JP4291107B2

JP4291107B2 - 指認証装置とその指置きガイド

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Publication number: JP4291107B2
Application number: JP2003366029A
Authority: JP
Inventors: 清志時任; 寛人中井; 直人三浦
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Solutions Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Solutions Ltd
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: JP2005128936A

Description

本発明は、個人を識別する生体を用いた指認証装置に関し、特に指の血管パターンに基づく新規な指認証装置とその指置きガイドに関する。

財産や情報の安全な管理を目的として、個人認証技術への期待が高まっている。特に、人間の体の一部を鍵として利用する生体認証技術は、従来の暗証番号や鍵による管理に比べ、遺失や盗難等による不正行使の恐れが少ないことから注目を集めている。生体認証技術としては、指紋をはじめ、顔や虹彩、手や指の血管パターンなどを用いた様々な手法が研究されている。中でも、指の血管パターンを用いた認証方法は、指紋のように犯罪を連想させたり、虹彩のように直接眼球に光を照射したりすることがないので心理的抵抗感が少なく、また、生体の表面ではなく内部の特徴を読み取るため、偽造が困難という利点がある。

具体的には、光源より発する近赤外光を指に透過し、その透過した光をカメラによって撮影する。カメラには、近赤外域の波長だけを通すような光学フィルタを装着し、認証時のカメラによる指の画像は、血液中の成分が近赤外光を良く吸収するため、血管部分の光が透過せずに暗く映る。このようにして撮影された血管パターンの画像と、登録されている血管パターンの画像との間で照合を行い、個人認証を行うものである。

従来、個人認証として、特許文献１に示されるように、個人の生体データを利用して個人認証を行う装置は、必ず個人生体データを入力する部分を有し、入力したデータを使用し個人の特徴点を抽出、記憶・登録しておき、個人認証動作時に入力された個人生体データと予め登録されているデータとを照合し、個人認証が行なわれている。

又、特許文献２には、手の甲の血管パターンを用いた認証装置として、４本の指でガイドバーを握りしめることを必須とすることで、撮像される手の甲の位置が個人毎に一定になるよう矯正する認証装置が示されている。

特開２００３−３０６３２号公報特開２００１−１８４５０７号公報

しかし、特許文献１において、血管パターンの一致を正しく検出するためには、登録時と認証時とで、同じ撮影条件で画像を取得できなくてはならないが、指が回転すれば、得られる血管パターンも大きく異なるという問題がある。撮影される指の面が変化しない移動や回転については簡単な画像処理によって補正できるが、指の面が背腹逆転するような回転については、未知の部分が存在するために画像処理による補正はできない。

この点について、特許文献２に示されているが、指の血管の場合、握るなどの緊張を加えると、前述のように血管が圧迫されて血管パターンが欠落する可能性がある。また、何らかのガイドレールを設け、その特定の位置に指を合わせて置く方法も考えられるが、正しい置き方を学習する必要があり、誰でもが簡単に使えるとはいえない。

また、認証装置に挿入したときの指の姿勢によっても、得られる血管パターンは変化する。例えば、力を入れて過度に伸ばした状態にある指は、表皮の緊張によって血管が圧迫されて血管パターンが部分的に欠落する場合がある。さらに、認証装置全体を照らしている外光が変化するだけでも、得られる画像の明るさやコントラストが変わって、認証精度に影響を与える。通常の太陽光や照明光の中にも、近赤外域の光が含まれており、光が回り込んで血管パターンに影響を与えるからである。

本発明の目的は、指の位置が特定の位置に自然に誘導され、撮影画像に対して、位置合わせや回転補正を行う必要のない安定した照合を行うことができると共に、指の圧迫等による血管パターンの欠落のない認証の精度を向上させることができる指認証装置とその指置きガイドを提供することにある。

本発明は、指の位置を設定する指置きガイドと、前記指に透過光を照射する光源部と、透過した前記透過光を撮影する撮像部と、該撮像部で撮影された画像の認証処理を行う認証部とを有し、
前記指置きガイドは認証対象の指が設定される認証対象指置きガイド部と、認証対象外の指が設定される認証対象外指置きガイド部とを備え、
前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象の指が接触する付け根部が前記指の外形に沿った凹部形状を有し、前記認証対象指置きガイド部の左右に前記撮像部に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部が設けられ、前記外光遮蔽部間の幅は前記指の付け根部からその先端になるにつれて広がっていることを特徴とする指認証装置にある。指の先端部分によってオンオフされるスイッチ部を有するのが好ましい。本発明により、指の位置を自然に特定の位置に誘導することが可能となり、さらに血管を圧迫することがないため、撮影した画像に対して、安定した照合を行うことができ、結果として、認証の精度を著しく向上させることができる。

前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象指の付け根部がその外形に沿った凹部形状を有すること、又、前記認証対象外指置きガイド部は、前記撮像部に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部を介して前記認証対象指置きガイド部の左右に設けられ、前記認証対象外指の外形に沿った凹部形状を有することが好ましい。

又、本発明は、指の位置を設定し、該設定された前記指に透過光を照射して透過した前記透過光により撮影された画像の認証処理を行う指認証装置用指置きガイドにおいて、
前記指置きガイドは認証対象の指が設定される認証対象指置きガイド部と、認証対象外の指が設定される認証対象外指置きガイド部とを備え、
前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象指が接触する付け根部が前記指の外形に沿った凹部形状を有し、前記認証対象指置きガイド部の左右に前記撮像部に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部が設けられ、前記外光遮蔽部間の幅は前記認証対象指の付け根部からその先端になるにつれて広がっているたことを特徴とする。そして、認証対象指置きガイド部と、認証対象外指置きガイド部とは前述に記載のものが好ましい。

認証対象指は、１０本の指が対象であり、どの指でも１本の指の静脈情報によって認証するのが好ましいが、複数本での認証は装置自身が複雑になるが、より正確な認証を行う上で好ましい。指の認証の場所は第１と第２関節との間によって行われるのが好ましい。更に、中指での認証が指の設定において指のローリングを少なくできることから好ましい。

前記光源部は弧を描くような丸みを帯びた形状を持つこと、認証対象指が設置される部分の光学開口部が弧を描くような丸みを帯びた形状を持ち、光源部の弧の曲率を光学開口部の弧の曲率よりも大きく形成すること、又、光源部と光学開口部との高さ方向の距離が指の先端に該当する部位の距離より、指の付け根に該当する部位の距離を大きく形成させることが好ましい。

本発明は、前記スイッチ部の前記指が触れる部位の形状が、指先の位置を示す凹みの造形により形成されていること、指の太さを計測する計測手段を持ちその測定手段による結果に基づいて前記光源部の光量を制御すること、前記光学開口部以外の側壁表面部分領域に反射防止剤の塗料が塗布されていること、前記指を反射する反射光を発する反射光源部を有し、前記撮像部が光学フィルタを備え前記透過光と前記反射光とを切り替える際に光学フィルタの透過波長域も切り替えることが好ましい。

本発明によれば、指の位置が特定の位置に自然に誘導され、撮影画像に対して、位置合わせや回転補正を行う必要なしに安定した照合を行うことができ、また、指の圧迫等による血管パターンの欠落がないので、認証の精度を向上させることができる指認証装置とその指置きガイドを提供することができる。又、本発明により、従来の技術では同一性が保証できなかった認証ごとの撮影条件をユーザにとって負担のない操作体系の中で均一化させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る指認証装置の概略図である。本体は、大きく分けて認証装置筐体１００からなる光源部１０２と撮像部１０４の２つに分けられる。光源部１０２と撮像部１０４の間には空間が設けられ、認証時には、その空間に指を挿入する。光源部１０２は、指が挿入される空間の上部を屋根のようにして覆い、天井等からの照明が直接撮像部１０４に侵入しないよう遮光の役割を果たす。ここでは空間の側壁が存在しない例を示しているが、側壁を設けて、横側からの外光の侵入も阻止するようにしてもよい。この場合、認証精度を向上させるため、側壁に近赤外線の乱反射を防止するための反射防止剤等の塗料を塗布するか、反射防止剤で側壁を構成することが望ましい。

光源部１０２には、波長８１０ナノメートル前後の近赤外光を発する光源１０６が、撮像部１０４のカメラ１１４側に向けて光を放つように設置されている。光源１０６とカメラ１１４との間に指を挿入することで、指を近赤外光が透過し、それをカメラ１１４で撮影することによって指の血管パターン画像が得られる。ガイド溝１１２は、指の正しい挿入位置や向きを直感的に理解しやすい形で提示する構造を有する。ガイド溝１１２に合わせて指を置くと、指先にあたる部分にボタンスイッチ１０８があり、指の第１、第２関節前後の部分に光学開口部１１０が形成される。光学開口部１１０は、透明なガラスやアクリル板で覆われ、光は通しつつ、認証装置内部に異物が入り込むのを防止する。カメラ１１４には、近赤外波長域の光のみを透過する光学フィルタが必要なため、ガラスやアクリル板の替わりに、光学フィルタの板を用いることで、二つの機能を一つの板で形成することもできる。

認証は、ユーザが挿入した指によってボタンスイッチ１０８を押すことで始まる。ボタンスイッチ１０８を押すという操作自体は、多くの人々が日常生活で頻繁に行っている行為であり、認証にかかる一連の操作体系の中においても、ごく自然に溶け込ませることができる。ボタンスイッチ１０８を押そうと、ごく自然に指を置いたときの指先の位置は、人によってほぼ一定しているか、少なくとも無理なく再現できる。指先の位置が決まれば、ガイド溝１１２に誘導されて、指全体としての置く向きも必然的に決まるため、光学開口部１１０の上に位置する指の部位がほぼ一意に決まり、撮影される指画像の範囲も同様に決まる。また、ボタンスイッチ１０８を押す動作の際には、関節の曲がる方向が決まっているため、指の腹が、ボタンスイッチ１０８の凹む方向に対して鉛直面となるように自然に向く。そのため、指の背側を撮ったり、腹側を撮ったりといったような、指の胴回りの回転によって撮影される指の面が変わってしまうこともない。

また、ボタンスイッチ１０８を押すときには、指は自然に曲がった状態になり、指先以外には不必要に表皮に緊張を与えることがないので、血管の圧迫によるパターンの欠落も起こりにくい。また、自然に曲がった状態であれば、光学開口部１１０のガラス面に指が触れることもなく、ガラス面との接触によって血管が圧迫されたり、汚れが付着したり、といったこともない。

さらに、これらによって、指の位置がほぼ一定にできれば、光学開口部１１０の面積を、指で覆い尽くせるほどに小さくして外光の入射を避けることで、外光による明るさやコントラストの変化も防ぐことができる。従来は、指位置が一定にできないため、光学開口部１１０を大きめにとって広範囲に撮像した指の画像の中から、登録時と同じパターンを持つ部分を探索する必要があった。そのため、パターンの探索に高コストな演算ハードウェアを必要とし、光学開口部１１０が大きいために、外光が入りやすく、ノイズに弱いという問題があったが、ボタンスイッチ１０８の設置によって、それが解消される。

また、従来の指血管パターンによる認証技術では、スイッチ等によるユーザ主導の認証開始要求手段が用意されていなかったため、認証の処理がいつ始まるのかは認証装置主導で決められ、ユーザに混乱を与える危険性もあった。このように、ボタンスイッチ１０８の設置は、それだけで操作性を高める手段として非常に有効である。なお、ガイド溝１１２には、後述する図４に示す指置きガイド４０２が設けられる。

図２は、本発明を実現するシステム構成を示すブロック図である。光源１０６とカメラ１１４との間に、手２００の指を挿入して、ボタンスイッチ１０８の押圧に合わせて血管パターンの画像信号を取得する。カメラ１１４からの画像信号は、画像入力器２０２によってデジタルデータに変換され、コンピュータ２０４の入出力インタフェース２０６を介してメモリ２１０に格納される。ボタンスイッチ１０８も同様に入出力インタフェースを介して接続され、オン・オフの状態がメモリ２１０に格納されるか、もしくは、オンになると同時にＣＰＵ２０８に対して割り込み信号を発生する。ＣＰＵ２０８は、ボタンスイッチ１０８の状態がオンになったのを確認するか、もしくはオンになった割り込み信号を検知すると、認証を行うソフトウェアプログラムを起動し実行する。そして、プログラムの処理結果に基づき、結果を表示器２１２に表示したり、制御対象２１６に適切な信号を送って扉を開閉したり、といった各種制御を行う。キーボード２１４は、例えば、暗証番号などの、認証に関する補助情報を入力するなどに用いる。

図３は、本発明における指認証の処理を示すフロー図である。特に、ＣＰＵ２０８によって実行されるソフトウェアの処理フローの一例を示している。処理３００では、ハードウェア全体の初期化やプログラム実行に必要となる一時変数に初期値を代入する。初期状態への移行が完了すると、プログラムはアイドリング状態に入り、ボタンスイッチ１０８がオンになるのを待つ（３０２）。ボタンスイッチ１０８がオンになったら、カメラ１１４で撮影した指の画像をメモリ２１０に取り込む（３０４）。取り込んだ画像データについて画像処理を行い、血管パターンの特徴を抽出し（３０６）、すでに登録してあるパターンと一致するものがないか照合探索を行う（３０８）。もし、一致する（３１０）パターンが存在すれば、認証を必要としている機器やソフトウェアプログラム等の制御対象に対して、正当なアクセス権が認証された旨の信号、もしくは認証された個人の識別用データを送信する（３１２）。

そして、次にボタンスイッチ１０８がオンになるまで再び待機する。尚、本ハードウェアの電源の入切を、ボタンスイッチ１０８と兼用することも可能である。ボタンスイッチ１０８によって電源が入り、上記ソフトウェアフローを、処理３０２を除いて処理３１０まで、認証成功時ならば３１２まで順次実行した後、再び電源を遮断する。これによって待機時の消費電力を低減することができる。同様に、光源のオンオフのみを制御するような形態も考えられる。ボタンスイッチ１０８のオンと同時に光源をオンにし、認証処理終了と同時にオフにする。システム全体の電源のオンオフは、構成によっては起動に時間がかかる場合もあるので、利便性を重視する場合には光源部分の省電力化のみにとどめる。光源のオンオフは、スイッチ１０８に物理的に連動させても良いし、コンピュータ２０４の入出力インタフェース２０６に、リレーやトランジスタ等によるスイッチ回路を接続して光源のスイッチを電子制御するようにしてもよい。このような電子制御回路を用いる方法では、ボタンスイッチ１０８のオンオフを高速に切り替えることによる電力制御方法、いわゆるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御に回路を転用することができ、光源の明るさを段階的に制御することが可能になる。人によって指の太さは異なるため、画一的な光量では血管パターンがうまく現れる人も現れない人も発生するが、最も良好に血管パターンが現れるまで光量を制御しながら連続的に撮像することで、認証の精度を高めることができる。さらに指の太さを計測するセンサーを追加すれば、指の太さと最適光量との関係を予め計算して記憶しておくことで、より少ない枚数の撮像で最適な血管パターンが得られる。

図４は、本発明に係る指置きガイドの正面図（ａ）、側面図（ｂ）及び下部側面図（ｃ）である。指置きガイド４０２は、図１に示すガイド溝１１２内に図５に示す指の挿入方向に沿って固定される。指置きガイド４０２は、認証対象指の挿入動作をガイドする認証対象指置きガイド部４０３、認証対象指置きガイド部４０３の左右に設け認証対象外指の位置決めを行う認証対象外指置きガイド部４０４及び外光の侵入を防止する外光遮蔽部４０５にて構成される。認証対象指置きガイド部４０３は、認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部１１０に対応する部分が開口しており、認証対象指の付け根部がその外形に沿った凹部形状の突起を有する。又、認証対象外指置きガイド部４０４は、撮像部１０４に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部４０５を介して認証対象指置きガイド部４０３の左右に対称に設けられ、認証対象外指の外形に沿った長さで全長に凹部形状を有する。外光遮蔽部４０５は指の長さ及び高さよりもいずれも大きいものであり、その先端が曲線で低くなっている。外光遮蔽部４０５間の幅は認証対象指の付け根部からその先端になるにつれて広がっている。

図５は指置きガイドに指を設定した正面図である。認証時の指挿入操作としては、図５に示す様に、外光遮蔽部４０５間の幅は認証対象指の付け根部からその先端になるにつれて広がっており、認証対象指の中指を認証対象指置きガイド部４０３に沿って、また、認証対象外の人差し指と薬指を外光遮蔽部４０５を介して認証対象外指置きガイド部４０４に沿って挿入する。これにより認証時の指挿入操作を各指が開いた自然の状態で緊張感なく行うことが可能となる。更に、認証対象の中指を認証対象指置きガイド部４０３と認証対象外の人差し指と薬指を両側の認証対象外指置きガイド部４０４とに沿って挿入設定されるので、認証対象指の認証対象指置きガイド部４０３への設定位置がその指の回転がなく常に一定に設定でき、結果として認証精度を著しく向上させることが可能となる。

また、光学開口部１１０へ侵入する外光を外光遮蔽部４０５にて遮蔽し、認証対象指の鮮明な血管パタ−ン画像の抽出を可能にすると共に、認証対象指及び認証対象外指を認証対象指置きガイド部４０３、認証対象外指置きガイド部４０４にて位置決めさせる事により、認証対象指の長軸方向の回転を自然操作の中で防止し、安定した照合を行うことができ、結果として認証精度をより向上させることが可能となる。更に、図５においては、認証対象指は中指としたが、両手のどちらでもどの指でもその設定には同様に一定して行うことができる。

図６は本実施例における指認証装置の組立て斜視図である。図７は指を挿入する部分を側面から見た拡大した側面図である。図６のガイド溝１１２に図４の指置きガイドが設置されるが、図７においては指置きガイドの図示を省略したしたものである。従って、図７においては、指の認証部である第１と第２関節との間において光学開口部１１０に接触したものになっているが、指置きガイドはその指付け根部が突出した凸部が形成されているので、接触しないものであり、より正確な静脈の認証ができるものである。

図６に示したように、開口部を備える空間下部は、指を挿入する手前側と奥側とで、空間の上部の高さ方向の距離が異なっている。また、空間の上部にあたる光源１０６と、空間の下部にあたる光学開口部１１０の面は孤を描くように形成されている。ここで空間上部の孤と、空間下部の孤とでは、前者の孤の方が曲率を大きくとってある。この構成により、指を挿入するときに、例えば、指の腹が横もしくは斜めを向く方向であった場合にも、空間の奥に行くほど、さらに狭く孤が形成されているため、指を挿入していくに従って、自然と指の腹が下を向くように矯正される。さらに、光源１０６からの近赤外線が均等に照射されると共に、カメラ１１４から光学開口部１１０までの距離が均等になり、より精度の高い認証をおこなうことが可能となる。

又、後述する図１０と比較すると、タッチ部１３０１の位置が異なる。図７のタッチ部１３０１においては、図１０のタッチ部４００とは異なり、指を奥に指し込むような動作により、ボタンスイッチ１０８の操作が行われる。この場合、図１０のタッチ部４００よりもタッチ部１３０１の押下は不自然な動作となるが、例えば、タッチ部１３０１をタッチセンサなどのクリック動作を伴わないスイッチ手段にすることにより、快適な操作感を得ることができる。

以上では、指認証装置におけるボタンスイッチの利用がもたらす利点について述べたが、ボタンを押すという動作は、装置との接触を意味し、衛生面での抵抗感をもたらす可能性もないわけではない。これについては、認証装置筐体１００やボタンスイッチ１０８に最近では一般的に用いられている抗菌素材を用いることで、それを緩和することができる。特に、認証装置筐体１００に「抗菌」の文字を印刷できるだけでも心理的効果は大きい。本発明の装置構成では、血管パターンを取得するためのセンサー部は、認証装置筐体１００表面に現れている必要はなく、装置表面の抗菌加工は非常に容易である。指紋をはじめ、センサーが直接生体に触れる必要がある生体認証方法では、センサーの抗菌化に難を抱える場合が多いが、本発明では問題がない。

また、本実施例では、ボタンスイッチ１０８に機械式のプッシュスイッチを例にしたが、触れるだけで導電する、例えば静電タイプのスイッチを替わりに用いても構わない。あるいは光源と光センサーの組を用いて、所定の位置に指先が来て、光が遮られたらスイッチが入るような形式にしても構わない。この場合、同様に人感センサー等の各種センサーも利用できる。

又、キーボード２１４により、万が一、指による認証に失敗した場合においても、予め登録しておいた暗証番号などにより、認証を行うことが可能となる。また、指による認証と暗証番号による認証を組み合わせることにより、より確実な認証を可能とする。さらに、指による認証を行った場合と、暗証番号による認証とを行った場合とにより、認証後の動作を変えるなどの応用が可能となる。

図８は、指の太さを計測するセンサーを示す正面図である。本実施例におけるセンサーは図１において光学開口部１１０に設けたものである。他の構造は実施例１と同様である。図８（ａ）は、光源において、それに対峙したカメラが映し出す面を示している。中央の１０６が近赤外光源であり、周りを近赤外線の反射を抑える、もしくは吸収する塗料を塗布した面１０００が囲んでいる。その面１０００に、今度は逆に近赤外線を反射しやすい素材の棒状の４点のマ−キング１００２を施している。光源が光ると、面１０００とマーキング１００２の間には、明確なコントラストが生じる。カメラで撮影すると、両者の間の輝度差は非常に大きくなる。図８（ｂ）のように、指２００を光源にかざすと、指の太さに応じて、マ−キング１００２の隠される面積が変化する。指部分の画像領域内では、血管とそうでない部分との輝度差は極端に大きくなることがないので、指がマ−キング１００２部分を覆うと、マ−キング１００２部分に存在した輝度差がなくなる。すなわち、輝度差の大きい部分が、どこで途絶えたのかの位置座標が指の外郭位置を与え、これを簡単な差分処理で求められる。指の太さを求める分には、最低２点のマ−キングがあれば良いが、指の太さは節などがあって一様ではないので、図のように４点のマ−キング１００２を使うと、より正確な太さを決定できる。また、４点使えば、指が若干傾いて挿入された場合でも、その傾き角度を求めることができる。

図９は、指の太さに応じて光量制御を行う認証処理のフロ−図である。処理では、ハ−ドウェア全体の初期化９００やプログラム実行に必要となる一時変数に初期値を代入する。初期状態への移行が完了すると、プログラムはアイドリング状態に入り、ボタンスイッチ１０８がオンになるのを待つ（ステップ９０２）。ボタンスイッチ１０８がオンになったら、まず指の太さを図８のセンサ−で測定し、その太さと初期光量値との組合わせを予め登録しておいた参照テ−ブルを用いて、光源１０６の初期光量を設定する。続いてカメラ１１４で指の画像を撮影し、メモリ２１０に取り込む（ステップ９０６）。

取り込んだ画像デ−タについて、血管パタ−ンの特徴抽出処理９０８を行って血管パタ−ンが現れているか検査し（ステップ９１２）、なければ光量を変化させ（ステップ９１０）、再度カメラから画像を取り込む。光量を変化させる方向は、指の部分の画像領域が全体的に明るい場合には、光量が強く飽和気味の傾向が予測されるので光量を下げる方向に、逆に全体に暗い場合には、光量が弱いために透過光のＳ／Ｎ比が下がっている傾向が予測されるので光量を上げる方向に操作する。指領域の全体の明るさは、その構成画素の平均値から容易に計測できる。そして、既に登録してあるパタ−ンと一致するものがないか照合探索を行い（ステップ９１４）、一致するパタ−ンが存在すれば（ステップ９１６）、認証を必要としている機器やソフトウェアプログラムなどの制御対象に対して、正当なアクセス権が認証された旨の信号、もしくは認証された個人の識別用デ−タを送信する（ステップ９１８）。そして、次にボタンスイッチ１０８がオンになるまで再び待機する。

本実施例においても、実施例１と同様に、認証対象指の中指を認証対象指置きガイド部４０３に沿って、また、認証対象外の人差し指と薬指を外光遮蔽部４０５を介して認証対象外指置きガイド部４０４に沿って挿入することにより認証時の指挿入操作を自然操作の中で緊張感なく行うことが可能となると共に、認証対象の中指をその指の回転がなく常に一定に設定でき、結果として認証精度を著しく向上させることが可能となる。

図１０は、本発明の指認証装置に係る他の実施例を示す指を挿入する部分を側面から見た拡大図である。他の構造は実施例１と同様である。上部に近赤外光源１０６があり、下部に光学開口部１１０があって、その下にカメラ１１４がある。４００はボタンスイッチのタッチ部分であり、指が直接触れて押されることで、バネ付きプッシュのボタンスイッチ１０８がオンになる。ボタンスイッチ１０８が押されている間だけ導電状態になり、放されるとバネで自動的に初期位置に戻り、絶縁状態になる。

図１０のように、光学開口部１１０からタッチ部分４００までの間は、指が自然に屈曲するように弧を描くようにデザインすると、確実に指が曲がるので、すでに述べた血管の圧迫によるパターンの欠落がさらに起こりにくくなる。また、光学開口部１１０を形成するガラス板をより下方に設置するか、もしくは指置きガイド４０２を設けることで、指の付け根が光学開口部１１０に対して浮き上がるようにし、これによって光学開口部１１０と指が接触することによる血管圧迫をより確実に防ぐことができる。指置きガイド４０２は指付け根部に接触する部分に突起が設けられ、指認証部で光学開口部１１９に接触しない構造を有する。

図１１は、本発明に係るタッチ部分の斜視図である。指の触れる面には、指が丁度フィットするように、凹み等の造形を施し、指先の位置が、より確実に毎回同位置に来るようにし、また、タッチ部分４００を押すこと自体による位置ずれを起こさないようにできる。また、図１０でも示しているように、タッチ部分４００の高さは、丁度指先の腹部分が収まるだけに制限し、上部に空間を設けることで、爪を長く伸ばしていたり、付け爪をしていたりする人でも不自由なくタッチ部分４００を押すことができる。

図１２は、本発明に係る指認証装置において指挿入部の他の実施例を示す斜視図である。他の構造は実施例１と同様である。図１の例では、天井照明などからの遮光のため、屋根のような形で光源部１０２を設けたが、ユーザにとっては、逆に、遮蔽された空間に指を挿入するという心理的不安感を煽る場合がある。そこで、図７のように、光源を指の斜め上方に配置することで、指をユーザの視界から完全に隠してしまうような覆いをなくすことができる。図１２の例では、開口部の両側に斜めの屋根型光源部を設け、近赤外光源１０６をそれぞれ配置している。近赤外光源を両側の２箇所に設けるのは、１箇所だと指の透過光に偏りが生じて斑になり、正しい血管パターンが得られなくなる可能性もあるからである。

図１３は、本発明に係る指認証装置の他の実施例を示す光学系配置の構成図である。他の構成は実施例１と同様である。光源８００は、透過光の近赤外光源１０６に対して反射光源を提供する。これら２つの光源は、コンピュータ２０４からの制御によって任意の組み合わせでオンオフ可能とする。例えば、反射光源８００に可視光を発生させ、指の表面をカメラ１１４で撮像するようにしてもよい。前述の実施例では、光学フィルタは近赤外域のみを透過するとしてきたが、ここではその替わりに、可変もしくは切り替え型の光学フィルタ８０２を設けることで、必要に応じて可視光も通すように切り替え可能とする。これによって、指表面の指紋パターン等の生体特徴を撮像することが可能になり、指表面の生体特徴と血管パターンによる認証を同時に行うことで、認証精度を高めることが可能になる。

本発明に係る指認証装置を示す斜視図である。本発明に係る指認証装置のシステム構成図である。本発明に係る指認証装置の処理工程を示すフロー図である。本発明に係る指認証装置における指置きガイドを示す構成図である。本発明に係る指認証装置における指置きガイドへの指挿入を示す正面図である。本発明に係る指認証装置の斜視図である。本発明に係る指認証装置の側面図である。本発明に係る指認証装置における指の太さを測定する構成図である。本発明に係る指認証装置の光量制御による処理工程を示すフロ−図である。本発明に係る指認証装置の他の例を示す側面図である。本発明に係る指認証装置におけるボタンスイッチのタッチ部の斜視図である。本発明に係る指認証装置の他の例を示す斜視図である。本発明に係る指認証装置の他の例を示す光学系の構成図である。

符号の説明

１００…認証装置筐体、１０２…認証装置光源部、１０４…認証装置撮像部、１０６…近赤外光源、１０８…ボタンスイッチ、１１０…光学開口部、１１２…ガイド溝、１１４…カメラ、２００…手、２０２…画像入力器、２０４…コンピュータ、２０６…入出力インタフェース、２０８…中央演算装置、２１０…メモリ、２１２…表示器、２１４…キーボード、２１６…制御対象、４０２…指置きガイド、４０３…認証対象指置きガイド部、４０４…認証対象外指置きガイド部、４０５…外光遮光部。

Claims

指の位置を設定する指置きガイドと、前記指に透過光を照射する光源部と、透過した前記透過光を撮影する撮像部と、該撮像部で撮影された画像の認証処理を行う認証部とを有し、
前記指置きガイドは認証対象の指が設定される認証対象指置きガイド部と、認証対象外の指が設定される認証対象外指置きガイド部とを備え、
前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象の指が接触する付け根部が前記指の外形に沿った凹部形状を有し、
前記認証対象指置きガイド部の左右に前記撮像部に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部が設けられ、前記外光遮蔽部間の幅は前記指の付け根部からその先端になるにつれて広がっていることを特徴とする指認証装置。
請求項１において、前記認証対象外指置きガイド部は、前記認証対象外指が接触する部分がその指の外形に沿った凹部形状を有することを特徴とする指認証装置。
指の位置を設定し、該設定された前記指に透過光を照射して透過した前記透過光により撮影された画像の認証処理を行う指認証装置用指置きガイドにおいて、
前記指置きガイドは認証対象の指が設定される認証対象指置きガイド部と、認証対象外の指が設定される認証対象外指置きガイド部とを備え、
前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象指が接触する付け根部が前記指の外形に沿った凹部形状を有し、
前記認証対象指置きガイド部の左右に前記撮像部に侵入する外光を遮断する突起状の外光遮蔽部が設けられ、前記外光遮蔽部間の幅は前記認証対象指の付け根部からその先端になるにつれて広がっていることを特徴とする指認証装置用指置きガイド。
請求項３において、前記認証対象外指置きガイド部は、前記認証対象外指が接触する部分がその指の外形に沿った凹部形状を有することを特徴とする指認証装置用指置きガイド。