JP4668237B2 - 個人認証システム - Google Patents
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Description
知識に基づく認証では、キーとなる知識を何らかの手段で入力する必要がある。例えば、パスワードでは文字をキー操作によって入力することが必要である。
生体情報に基づく認証でも同様で、キーとなる生体情報を、センサを使って読み取らせる必要がある。例えば指紋を使った場合、指紋センサに指を押しあてる必要があり、顔や虹彩を使った場合には、カメラでそれらを撮影しなければならない。ジェスチャーを使った場合には、ジェスチャーをしなければならない。
そのため、個人認証には少なくない労力と時間が必要であった。この問題は、特にハンドヘルド装置においては致命的な問題であった。
また、ハンドヘルド装置をユーザが手に持ったとき、ハンドヘルド装置とユーザとの位置関係は一定しているわけではない。このため、顔や虹彩などカメラを利用した手法では、カメラの画角内に対象物が収まっている保証がない。したがって、個人認証を正確に行えない可能性がある。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的はカメラや指紋センサといった画像を使うことがなく、特に自装置を操作する場合の個人認証の処理にユーザがかける労力がより少ない個人認証システム、個人認証装置を提供することである。
ユーザの人体の少なくとも一部に振動を与える発信手段の機能と、前記発信手段によって与えられた振動に基づく信号を、前記人体の一部を介して受信する受信手段の機能とを有し前記ハンドヘルド装置の第1及び第2の端部にそれぞれ4つずつ設けられた送受信部と、
前記送受信部の発信手段によって与えられた振動を、該送受信部とは異なる他の送受信部の受信手段によって受信し、その受信された信号に基づいて前記人体の一部に関するパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
前記パラメータ抽出手段によって抽出された抽出パラメータが、予め登録されている登録パラメータと一致するか否かを判断する認証手段とを含み、
前記認証手段によって前記抽出パラメータと前記登録パラメータとが一致すると判断された場合に前記ユーザによる前記ハンドヘルド装置の使用を許可するようにし、前記送受信部は、前記ハンドヘルド装置が把持された場合に前記第1の端部に設けられた4つの送受信部に前記ユーザの手の母指以外の指が接触し、かつ、前記第2の端部に設けられた4つの送受信部のいずれかに前記手の母指が接触する位置に設けられたことを特徴とする。このような構成によれば、人体の少なくとも一部に与えられた振動に基づくパラメータを使って個人を認証することができる。このため、カメラや指紋センサといった画像を使うことがない。このような構成によれば、ハンドヘルド装置がユーザの手で把持された場合に、自動的に個人認証することができる。また、ハンドヘルド装置を持ったことをトリガとして個人認証処理を行えるので、特にハンドヘルド装置を操作する場合の個人認証の処理にユーザがかける労力がより少ない個人認証システムを実現できる。
前記受信手段によって受信された信号が示す振動の強度、前記発信手段によって与えられた振動と前記受信手段によって受信された信号が示す振動とから得られる伝達関数、前記発信手段によって与えられた振動が受信されるまでにかかる時間、
の少なくとも1つを含むことを特徴とする。このような構成によれば、人体の特徴をパラメータとして抽出し、それを個人認証に利用することができる。
(実施の形態)
図1は、本発明による個人認証装置の機能を採用したハンドヘルド装置の実施の一形態の原理構成図を示す図である。同図(a)に示されているハンドヘルド装置1は、振動を発信する発信部101と、振動を受信する受信部102〜105とを備えている。発信部101は、ユーザがハンドヘルド装置1を把持したときに手の親指が当たる部分に設けられている。ユーザの親指に振動を与える。受信部102は同じ手の人差し指が当たる部分、受信部103は同じ手の中指が当たる部分、受信部104は同じ手の薬指が当たる部分、受信部105は同じ手の小指が当たる部分、にそれぞれ設けられている。
また、ハンドヘルド装置1は、発信部101および受信部102〜105を制御する制御部106と、受信部102〜105によって受信された振動に基づいてユーザの掌に関するパラメータを抽出するパラメータ抽出部107と、パラメータ抽出部107によって抽出されたパラメータ(以下、抽出パラメータと称する)が、予め登録されているパラメータ(以下、登録パラメータと称する)と一致するか否かを判断する認証部108とを備えている。なお、制御部106、パラメータ抽出部107、認証部108は、実際には、ハンドヘルド装置1の筐体内に設けられている。
つまり、本例のハンドヘルド装置は、自装置がユーザの手で把持される際に、上記手の指の一部分が接触する位置に設けられ、接触している部分に振動を与える発信手段と、自装置がユーザの手で把持される際に、上記手の他の指の一部分が接触する位置に設けられ、接触している部分に伝達された振動を受信する受信手段と、上記受信手段によって受信された振動に基づいて上記手に関するパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、上記パラメータ抽出手段によって抽出された抽出パラメータが、予め登録されている登録パラメータと一致するか否かを判断する認証手段とを含んでおり、上記認証手段によって上記抽出パラメータと上記登録パラメータとが一致すると判断された場合に上記ユーザによる自装置の使用を許可するようにした個人認証装置である。
発信部101には、圧電素子やスピーカといった、振動を発生するデバイスを用いることができる。発信部101は、それに触れた親指に単発のパルスの振動を効率良く伝達できる構成であれば、どのようなものであってもよい。
また、受信部102〜105には、例えば、接触型マイクを用いることができる。受信部102〜105は、それらに接触している各指に伝わった振動を効率良く検出できる構成であれば、どのようなものであってもよい。例えば、周知の骨伝導スピーカを発信部101、骨伝導マイクを、受信部102〜105として用いることができる。なお、受信部102〜105は、周囲の雑音(空気中を伝搬してくる音(空気の振動))は検出しないことが望ましい。
本例では、発信部101および受信部102〜105の少なくとも1つに、図示せぬ接触センサ(タッチセンサ)が備えられている。タッチセンサにより、指の接触が検出された場合、その検出をトリガとして本ハンドヘルド装置による個人認証処理が開始される。このように構成すれば、ユーザがハンドヘルド装置を把持したタイミングを適正に検出し、個人認証処理を速やかに開始することができる。
複数のタッチセンサが備えられている場合、それらタッチセンサの1つにより指の接触が検出されたときに個人認証処理を開始する構成であってもよいし、全てのタッチセンサにより指の接触が検出されたときに個人認証処理を開始する構成であってもよい。
次に、パラメータ抽出部107によるパラメータの抽出例について説明する。本例では、発信部101の発信開始時刻から振動が他の指を介して受信部102〜105にそれぞれ受信される時刻までの時間をパラメータとしている。
図2は、パラメータ抽出部107によって抽出されるパラメータを説明するための波形図である。同図において、横軸は時間、縦軸は時間に対応する信号の強度(振幅)、を示している。信号の強度は、受信部102〜105によって受信されて電気信号に変換された値である。
また、制御部106は、受信部102〜105が受信した信号の立ち上がりを検出する。そして、発信波形Sの立ち上がりの時刻と各受信部によって検出された信号の立ち上がりの時刻t1、t2、t3…との差分を算出し、この差分の時間を振動が受信部102〜105に伝わるまでの時間(すなわち伝達時間)とする。
本例では複数の受信部102〜105までの伝達時間のうち、1つまたは複数をパラメータとして抽出する。また、複数の伝達時間の比を考慮してパラメータを抽出、あるいは解析することもできる。さらに、受信部102〜105による伝達時間の相違をパラメータとすることも可能である。
図3は、本例のハンドヘルド装置において行われる個人認証処理を示すフローチャートである。本例では、図1を参照して説明した発信部101、受信部102〜105のタッチセンサにユーザが触れることによって、個人認証処理が開始される。
発信部101は振動し(ステップS301)、ユーザの指に振動を与える。制御部106は、発信部101が発信した時刻を検出する(ステップS302)。そして、受信部102〜105の各々について受信時刻を検出(ステップS303)、発信時刻と受信時刻との差分をとって各伝達時間を算出する(ステップS304)。
一方、ステップS307の判断において、差分が閾値以上と判断されれば(ステップS307:No)、このユーザが適正なユーザであると認証しない(ステップS309)。
図3を参照して説明した個人認証処理では、振動を1回与えて、その受信によるパラメータを抽出している。この振動の発信は複数回行われてもよい。
振動の発信を複数回行う場合の個人認証処理について、図4を参照して説明する。同図において、ステップS301からS305までの処理は、図3の場合と同様である。ステップS305においてパラメータが抽出されると、「i」がインクリメントされ(ステップS406)、「i」の値が予め定められた「n」より大きくなるまで(ステップS407)、ステップS301からS305までの処理が繰返し行われる。なお、「i」の初期値は「0」(ゼロ)、「n」は2以上の自然数、である(以降の説明においても同様である)。
以上説明したように、複数のパラメータ抽出を行うことで、ロバストに掌形パラメータを抽出できるというメリットがある。例えば、受信部に触れるべき指の1つが触れていない場合にも、その他の掌形パラメータがより正確に決定されるため、その他の掌形パラメータのみを使って認証を行うことができるようになる。
以上説明した個人認証処理を行うには、ユーザのパラメータを事前に登録しておく必要がある。この登録処理の例について、図5を参照して説明する。同図において、ステップS301からS305までの処理は、図3の場合と同様である。ステップS305において抽出されたパラメータは、ハンドヘルド装置内のメモリや磁気ディスク等の記憶媒体に登録される(ステップS310)。この登録パラメータが、抽出パラメータと比較されることにより、認証処理が行われる。
登録パラメータは、例えば、認証部108内の図示しないメモリ等に予め保存されているものであってもよい。また、ハンドヘルド装置1が通信機能を有し、登録パラメータが保存されているデータベースを有するサーバから取得するものであってもよい。
なお、複数人の登録パラメータを登録してもよい。例えば、複数人から構成される家族やグループで共通のハンドヘルド装置を使いたい場合、それら構成員全員のパラメータを登録しておけばよい。
上述した例では、伝達時間などをパラメータとしているが、この構成に限定されるものではない。例えば、図2を参照した発信波形や波形a、b、cの振幅も掌形パラメータになり得る。振幅は、掌形パラメータとして演算の処理が簡単であるという利点を有する一方、ノイズに弱いという欠点を有する。
また、上述した例では、発信部101によって与えられた振動と受信部102〜105によって受信された信号が示す振動とから得られる伝達関数をパラメータに用いることもできる。
発信部101の発信波形がインパルスであった場合、各受信部102〜105の受信波形は、対応する伝達関数のインパルス応答になる。このため、インパルス応答を得ることによって伝達関数を得ることができる。
なお、伝達時間でないパラメータを利用した場合であっても、図3、図4中の時刻、時間差の部分をそれぞれ適切な言葉に置き換えれば、そのフローチャートをそのまま利用することができる。また用いる掌形パラメータは上で説明した以外のパラメータを用いても良い。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で様々な変形が可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
上述した例では、ハンドヘルド装置を左手で把持する場合について説明したが、右手で把持する場合についても同様である。左右いずれの手でハンドヘルド装置を把持した場合についても上述した個人認証処理を実現するため、図7に示されている構成を採用してもよい。
同図(a)を参照すると、装置筐体の右端に4つの送受信部109R1〜109R4、左端に4つの送受信部109L1〜109L4が設けられている。このハンドヘルド装置を左手で把持する場合、同図(b)に示されているように、例えば、親指が送受信部109L3に、人差し指が送受信部109R1に、中指が送受信部109R2に、薬指が送受信部109R3に、小指が送受信部109R4に、それぞれ接触している状態になる。
このように、左右の手のいずれで把持した場合でも、触れたことをタッチセンサによって検出すれば、上述したように個人認証処理を行うことができる。
図1(c)に示されているように、個人認証処理を開始させるトリガ信号を発生させるための押しボタンスイッチPなどを設けておき、この押しボタンスイッチPが、ユーザによって押下された場合に個人認証処理を開始するようにしてもよい。つまり、この場合には、押しボタンスイッチの操作をトリガとして本ハンドヘルド装置による個人認証処理が開始されることになる。この場合、タッチセンサを設ける必要はない。
従来の個人認証技術では、ユーザの能動的なアクションが必要であったが、本発明ではユーザが情報装置を手に持った段階で認証をかけることができ、ユーザの能動的なアクションが不要である。すなわち、ハンドヘルド装置とユーザとの位置関係が一定であるという前提(つまりカメラを使う手法の前提)や、事前に特定のアクションがあるという前提(つまり常時認証をかける場合の前提)を置くことなく、ユーザがハンドヘルド装置を手に持ってすぐに個人認証処理を行うことができる。このため、個人認証時における労力と時間を削減することができる。また、掌形および装置に対する把持の仕方の特徴に基づく個人認証処理を行えるため、ICカード等のキーの紛失、盗難のリスクを低減することができる。
同様に、図1に示されているハンドヘルド装置と同等の機能をATMに追加すれば、入出金等の許可について上記個人認証処理を行うことができる。また、自動車に設けられているドアやハンドル、自動二輪車のハンドルに、図1に示されているハンドヘルド装置と同等の機能を追加すれば、それらの運転許可について上記個人認証処理を適用することができる。
101 発信部
102〜105 受信部
106 制御部
107 パラメータ抽出部
108 認証部
109R1〜109R4、109L1〜109L4 送受信部
P 押しボタンスイッチ
Claims (4)
- ユーザの手で把持可能なハンドヘルド装置の使用許可について個人認証する個人認証システムであって、
ユーザの人体の少なくとも一部に振動を与える発信手段の機能と、前記発信手段によって与えられた振動に基づく信号を、前記人体の一部を介して受信する受信手段の機能とを有し前記ハンドヘルド装置の第1及び第2の端部にそれぞれ4つずつ設けられた送受信部と、
前記送受信部の発信手段によって与えられた振動を、該送受信部とは異なる他の送受信部の受信手段によって受信し、その受信された信号に基づいて前記人体の一部に関するパラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
前記パラメータ抽出手段によって抽出された抽出パラメータが、予め登録されている登録パラメータと一致するか否かを判断する認証手段とを含み、
前記認証手段によって前記抽出パラメータと前記登録パラメータとが一致すると判断された場合に前記ユーザによる前記ハンドヘルド装置の使用を許可するようにし、前記送受信部は、前記ハンドヘルド装置が把持された場合に前記第1の端部に設けられた4つの送受信部に前記ユーザの手の母指以外の指が接触し、かつ、前記第2の端部に設けられた4つの送受信部のいずれかに前記手の母指が接触する位置に設けられたことを特徴とする個人認証システム。 - 前記パラメータ抽出手段によって抽出される抽出パラメータは、
前記受信手段によって受信された信号が示す振動の強度、前記発信手段によって与えられた振動と前記受信手段によって受信された信号が示す振動とから得られる伝達関数、前記発信手段によって与えられた振動が受信されるまでにかかる時間、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の個人認証システム。 - 前記発信手段が人体の少なくとも一部に複数回振動を与え、前記受信手段は、前記発信手段によって与えられた振動に基づく信号を複数回受信し、前記パラメータ抽出手段は、前記受信手段によって複数回受信された信号に基づいて前記人体の一部に関するパラメータを抽出することを特徴とする請求項1又は2に記載の個人認証システム。
- 前記発信手段による振動の出力および前記認証手段によるパラメータの一致判断までの処理が、
前記発信手段及び前記受信手段の少なくとも一方に設けられる接触センサによる接触検知、特定スイッチの操作検知、装置動作中の任意のタイミング、のいずれか1つをトリガとして行われることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の個人認証システム。
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