4,5に記載の個人認証装置。
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Cited By (6)

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