JP2008009821A - 指紋認証方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤判断のおそれが少ない生体認証を付加した指紋認証方法と指紋認証装置を提供する。
【解決手段】生体情報演算部５Ａで生体反応が無いと判定されたときに、指紋情報照合演算部３Ａは、指紋入力部１から入力された指紋像をその繰り返えして入力された回数（“なりすまし”が試みられた回数）と共に否認指紋情報記憶部７に記憶する。一方、生体情報演算部５Ａでは、生体検出部４Ａの検出信号に基づいて生体反応の有無を判定する処理を、否認指紋情報記憶部７に記憶された回数に応じて行う。これにより、“なりすまし”行為の回数に応じて生体検出処理が繰り返して行われるので、生体認証判定の精度を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、指紋によって個人を特定する指紋認証方法と装置、特に入力された指紋像が生体から得られたものであることを確認要素として組み入れた指紋認証方法と装置に関するものである。

図２は、下記特許文献１に記載された従来の個人特定照合装置の構成図である。
この個人特定照合装置は、指紋認証に生体認証を付加したもので、図２（ａ）に示すように、個人を特定照合するための情報として指紋像を入力する指紋入力部１と、予めメモリに登録された指紋情報照合用データ２と、入力された指紋像を照合用データと照合して登録された指紋に該当するものがあるか否かを調べる指紋情報照合演算部３を有している。更に、この個人特定照合装置は、指紋をコピーした人工指や切断された指等による“なりすまし”を防止するために、入力された指紋像を有する指が生きた指であるか否かを判定するための生体検出部４と生体情報演算部５を有している。生体情報演算部５の判定結果は指紋情報照合演算部３に与えられ、指紋像の照合結果と生体情報の判定結果による総合結論が、照合結果出力部６から出力されるようになっている。

生体検出部４は、図２（ｂ）に示すように、指紋像を採取するためのプリズムのやや手前に設置された発光ダイオード等の光源と、受光用ホトダイオード等のセンサで構成されている。即ち、プリズムの面に指先の指紋面を押し当てたときに、指の第２関節の腹面が位置する場所に、光源とセンサが１０〜１４ｍｍの間隔で並べられている。生体検出部４は、光源からパルス状の可視光〜遠赤外光を異なるレベルで２回出力し、被検体を通過・散乱してセンサに入射された光のレベル差を検出するものである。被検体を通過した光のレベル差は、被検体中の酸素濃度に関係しており、生体検出部４で検出されたレベル差は、生体情報演算部５に与えられ、平均値が求められて正確な酸素濃度が演算され、生体であるか否かの判定が行われるようになっている。

特開平７−３０８３０８号公報

しかしながら、前記個人特定照合装置では、指紋像の照合と生体情報の判定を独立した構成で行うようにしているので、装置が大型化・複雑化すると共に、“なりすまし”を完全に防止することが困難であった。また、指紋認証が正しく行われても、生体情報の検出誤差等によって生体検出が正しく行われない場合、“真”の個人特定照合を“なりすまし”と誤判断してしまうという問題があった。

本発明は、生体認証を付加した誤判断のおそれが少ない指紋認証方法と指紋認証装置を提供することを目的としている。

本発明の指紋認証方法は、可視光を指紋面載置部に照射し、該指紋面載置部からの反射によって指接触状態を光学的に検出して指紋像を入力する指紋入力処理と、前記指紋面載置部に接触された指に近赤外光を照射して該指の内部で散乱されて出力される近赤外光に基づいて生体反応を検出する処理を、否認指紋情報記憶部に記憶された回数に応じて繰り返して行う生体検出処理と、前記生体検出処理で生体反応が検出されたときに、前記入力された指紋像を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、生体反応が検出されないときには、その生体反応が検出されない指紋像が繰り返えして入力された回数と共にその指紋像を前記否認指紋情報記憶部に記憶する指紋照合処理とを行うことを特徴としている。

本発明では、生体検出処理で生体反応が検出されないときに、入力された指紋像をその繰り返えして入力された回数（“なりすまし”が試みられた回数）と共に否認指紋情報記憶部に記憶し、生体検出処理では、生体反応の検出処理をこの否認指紋情報記憶部に記憶された回数に応じて繰り返して行うようにしている。これにより、“なりすまし”行為の回数に応じて生体検出処理が繰り返して行われるので、生体認証判定の精度を向上することができるという効果がある。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例１を示す指紋認証装置の構成図であり、図２（ａ）中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この指紋認証装置は、指紋認証機能に生体認証機能を付加したもので、図２（ａ）と同様の指紋入力部１、指紋情報照合用データ２及び照合結果出力部６と、若干機能を変更した生体検出部４Ａ及び生体情報演算部５Ｂに、新たに否認指紋情報記憶部７を設けたものである。指紋入力部１は、個人を特定照合するための情報として指紋像を入力するもので、指紋情報照合用データ２は、予め個人の指紋情報をメモリに登録したものである。

生体検出部４Ａは、入力された指紋像を有する指が生きた指であるか否かの生体反応を検出するものである。生体検出部４Ａは、例えば、光源からパルス状の近赤外光を異なるレベルで２回ずつ出力し、被検体である指の中（特に静脈）を通過・散乱してセンサに入射された光のレベル差を検出するようになっている。

被検体を通過した光のレベル差は、被検体（静脈の血液）の酸素濃度に関係しているので、生体情報演算部５Ａは、生体検出部４Ａで検出されたレベル差の平均を算出し、このレベル差で示される酸素濃度、即ち、血液の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの割合を検知することよって生体であるか否かを判定するものである。判定結果は指紋情報照合演算部３Ａに与えられる。なお、生体情報演算部５Ａは、この演算判定処理を行うときに否認指紋情報記憶部７に記憶された否認回数を参照し、否認回数に応じた回数だけ同一の生体反応検出と判定処理を繰り返して行うようになっている。

指紋情報照合演算部３Ａは、指紋入力部１に入力された指紋像を指紋情報照合用データ２と照合して、登録された指紋に該当するものがあるか否かを調べると共に、生体情報演算部５Ａから与えられる判定結果に基づいて総合結論を生成するものである。即ち、指紋情報照合演算部３Ａは、生体情報演算部５Ａから生体であるとの判定結果が与えられたときに、入力された指紋像が登録された指紋に該当するものであるか否かを判定し、登録された指紋に該当していれば照合結果出力部６に、“認定”の判定結果を出力するようになっている。一方、入力された指紋像が登録されていない生体である場合は、“否認”と判定される。また、生体でない場合は、入力された指紋像が登録された指紋であるか否かに拘らず、“生体否認”と判定される。

指紋情報照合演算部３Ａによって“否認”または“生体否認”と判定されたときには、照合結果出力部６から拒絶の旨の出力が行われる。更に“生体否認”の場合には、指紋情報照合演算部３Ａは、否認指紋情報記憶部７に、その入力された指紋像を記憶させると共に、連続して生体否認された回数を記憶させるようにしている。

図３は、図１中の検出部の説明図である。
この検出部は、図１における指紋入力部１と生体検出部４Ａに対応する検出部で、指紋像を採取するためのプリズム１１と、このプリズム１１を通して指の指紋部に白色光を照射する光源１２と、指紋部で反射されプリズム１１から出力される反射光を検出するＣＣＤ（電荷結合素子）やシリコン・ダイオード等のセンサ１３を有している。更に、この検出部は、生体反応検出のために、指の中の静脈に近赤外光を照射する光源１４を有している。静脈中の血液で散乱された近赤外光は、指紋像検出用と同じセンサ１３に入力され、このセンサ１３によって光のレベル差を検出するようになっている。

次に動作を説明する。
図３に示すように、被検者の指先がプリズム１１の表面に接触されると、光源１２から白色光が照射される。指先の指紋部で反射されプリズム１１から出力された反射光は、センサ１３で検出され、図１中の指紋入力部１から指紋像として指紋情報照合演算部３に与えられる。

更に、検出部の光源１４から、近赤外光が被検者の指に向かって出力される。近赤外光は、指の中に入り静脈の血液等によって散乱され、その散乱光がセンサ１３で検出される。センサ１３で検出された近赤外光のレベル差の情報は、図１中の生体検出部４Ａから生体情報演算部５Ａに与えられる。

生体情報演算部５Ａは、生体検出部４Ａで検出されたレベル差の平均を算出し、このレベル差で示される酸素濃度、即ち、血液の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの割合を演算することより、生体であるか否かを判定する。判定結果は指紋情報照合演算部３Ａに与えられる。なお、生体情報演算部５Ａは、演算判定処理のときに否認指紋情報記憶部７に記憶された否認回数を参照し、否認回数に応じた回数だけ同一の演算判定処理を繰り返して行う。

指紋情報照合演算部３Ａは、生体情報演算部５Ａから生体であるとの判定結果が与えられたときに、指紋入力部１から入力された指紋像を、指紋情報照合用データ２と照合し、登録された指紋に該当するものであるか否かを判定する。指紋情報照合演算部３Ａは、入力された指紋像が登録されたものであれば照合結果出力部６に、“認定”の判定結果を出力するようになっている。また、入力された指紋像が登録されていなければ、指紋情報照合演算部３Ａは、“否認”の判定結果を出力する。

一方、生体情報演算部５Ａから生体でないとの判定結果が与えられた場合、指紋情報照合演算部３Ａは“生体否認”と判定し、照合結果出力部６にその判定結果を出力する。更に、指紋情報照合演算部３Ａは、否認指紋情報記憶部７に、指紋入力部１から入力された指紋像を記憶されると共に、連続して生体否認された回数を記憶させる。

以上のように、この実施例１の指紋認証装置は、生体認証で否認された指紋像とその否認回数を記憶する否認指紋情報記憶部７を設けると共に、生体であるか否かを判定する演算処理を否認回数に応じて繰り返して行う生体情報演算部５Ａを有している。これにより、否認回数に応じて生体認証を繰り返して行うので、生体認証を付加した誤判断のおそれが少ない指紋認証を行うことができるという利点がある。

図４は、本発明の実施例２を示す検出部の説明図である。
この検出部は、図３と同様に、図１における指紋入力部１と生体検出部４Ａに対応する検出部で、指紋像を採取するためのプリズム１１と、このプリズム１１を通して指に波長５６０ｎｍを中心とする広帯域スペクトルを有する白色光を照射する光源１５（例えば、白色発光ダイオード）と、プリズム１１から出力される白色光を制御バイアス電圧によって波長の検出感度を切り替えて検出できるセンサ１６（例えば、シリコンＰＩＮダイオードを用いた受光素子）を有している。

センサ１６は、ＰＩＮジャンクションの空乏層の幅を制御バイアス電圧で制御することにより、検出感度ピーク波長を６８０ｎｍ以上の赤色から近赤外線領域と、６００ｎｍ以下の青緑色領域に切り替えることができるものである。

この検出部では、指紋像を採取するときは、制御バイアス電圧によってセンサ１６の検出感度ピーク波長を６００ｎｍ以下に設定する。また、生体情報を検出するときには、制御バイアス電圧によってセンサ１６の検出感度ピーク波長を６８０ｎｍ以上に設定する。このとき、光源１５は、指紋像の採取用と生体情報の検出用に、共通に使用される。

以上のように、この実施例２の検出部は、指紋像の採取と生体情報の検出に共通の白色の光源１５を使用すると共に、検出感度ピーク波長を切り替えることができるセンサ１６を使用しているので、構成機器を削減することができるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（ａ） 生体検出部４と生体情報演算部６による生体反応の検出方法は、例示した方法に限定されない。例えば、血液によって散乱された近赤外光のスペクトル分布に基づいて酸化ヘモグロビンの割合を検出するものでも良い。
（ｂ） 指紋入力部１では、図３に示すようにプリズム１１を指紋面載置部として使用しているが、効率よく指紋を読み取ることができるものであれば、どのような方式のものでも良い。

本発明の実施例１を示す指紋認証装置の構成図である。 従来の個人特定照合装置の構成図である。 図１中の検出部の説明図である。 本発明の実施例２を示す検出部の説明図である。

符号の説明

１ 指紋入力部
２ 指紋情報照合用データ
３Ａ 指紋情報照合演算部
４Ａ 生体検出部
５Ａ 生体情報演算部
６ 照合結果出力部
７ 否認指紋情報記憶部
１１ プリズム
１２，１４，１５ 光源
１３，１６ センサ

Claims (6)

1. 可視光を指紋面載置部に照射し、該指紋面載置部からの反射によって指接触状態を光学的に検出して指紋像を入力する指紋入力処理と、
   前記指紋面載置部に接触された指に近赤外光を照射して該指の内部で散乱されて出力される近赤外光に基づいて生体反応を検出する処理を、否認指紋情報記憶部に記憶された回数に応じて繰り返して行う生体検出処理と、
   前記生体検出処理で生体反応が検出されたときに、前記入力された指紋像を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、生体反応が検出されないときには、その生体反応が検出されない指紋像が繰り返えして入力された回数と共にその指紋像を前記否認指紋情報記憶部に記憶する指紋照合処理とを、
   行うことを特徴とする指紋認証方法。
2. 前記可視光と前記近赤外光はそれぞれ別の光源から照射し、該可視光の反射と該近赤外光の散乱を共通のセンサで検出することを特徴とする請求項１記載の指紋認証方法。
3. 前記可視光と前記近赤外光は広帯域のスペクトルを有する共通の白色発光ダイオードから照射し、該可視光の反射と該近赤外光の散乱は制御バイアス電圧によって波長の検出感度の切り替えが可能なシリコンＰＩＮダイオードを用いた共通のセンサで検出することを特徴とする請求項１記載の指紋認証方法。
4. 可視光を指紋面載置箇所に照射し、該指紋面載置箇所からの反射によって指接触状態を光学的に検出して指紋像を入力する指紋入力部と、
   前記指紋面載置箇所に接触された指に近赤外光を照射して該指の内部で散乱されて出力される近赤外光に基づいて生体反応を検出する処理を、否認指紋情報記憶部に記憶された回数に応じて繰り返して行う生体検出部と、
   前記生体検出部で生体反応が検出されたときに、前記入力された指紋像を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、生体反応が検出されないときには、その生体反応が検出されない指紋像が繰り返えして入力された回数と共にその指紋像を前記否認指紋情報記憶部に記憶する指紋情報照合演算部とを、
   備えたことを特徴とする指紋認証装置。
5. 前記可視光と前記近赤外光はそれぞれ別の光源から照射し、該可視光の反射と該近赤外光の散乱を共通のセンサで検出することを特徴とする請求項４記載の指紋認証装置。
6. 前記可視光と前記近赤外光は広帯域のスペクトルを有する共通の白色発光ダイオードから照射し、該可視光の反射と該近赤外光の散乱は制御バイアス電圧によって波長の検出感度の切り替えが可能なシリコンＰＩＮダイオードを用いた共通のセンサで検出することを特徴とする請求項４記載の指紋認証装置。

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