JP4654235B2 - 個人認証装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車の扉の個人認証開錠システムに関する。

従来、多くの場合自動車の乗降と始動は一本または数本の鍵によって管理されてきた。そのため、その鍵を手に入れることで誰でも自動車の扉を開け、エンジンをスタートさせて運転を開始することができる。そこで自動車におけるセキュリティを高めるために、扉の開錠やエンジンの始動に指紋を用いた個人認証を組み込む技術が特開平１１−２９３９８１号公報に既に開示されている。

特開平１１−２９３９８１号公報

鍵のみを用いた自動車のセキュリティ管理では、一本または数本の鍵に自動車の全セキュリティを委ねている点に限界がある。その少数の鍵を他人が手に入れた場合、容易に自動車の扉を開け、エンジンを始動して運転を始める事ができるからである。上記公開公報で開示されている指紋を用いた個人認証では、指紋が犯罪捜査などに使われてきているという過去の経過から、指紋を採取するという行為に対して心理的な抵抗感が存在することが考えられ、また、指紋は人が素手で触れる多くの器物に残ることから、採取されて「なりすまし」行為が行われるのではないかと危惧される。

本発明は以上の問題点に鑑み、「なりすまし」をしにくい個人認証の手法を用いて、セキュリティを向上させることができる認証機構を備えた自動車扉を提供することを目的とする。

上記目的は、扉本体或いはノブの部分に、手指に光線を照射するための発光手段と、照射された透過光，反射光，散乱光を検出する撮像手段を備えて、個人特有の生体情報を用いることで、個人認証を行うことにより達成される。

本発明によると、扉の開錠に指静脈の走行パターンを用いた個人認証を取り入れることで、自動車における盗難犯罪防止のセキュリティを高めることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の第一の実施形態による自動車の扉の構成を示している。

扉は広く乗用車などに装備されているように、少なくとも扉本体２，開閉時に指５を掛けるノブ３，開錠・施錠を機械的に制限する施錠機構４１とからなる。施錠機構４１は、最近リモートコントロールできるようにしたものがあり、そのシステムの機構を流用することで、簡単にシステムが構築可能である。そのようなシステムでは、施錠機構４１を制御するために、扉開閉制御ユニット４が設けられるのが通常である。

本実施形態の発光手段１３は扉本体２の側に設けられて、演算制御手段１０により発光のタイミングや発光強度が制御されるようになっている。発光手段１３の照射光は、自然光下で目視しにくく、比較的、指内部の情報を得やすい近赤外光（波長８００ｎｍ程度）が望ましい。発光手段としては、発光ダイオード（ＬＥＤ），エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子，半導体レーザー（ＬＤ）を用いることが出来る。

撮像手段１１は、発光手段１３の照射光波長に感度を持つ、フォトダイオード（ＦＤ），ラインセンサ，電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ，金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）カメラ等で実現することができ、ノブ３の側に設置されている。また、撮像手段１１は、演算制御手段１０により供給される電源が制御されるように構成され、得られた画像情報は、演算制御手段１０に取り込まれるように構成されている。これらの詳細については後述する。

発光手段１３と撮像手段１１は、開閉時に挿抜される指５を間に挟んで、発光手段１３からの照射光が指５を透過，散乱して検出光となり撮像手段１１に効率良く届くように配置される。

指の検出手段１２は、指が検出領域に進入したことを検知するものであり、ノブの機械的運動を検出するスイッチ，ノブ３と扉本体２との結合部に取り付ける圧力や歪みのセンサ，指先の接触で圧力や歪みを検知する圧力センサ，指先接触位置に設置する押釦スイッチ，温度変化を感知する熱センサ，音の反射変化を検出する超音波センサ，誘電率，透磁率変化によるインピーダンス変化を検出する電界，磁界センサ，ノブ３の電位を計測するセンサ等を用いることが出来る。指の検出手段１２の出力は演算制御手段１０に取り込むことができる。

演算制御手段１０は、いわゆるマイクロコンピュータなどのデバイスを用いて実現可能である。演算制御手段１０は、扉開閉制御ユニット４との間で通信ができるように構成されている。

演算制御手段１０は、扉の内部、或いは自動車の搭乗空間内、或いはダッシュボードの中など自動車の内部空間に搭載できる。また、撮像手段１１などについても、故意の破壊的分解など、車両固有の整備技術や情報が無ければ露出されない場所に設置するのが望ましい。

演算制御手段１０は、マイクロコンピュータ（マイコン）や演算回路の一部をハードウエアとしたいわゆるシステムＬＳＩで実現することができる。演算制御手段１０の行う演算は、受光により撮像手段１１が出力した個人の計測情報に対して、公開しない手法により暗号化などの情報加工を行い、セキュリティを高めることもできる。また演算制御手段１０は、撮像手段１１または施錠機構４１の一方あるいは両者と一体化することで、分解・改造によるセキュリティ破りを困難にすることができる。

演算制御手段１０の入力と出力が電気信号として外部に露出する場合には、暗号化は特に有効である。入出力に関して一方向の情報伝達に限らず、双方向の情報伝達を用いた暗号化が広く知られており、それらを演算の一部と成すことが出来る。また、撮像手段１１を実現するフォトダイオード（ＦＤ），ラインセンサ，電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ，金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）カメラなどは、それらの受光情報，撮像制御情報，画像情報を獲得するシーケンスの暗号化などを積極的に行ってセキュリティを高めることが出来る。

また、施錠機構４１は、電磁式開閉錠などで実現されるが、この開閉錠の動作と、実施例では図示しない開閉錠との連携動作を含めることも可能である。たとえば、自動車所有者のキーの挿抜，シリンダー錠回転状態と指の計測情報とを関連させた動作が可能である。

次に図２を用いて、より詳細な装置の構成について説明する。

図２において図１と同一の記号は同一の内容を示すため、それぞれの詳細の説明は割愛する。撮像手段１１は、ＣＣＤカメラ１１１とレンズ１１２とから構成される。発光手段１３からの光の一部は、指５を透過して、レンズ１１２によりＣＣＤカメラ１１１の撮像デバイスの上に結像される。結像された画像は電気信号に変換されて、演算制御手段１０に出力される。

撮像手段１１はマイコン回路１００とアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１０１と通信回路１０２と駆動回路１０３とスイッチ回路１０４と電源回路１０５とから構成されている。

マイコン回路１００は内蔵するプログラムに従って演算制御動作を行う。マイコン回路１００の内部メモリには、プログラムの他に、認証すべき個人のデータがあらかじめ登録されている。この個人認証データは、ユーザを可変とするため、書き換え可能なメモリを使えばよい。書き換え可能なメモリは電源が切断されても消えないように、いわゆるフラッシュメモリあるいはＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read Only Memory）などに記憶をしておけばよい。

本システムはキースイッチが投入されていない状態でも動作する必要があるため、電源は車両のバッテリから直接取るようにしてある。電源回路１０５において、演算制御手段１０の全体に対する電源を調整する他、撮像手段１１への電源供給も行う。

撮像手段１１の電源はマイコン回路１００により投入切断制御ができるようにスイッチ回路１０４が設けられている。

撮像手段１１の出力の画像はアナログ信号であるため、ＡＤ変換回路１０１においてデジタルに変換されてマイコン回路１００に取り込まれる。通信回路１０２は扉錠制御ユニット１０２への開錠コマンドを通信するためのものであり、通常使用されるシリアル通信で、十分に実現できる。

駆動回路１０３は発光手段１３への電源供給制御を行うことができる。その制御はマイコン回路１００により行われる。

指の検出手段１２の出力は、マイコン回路１００に入力されて、その状態をマイコン回路１００で監視できるようになっている。

次に図３を用いて、マイコン回路１００のプログラム動作について説明する。電源が投入されるとステップＳ１に入り、必要な初期化処理を行う。例えば、メモリクリア，マイコンのポートの設定，タイマの設定，スタックの設定などである。

ついで、ステップＳ２においてマイコンの省電流モードであるスリープに入る。上述したように本装置は車のエンジンが始動していない状態でも、常に動作できるようにしなければいけないため、必要のない時には、スリープモードで電源の節約を行うようにする。

次にステップＳ３において指の検出手段１２の出力のオンオフを判定する。指の検出手段１２の出力がオフであればスリープ状態を継続するためステップＳ２に戻る。

指の検出手段１２がオンの場合は、指が挿入されたと判定し、ステップＳ４においてマイコン回路１００のスリープを解除する。ステップＳ５においては、撮像手段１１のＣＣＤカメラ１１１に電源を供給し、回路を起動する。

次にステップＳ６において、指静脈網の映像を取得するため指５の発光手段１３に電源を供給し、発光させる。

次にステップＳ７において、ＣＣＤカメラ１１１からの映像信号をＡＤ変換回路１０１によりデジタル化し、マイコン回路１００内部のメモリに取り込む。

次にステップＳ８において、ＣＣＤカメラ１１１および発光手段１３への電源供給を停止する。

次にステップＳ９において、取得された画像に対して、演算処理を行い静脈網の特徴パラメータを抽出する。本ステップにおける処理の方法については、特開２００１−１８４５０７号公報に開示されているように、積分処理，微分処理を組み合わせたフィルタ処理を行うことにより実現が可能である。

次にステップＳ１０において、あらかじめ演算制御手段（マイコン回路）１０の内部に記憶されている個人照合データと上記の新たに取得された特徴パラメータ（比較用データ）と比較し相関を計算する。

ステップＳ１１において、個人が照合されたか否かを判定する。判定に際しては、ステップＳ１０において計算された相関度を所定の判定値と比較することにより判定するようにしてある。

登録された個人データと一致しない場合は、ステップＳ２へ戻り、再びスリープ状態に入る。

一致すれば、ステップＳ１２において、開錠指令を扉開閉制御ユニット４へ送り、扉の開錠を行わせる。

第一の実施例では、発光手段１３が扉本体２側に、そして撮像手段１１がノブ３側に取り付けられている。そのため、指の背側から入射した照射光が腹側から出る時の検出光が撮像手段１１によって検出される。この構成においては、扉を開ける際に指５の腹側がノブ３にほぼ密着した状態になるため、外部からの迷光等のノイズを比較的少なく押さえて検出光を獲得できるという点に特徴がある。

本発明の第二の実施形態として、図４に示した構成も可能である。この第二の実施形態では、ノブの側に発光手段１３を、扉の側に撮像手段１１を搭載している。その他の構成及び動作は図１に示した第一の実施例のものと同様である。この構成の場合には、指の腹側から入射した照射光が指の背側から散乱されて出る検出光となり、撮像手段１１によって検出される。この構成においては、指の背側からの散乱光を用いているため、指がノブに触れることに起因する指の腹側の軟部組織における変形が、個人認証の演算や再現性に及ぼす影響が少ないという点に特徴がある。

本発明の第三の実施形態として、ノブ３の側に発光手段１３と撮像手段１１の両方を備えた構成が可能である。前記両者以外、その他の部分の構成は、第一，第二の実施形態とほぼ同じである。この実施形態例の構成図は図５に示した。この場合、発光手段１３と撮像手段１１が指５に対して同じ側に位置しているため、照射光が指から反射される際の検出光が撮像手段１１によって検出される。それ以外の動作は第一，第二の実施例のものと同様である。この構成の第一の利点は、扉を開ける際に指の腹側がノブ３にほぼ密着した状態になるため、外部からの迷光等のノイズを少なく押さえて検出光を獲得できるという点にある。第二の利点は、発光手段１３と撮像手段１１の両方がノブ３の中に組み込まれているため、より小型で高密度、かつ信号露出部の少ない高いセキュリティを備えた構成で装置を組み立てられるという点にある。特に、半導体集積回路として撮像手段１１，演算制御手段１０を一体に集積化すれば、著しくセキュリティを高めることができる。

本発明の第四の実施形態として、扉本体２の側に発光手段１３と撮像手段１１の両方を備えた構成も可能である。その他の部分の構成及び動作は上記第三の実施形態と同じである。この実施形態の構成図を図６に示す。この構成の第一の利点は、指の背側からの検出光を用いているため、指がノブに触れることに起因する指の腹側軟部組織における変形が、個人認証の精度や再現性に及ぼす影響が少ないという点である。第二の利点は、発光手段１３と撮像手段１１の両方が扉本体２の中に組み込まれているため、小型で高密度、かつ信号露出部の少ない高いセキュリティを備えた構成で装置を組み立てられるという点である。それに加えて、上記第三の実施例では、ノブ３に組み込まれた機構をノブ３と一緒に破壊的に離脱させての盗難が試みられやすいのに対し、第四の実施形態では、破壊的な離脱のためには扉本体２そのものの破壊を試みることが必要になるため、そうした行為に対する未然抑止効果を期待できる。

上記第一から第四までの実施形態は、自動車のトランクルームの施錠機構にも組み込むことができる。発光手段１３及び撮像手段１１をトランクルームの扉本体またはノブの部分に組み込み、上記第一から第四までの実施例と同様の動作をさせることができる。このことによってトランクルームのセキュリティを同様に向上させることができる。

上記第一から第四までの実施例において、指の検出手段１２は別の構成手段で代用することも可能である。発光手段１３と撮像手段１１を常時動作しておけば、撮像手段１１で得られる情報から指５がノブ３に触る動作を検出することができる。

第一の実施形態の構成を示す構成図である。 第一の実施例のより詳細な構成を説明する図である。 第一の実施形態の動作を示すフローチャートである。 第二の実施形態の構成を示す構成図である。 第三の実施形態の構成を示す構成図である。 第四の実施形態の構成を示す構成図である。

符号の説明

２…扉本体、３…ノブ、４…扉開閉制御ユニット、５…指、１０…演算制御手段、１１…撮像手段、１２…検出手段、１３…発光手段、４１…施錠機構。

Claims (8)

1. ノブ部を有する扉に設置される個人認証装置において、
   前記ノブ部内に設置可能な、指に光を照射する光源と、
   前記光の照射により前記指から出射される光を検出する撮像部と、
   前記撮像部で検出された検出結果から前記指の血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有し、
   前記光源は、前記光を前記指の掌側に対して照射し、
   前記撮像部は、前記光源との間に前記ノブ部に設置される前記指を進入可能な空間を挟んで前記扉側に設置され、前記指の背側より出射される光を検出し、
   前記処理部は、検出した前記指の背側より出射される光に基づき血管パターンを抽出して個人認証を行うことを特徴とする個人認証装置。
2. 手で握りこむノブ部と、
   前記ノブ部内に設置され、該ノブ部に設置される指を掌側から照射する光源と、
   前記光の照射により前記指の背側から出射される光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された画像から血管パターンを抽出し、予め登録された認証データと照合して個人認証を行う処理部とを有し、
   前記撮像部は前記ノブ部に設置される指を介して前記光源と対向する位置に設置され、前記光源から前記光を照射して前記指の背側より出射される散乱光を撮像し、
   前記処理部は、撮像した前記指の背側より出射される散乱光に基づく画像から血管パターンを抽出して個人認証を行うことを特徴とする個人認証装置。
3. 指を設置できるノブ部と、
   前記ノブ側に設置され、該ノブ部に設置される指を掌側から照射する光源と、
   前記指を透過した前記光源からの光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された画像から血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有し、
   前記撮像部は前記ノブ部に設置される指を介して前記光源と対向する位置に設置され、前記設置される指の背側を撮像し、
   前記処理部は、前記設置される指の背側を撮像して得られた画像から血管パターンを抽出して個人認証を行うことを特徴とする個人認証装置。
4. 請求項２または３に記載の個人認証装置において、
   前記光源と前記撮像手段との間には、前記指を進入させ、前記指の掌側に前記光を照射できるように案内される空間を備えることを特徴とする個人認証装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の個人認証装置において、
   前記指が検出領域に進入したことを検知する検知手段を備えることを特徴とする個人認証装置。
6. 請求項５に記載の個人認証装置において、
   前記検出手段が前記指の進入を検知したあとに、前記光源による指への照射が開始されることを特徴とする個人認証装置。
7. 請求項１から３のいずれかに記載の個人認証装置において、
   前記光源の発光タイミングまたは／及び発光強度を制御する演算制御手段を備えることを特徴とする個人認証装置。
8. 請求項１から３のいずれかに記載の個人認証装置において、
   前記処理部において抽出される血管パターンは、指の背側の血管パターンであることを特徴とする個人認証装置。

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