JP2011108128A - 認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体を目視可能なカバーにより、外光の影響を低減させると共に、利用者に与える違和感を低減させることができる静脈認証装置の実現。
【解決手段】入射された外光に対して第一の方向に直線偏光する外部フィルタと、前記外部フィルタを透過した光を第二の方向に直線偏光する内部フィルタと、投光部が生体に照射した光を前記内部フィルタを介し受光して生体画像を取得する撮影部と、前記撮影部にて撮影した前記生体画像を用いて予め登録された人物か否かの認証処理を実行する認証部とを備えた生体認証装置であって、前記外部フィルタと前記内部フィルタを生体が挿入可能な距離離間させて配置し、少なくとも前記生体画像を認証に使用できる程度に前記第一の方向と前記第二の方向を異ならせる生体認証装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体認証装置に関し、特に、認証の際に指や掌等の被測定生体の載置状態を視認することができるカバーを備えた生体認証装置に関する。

従来、出入管理における本人認証やネットワークを経由した認証等の用途において、生体認証装置が利用されている。中でも利用しやすいことや、装置が比較的簡易・安価である等の理由により、指紋認証装置や静脈認証装置が広く普及しつつある。これらの生体認証装置は、利用者の体の一部の特徴（指紋や掌紋、静脈）を識別情報としてイメージセンサにより撮影し、その画像と予め登録してある画像との照合を行うことで、本人を認証するものである。（特許文献１、特許文献２）

これらの生体認証装置には、撮影に適した光量を得るためにLED等の照明装置によって投光するものがあり、この場合、その光が生体表面において反射し、イメージセンサに到達することにより、生体の特徴を認識できなかったり、誤認識してしまうといった問題があった。そのため、この反射光の影響を低減させるために、照明装置と生体の間、およびイメージセンサと生体の間に直線偏光フィルタを備えることがある。（特許文献３）

また、これらの生体認証装置では、太陽光や強い室内環境光等の外光の影響により、生体の特徴を認識できなかったり、誤認識してしまうといった問題があった。すなわち、これらの外光には、イメージセンサの撮影対象とする波長帯の光成分が含まれることから、強い外光が照射されると、イメージセンサに入射される前記波長帯成分の光量が大きすぎるため、目的とする生体の画像がつぶれてしまうことになる。そのため、その影響を低減させるため、読取面を不透明のカバーによって覆い、外光を遮光することもある。（特許文献４）

特開平１１−２０３４５２号公報 特開平１０−１８４１３０号公報 特開２００９−８９７２７号公報 特開２００７−１８５３３５号公報

しかし、読取面を不透明のカバー等によって遮光すると、利用者は内側が見えないカバーの中に手を入れなければならず、適切な位置に手を置くことが困難となり、また利用者に不安等の違和感を与えるといった問題があった。そこで、本発明では、生体表面における反射光による誤認識を低減するための前記偏光フィルタと、これとは偏光方向の異る偏光フィルタからなるカバーを用いることによって、イメージセンサに到達する外光を遮光することができると共に、生体を目視することができるといった特性に着目した。本発明は、生体を目視可能なカバーにより、外光の影響を低減させると共に、利用者に与える違和感を低減させることを目的とするものである。

かかる課題を解決するために、本発明は、入射された外光に対して第一の方向に直線偏光する外部フィルタと、前記外部フィルタを透過した光を第二の方向に直線偏光する内部フィルタと、投光部が生体に照射した光を前記内部フィルタを介し受光して生体画像を取得する撮影部と、前記撮影部にて撮影した前記生体画像を用いて予め登録された人物か否かの認証処理を実行する認証部とを備えた生体認証装置であって、前記外部フィルタと前記内部フィルタを生体が挿入可能な距離離間させて配置し、少なくとも前記生体画像を認証に使用できる程度に前記第一の方向と前記第二の方向を異ならせる生体認証装置を提供する。

また、本発明の好ましい態様では、投光部は近赤外光を照射し、前記生体画像は静脈画像とする。

前記生体画像は指紋または掌紋の画像であってもよい。

また、本発明の好ましい態様では、生体は、指または掌とする。

また、本発明の好ましい態様では、更に、前記外部フィルタと内部フィルタとの相対的な設置角度を調整する角度調整部を備える。

これにより、本発明は、撮影部に外光が入射することによる誤認識を低減でき、かつ、利用者が指の載置位置を視認することができるため使用勝手が向上するという効果が得られる。

実施例１の静脈認証装置１０の外観図 図１の静脈認証装置１０の一部を切り欠いて示す断面図 本発明による静脈認証装置１０のブロック構成図 図３の静脈認証装置１０の処理のフローチャート 実施例２の静脈認証装置１０の外観図 図５のカバー部７の断面図 図５の内部フィルタ４５回転機構を示す説明図

以下、本発明による生体認証装置を図１〜図７に沿って、具体的に説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の一実施態様である静脈認証装置の外観図である。図２は、本発明による静脈認証装置１０の一部を切り欠いて示す断面図であり、その一部を切り欠いて静脈入力部１の内部構造を模式的に示す。この静脈認証装置１０は、静脈入力部１と、情報入力部２と、表示部３、カバー部７とを備えている。静脈入力部１は、この静脈認証装置１０による静脈認証を受ける利用者の指２００の静脈２０５をイメージセンサ４３などで読み取ることができ、利用者の静脈画像を予め登録する場合や静脈認証を行う場合に、指２００を載せる載置台４１を含む。情報入力部２は、利用者毎に予め定めてある個人識別用情報（例えば、ＩＤ番号）、あるいはパスワードなどを入力する装置であり、例えば、テンキーなどで構成することができる。情報入力部２は、テンキーのみからなることもできるが、個人識別用情報（例えば、ＩＤ番号）を磁気カードやＩＣカードに記憶させておき、カードリーダーにて暗唱番号を読み込み、パスワードの入力をテンキーなどで別々に行うように構成することもできる。また、表示部３では、静脈認証の結果や操作手順などの操作指示を表示することができる。表示部３としては、好ましくは、液晶（ＬＣＤ）を用いることができるが、ＣＲＴ表示手段やスピーカーなどの音声出力装置のみあるいはこれらを併用することもできる。カバー部７は、直線偏光フィルタからなる外部フィルタ１３と、遮光性のアクリル板等からなるカバー遮光部１１０とからなり、外光２０１がイメージセンサ４３に入射しないようにする。

静脈入力部１は、近赤外光を投光する投光部４２と、被撮影生体である指２００からの反射光を受光して撮影するイメージセンサ４３とを備える。更に、イメージセンサ４３と載置台４１との間に直線偏光フィルタからなる内部フィルタ４５を設ける。

ここで、外光２０１がイメージセンサ４３に入射しない原理について説明する。あらゆる方向に振動している光が混合した自然光である外光２０１は、直線偏光フィルタからなる外部フィルタ１３を透過することにより、外部フィルタ１３の透過軸の方向に振動する直線偏光２０２となる。内部フィルタ４５の直線偏光フィルタの透過軸は、外部フィルタ１３の直線偏光フィルタの透過軸と、ほぼ直行するように設置されている。そのため、外部フィルタ１３を透過した直線偏光２０２は、内部フィルタ４５によって遮断される。すなわち、外光２０１は直線偏光フィルタからなる外部フィルタ１３および内部フィルタ４５の二重の直線偏光フィルタによって遮断されることになるため、基本的にイメージセンサ４３に到達しない。こうして本実施例によると、外光２０１による撮影時の悪影響を低減することができるため、認証精度を向上することができる。

本実施例において、外部フィルタ１３は、可視光領域の光を透過させる透明または半透明の直線偏光フィルタを用いる。この理由は、利用者が、外部フィルタ１３を介して載置台４１の位置および自らの指２００を視認することができるようにするためである。すなわち、外光２０１は、外部フィルタ１３を透過することで直線偏光２０２となり、さらに指２００で反射することにより、その一部の反射光２０６が外部フィルタ１３を透過し、利用者により視認できることになる。こうして利用者の指２００を、正しい載置位置に誘導することができ、載置位置の誤りによる誤認証を低減することができると共に、利用者に与える不安等の心理的な違和感を低減することができる。

なお、本実施例では、外部フィルタ１３の直線偏光フィルタと内部フィルタ４５の直線偏光フィルタとの透過軸は、認証精度に影響しない程度にずれていればよく、必ずしも直行していなくても良い。

図３は、本発明による静脈認証装置１０のブロック構成図である。図３に示すように、静脈入力部１は、例えば、センサ部１１とＡ／Ｄ変換部１２とから構成することができる。センサ部１１は、指２００の載置台４１と、指２００に近赤外光を照射するための投光部４２と、画像データを取り込むイメージセンサ４３などから構成され、そして前記のＡ／Ｄ変換部１２は、前記のセンサ部１１から取り込まれた画像データを量子化することができる。前記静脈入力部１は、情報入力部２、表示部３、電気錠８などと共に、インターフェース（Ｉ／Ｆ）５を介して制御部６に接続されている。制御部６は、周辺回路を含めたＣＰＵ６１、静脈認証装置１０の機能を実現するためのプログラムなどを蓄積するＲＯＭ６２、および予め登録された利用者毎の個人識別用情報や照合用の基準となる静脈情報などの個人情報が記憶されているＲＡＭ６３などからなるマイクロプロセッサの基本構成を有し、前記のようにインターフェース（Ｉ／Ｆ）５を介して、静脈入力部１、情報入力部２、電気錠８および表示部３の各部と電気的に信号の授受を行うことができるように接続されている。

図４は、本発明による静脈認証装置１０による静脈認証操作を説明するフローチャートである。利用者が、予め指静脈画像を登録してある指２００を指挿入室４４に挿入して載置台４１に載せると（ステップＳ１０）、それを感知したセンサ（図示せず）からの信号に応答して投光部４２が、予め定めてある波長の近赤外光（例えば７６０ｎｍの波長の近赤外光）を投光する（ステップＳ１１）。

投光された近赤外光は、投光部偏光フィルタ４６を透過することによって、最適な振動方向（透過軸）の偏光を得ることができる。この偏光は、指２００に照射される。こうして偏光を指２００に照射することによって、指２００の表面における反射光２０３を低減することができる。また、投光部偏光フィルタ４６によって、指２００の表面における反射光２０３の発生を完全に阻止することができない場合でも、内部フィルタ４５によって指２００の表面からの反射光がイメージセンサ４３に到達することを阻止できる。

指２００の表面にて反射せずに、指２００の内部に進入した光は、散乱して散乱光２０４となり指２００内部に拡散する。散乱光２０４の一部は、内部フィルタ４５を透過してイメージセンサ４３に受光される。血液中のヘモグロビンは、周囲の組織よりも近赤外光を吸収するといった特徴がある。そのため、散乱光２０４の一部が指静脈２０５の血液中にあるヘモグロビンにて吸収されることから、イメージセンサ４３には、指２００の掌側の皮下に分布する指静脈２０５の影が暗く映る。これにより、静脈認証装置１０は、利用者の指２００内部の静脈パターンを画像として取得することができるため、予め登録した静脈画像との照合を行う（ステップＳ１２）。

照合の結果（ステップＳ１３）、予め登録した静脈画像と一致した場合、認証が成功したこととなり、入場扉の電気錠８を解錠する等の所定の認証成功処理を行う（ステップＳ１４）。すなわち、インターフェース（Ｉ／Ｆ）５を介して接続している電気錠８の解錠制御を行う。また、照合の結果（ステップＳ１３）、予め登録した静脈画像と一致しなかった場合、認証の失敗となり、所定のエラー表示を表示部３に表示する（ステップＳ１８）。

なお、ステップＳ１０において、指２００を載置されずに、情報入力部２により予め登録してある静脈画像と関連付けられたＩＤ番号を入力される場合がある（ステップＳ１５）。この場合、利用者によりＩＤ番号が入力された後に、前記の近赤外光を投光する（ステップＳ１６）。その後、静脈認証装置１０は、取得した静脈画像と、ＩＤ番号に関連付けられた利用者について予め登録した静脈画像との照合を行う（ステップ１７）。こうして静脈認証装置１０に対してＩＤ番号を入力し、次に認証する利用者が誰かについて明示的に指定することにより、照合対象としての予め登録した静脈画像の候補を限定でき、照合処理の計算量を減ずることができる。

（実施例２）
図５は、カバー部７の直線偏光フィルタおよび内部フィルタ４５の透過軸を適切にずらすことができるよう調節機構を有する静脈認証装置１０の実施例を示す概観図である。本実施例の静脈認証装置１０の内、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は、カバー部７について、透光性のカバー透光部１１１と、遮光性のカバー遮光部１１０とからなる点、および回転機構によって透過軸の角度を調節可能な直線偏光フィルタからなる回転外部フィルタ１０３を有している点が上記実施例１と相違する。なお、カバー透光部１１１には、縞模様、市松模様、ロゴ等の模様を印刷し、デザイン性を高めてもよい。また、本実施例は、内部フィルタ回転ネジ１０１を有している点が上記実施例１と相違する。内部フィルタ回転ネジ１０１は、これをドライバー等の工具により回転させることで、内部フィルタ４５を回転させることができ、内部フィルタ４５の透過軸の角度を調節することができる。

図６は、本実施例のカバー部７の断面図であり、回転外部フィルタ１０３の透過軸の角度を調節する機構の説明図である。図６に示すように、回転外部フィルタ１０３は、円形であり、カバー透光部１１１直下内側に外部フィルタ回転軸１０４によって密着して取り付けられており、外部フィルタ回転軸１０４を中心として手動により回転させることができる構造となっている。

図７は、本実施例の内部フィルタ４５の透過軸の角度を調節する機構の説明図である。図７において、内部フィルタ回転ネジ１０１は、歯車部１０２と固定されており、内部フィルタ回転ネジ１０１を回転させることにより、その動力が歯車部１０２を介して、歯車部１０２と噛み合う歯車部１０６に伝達させることができる。これにより、歯車部１０６と噛み合う内部フィルタ４５を回転させることができ、内部フィルタ４５の透過軸の角度を調節することができる。

本実施例により、静脈認証装置１０は、適切な認証精度となるよう、カバー部７の回転外部フィルタ１０３の透過軸、または内部フィルタ４５の透過軸を調節することが可能となる。これにより、静脈認証装置１０の製造段階において、内部フィルタおよび外部フィルタの透過軸の方向を意識しなくてもよいため製造コストを低減することが可能となり、また多様な撮影モジュールに対応することが可能となる。

なお、実施例１および実施例２では、利用者の指２００の静脈画像を取得することにより利用者を認証しているが、利用者の掌の静脈画像を取得することにより利用者を認証しても良い。この場合、指挿入室４４は掌を挿入できるくらいの大きさとする。

また、実施例１および実施例２の生体認証装置では、指静脈画像を取得することにより利用者を認証しているが、指紋もしくは掌紋の画像を取得することにより利用者を認証しても良い。この場合、生体認証装置は、照射した光の指または掌の表面における反射光をイメージセンサによって撮影し、指紋または掌紋の画像を取得し、予め取得した指紋または掌紋の画像と照合する。

１・・・静脈入力部
２・・・情報入力部
３・・・表示部
７・・・カバー部
８・・・電気錠
１０・・・静脈認証装置
１１・・・センサ部
１２・・・Ａ／Ｄ変換部
５・・・インターフェース（Ｉ／Ｆ）
６・・・制御部
６１・・・ＣＰＵ
６２・・・ＲＯＭ
６３・・・ＲＡＭ
１３・・・外部フィルタ
４１・・・載置台
４２・・・投光部
４３・・・イメージセンサ
４４・・・指挿入室
４５・・・内部フィルタ
４６・・・投光部偏光フィルタ
１０１・・・内部フィルタ回転ネジ
１０２、１０６・・・歯車部
１０３・・・回転外部フィルタ
１０４・・・外部フィルタ回転軸
１１０・・・カバー遮光部
１１１・・・カバー透光部
２００・・・指
２０１・・・外光
２０２・・・外光の直線偏光
２０３・・・指表面での反射光
２０４・・・指内部での散乱光
２０５・・・指静脈
２０６・・・指で反射された外光

Claims (5)

1. 入射された外光に対して第一の方向に直線偏光する外部フィルタと、前記外部フィルタを透過した光を第二の方向に直線偏光する内部フィルタと、投光部が生体に照射した光を前記内部フィルタを介し受光して生体画像を取得する撮影部と、前記撮影部にて撮影した前記生体画像を用いて予め登録された人物か否かの認証処理を実行する認証部とを備えた生体認証装置であって、
   前記外部フィルタと前記内部フィルタを生体が挿入可能な距離離間させて配置し、外光の前記撮影部への入射を少なくとも前記生体画像を認証に使用できる程度に制限するように前記第一の方向と前記第二の方向を異ならせることを特徴とした生体認証装置。
2. 前記投光部は近赤外光を照射し、前記生体画像は静脈画像である請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記生体画像は指紋または掌紋の画像である請求項１に記載の生体認証装置。
4. 前記生体は、指または掌である請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の生体認証装置。
5. 更に、前記外部フィルタと内部フィルタとの相対的な設置角度を調整する角度調整部を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生体認証装置。
   
   

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