JP2007236610A - 静脈認証装置及び静脈認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 静脈認証を簡単且つ小型な構成で低コストに実現し、認証時のユーザの心理的な負担を軽減し、端末デザイン設計の自由度を上げる。
【解決手段】
発光部７は近赤外光をユーザの所望の指１０の内部へ照射する。撮像部８は、その指の内部で近赤外光が拡散され該指１０から外部へ出射した近赤外光を撮像する。ジョグダイヤル６は、指１０の移動方向と移動量を検出する。携帯電話端末１は、静脈認証のための登録時には、ジョグダイヤル６にて検出された指１０の移動方向と移動量に基づいて、撮像部８の撮影タイミングを決定し、その撮影タイミングで撮像部８により撮影した指１０内部の静脈画像を参照用画像として登録する。そして、携帯電話端末１は、実際の静脈認証時には、撮影タイミングに応じて撮像部８で撮影された指１０内部の静脈パターンと、予め登録されている参照用の静脈パターンとのマッチングによりユーザの個人認証を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、特定使用者の静脈認証を行うための機能を備えた静脈認証装置、特定使用者の静脈認証を行うための静脈認証方法に関する。

従来より、例えば携帯電話端末やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯可能な携帯端末は、外出時などにおいて常に持ち歩くことを前提にして作られている。

また、これらの携帯端末は、外出先等で置き忘れられてしまうことも多く、また、最悪の場合盗難されることこともあり得る。このように、置き忘れられたり、盗難された場合、その携帯端末が不正に使用されたり、個人情報等が盗み見られたりする虞がある。さらに、近年は、いわゆる電子マネーサービスにおける決済機能を備えた携帯端末も製品化されている。したがって、このような電子マネーサービスの決済機能を備えた携帯端末が不正使用された場合には、金銭的な被害をも被ることになる。

ところで、従来の携帯端末には、例えば指紋認証により、正当なユーザ以外による不正使用を防止可能とした端末も既に存在している。但し、指の指紋の場合、例えば物体を手で持っり触ったりした場合に、その物体上には指紋が残ることがあり、当該物体上に残された正当ユーザの指紋が何らかの手法により複製されてしまうことも考えられる。このように、正当なユーザの指紋が複製されてしまった場合、携帯端末の不正使用が可能になる虞があり、上記指紋認証のセキュリティ性は必ずしも高いとは言い難いのが実状である。

一方で、近年は、銀行のＡＴＭ（現金自動預払機）端末において、従来の暗証番号による認証に加えて、例えば手の平や指の静脈の撮影画像を用いて個人を認証する技術が導入され、より高いセキュリティサービスが提供されている。

すなわち、手の平や指等の静脈は、一般に外部からは見えず、生体内部で三次元的に形成されているものであるため、上述の指紋などのように外部に露出しているものとは異なり、複製が非常に困難であるとされている。このため、静脈認証は、セキュリティ性の高い個人認証の手法として非常に有効であると言われている。

なお、例えば特開２００２−８３２９８号の公開特許公報（特許文献１）には、光源と撮像部を溝の両側に対向配置して非接触で指の静脈パターンを獲得するようになされた個人認証装置及び方法が開示されている。さらにこの公報には、指の輪郭を用いて静脈パターンの回転補正を行う技術も開示されている。

また、特開２００３−３３１２７２号の公開特許公報（特許文献２）には、光源と撮像装置を測定対象部位を挟んで対向配置させると共に、それら光源と撮像装置を測定対象部位の周囲に沿って回転させることで、測定対象部位の周囲に沿った３次元的な全周囲展開画像を撮影し、その撮影画像から得られた血管パターンに基づいて個人認証を行うようになされた認証方法及び認証装置が開示されている。さらにこの公報では、パターンの照合に際して、皮膚表面のパターンを基準として、画像の位置合わせを行う旨の技術も開示されている。

また、特開２００５−２５３９８９号の公開特許公報（特許文献３）には、ガイド部により指位置を決め、そのガイド部の両側又は片側から指への透過光を照射すると共にその透過光を撮像することで指の撮像パターンを得るようになされた個人認証装置が開示されている。さらにこの公報には、光源から指への光の照射領域を制限するための遮光手段を設けることも開示されている。

特開２００２−８３２９８号公報（図２） 特開２００３−３３１２７２号公報（図１） 特開２００５−２５３９８９号公報（図１）

上述したように、静脈認証は、指紋認証よりも高いセキュリティ性を備えている。このため、携帯端末にも静脈認証機能を搭載すれば、高額な電子商取引や電子マネー決済サービスを安全に提供可能になると考えられている。

しかしながら、上述した各公開特許公報に記載されているような静脈認証技術を携帯端末に適用することを考えた場合、以下に述べるような問題点がある。

先ず、特開２００２−８３２９８号の公開特許公報（特許文献１）に記載の技術の場合、光源と撮像部が溝の両側に対向配置される構造のため、装置全体が大きくなり、小型化が求められる携帯端末には不向きである。また、指等の回転により静脈パターンの回転補正を行うようになされているが、指等の実際の回転角が未知のままの状態で回転補正を行うようになされているため、計算量が大きくなり、低消費電力であることが求められる携帯端末には向かない。その他、当該公報中の図５の例は、複数の光源と撮像部の組み合わせが必要となるため、コストアップとなる。

また、特開２００３−３３１２７２号の公開特許公報（特許文献２）に記載の技術は、装置の小型化を実現し得ると同時に、信頼性の高い個人認証が実現可能であり、また認証時に正確な照合を行えるが、回転台の回転軸と撮影される指の回転軸を同一線上に合わせる必要があり、装置の構成上、携帯端末には必ずしも向いていない。

さらに、特開２００５−２５３９８９号の公開特許公報（特許文献３）に記載の技術は、遮光板やガイド溝が必要であり、構造が複雑になり、携帯端末には不向きであり、また、被写体のより広範囲を撮影するために、複数の光源を設けており、コスト高となる。

上述した従来の各静脈認証方式の場合、撮影された静脈パターンと、予め登録されている正当ユーザの静脈パターンとを比較することになるため、登録時と認証時とで指等の位置を正確に再現しなければならないが、正確な位置再現や指等の位置検出には大掛かりな構成が必要となり、その結果、小型化と製造コストの低減が難しくなっている。また、指等の位置を正確に再現しなければならないことは、ユーザ自身にとっても心理的に大きな負担となっている。さらに、従来の静脈認証方式では、認証時に指を置くためのガイド部分となる構成の形状が或る程度決められてしまうため、端末デザインの自由度が低下してしまっている。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、指紋認証よりも高いセキュリティ性を備えた静脈認証を簡単且つ小型な構成で低コストに実現し、また、認証時におけるユーザの心理的な負担を軽減し、端末デザイン設計の自由度を上げることも可能な静脈認証装置及び静脈認証方法を提供することを目的とする。

本発明の静脈認証装置は、少なくとも近赤外光をユーザの所望の指の内部へ照射する発光部と、その指の内部で近赤外光が拡散され当該指から外部へ出射した近赤外光を撮像する撮像部と、その指の移動方向と移動量を検出する移動検出部と、移動検出部により検出された移動方向と移動量に基づいて撮像部の撮影タイミングを決定する撮影タイミング決定部と、撮影タイミングに応じて撮像部により予め撮影された指内部の静脈画像を格納している画像登録部と、撮影タイミングに応じて撮像部により撮影された指内部の静脈画像と、画像登録部に予め登録されている指内部の静脈画像とを比較してユーザの個人認証を行う認証部とを有することにより、上述した課題を解決する。

また、本発明の静脈認証方法は、ユーザの指の移動方向と移動量を検出するステップと、近赤外光が指の内部で拡散され当該指から外部へ出射した近赤外光を撮像する撮影タイミングを、移動方向と移動量に基づいて決定するステップと、撮影タイミングに応じて予め撮影された指内部の静脈画像を登録しておくステップと、撮影タイミングに応じて撮影された指内部の静脈画像と、予め登録されている指内部の静脈画像とを比較してユーザの個人認証を行うステップとを有することにより、上述した課題を解決する。

すなわち、本発明によれば、指の移動方向と移動量を検出し、その検出された移動方向と移動量に基づいて、指の静脈画像を撮影するタイミングを決定している。言い換えると、指の移動方向と移動量に基づいて、指の静脈画像を撮影する位置を装置が自動的に決定している。

本発明によれば、指紋認証よりも高いセキュリティ性を備えた静脈認証によりユーザの個人認証を行っており、その認証の際に、指の移動方向と移動量を検出し、その検出された移動方向と移動量に基づいて指の静脈画像を撮影する撮影タイミングを自動的に決定しているため、登録時と認証時とでユーザの指の位置を再現するための構成等が不要となり、その結果、簡単且つ小型な構成で低コストに個人認証を実現でき、また、指の位置の再現をユーザに強要しないため、認証時におけるユーザの心理的な負担を軽減でき、さらに、指の位置を再現するための構成が不要であるため、端末デザイン設計の自由度を上げることも可能となっている。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

なお、以下の説明では、本発明の静脈認証装置及び静脈認証方法の一実施形態として、静脈認証機能を備えた携帯電話端末を例に挙げているが、勿論、ここで説明する内容はあくまで一例であり、本発明はこの例に限定されないことは言うまでもない。また、本実施形態では、いわゆるストレートタイプと折り畳みタイプの携帯電話端末を例に挙げているが、本発明はそれに限定されず、他のタイプの携帯電話端末にも適用可能である。

〔第１の実施形態の携帯電話端末外観〕
図１には第１の実施形態の携帯電話端末１の概略的な正面外観図を示し、図２には当該携帯電話端末１の概略的な外観斜視図を示す。

本実施形態の携帯電話端末１は、図１に示すように、筐体正面側に、例えば液晶デバイスにより構成されたディスプレイ部２や受話用のスピーカ４、テンキー等からなるキー操作部３、送話用のマイクロホン５等が設けられている。また、本実施形態の携帯電話端末１は、筐体の一側面部（図１，２の例では右側面部）に、ジョグダイヤル６と、少なくとも近赤外光を出射可能な発光部７と、少なくとも近赤外光を受光可能な撮像部８とが設けられている。

上記ジョグダイヤル６は、回転体（ダイヤル部）と、その回転体の回転方向及び回転角度を検出する回転検出部とを有しており、例えばポインティングデバイスとして携帯電話端末１に搭載されている。上記回転体は、その一部のみが上記筐体の右側面部から突出するように配設されており、当該筐体の右側面部に対して水平（並行）で且つ上記発光部７及び撮像部８が設けられている位置から上記回転体までに至る直線に対して略々直交する方向となされた回転軸を有している。なお、ジョグダイヤル６には、回転体の押下操作を検出可能なプッシュスイッチも設けられている。当該プッシュスイッチは、例えばメニュー選択時の決定指示などに用いられている。

上記発光部７は、それぞれ近赤外光を出射可能な複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなり、携帯電話端末１の筐体右側面に対して略々垂直方向へ上記近赤外光を出射するように配設されている。

上記撮像部８は、近赤外光を通過させそれ以外の可視光や紫外線を遮断する特性を備えたフィルタと、当該フィルタを通過した光を受光して画像信号に変換する撮像素子と、上記撮像素子の撮像面上に被写体像を結像させるためのレンズ系とを備え、それらレンズ系、フィルタ、撮像素子が一体化されて組み込まれている。また、当該撮像部８は、使用時にのみ当該携帯電話端末１の右側筐体内部から引き出され、非使用時には上記右側面筐体内部に収納可能となされている。

〔第１の実施形態の静脈認証時の使用例〕
図３には、第１の実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う際の使用例を示す。

本実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う場合には、図３に示すように、例えば右手の人差し指１０の親指側を携帯電話端末１の筐体右側面部に略々接触させると共に当該指１０の先端部分をジョグダイヤル６の回転体に接触させた状態で、当該右手全体を図中矢印Ａ方向（つまり筐体右側面部の長手方向）へ移動させる。すなわちこの場合、ユーザの人差し指１０は、筐体右側面部の長手方向（図中矢印Ａ方向）へ一次元的に移動すると同時に、ジョグダイヤル６の回転体を図中矢印Ｒ方向へ回転させることになる。言い換えると、上記ジョグダイヤル６の回転体は、当該右手全体の図中矢印Ａ方向への移動に連動して図中矢印Ｒ方向へ回転することになる。またこの場合において、本実施形態の携帯電話端末１の筐体右側側面部とジョグダイヤル６及び撮像部８は、ユーザが人差し指１０を移動させる際に、図中矢印Ａ方向への一次元的な移動方向から人差し指１０が外れるのを防ぐためのガイドとして作用している。

上述のように、ユーザの人差し指１０の一次元的な移動とジョグダイヤル６の回転がなされている時、当該ユーザの右手の人差し指１０の中程には、上記発光部７から出射された近赤外光が照射されることになる。ユーザの人差し指１０へ照射された近赤外光は、当該指１０の内部へ拡散し、その指１０の静脈内のヘモグロビンにより吸収される一方で、上記静脈以外の生体内部組織により散乱される。そして、上記人差し指１０内部の静脈以外の生体内部組織による散乱光は、当該人差し指１０の外部へ放出されることになる。つまり、当該指１０の外部へ放出された光は、上記指内部の静脈部分が影のように投影された状態の光となる。

一方この時の撮像部８のレンズ系には、上記指１０の外側へ放出された光、つまり上記指内部の静脈パターンが影のように投影された光が入射する。これにより、撮像部８では、上記指内部の静脈パターンを反映した画像が撮影されることになる。

〔第１の実施形態の静脈認証時の撮影タイミング〕
ここで、本実施形態の携帯電話端末１は、上記ジョグダイヤル６の操作信号に基づいて、上記撮影部８による静脈パターン画像を撮影する最適なタイミングを決定するようになされている。

図４を用いて、正当なユーザの指１０の静脈パターンを登録した時の撮影タイミングと、静脈認証時の撮影タイミングについて説明する。

先ず、正当なユーザの指１０の静脈パターンを登録する際、本実施形態の携帯電話端末１は、上記ジョグダイヤル６の操作信号に基づいて一定間隔毎に静脈パターン画像を撮影する。すなわち、ユーザの人差し指１０が筐体右側面部の長手方向へ一次元的に移動することで、ジョグダイヤル６の回転体が回転操作されたとき、本実施形態の携帯電話端末１は、当該ジョグダイヤル６の回転体の回転方向と回転角度のデータに基づいて、ユーザの指１０の移動方向と移動量を検出すると同時に、当該検出した移動方向と移動量に基づいて一定間隔毎に静脈パターン画像を撮影するための撮影タイミングを決定する。

ここで、正当なユーザの指１０の静脈パターン登録の際に、図４の（ａ）に示すように、指先端からの絶対位置が例えば４１ｍｍから６０ｍｍまでの間に１ｍｍ刻みで２０枚の画像を撮影したとする。

本実施形態の携帯電話端末１では、これら１ｍｍ刻みで撮影された２０枚の静脈パターンの画像のうち例えば２枚の画像を、後の静脈認証時に使用される参照用画像として、指の計測開始位置からの相対位置と対応させて内部メモリ等に記録（登録）する。なお、本実施形態では、例えば指先端からの絶対位置が４８ｍｍの位置で撮影された画像と、同じく絶対位置が５５ｍｍの画像の２枚、つまり撮影時の相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた２枚の画像を、上記参照用画像として登録したとする。

次に、実際に静脈認証が行われる場合、本実施形態の携帯電話端末１は、上記登録時と同様に、ジョグダイヤル６の操作信号に基づいて１ｍｍ刻みで静脈パターン画像を２０枚撮影し、その撮影により得られた画像のうち相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた二枚の画像の組の全てについて、先に登録されている２枚の参照用画像との間のパターンマッチングを行う。そして、本実施形態の携帯電話端末１は、上記相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた画像２枚の組の中に、上記先に登録されている２枚の参照用画像と一致する組があった時、認証ＯＫと判断する。

ここで、図４の例には、実際に静脈認証が二回行われ場合の例を挙げている。図４の（ｂ）に示す一回目の静脈認証の際には、指先端からの絶対位置が例えば４５ｍｍから６４ｍｍまでの間に１ｍｍ刻みで２０枚の画像を撮影し、当該撮影により得られた画像のうち相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた二枚の画像の組の全てについて、先に登録されている２枚の参照用画像との間のパターンマッチングを行う。図４の（ｃ）に示す二回目の静脈認証の際には、指先端からの絶対位置が例えば３８ｍｍから５７ｍｍまでの間に１ｍｍ刻みで２０枚の画像を撮影し、当該撮影により得られた画像のうち相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた二枚の画像の組の全てについて、先に登録されている２枚の参照用画像との間のパターンマッチングを行う。

このように、本実施形態では、上述のように１ｍｍ刻みで撮影した２０枚の画像の中から相対位置が７ｍｍ間隔だけ離れた二枚の画像の組を用いて静脈パターンのマッチングを行うようになされているため、仮に、上記ジョグダイヤル６の操作信号に基づく位置計測精度が±２ｍｍであったとした場合、従来の認証技術では指の合わせ精度が悪いために、二回の静脈認証共にマッチングがとれないが、本実施形態の携帯電話端末１では、二回ともマッチングをとることができることになる。

なお、上記発光部７は、撮像部８により撮影が行われている間、常時点灯する場合の他、上記撮影タイミングに合わせて点灯しても良い。

また、上述した参照用画像の登録と実際の静脈認証において、ユーザと端末１との間で認証開始及び終了のタイミングをインタラクティブに行えれば、よりユーザフレンドリであると言える。本実施形態の場合、携帯電話端末１の動作モードが静脈認証モードに設定されている状態で、ジョグダイヤル６に設けられているプッシュスイッチがユーザにより押下された時、認証開始の意思がユーザから端末１へ伝えられる。その他、携帯電話端末１は、静脈認証が終了した時に、画面表示やＬＥＤ点灯、ブザー音の出力、ＰＣＭ音声の出力、バイブレータの振動などにより、ユーザに認証終了を通知することも可能である。

また、第１の実施形態において、発光部７と撮像部８の位置関係は逆であっても良い。

〔第２の実施形態の携帯電話端末の外観〕
次に、図５には本発明の第２の実施形態の携帯電話端末１の概略的な外観斜視図を示す。なお、図４において、前述の図１，図２に示した構成要素と同一の機能を有するものには、図１，図２と同じ指示符号を付して、それらの説明は省略する。

この第２の実施形態の携帯電話端末１は、図５に示すように、第１，第２の筐体２１，２２が回転ヒンジ２３を介して連結された折り畳みタイプの携帯電話端末である。第１の筐体２１には、例え液晶デバイスにより構成されたディスプレイ部２等が設けられ、第２の筐体２２にはテンキー等からなるキー操作部３等が設けられている。また、第２の実施形態の携帯電話端末１は、第２の筐体２２のキー操作部３等が設けられている筐体主面側に、ジョグダイヤル６と、少なくとも近赤外光を出射可能な発光部７と、少なくとも近赤外光を受光可能な撮像部８とが設けられている。

この第２の実施形態の場合も前述同様に、ジョグダイヤル６は、回転体（ダイヤル部）と、その回転体の回転方向及び回転角度を検出する回転検出部とを有しており、例えばポインティングデバイスとして搭載されている。なお、第２の実施形態の場合、上記回転体は、その一部のみが上記第２の筐体２２の主面部から突出するように配設されており、当該第２の筐体２２の主面に対して水平で且つ当該主面の幅方向に対して並行方向となされた回転軸を有している。

上記発光部７と撮像部８は、第２の筐体２２の主面上で上記ジョグダイヤル６の回転体の回転軸に直交する線を挟むように、第２の筐体２２の主面上の幅方向の両端部に設けられると共に、互いに向き合うように配設されている。また、第２の筐体２２の主面上で上記発光部７と撮像部８を結ぶ線は、上記ジョグダイヤル６の回転体の回転軸からは離れた位置となされている。なお、これら発光部７と撮像部８は共に、使用時にのみ筐体内部から引き出され、非使用時には筐体内部に収納可能となされている。

〔第２の実施形態の静脈認証時の使用例〕
以下、上記図５に示した第２の実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う際の使用例を説明する。

この第２の実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う場合には、図５に示すように、例えば人差し指１０の手の平側（腹側）を第２の筐体２２の主面上に略々接触させると共に指１０の先端部分をジョグダイヤル６の回転体に接触させた状態で、当該手全体を図中矢印Ａ方向（つまり第２の筐体２２の長手方向）へ移動させる。すなわちこの場合、ユーザの人差し指１０は、第２の筐体２２の長手方向（図中矢印Ａ方向）へ一次元的に移動すると同時に、ジョグダイヤル６の回転体を図中矢印Ｒ１方向へ回転させることになる。またこの場合において、第２の筐体２２の主面部とジョグダイヤル６は、ユーザが人差し指１０を移動させる際に、図中矢印Ａ方向への一次元的な移動方向から人差し指が外れるのを防ぐためのガイドとして作用している。

上述のように、ユーザの人差し指１０の一次元的な移動とジョグダイヤル６の回転がなされている時、当該ユーザの人差し指１０の中程には、上記発光部７から出射された近赤外光が照射されることになる。そして、上記人差し指１０内部の静脈以外の生体内部組織による散乱光は、当該人差し指１０の外部へ放出され、撮像部８のレンズ系へ入射することになる。これにより、撮像部８では、上記指内部の静脈パターンを反映した画像が撮影されることになる。

なお、この第２の実施形態において、上記ジョグダイヤル６の操作信号に基づいて、上記撮影部８による静脈パターン画像を撮影する際のタイミングは、前述の第１の実施形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

この第２の実施形態の例においても、上述の第１の実施形態の場合と同様に、ユーザの静脈認証を行うことができる。

また、この第２の実施形態のような折り畳みタイプの携帯電話端末１の場合、例えば第１の筐体２１と第２の筐体２２を半分閉じた状態で静脈認証を行うようにすれば、外光を遮断することが可能となるため、認証精度をより高めることが可能となる。

また、第２の実施形態において、発光部７と撮像部８の位置関係は逆であっても良い。

〔第３の実施形態の携帯電話端末の外観〕
次に、図６には本発明の第３の実施形態の携帯電話端末１の概略的な外観斜視図を示す。なお、図６において、前述の図１，図２，図５に示した構成要素と同一の機能を有するものには、図１，図２，図５と同じ指示符号を付して、それらの説明は省略する。

この第３の実施形態の場合、ジョグダイヤル６の回転体は、第２の筐体２２の主面に対して水平で且つ当該主面の長手方向に対して並行方向となされた回転軸を有している。

また、第３の実施形態の場合、上記発光部７と撮像部８は、第２の筐体２２の主面上で上記ジョグダイヤル６の回転体の回転軸と一致する線を挟むように、第２の筐体２２の主面上の幅方向の両端部に設けられると共に、互いに向き合うように配設されている。また、第２の筐体２２の主面上で上記発光部７と撮像部８を結ぶ線は、上記ジョグダイヤル６の回転体からは離れた位置となされている。

また、第３の実施形態の場合、第２の筐体２２には、上記ジョグダイヤル６が配されている一方の端部に相対応した長手方向の他方の端部近傍に、静脈認証が行われる指の根本を置くための窪みを備えた支持台２４が設けられている。なお、上記支持台２４は、使用時にのみ筐体内部から引き出され、非使用時には筐体内部に収納可能となされている。

〔第３の実施形態の静脈認証時の使用例〕
以下、上記図６に示した第３の実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う際の使用例を説明する。

この第３の実施形態の携帯電話端末１において、指の静脈認証を行う場合には、図６に示すように、例えば人差し指１０の手の平側（腹側）を第２の筐体２２の主面上に略々接触させると共に指１０の先端部分をジョグダイヤル６の回転体に接触させ、さらに上記支持台２４に指１０の根本を置いた状態で、ジョグダイヤル６の回転体を図中矢印Ｒ２方向へ回転させる。すなわちこの場合、ユーザの人差し指１０は、ジョグダイヤル６の回転体の図中矢印Ｒ２方向への回転に伴って回転することになる。またこの場合において、第２の筐体２２の主面部とジョグダイヤル６、及び支持台２４は、ユーザが人差し指１０を回転させる際に、その位置がずれるのを防ぐためのガイドとして作用している。

上述のように、ユーザの人差し指１０によりジョグダイヤル６の回転がなされている時、当該ユーザの人差し指１０の中程には、上記発光部７から出射された近赤外光が照射されることになる。そして、上記人差し指１０内部の静脈以外の生体内部組織による散乱光は、当該人差し指１０の外部へ放出され、撮像部８のレンズ系へ入射することになる。これにより、撮像部８は、上記指内部の静脈パターンを反映した画像を撮影することができる。すなわち、この第３の実施形態の場合、ジョグダイヤル６の回転操作に伴って、ユーザの人差し指１０が図中矢印Ｒ２方向へ回転移動した時、携帯電話端末１は、当該ジョグダイヤル６の回転体の回転方向と回転角度のデータに基づいて、ユーザの指１０の回転移動方向と回転移動量を検出すると同時に、当該検出した回転移動方向と回転移動量に基づいて一定間隔毎の撮影タイミングを決定し、その撮影タイミングに応じて指の静脈パターン画像を撮影する。

なお、この第３の実施形態において、上記ジョグダイヤル６の回転方向と回転角度のデータに基づいて、上記撮影部８による静脈パターン画像を撮影する際のタイミングは前述の第１，第２の実施形態の場合と略々同様であるが、各撮影タイミングにて撮影される静脈パターンの画像は指１０を上記矢印Ｒ２方向に回転移動させた時の静脈パターンの画像となる。

この第３の実施形態の例においても、上述の第１，図２の実施形態の場合と同様に、上記撮影により得られた静脈パターンの画像と、予め登録しておいた参照用画像とのマッチングを行うことにより、ユーザの静脈認証を行うことができる。

〔携帯電話端末の概略的な内部構成〕
図７には、上述した静脈認証機能を備えた本発明の実施形態の携帯電話端末１の概略的な内部構成を示す。

通信アンテナ５２は、例えば内蔵アンテナであり、通話やパケット通信のための信号電波の送受信を行う。通信回路５１は、送受信信号の周波数変換、変調と復調等を行う。なお、パケット通信により送受信されるデータは、電子メールデータ、動画像や静止画の画像データ、音声データ、ＨＴＭＬ（Hyper Text Markup Language）データ、プログラムデータ、その他の各種データである。ここで、上記通信アンテナ５２及び通信回路５１の受信データが通話音声のデータである場合、その通話音声のデータはデータラインを介して音声処理部６２へ送られ、それ以外の受信データは一旦、制御部５０へ送られて処理された後、必要に応じて当該制御部５０から各部へ送られる。

音声処理部６２は、上記通信アンテナ５２及び通信回路５１から通話音声の受信データが供給された時には、当該通話音声の受信データを復号化し、その復号化後の通話音声データをデータラインを介してスピーカ６０へ送る。

スピーカ６０は、携帯電話端末１に設けられている受話用のスピーカ４やリンガ（着信音）、音楽再生、アラーム音出力用のスピーカであり、ディジタル／アナログ変換器と増幅器を含み、通話音声やリンガ音，再生音楽のデータを、ディジタル／アナログ変換及び増幅した後、出力する。これにより、通話音声やリンガ音，再生音楽が得られることになる。

マイクロホン６１は、送話用のマイクロホン５であり、アナログ／ディジタル変換器と増幅器を含む。このマイクロホン６１を介して入力された通話音声信号は、増幅器により所定のレベルに増幅された後、アナログ／ディジタル変換器によりディジタル音声データに変換され、データラインを介して音声処理部６２へ送られて符号化された後、データラインを介して通信回路５１へ送られて変調、周波数変換等の各種処理を受け、通信アンテナ５２から送信される。

表示部５３は、液晶等からなる前記ディスプレイ部２とそのディスプレイ部２を駆動するためのディスプレイ駆動回路とからなる。ディスプレイ駆動回路は、画像処理部６３から供給された画像信号に基づいて、上記ディスプレイ部２を駆動する。これにより、ディスプレイ部２には、画像や文字等が表示される。

キー操作部５４は、前述した携帯電話端末１の筐体上に設けられているキー操作部３と、各キーの操作に応じた操作信号を発生する操作信号発生器とからなる。

ポインティングデバイス部５５は、前述したジョグダイヤル６であり、回転体（ダイヤル部）と回転検出部、プッシュスイッチ等からなる。なお、本発明において、静脈認証時に上記指の移動を検出するためのデバイスとしては、上記ジョグダイヤル６の他に、静電容量の変化を検出することで例えば指の接触を検知する接触検知部と、その接触している指等が移動した時の座標変化を検知する座標変化検知部とを有し、上記座標の変化により指等の移動方向と移動量を検出するような、いわゆる静電容量検出型のポインティングデバイスを用いることも可能である。すなわち、当該静電容量検出型のポインティングデバイスの一次元方向検出機能を用いて、指の一次元的な移動方向と移動量を検出し、それら移動方向と移動量から指の位置検出を行うようにしても良い。

撮像部６６は、前述した携帯電話端末１の筐体に設けられている静脈認証用の撮像部８であり、撮像素子と結像用光学系、近赤外線を透過するフィルタなどにより構成されている。撮像制御部６５は、制御部５０による制御の元、上記撮像部６６における撮像動作の制御等を行う。なお、撮像部６６は、一般的な写真撮影を行う機能を備えていても良い。

発光部６８は、前述した携帯電話端末１の筐体に設けられている近赤外光の発光部７である。発光制御部６７は、制御部５０による制御の元、上記発光部６７における発光動作の制御等を行う。なお、発光部６８は、着信ＬＥＤや表示部５３のバックライト用ＬＥＤ、各キーの照明用ＬＥＤを含んでいても良い。

画像処理部６３は、表示部５３に表示される画像の処理を行う。また、画像処理部６３は、制御部５０による制御の元で内蔵メモリから読み出された圧縮符号化されている画像データや、インターネット等を介して取得した画像データ等を伸張復号化等し、その伸張復号後の画像データをデータラインを介して表示部５３へ送って表示させる。

認証処理部６４は、当該携帯電話端末１が静脈認証モードに設定されている時に、撮像部６６にて撮影され画像処理部６３にて適切な画像処理が施された撮影画像情報から、ユーザ固有の生体パターン（すなわち指の静脈パターン）を抽出し、当該抽出した静脈パターンと、メモリ部５６に予め登録されている正当なユーザの静脈パターンとを比較することにより、ユーザの認証を行う。そして、その認証結果の情報は、制御部５０に送られることになる。

メモリ部５６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭは、ＯＳ（Operating System）、制御部５０が各部を制御するための制御プログラムコード、各種の初期設定値、フォントデータ、仮名漢字変換や予測変換に用いられる辞書データ、着信音やキー操作音等の音データ、本実施形態にかかる静脈認証の制御プログラムコード、その他、当該端末に搭載される各種のアプリケーション用のプログラムコード、当該端末の機器識別情報（ＩＤ）などを記憶している。このＲＯＭは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（NAND-type flash memory）或いはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）のような書き換え可能なＲＯＭを含み、電子メールデータ、電話帳や電子メールアドレス帳のデータ、スケジュール帳のデータ、通信履歴等の様々なデータ、ユーザ辞書データ、静止画や動画データ、キー操作音等の音データ、本実施形態にかかる静脈認証時に使用される正当ユーザの登録静脈パターン情報、その他、各種のユーザ設定値等を保存することも可能となされている。ＲＡＭは、制御部５０が各種のデータ処理を行う際の作業領域として、随時データを格納する。

制御部５０は、ＣＰＵからなり、メモリ部５６に記憶されているＯＳや各種プログラムに基づいて、当該端末の様々な制御、本実施形態にかかる静脈認証時の制御等を行う。特に本実施形態の場合、制御部５０は、ポインティングデバイス部５５から供給された検出信号から指の位置を計測し、その位置の情報に基づいて、先述した撮影タイミングを決定し、その情報を撮像制御部６５に送る。これにより、撮像制御部６５は、前述した撮影タイミングに応じた撮影を撮像部６６に行わせることができるようになる。

その他、図７には図示を省略しているが、本実施形態の端末は、外部メモリインターフェース、外部ケーブル用コネクタ、赤外線通信機能、電子財布機能、バイブレータ、バッテリ、電力制御機能、通常のカメラ機能など、一般的な携帯電話端末が備えている各構成要素についても備えている。なお、それら一般的な携帯電話端末が備えている回路構成やその他の構成の説明については省略する。

〔静脈認証時の制御フロー〕
図８には、本実施形態の携帯電話端末１が静脈認証モードになされている時の上記制御部５０による制御動作のフローチャートを示す。

図８において、静脈認証モードが起動すると、制御部５０は、ステップＳ１１の処理として、ポインティングデバイス部５５が操作されたか否か、つまり、ユーザの指が前述したように一次元方向や回転方向に移動することによりポインティングデバイス部５５が操作されたか否か判定し、ポインティングデバイス部５５が操作されたと判定した時、ステップＳ１２へ処理を進める。

ステップＳ１２の処理に進むと、制御部５０は、ポインティングデバイス部５５の操作信号に基づいて、ユーザの指がどの程度移動したかを計測し、その移動計測情報に基づいて前述の撮影タイミングを決定する。

そして、制御部５０は、ステップＳ１３の処理として、上記ステップＳ１２で決定した撮影タイミングで撮像部６６による撮影を行わせるように、撮像制御部６５を制御する。

次に、制御部５０は、上述した撮影タイミングにより撮影が行われ、前述したように例えば２０枚等の所定の枚数の撮影が行われたか否か判定し、所定枚数の撮影が行われていない間はステップＳ１１へ処理を戻し、一方、所定枚数の撮影が行われたと判定した場合には、ステップＳ１５へ処理を進める。

ステップＳ１５の処理に進むと、制御部５０は、上記所定枚数の画像の中から前述したように相対位置が所定間隔だけ離れた２枚の画像を順次抽出し、それら抽出した２枚の画像と、メモリ部５６に予め登録されている参照用画像とを、静脈認証部６４へ送る。これにより、静脈認証部６４では、それら画像のパターンマッチングによる静脈認証処理が実行される。

次に、制御部５０は、ステップＳ１６へ進み、上記静脈認証部６４による静脈認証結果に応じた処理を行う。すなわち、認証ＯＫならばその旨を前述の表示や音などを通じてユーザに知らせると共に、例えば当該携帯電話端末１の電子マネー機能等、認証が必要な機能を使用可能にするなどの処理を行う。一方、認証ＮＧならばその旨を前述の表示や音などを通じてユーザに知らせると共に、当該携帯電話端末１の電子マネー機能等、認証が必要な機能を使用不可にするなどの処理を行う。

〔まとめ〕
以上説明したように、本実施形態の携帯電話端末１によれば、指紋認証よりも高いセキュリティ性を備えた静脈認証を行え、また、当該静脈認証の際には、筐体とポインティングデバイスをユーザの指のガイドとして使用すると共に、ポインティングデバイス部５５の操作信号に応じてユーザの指の位置や回転を計測し、当該指の位置や回転に応じて、撮像部６６の撮像タイミングを決定して撮影された指の内部静脈パターンの画像により個人認証を行うようになされているため、指の位置再現のために大掛かりな構成を設ける必要がなく、簡単且つ小型な構成で低コストに個人認証を実現できる。また、本実施形態によれば、撮影時の指の動く速度が変化したとしても、指の計測開始位置からの相対位置の精度は装置設計時の設計精度に一致し、設計時の設計精度が略々正確に再現される。すなわち本実施形態によれば、例えば指の計測開始位置からの相対位置の精度が高く取れることから、登録時の記録データ量を減らしたとしても、認証時の認証精度を十分に確保することが可能である。

また、本実施形態の携帯電話端末１によれば、静脈認証時に、ユーザはジョグダイヤル６等のポインティングデバイスを指で回転させる等の単純な操作を繰り返すのみで良く、登録時と認証時の指の位置を再現させるなどのような意識集中を必要とする特別な操作を行わなくても良いため、認証時におけるユーザの心理的な負担も軽減できる。

さらに、本実施形態によれば、静脈認証の際に指の位置再現を行うような特別な構成を設ける必要が無いため、端末デザイン設計の自由度が大きくなる。

なお、上述した各実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。

本発明は上述した各実施形態に挙げた携帯電話端末に限定されず、ＰＤＡ、カーナビゲーションシステムやＡＶ機器のリモートコントローラ等、様々な携帯端末にも適用可能である。

本発明の第１の実施形態の携帯電話端末の概略的な正面外観図である。 本発明の第１の実施形態の携帯電話端末の概略的な外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態の携帯電話端末における静脈認証時の使用例の説明に用いる図である。 静脈認証に用いる参照用画像の登録と、実際の静脈認証時の撮影タイミングの説明に用いる図である。 本発明の第２の実施形態の携帯電話端末の概略的な外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態の携帯電話端末の概略的な外観斜視図である。 本発明の各実施形態の携帯電話端末の概略的な内部回路構成を示すブロック図である。 本実施形態の携帯電話端末が静脈認証モードになされており、静脈認証を実行する際の制御部による制御動作のフローチャートである。

符号の説明

１ 携帯電話端末、２ ディスプレイ部、３ キー操作部、４，６０ 受話用のスピーカ、５，６１ 送話用のマイクロホン、７，６８ 発光部、８，６６ 撮像部、１０ ユーザの指、２１ 第１の筐体、２２ 第２の筐体、２３ 回転ヒンジ、２４ 指の支持台、５０ 制御部、５１ 通信回路、５２ 通信用のアンテナ、５３ 表示部、５４ キー操作部、５５ ポインティングデバイス部５５、５６ メモリ部、６２ 音声信号処理部、６３ 画像信号処理部、６４ 認証処理部、６５ 撮像制御部、６７ 発光制御部

Claims (8)

1. 少なくとも近赤外光をユーザの所望の指の内部へ照射する発光部と、
   上記指の内部で上記近赤外光が拡散され当該指から外部へ出射した近赤外光を撮像する撮像部と、
   上記指の移動方向と移動量を検出する移動検出部と、
   上記移動検出部により検出された移動方向と移動量に基づいて、上記撮像部の撮影タイミングを決定する撮影タイミング決定部と、
   上記撮影タイミングに応じて上記撮像部により予め撮影された上記指内部の静脈画像を格納している画像登録部と、
   上記撮影タイミングに応じて上記撮像部により撮影された上記指内部の静脈画像と、上記画像登録部に予め登録されている指内部の静脈画像とを比較してユーザの個人認証を行う認証部と、
   を有することを特徴とする静脈認証装置。
2. 請求項１記載の静脈認証装置であって、
   上記撮影タイミング決定部は、上記移動検出部により検出された移動方向と移動量に基づいて一定間隔毎の撮影タイミングを決定し、
   上記画像登録部は、上記一定間隔毎の撮影タイミングに応じて上記撮像部により予め撮影された上記指内部の複数の静脈画像のうち、所定の相対間隔の撮影タイミングにて撮影された少なくとも二枚の静脈画像を格納しており、
   上記認証部は、上記一定間隔毎の撮影タイミングに応じて上記撮像部により撮影された上記指内部の複数の静脈画像のうち、所定の相対間隔の撮影タイミングにて撮影された少なくとも二枚の静脈画像と、上記画像登録部に予め登録されている上記少なくとも二枚の静脈画像とを比較してユーザの個人認証を行うことを特徴とする静脈認証装置。
3. 請求項１記載の静脈認証装置であって、
   上記移動検出部は、回転体と、当該回転体の回転方向及び回転角度を検出する回転検出部とを少なくとも有するダイヤル型のポインティングデバイスからなることを特徴とする静脈認証装置。
4. 請求項３記載の静脈認証装置であって、
   発光部及び撮像部と移動検出部は同一の装置筐体面上に配置され、且つ、発光部及び撮像部の配設位置と上記移動検出部の回転体の配設位置とは略々一次元方向に並んで位置し、
   上記移動検出部の回転体は、上記同一の装置筐体面に対して一部のみが突出して配設されると共に、上記同一の装置筐体面に対して水平方向で且つ上記発光部及び撮像部の配設位置から当該回転体までに至る直線に対して略々直交する方向となされた回転軸を有していることを特徴とする静脈認証装置。
5. 請求項３記載の静脈認証装置であって、
   発光部及び撮像部と移動検出部は同一の装置筐体面上に配置され、
   上記発光部と撮像部は、上記同一の装置筐体面上で上記移動検出部の回転体の回転軸に直交する線を挟むように設けられると共に互いに向き合うように配設されており、
   上記移動検出部の回転体は、上記同一の装置筐体面に対して一部のみが突出して配設され、上記同一の装置筐体面に対して水平方向で且つ上記発光部及び撮像部を結ぶ線に対して略々並行する方向となされた回転軸を有していることを特徴とする静脈認証装置。
6. 請求項３記載の静脈認証装置であって、
   発光部及び撮像部と移動検出部は同一の装置筐体面上に配置され、
   上記発光部と撮像部は、上記同一の装置筐体面上で上記移動検出部の回転体の回転軸に一致する線を挟むように設けられると共に互いに向き合うように配設されており、
   上記移動検出部の回転体は、上記同一の装置筐体面に対して一部のみが突出して配設されると共に、上記同一の装置筐体面に対して水平方向で且つ上記発光部及び撮像部を結ぶ線に対して略々直交する方向となされた回転軸を有していることを特徴とする静脈認証装置。
7. 請求項１記載の静脈認証装置であって、
   上記移動検出部は、静電容量の変化を検出することで物体の接触を検知する接触検知部と、その検知された物体が接触した状態で移動した時の座標変化を検知する座標変化検知部とを有し、上記座標の変化により物体の移動方向と移動量を検出する、静電容量検出型のポインティングデバイスからなることを特徴とする静脈認証装置。
8. ユーザの所望の指の移動方向と移動量を移動検出部により検出するステップと、
   発光部からの近赤外光が上記指の内部で拡散され当該指から外部へ出射した近赤外光を撮像部が撮像する際の撮影タイミングを、上記移動検出部により検出された移動方向と移動量に基づいて撮影タイミング決定部が決定するステップと、
   上記撮影タイミングに応じて上記撮像部により予め撮影された上記指内部の静脈画像を画像登録部に登録しておくステップと、
   上記撮影タイミングに応じて上記撮像部により撮影された上記指内部の静脈画像と、上記画像登録部に予め登録されている指内部の静脈画像とを、認証部が比較してユーザの個人認証を行うステップと、
   を有することを特徴とする静脈認証方法。

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