JP4693192B1 - 指紋認証装置及び指紋認証方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウイルスや細菌等の感染を予防することが可能であると共に、迅速且つ的確に指紋認証を行うことが可能な指紋認証装置及び指紋認証方法を提供する。
【解決手段】指を載置させる載置部20と、載置部20の下方に配設され、載置部20に載置された指の指紋を認証する画像取得部40と、載置部20に指が載置されているか否かを検出する指センサ61と、載置部20の上方に配設され、載置部20に向けて紫外線を照射する紫外線照射灯62Bとを含み、紫外線照射灯62Bは、指センサ61が指を検出していない際に、載置部20に向けて紫外線を照射する。
【選択図】図4

Description

本開示は、利用者の指紋を利用して個人認証を行う生体認証装置及び指紋認証方法に関する。
従来から、個人認証を行う方法として、例えば、パスワードやサイン、印影等が用いられている。しかしながら、これらによる個人認証は、パスワードの忘却や印鑑の紛失等により、本人であっても認証が行えなくなったり、パスワードの漏洩や印鑑の盗難等により他人が認証される可能性もある。そこで、近年では、忘却や紛失等の可能性がなく、本人以外の第三者が認証されることを防止できる手段として、利用者の身体的特徴や行動的特徴等の情報を利用して個人認証を行う生体認証(バイオメトリクス認証)技術が採用されている(例えば、非特許文献1及び2参照)。
現在、手軽で信頼性の高い生体認証の一つとして、利用者の指紋を利用する指紋認証が広く普及している。この指紋認証を行うために用いられる一般的な指紋認証装置には、指紋を読み取るためのセンサ(例えば、光学式センサ、静電容量方式センサ、電界強度測定方式センサ、感圧式センサ等)が配設されており、当該センサによって読み取った情報を画像化し、照合することで、利用者の本人確認を行っている(例えば、非特許文献3参照)。
また、指紋認証を行う際に、指に適切な潤いがあると、指紋認証率が向上し、迅速且つ的確な指紋認証を行うことができることが知られており、指に軽く付けるだけで、指に適度な潤いを与え、指紋の認証率を向上させる指紋認証専用スキンクリームも提供されている(例えば、非特許文献4参照)。
そしてまた、指内散乱光方式により、湿潤指(びしょ濡れの指)であっても、利用者の本人確認を行うことができるソリッド光学式指紋センサも紹介されている(例えば、非特許文献5参照)。
「Biometrics」、Wikipedia、<URL:http://en.wikipedia.org./wiki/Biometrics>、[平成22年4月2日検索] 「バイオメトリクス認証(生体認証)の今を探る」、日経BP社、<URL:http://www.nikkeibp.co.jp/sj/2/special/43/index4.html>[平成22年4月2日検索] 「濡れた指、乾燥した指--指紋認証の実態」、ITpro、<URL:http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20070227/263427/?ST=security&P=2>、[平成22年4月2日検索] 「指紋認証専用スキンクリーム(サラシットリゲル)」、Knet株式会社、<URL:http://www.fingerlock.jp/sarasi.html>、[平成22年4月2日検索] 「ソリッド光学式指紋センサ」、ミツミ電機株式会社、<URL:http://www.mitsumi.co.jp/latest/Catalog/pdf/finger_sef_a1f1.pdf>、[平成22年4月2日検索]
前述したような従来の指紋認証装置は、通常、強化ガラス等から形成された載置部に載置された指の指紋をセンサによって読み取ることで、認証を行う構成を有している。したがって、例えば、金融機関のATMや共同住宅の出入口等に設置した場合、前記載置部に不特定多数の利用者の指が接触することになるため、指紋認証装置が、ウイルスや細菌等を利用者間に感染させる媒体となる可能性がある。そして、この可能性は、指紋の認証率を向上させるために指に適度な潤いを与えることで、さらに高くなると考えられる。
そこで、ウイルスや細菌等の感染を予防することが可能であると共に、迅速且つ的確に指紋認証を行うことが可能な指紋認証装置及び指紋認証方法が望まれる。
本開示に係る指紋認証装置は、指を載置させる載置部と、前記載置部に載置された指の指紋を認証する認証部と、前記載置部との間に前記指を装入可能な空間を形成し、当該載置部を包囲するカバー部と、前記カバー部に配設され、前記載置部に指が載置されているか否かを検出する指センサと、前記カバー部に配設され、前記載置部に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、前記指センサが前記指の載置を検出していない際に、前記紫外線照射部が紫外線を照射するように制御する紫外線照射制御部と、前記載置部とカバー部との間に形成された空間の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、前記温湿度センサにより測定された温度及び湿度から露点温度を算出する露点温度算出部と、前記載置部を前記露点温度算出部が算出した露点温度に冷却し、当該載置部の指が接触する面を結露させる載置部冷却部と、載置部の少なくとも指が接触する面に形成され、光触媒を含む光触媒含有層と、を含んでいる。
また、本開示に係る指紋認証装置は、指を載置させる載置部と、前記載置部に載置された指の指紋を認証する認証部と、前記載置部に指が載置されているか否かを検出する指センサと、前記載置部に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、前記指センサが前記指の載置を検出していない際に、前記紫外線照射部が紫外線を照射するように制御する紫外線照射制御部と、を含んでいる。
そしてまた、本開示に係る指紋認証装置は、前記載置部との間に前記指を装入可能な空間を形成し、当該載置部を包囲するカバー部をさらに含むことができ、前記指センサ及び紫外線照射部は、前記カバー部に配設することができる。
また、本開示に係る指紋認証装置は、前記載置部の少なくとも指が接触する面に、光触媒を含む光触媒含有層を形成することもできる。
そしてまた、本開示に係る指紋認証装置は、前記載置部とカバー部との間に形成された空間の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、前記温湿度センサにより測定された温度及び湿度から露点温度を算出する露点温度算出部と、前記載置部を前記露点温度算出部が算出した露点温度に冷却し、当該載置部の指が接触する面を結露させる載置部冷却部と、をさらに含むことができる。
また、前記載置部冷却部は、前記指センサが前記指の載置を検出した際に、前記載置部の指が接触する面を結露させる構成を有することができる。
さらにまた、前記温湿度センサは、前記カバー部に配設することができる。
また、本開示に係る指紋認証装置は、前記結露により前記載置部の指が接触する面とは異なる領域に生じる湿気を吸湿する吸湿物質をさらに含むことができる。
また、本開示に係る指紋認証方法は、載置部に載置された指の指紋を認証する指紋認証方法であって、前記載置部に指が載置されたか否かを検出することと、前記載置部に指が載置されていない際に、当該載置部に向けて紫外線を照射することと、前記載置部に指が載置された際に、当該指の指紋を認証することと、を含むことができる。
そしてまた、本開示に係る指紋認証方法は、前記載置部の少なくとも指が接触する面に光触媒を含む光触媒含有層が形成されており、前記載置部に向けて紫外線を照射した際に、当該紫外線と光触媒とを反応させ、活性酸素を発生させること、をさらに含むことができる。
また、本開示に係る指紋認証方法は、前記載置部に指が載置された際に、前記載置部に載置された指を湿潤させること、をさらに含み、前記湿潤された指の指紋を認証することができる。
本開示の一実施形態に係る指紋認証装置の斜視図である。 図1に示す指紋認証装置からカバー部を取り外した状態を示す平面図である。 図1に示す指紋認証装置のカバー部の内側面の平面図である。 図1に示す指紋認証装置の一部を断面にして示す構成図である。 図1に示す指紋認証装置の制御部の機能的構成を示すブロック図である。 図1に示す指紋認証装置の動作を示すフローチャートである。
次に、本開示の実施形態に係る指紋認証装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本開示は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
図1は、本開示の一実施形態に係る指紋認証装置の斜視図、図2は、図1に示す指紋認証装置からカバー部を取り外した状態を示す平面図、図3は、図1に示す指紋認証装置のカバー部の内側面の平面図、図4は、図1に示す指紋認証装置の一部を断面にして示す構成図、図5は、図1に示す指紋認証装置の制御部の機能的構成を示すブロック図である。なお、前記各図では、説明を判り易くするため、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、実際のものとは一致させずに記載した。
図1〜図5に示すように、本開示の一実施形態に係る指紋認証装置1は、ハウジング11と、ハウジング11の上面に配設され利用者の指10を載置させる載置部20と、ハウジング11の内部に配設され、載置部20に載置された指10の指紋を読み取り、画像化する画像取得部40と、ハウジング11の上面に配設され、載置部20との間に利用者の指10を装入可能な空間を画定するドーム状のカバー部12と、載置部20に指が載置されているか否かを検出する指センサ61と、載置部20に向けて紫外線を照射する3本の紫外線照射灯62A、62B及び62Cと、載置部20を露点温度に冷却するマイクロクーリングユニット81と、載置部20とカバー部12との間に形成された空間の温度及び湿度を検出する温湿度センサ82と、各種情報を記憶するメモリ100と、各種制御を行う制御部120と、を含んで構成されている。
ハウジング11は、上面に載置部20及びカバー部12を配設可能であると共に、内部に画像取得部40を内蔵可能な略直方体を有している。
載置部20は、例えば、強化ガラス等から形成された中空の板状を有しており、ハウジング11の上面に配設されている。この載置部20の中空部には、後に詳述するマイクロクーリングユニット81が内蔵されている。また、載置部20の指10が接触する面には、光触媒(例えば、酸化チタン等)を含む光触媒層22が形成されている。マイクロクーリングユニット81は、後に詳述する制御部120に接続されており、制御部120からの指示により動作が制御されるようになっている。
ハウジング11の上面であり、載置部20の外周部には、載置部20に指10を載置した際に、指10の置き方で回転、位置ズレ等が発生しないように指10の位置決めを行う位置決め部23が配設されている。この位置決め部23は、載置部20よりも指装入方向側に位置し、載置部20に指10を載置した際に、指10の先端が当接する指先端当接部23Aと、載置部20の指装入方向と垂直な両側に位置し、指10の側部をガイドするガイド部23B及び23Cと、指先端当接部23Aと反対側に位置し、指10の根元近傍を支持する指根元支持部23Dと、を有している。
画像取得部40は、利用者の指紋を読み取り、画像化するものであり、光源41と、載置部20の下面に配設されたプリズム42と、プリズム42で反射された光が入射するレンズ43と、レンズ43で集光された光が入射し、入射した光を電流信号に変換する撮像素子44と、を有している。光源41及び撮像素子44は、後に詳述する制御部120からの指示により動作が制御されるようになっている。
カバー部12は、ハウジング11の上面に配設され、利用者の指10を挿脱するための指出入口14を有しており、指装入方向先端が閉鎖されている。このカバー部12は、載置部20及び位置決め部23を覆うドーム状を有している。
指センサ61は、カバー部12の内側面13のうち、載置部20に指が載置されているか否かを検出することが可能な領域に配設されている。具体的には、図4に示すように、載置部20と指先端当接部23Aとの間となる領域に対向する領域に配設されている。この指センサ61は、後に詳述する制御部120の構成要素である指検出部121に接続されている。
なお、指センサ61としては、例えば、赤外線センサ等、既存の人体感知センサを使用することができる。また、紫外線照射灯62A、62B及び62Cとしては、例えば、紫外線発光ダイオードや、LEDブラックライト等を使用することができる。LEDブラックライトとしては、例えば、「携帯型紫外線(365・370・375nm)LED128灯大型ライト」、オプトコード株式会社、<URL:http://www.ru-koueki.co.jp/3353.html?gclid=CKf8ipqLIp0CFc5L5Qod91ZL3A>で紹介されているような既存のものを使用することができる。
紫外線照射灯62A、62B及び62Cは、カバー部12の内側面13のうち、載置部20と対向する領域に、指10の挿入方向に対し平行に、互いに間隔をおいて並設されている。これらの紫外線照射灯62A、62B及び62Cは、後に詳述する制御部120の構成要素である紫外線照射制御部122に接続されている。
マイクロクーリングユニット81は、載置部20に内蔵されている。このマイクロクーリングユニット81は、後に詳述する制御部120の構成要素である冷却部125に接続されている。
このマイクロクーリングユニット81としては、例えば、「省スペースで100W/cm2以上の冷却能力をもつマイクロクーリングシステムを実現」、産技助成Vol.35、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、山形大学学術情報基盤センター、<URL:http://www.nedo.go.jp/informations/press/200916_1/200916_1.html>に記載されているように、熱除去能力の最も高い沸騰現象を応用してマイクロチャネル内で冷媒としてフッ素系液体を循環させる沸騰型マイクロチャネルと、リソグラフィーによる微細加工技術を活用した機械的可動部の無い、低電圧で駆動するマイクロポンプと、を組み合わせたような、既存のマイクロクーリングシステムを使用することができる。
温湿度センサ82は、カバー部12の挿入方向先端側に配設されている。この温湿度センサ82は、後に詳述する制御部120の構成要素である温湿度検出部123に接続されている。
この温湿度センサ82としては、例えば、「デジタル温湿度センサ」、有限会社シスコム、<URL:http://www.syscom-inc.co.jp/doc/product/sensor/digital.html>で紹介されているような既存の温湿度センサを使用することができる。
メモリ100は、制御部120に接続されており、利用者の指紋情報や、温湿度と露点温度との関係を示す情報等の各種情報が記憶されている。
制御部120は、載置部20に指10が載置されたことを検出する指検出部121と、紫外線照射灯62A、62B及び62Cの点灯及び消灯(ON/OFF)を制御する紫外線照射制御部122と、温湿度センサ82により温湿度を検出する温湿度検出部123と、温湿度検出部123が検出した温湿度から露点温度を算出する露点温度算出部124と、マイクロクーリングユニット81により載置部20の上面の温度を露点温度まで冷却する冷却部125と、光源41の点灯及び消灯(ON/OFF)を制御する投光制御部126と、撮像素子44が出力した画像信号により画像処理を行う画像処理部127と、画像処理部127が画像信号に基づいて求めた指紋情報と予めメモリ100に登録(記憶)されている指紋情報とを照合し、認証を行う指紋認証部128と、を有している。これらの各部は、制御部120においてCPUがメモリ100などに記憶された所定のプログラムを実行することにより、機能モジュールとして実現される。なお、ASIC等の集積回路を用いて各部を構成してもよい。
なお、指紋認証装置1における指紋認証に関わる構成は、従来の指紋認証装置に使用される既存の構成を採用することができる。
次に、本実施形態に係る指紋認証装置1の具体的動作について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップS101では、指検出部121が、指センサ61により指10が検出されたか否か(即ち、載置部20に指10が載置されたか否か)を判断する。指10が検出さてない(ステップS101:NO)場合は、ステップS102に進む。指10が検出された(ステップS101:YES)場合は、ステップS103に進む。
次に、ステップS102では、紫外線照射制御部122が、紫外線照射灯62A、62B及び62Cを点灯し、載置部20に向けて紫外線を照射する。ここで、載置部20の上面には、光触媒層22が形成されているため、紫外線と光触媒とが反応し、活性酸素が発生する。したがって、載置部20またはその近傍にウイルスや細菌が存在しても、これらを効率よく殺菌することができ、ウイルスや細菌等の感染を予防することができる。
ステップS103では、紫外線照射制御部122が、紫外線照射灯62A、62B及び62Cを消灯させ、ステップS104に進む。ステップS104では、温湿度検出部123が、温湿度センサ82によりカバー部12内の温度及び湿度を検出し、ステップS105に進む。ステップS105では、露点温度算出部124が、温湿度検出部123によって検出された温度及び湿度から露点温度を算出し、ステップS106に進む。
次に、ステップS106では、冷却部125が、マイクロクーリングユニット81により冷却を開始し、載置部20の上面の温度を下げる。その後、ステップS107に進み、冷却部125が、載置部20の上面の温度が、露点温度算出部124によって算出された露点温度以下まで冷却されたか否かを判断する。載置部20の上面の温度が露点温度以下まで冷却された(ステップS107:YES)場合は、ステップS108に進む。載置部20の上面の温度が露点温度よりも高い(ステップS107:NO)場合は、ステップS106に戻る。
載置部20の上面の温度が露点温度まで冷却されることで、この部分が軽度に自然結露するため、指10と載置部20の上面(指載置面)との間に適度な潤いを付与することができる。したがって、指紋認証率を向上することができ、迅速且つ的確な指紋認証を行うことができる。なお、載置部20の内側には、マイクロクーリングユニット81による冷却により湿気が生じた際に、当該湿気を吸湿する物質(例えば、モレキュラーシーブス、シリカゲル等)を配設することもできる。
次に、ステップS108では、投光制御部126が光源41を点灯し、ステップS109に進む。この光源41の点灯により、光源41から照射された光は、プリズム42に入射する。この時、プリズム42上には、載置部20が配設されており、この載置部20には指10が載置されているため、プリズム42に入射した光は、指10とプリズム42の表面との接触面で反射され、レンズ43で集光されて撮像素子44に入射する。撮像素子44は、入射された光を画像信号に変換し、画像処理部127に入力する。
次に、ステップS109では、画像処理部127が、撮像素子44から入力された画像信号を指紋情報に変換し、ステップS110に進む。ステップS110では、指紋認証部128が、画像処理部127により求められた指紋情報と、予めメモリ100に登録されている指紋情報とを照合し、指紋認証を行う。その後、ステップS111に進み、冷却部125が、マイクロクーリングユニット81による冷却を停止させる。
なお、本開示に係る指紋認証装置は、既存の指紋認証装置と同様に、金融機関のATMにおける個人認証、企業内の機密保持等に係る個人認証、入出国等に係る個人認証、建物や部屋等への入出時における個人認証等、様々な状況において使用することができる。
また、本実施形態では、指紋を認証するための機構の制御、ウイルスや細菌等の感染を予防するための機構の制御、載置部20に載置された指10を湿潤させるための機構の制御を、1つの制御部で行った場合について説明したが、これに限らず、これらの制御は、別々の制御部で行ってもよい。
そしてまた、本実施形態では、画像取得部40として、既存の光学式センサにより指紋認証を行う場合について説明したが、これに限らず、画像取得部40は、例えば、静電容量方式センサ、電界強度測定方式センサ、感圧式センサ等、既存の方法により指紋認証を行うものであれば、特に限定されるものではない。
さらにまた、本実施形態では、載置部20に載置された指10を湿潤させるため、マイクロクーリングユニット81及び温湿度センサ82を配設し、制御部120にこれらを各々制御する冷却部125及び温湿度検出部123を配設した場合について説明したが、これに限らず、例えば、乾燥した指であっても高い指紋認証率が得られる認証部を配設した指紋認証装置や、指紋認証装置が設置される室内の温湿度が、利用者の指10が指紋認証に影響を与えるほど乾燥しない程度に年間を通じてコントロールされている場合には、マイクロクーリングユニット81、温湿度センサ82、冷却部125及び温湿度検出部123は、必ずしも配設しなくてもよい。
また、本実施形態では、ウイルスや細菌等の感染を予防するため、指センサ61、紫外線照射灯62A、62B及び62Cを配設し、制御部120にこれらを各々制御する指検出部121及び紫外線照射制御部122を配設した場合について説明したが、本発明を別な観点から捉えると、指センサ61、紫外線照射灯62A、62B及び62C、指検出部121及び紫外線照射制御部122を必ずしも配設せず、マイクロクーリングユニット81、温湿度センサ82、冷却部125及び温湿度検出部123を配設することにより、指紋認証率を向上させた指紋認証装置とすることもできる。
そしてまた、本実施形態では、紫外線照射部として、3本の紫外線照射灯62A、62B及び62Cを配設した場合について説明したが、これに限らず、紫外線照射部は、載置部20に向けて紫外線を照射する装置であれば、設置数や紫外線の強さ等は任意に決定することができる。
そしてまた、本実施形態では、載置部20の上面に光触媒層22を形成した場合について説明したが、これに限らず、光触媒層22は、必ずしも形成しなくてもよい。
また、本実施形態では、温湿度センサ82で測定した温湿度から露点温度を算出する場合について説明したが、これに限らず、例えば、既存の露点計を配設し、この露点計により露点温度を測定してもよい。
1…指紋認証装置、 10…指、 11…ハウジング、 12…カバー部、 20…載置部、 22…光触媒層、 40…画像取得部、 61…指センサ、 62A〜62C…紫外線照射灯、 81…マイクロクーリングユニット、 82…温湿度センサ、 120…制御部

Claims (12)

  1. 指を載置させる載置部と、
    前記載置部に載置された指の指紋を認証する認証部と、
    前記載置部との間に前記指を装入可能な空間を形成し、当該載置部を包囲するカバー部と、
    前記カバー部に配設され、前記載置部に指が載置されているか否かを検出する指センサと、
    前記カバー部に配設され、前記載置部に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、
    前記指センサが前記指の載置を検出していない際に、前記紫外線照射部が紫外線を照射するように制御する紫外線照射制御部と、
    前記載置部とカバー部との間に形成された空間の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、
    前記温湿度センサにより測定された温度及び湿度から露点温度を算出する露点温度算出部と、
    前記載置部を前記露点温度算出部が算出した露点温度に冷却し、当該載置部の指が接触する面を結露させる載置部冷却部と、
    載置部の少なくとも指が接触する面に形成され、光触媒を含む光触媒含有層と、
    を含む、指紋認証装置。
  2. 指を載置させる載置部と、
    前記載置部に載置された指の指紋を認証する認証部と、
    前記載置部との間に前記指を装入可能な空間を形成し、当該載置部を包囲するカバー部と、
    前記載置部とカバー部との間に形成された空間の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、
    前記温湿度センサにより測定された温度及び湿度から露点温度を算出する露点温度算出部と
    前記載置部を前記露点温度算出部が算出した露点温度に冷却し、当該載置部の指が接触する面を結露させる載置部冷却部と
    を含む、指紋認証装置。
  3. 前記載置部に指が載置されているか否かを検出する指センサと、
    前記載置部に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、
    前記指センサが前記指の載置を検出していない際に、前記紫外線照射部が紫外線を照射するように制御する紫外線照射制御部と、
    をさらに含む請求項2記載の指紋認証装置。
  4. 前記指センサ及び紫外線照射部は、前記カバー部に配設される、請求項3記載の指紋認証装置。
  5. 前記載置部の少なくとも指が接触する面に、光触媒を含む光触媒含有層が形成される、請求項3記載の指紋認証装置。
  6. 前記載置部冷却部は、前記指センサが前記指の載置を検出した際に、前記載置部の指が接触する面を結露させる請求項2記載の指紋認証装置。
  7. 前記温湿度センサは、前記カバー部に配設される、請求項3記載の指紋認証装置。
  8. 前記結露により前記載置部の指が接触する面とは異なる領域に生じる湿気を吸湿する吸湿物質をさらに含む請求項2記載の指紋認証装置。
  9. 前記載置部の指が接触する面が露点温度まで冷却された際に、指紋認証を行う請求項1または請求項2記載の指紋認証装置。
  10. 載置部に載置された指の指紋を認証する指紋認証方法であって、
    前記載置部に指が載置されたか否かを検出することと、
    温湿度センサにより、前記載置部と、前記載置部を包囲するカバー部との間に形成された空間の温度及び湿度を検出することと、
    露点温度算出部により、前記温湿度センサにより測定された温度及び湿度から露点温度を算出することと、
    前記載置部に指が載置された際に、当該載置部を露点温度に冷却し、当該載置部に載置された指を湿潤させることと、
    前記載置部が露点温度まで冷却された際に、前記指の指紋を認証することと、
    を含む指紋認証方法。
  11. 前記載置部に指が載置されていない際に、当該載置部に向けて紫外線を照射することをさらに含む請求項10記載の指紋認証方法。
  12. 前記載置部の少なくとも指が接触する面に、光触媒を含む光触媒含有層が形成されており、
    前記載置部に向けて紫外線を照射した際に、当該紫外線と光触媒とを反応させ、活性酸素を発生させること、
    をさらに含む請求項11記載の指紋認証方法。
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