JP4734088B2

JP4734088B2 - 本人認証装置およびその制御方法

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Publication number: JP4734088B2
Application number: JP2005310063A
Authority: JP
Inventors: 慎相川; 真寿美森谷; 真一郎福島; 宏行檜垣; 高見　　穣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: JP2007122164A

Description

本発明は、生体認証による本人認証を、指の静脈パターンを用いて行う本人認証にかかわる技術に関する。

従来、コンピュータ等の情報機器を利用し、決済や入退室管理を行う場合の本人認証の手法としては、暗証番号やパスワードといった本人しか知らない情報を確認する手法が、一般的であった。しかし、暗証番号やパスワードは、他人に盗まれてしまった場合に、なりすましが容易という欠点がある。そこで近年においては、指紋、虹彩、指静脈などといった、各個人で異なっている生体情報を利用した生体認証が注目されている。生体認証の中でも、指の静脈パターンを用いた指静脈認証は、指内部の特徴を読み取るため、他の生体認証に比べて、偽造がより困難という利点がある。

指静脈認証の基本的な手法は、特許文献１に開示されており、以下その概要を記す。まず、近赤外光を指に透過あるいは反射させ、透過あるいは反射した光を、近赤外域の波長だけを通す光学フィルタを介して、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子で撮影することで、指画像を得る。静脈を流れる血液中の還元ヘモグロビンは、近赤外光を吸収し易いという性質があるため、撮影した指画像には静脈パターンが暗く写る。このようにして撮影された指画像を画像処理することにより得られた指静脈パターンと、予め登録してある登録指静脈パターンとを照合して、一致するかどうかで本人認証を行う。

ところで、指静脈パターンの照合を行うためには、登録時と認証時とで、指の撮影位置といった撮影条件を出来る限り同一にしておく必要がある。例えば、特許文献２では、撮影条件を同一にするための、指ガイド部と指先部のボタンスイッチとを用いる技術が開示されている。
特開平７−２１３７３号公報特開２００３−３０６３２号公報

しかしながら、特許文献２に示された技術では、専用の指ガイドやボタンスイッチを設ける必要があり、指静脈認証装置を小型化して、ノートＰＣや携帯電話等の携帯機器に搭載するのが困難である。また、指先をボタンスイッチに置くことで、静脈の撮影範囲が一意に定まるので、第一関節周辺あるいは第二関節周辺というように、異なる範囲の静脈パターンを登録することが出来ない。

もし、任意の範囲の静脈パターンを登録し、同じ範囲の静脈パターンで認証を安定して行うことが可能であれば、一本の指から複数の静脈パターンを生成できる。一本の指から複数の静脈パターンを生成できると、本人認証を伴った機器制御が可能となる。例えば、指静脈認証装置を搭載した携帯電話で、第一関節周辺の静脈パターンを用いた認証が成功したら電話帳を表示し、第２関節周辺の指静脈パターンを用いた認証が成功したら受信メールを表示するといったことが可能になる。なお、従来においても、異なる指を用いることで、その指に応じた機器制御を行う事が可能であったが、薬指や小指での認証や利き手で無い手の指で認証は操作しずらく、違和感無く使える指が限られてしまうという問題がある。

上記した課題を解決するために、本願による代表的な１つの発明では、予め登録された登録指静脈パターンを保持するメモリと、特定領域の任意位置に指先が接触したら指接触位置を検出する指接触位置検出部と、前記特定領域に触れている指に光を照射する光源部と、該光源部からの光を照射された指の画像をフィルタを介して撮像する撮像部と、該撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記登録指静脈パターンを照合して本人認証を行う認証部とを、備え、前記メモリは、任意の指に対して、前記指接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なる、複数の前記登録指静脈パターンを保持し、前記認証部は、前記接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なるように生成された指静脈パターンと該指静脈パターンに対応する前記登録静脈パターンを照合して本人認証を行う。

本発明によれば、同一指に属する任意の範囲の静脈パターンを用いた認証を安定して行うことが可能であると共に、従来の携帯機器を操作するのと同様の動作で指静脈認証を自然に実施できる環境を提供することが可能になる。また、本人認証と同時に、複数の機器操作を同一指で行うことが可能になる。

赤外光源と光学フィルタ（赤外線通過フィルタ）と撮像部を備えた指静脈認証装置（本人認証装置）を、ノートＰＣやＰＤＡあるいは携帯電話といった携帯機器（情報機器）に内蔵し、従来の携帯機器が備えるポインティングデバイスであるタッチパッドの近く（例えば、携帯機器がノートＰＣである場合には、ノートＰＣを卓上に乗せて使用する形態で、操作者から見てタッチパッドの手前側）に、光学フィルタを配置する。また、タッチパッドの特定箇所にマークを印刷しておき、マークを指先で触ったときに、光学フィルタが指でちょうど隠れるようにする。このような構成をとることで、マークを指先で触ったタイミングで、赤外光源から近赤外光を照射し、例えば指内に照射され指内で反射した近赤外光を、光学フィルタを介して撮像部で撮像して、撮像した指の画像から指静脈データを生成することで、指静脈認証（本人の生体認証）を実施できる。

また、タッチパッドに複数のマークを印刷することで、同一指に属する任意の範囲の静脈パターンを用いた指静脈認証を、安定して行うことが可能となる。さらに、本人認証と同時に、指で触られたマークに応じた機器制御を実施することが可能となる。

あるいは、タッチパッドの任意の位置から、マークを印刷した箇所までを指先でなぞることで、指静脈認証を実施すると、本人認証と同時に、指のなぞり方に応じた機器制御を実施することが可能となる。

ここで、タッチパッドではなく、指で画面に触れることで情報機器の操作を行うディスプレイであるタッチスクリーン（表示パネルを兼ねるタッチパネル）を用いても良い。タッチスクリーンは、ＰＤＡや携帯電話等に広く用いられており、この場合、タッチスクリーンの近くに光学フィルタを配置し、タッチスクリーンに表示するアイコンの位置を、指先で触ると光学フィルタが指でちょうど隠れるように定め、このアイコンを指で触ったことを検出したら、指静脈認証を実施する。

以上説明した形態により、従来の携帯機器を操作するのと同様の動作で、指静脈認証を正確に行うことが可能となる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本第１実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す図である。図１に示すように、指静脈認証装置は、赤外光源１０１、光学フィルタ１０２、撮像部１０３、撮像制御部１０４、メモリ１０５、マイクロコントローラ１０６、タッチパッド２０１、接触位置検出部２００を含んで構成される。

赤外光源１０１は、近赤外光を指１０に照射する機能を有する。光学フィルタ１０２は近赤外波長域の光のみを透過する機能をもつ赤外線通過フィルタであり、指内１０に照射された後に指１０内で反射した近赤外光を、指静脈認証装置内部に取り込む。撮像部１０３は、レンズ、および、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の受光素子から構成され、光学フィルタ１０２を通過した近赤外光を撮像（撮影）する機能を有する。撮像制御部１０４は、撮像部１０３を制御し、撮像部１０３で撮像した指の画像（指の画像データ）をマイクロコントローラ１０６に手渡す。メモリ１０５は、プログラムやデータを一時的あるいは永続的に格納する機能を有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）等の半導体メモリから構成される。

メモリ１０５には、制御プログラム１１１と指静脈パターン（指静脈パターンデータ）１１２と登録指静脈パターン（登録指静脈パターンデータ）１１３が格納される。制御プログラム１１１は、指静脈認証装置を制御するためのプログラムであり、指静脈パターン１１２は、撮像部１０３が撮影した指の画像に基づいて生成された本人照合用に一時記憶されるデータであり、登録指静脈パターン１１３は、指静脈認証を行うために予め登録しておく本人の静脈パターンのデータである。

マイクロコントローラ１０６は、制御プログラム１１１に基づいて指静脈認証装置を制御する半導体チップである。

タッチパッド２０１は、平面状の操作面を有し、指で触ったり、なぞったりすることで、指の接触位置を検出するもので、例えばノートＰＣのマウスカーソル移動に用いられているものと同様のものである。

接触位置検出部２００は、指１０が触ったタッチパッド２０１の操作面の位置を検出する。ここで、タッチパッド２０１の実現方式としては、例えば広く用いられている、指の動きを電気で検知する静電容量式などを用いればよい。静電容量式の場合、人間の指は静電気を帯びているため、表面を指でなぞると、なぞった部分の電荷容量が変化することから、指の位置を検出する。なお、タッチパッド２０１を実現する方式が静電容量式であっても、あるいは他の方式であっても本発明の効果は変わらない。

また、図１に示すように、マイクロコントローラ１０６と接触位置検出部２００とホストＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ１０７とＩ／Ｆ２０２とＩ／Ｆ３０３を介して接続されている。Ｉ／Ｆ１０７とＩ／Ｆ２０２とＩ／Ｆ３０３は、外部通信インターフェイスであり、ＲＳ−２３２ＣやＵＳＢ等のシリアル通信を用いることが考えられる。あるいは、他の通信インターフェイスであっても本発明の適用範囲である。

ホストＣＰＵ３０１は、指静脈認証装置全体を制御するホスト機器（情報機器である携帯機器）のマイクロプロセッサである。ホストＣＰＵ３０１には、メモリ３０２が接続されており、ホストＣＰＵ３０１の制御プログラムやホストＣＰＵ３０１の入出力データを格納しており、メモリ３０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）等の半導体メモリ、あるいは、ハードディスクとして実現する。

ホストＣＰＵ３０１には、表示制御部３０４が接続されており、表示制御部３０４には表示装置３０５が接続されている。表示装置３０５は、動画像や文字を表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイを用いることが考えられる。表示制御部３０４は、ホストＣＰＵ３０１からの指示を受けて、表示装置３０５への動画像や文字の表示を制御する。

ここで、ホスト機器としてはＰＣや携帯電話などが考えられ、どのようなホスト機器であっても本発明の適用範囲であるが、本第１実施形態においてはノートＰＣをホスト機器として想定している。

図２は、本第１実施形態の指静脈認証装置を内蔵するホスト機器である、ノートＰＣ４００の概要を示す図である。まず、図２の（Ａ）に示したように、ノートＰＣ４００はタッチパッド２０１を備える。タッチパッド２０１は、マウスボタン４０１、４０２と連携して、ノートＰＣ４００のマウスカーソル移動に用いるだけでなく、本第１実施形態の指静脈認証装置の一部として、指静脈認証時の指位置の検出を行う。このため、タッチパッド２０１の周辺に光学フィルタ１０２を配置する。例えば、図２の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ノートＰＣ４００を卓上に乗せて使用する形態で、操作者から見てタッチパッドの手前側に、光学フィルタ１０２を配置することで、タッチパッド２０１を指１０で触ったときに、光学フィルタ１０２が指で隠れて、指静脈認証を実施できるようにする。これにより、ノートＰＣ４００をタッチパッド２０１で操作するのと同じ動作で、指静脈認証を自然に行うことが可能になる。

図３は、本第１実施形態のタッチパッド２０１の操作面（表面）の詳細を示す図である。図３に示すように、タッチパッド２０１の操作面には、マーク４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｃ、４４０Ｄが印刷されている。各マーク４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｃ、４４０Ｄは、指静脈認証を実施するときに、指１０の指先で、タッチパッドを触る位置を指定する印であり、いずれかのマークを指先で触ったタイミングで、指静脈認証を開始する。また、どのマークを指１０の指先で触るかによって、光学フィルタ１０２を覆い隠す指１０の領域が変化し、一本の指から複数の指静脈パターンを生成することが可能になる。さらに、どのマークを指１０の指先で触るかによって、指静脈認証装置に登録してある登録指静脈パターン１１３の範囲と、指静脈認証を実施する際に生成する指静脈パターン１１２の範囲を、同一することを正確に制御することが可能になる。ここで、指１０の指先で触るタッチパッド２０１の位置が指定できれば、どのようなマークがタッチパッド２０１に印刷されていても良い。また、図３では、タッチパッド２０１に４個のマークを印刷してあるが、マークの数が４個で無くても本発明の効果は変わらない。

なお、前記メモリ１０５には、指静脈認証装置を含むノートＰＣ４００が指静脈パターンの登録モードをとったときに、例えば、ノートＰＣ４００の所有者（本人）の利き手の人差し指の指先を、タッチパッド２０１の操作面のマーク４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｃ、４４０Ｄにそれぞれ触れたときに、撮像部１０３で撮像した指の画像に基づいてそれぞれ生成された指静脈パターンのデータが、４つの登録指静脈パターン１１３としてそれぞれ格納されている。

図４は、指静脈認証装置のマイクロコントローラ１０６およびホストＣＰＵ３０１で制御する指静脈認証処理の処理フローを示すフローチャートである。ここで、図４に示す制御を、全てマイクロコントローラ１０６で行う場合と、全てホストＣＰＵ３０１で行う場合と、マイクロコントローラ１０６とホストＣＰＵ３０１とで分担して行う場合が考えられるが、いずれの場合も本発明の適用範囲である。

まず、ステップＳ１０００において、指静脈認証を実行するためのガイドメッセージを表示装置３０５上に表示する。ガイドメッセージは、「指をタッチパッド２０１の表面に印刷されているいずれかのマークに置いてください」という指示が伝わる内容であれば、どのような文章でも構わない。また、表示装置３０５としては、例えば図２に示したような液晶ディスプレイ４０３を用いることが考えられるが、他の表示装置を用いても本発明の適用範囲である。次にステップＳ１００１として、タッチパネル２０１に指が触ったことを、接触位置検出部２００を介して検出するまで待機する。次にステップＳ１００２として、タッチパネル２０１に指が触ったことを検出したら、タッチパネル２０１に指が接触した位置である指接触位置を、指接触位置検出部２００を介して取得する。次にステップＳ１００３として、取得した指接触位置が、タッチパッド２０１表面に印刷されているいずれかのマークの位置と一致するかを確認する。ここで、マークの位置と接触位置が完全に一致することは困難であるため、比較する両者の位置の座標ずれが特定の値以下となったら一致とみなしても良い。もし一致しなければ、ステップＳ１００４として、エラーメッセージを表示装置３０５上に表示し、再び指接触の検出を行う。エラーメッセージは、「指接触位置が正しくないので指を置き直してください」ということを指示する内容であれば、どのような文章でも構わない。

いずれかのマークの位置と指先の接触位置が一致したら、次にステップＳ１００５として、指の画像（指の画像データ）を取得する。具体的には、赤外光源１０１を用いて近赤外光を指に照射し、撮像制御部１０４により撮像部１０３を制御して、指１０に照射された後に指内で反射した近赤外光を、光学フィルタ１０２を介して撮像部１０３により撮像することで、指の画像データを得る。次にステップＳ１００６として、取得した指の画像データから、指静脈パターンを生成（抽出）して、これを指静脈パターン１１２として一時記憶する。

次にステップＳ１００７として、生成した指静脈パターン１１２と、指静脈認証装置に予め登録されている登録指静脈パターン１１３とを照合する。本第１実施形態では、複数の登録指静脈パターン１１３が登録されているので、照合が成功する登録指静脈パターン１１３が見つかるか、あるいは全ての登録指静脈パターン１１３との照合が失敗するまで、照合処理を繰り返す。もし照合が成功したら、次にステップＳ１００８として、照合が成功した登録パターンに対応した、すなわち、指先が触れられたマークに対応した機器操作を実施する。

以上のように、本第１実施形態によれば、タッチパッド２０１の表面に印刷されている、それぞれのマーク位置に対応した同一指の複数の登録指静脈パターン１１３を登録しておくことで、本人認証と同時に、複数の機器操作を同一指で行うことが可能になる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を、図５、図６を用いて説明する。本第２実施形態が前記第１実施形態と相違するのは、タッチパッド２０１の表面にマークが１つだけ印刷されていて、メモリ１０５には、この１つのマークを、ノートＰＣ４００の所有者（本人）が利き手の人差し指の指先で触れたときに撮像した指の画像に基づいて生成した指静脈パターンのデータが、１つの登録指静脈パターン１１３として予め格納されている点であり、他の構成は前記第１実施形態と同様である。

図５は、本第２実施形態のタッチパッド２０１の操作面（表面）の詳細を示す図である。図５に示すように、タッチパッド２０１の操作面には、終点マーク４４１が１つだけ印刷されている。終点マーク４４１は、指静脈認証を実施するときに、指１０の指先で、タッチパッド２０１を最終的に触る位置を指定する印である。本第２実施形態では、例えば、図５に示した矢印の方向に、タッチパッド２０１を指先でなぞっていくことで、終点マーク３４１まで指先を移動させ、指先が終点マーク３４１を触ったタイミングで、指静脈認証を開始するようになっている。なお、図５に示した矢印の方向とは異なる方向から、終点マーク４４１まで指先を移動しても良いことは勿論で、どの方向から指先を移動してきたかは容易に検出することが可能であるため、同じ指を用いたとしても、指先の移動方向と組み合わせることで、指静脈認証が成功後に、様々な制御を自動的に実行することが可能になる。例えば、タッチパッド２０１の上から下に指をなぞった場合は、指静脈認証により本人認証を行った人のアカウントでメールソフトを起動する。また、例えばタッチパッド２０１の右から左に指をなぞった場合は、指静脈認証により本人認証を行った人の好みのＷｅｂサイトをＷｅｂブラウザーで表示するといった、制御を行うことができる。

図６は、指静脈認証装置のマイクロコントローラ１０６およびホストＣＰＵ３０１で制御する指静脈認証処理の処理フローを示すフローチャートである。ここで、図６に示す制御を、全てマイクロコントローラ１０６で行う場合と、全てホストＣＰＵ３０１で行う場合と、マイクロコントローラ１０６とホストＣＰＵ３０１とで分担して行う場合が考えられるが、いずれの場合も本発明の適用範囲である。

まず、ステップＳ２０００において、指静脈認証を実行するためのガイドメッセージを表示装置３０５上に表示する。ガイドメッセージは「指をタッチパッド２０１の表面に印刷されている終点マークまでなぞってください」という指示が伝わる内容であれば、どのような文章でも構わない。次にステップＳ２００１として、タッチパネル２０１に指が触ったことを、指接触位置検出部２００を介して検出するまで待機する。タッチパネル２０１に指が触ったことを検出したら、次にステップＳ２００２として、タッチパネル２０１に指が接触した位置である指接触位置を、接触位置検出部２００を介して取得して一時的に保存しておく。次にステップＳ２００３として、取得した指接触位置が、タッチパッド２０１表面に印刷されている終点マーク３４１の位置と一致するかを確認する。もし一致しなければ、ステップＳ２００１の処理に戻る。

指接触位置が終点マーク３４１の位置と一致したら、次にステップＳ２００４として、指の画像（指の画像データ）を取得する。次にステップＳ２００５として、取得した指の画像データから、指静脈パターンを生成（抽出）して、これを指指静脈パターン１１２として一時記憶する。

次にステップＳ２００６として、生成した指静脈パターン１１２と、指静脈認証装置に予め登録されている登録指静脈パターン１１３とを照合する。もし照合が成功したら、次にステップＳ２００７として、ステップＳ２００２で一時的に保存していた指の接触位置から、指先の移動方向を抽出する。次にステップＳ２００８として、抽出した指先の動作パターン（指先でなぞられた方向）に対応した機器操作を実施する。

以上のように本第２実施形態によれば、単一の登録指静脈パターン１１３で照合を行った場合でも、本人照合と同時に、指先の移動方向に応じて複数の機器操作を行うことが可能になる。また、図５を用いて説明した使用者の操作は、従来のノートＰＣのマウスカーソル操作と同じ感覚の操作であるので、ノートＰＣ等の情報機器のセキュリティと使い勝手の両者を向上できるという効果が有る。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を、図７〜図９を用いて説明する。図７は、本第３実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す図である。図７に示すように、指静脈認証装置は、赤外光源１０１、光学フィルタ１０２、撮像部１０３、撮像制御部１０４、メモリ１０５、マイクロコントローラ１０６、タッチパッド２０１、接触位置検出部２００、ＩＣカード通信部１２０、ＩＣカード１２１を含んで構成される。ＩＣカード通信部１２０とＩＣカード１２１以外の構成要素は、第１実施形態の説明において、図１を用いて説明したものと同一の構成要素である。

ＩＣカード通信部１２０は、ＩＣカード１２１に電力を供給すると共に、ＩＣカード１２１と通信する機能を有し、例えば国際標準規格であるＩＳＯ７８１６に基づいた通信制御を行う。あるいは、他の制御方法を用いても本発明の適用範囲である。ＩＣカード１２１は、ＩＣカード通信部１２０から電力供給を受けることで動作し、ＩＣカード通信部１２０から受信したデータに基づいて、内部で情報処理を行うことが可能である。また、ＩＣカード１２１は、内部に格納している情報を、外部から容易に観察することができないといった特徴を有しており、個人情報等の機密データを格納したり、内部で暗号処理を行うことで、認証やデータ保護を行ったりするために主に用いられる。

図８は、ＩＣカード１２１の内部構成を示す図である。図８に示すように、ＩＣカード１２１は、通信部１３１と、メモリ１３２と、ＣＰＵ１３３を有する。通信部１３１は、外部と通信する機能を有し、例えば国際標準規格のＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６に従うことが考えられる。あるいは他の通信方法に従っている場合でも、本発明の適用範囲である。メモリ１３２は、ＩＣカード１２１が内蔵するプログラムやデータを一時的あるいは永続的に格納する機能を有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）等の半導体メモリから構成される。

メモリ１３２には、登録指静脈パターン（登録指静脈パターンデータ）１４１と制御プログラム１４２を格納する。ＣＰＵ１３３は、メモリ１３２に格納している制御プログラム１４２に基づいて、論理演算や算術演算を行ったり、通信部１３１を介してデータの送受信処理を行ったりする機能を有する。ここで上述したように、登録指静脈パターン１４１はメモリ１３２に格納するため、登録指静脈パターン１４１を不正なアクセスによって読み出せないように制御したり、ＩＣカード内部に保持している鍵データで暗号化して外部に出力することで、登録指静脈パターン１４１を保護したりすることが可能になる。さらに、登録指静脈パターン１４１をＩＣカード１２１の外部に出力しないで、ＩＣカード１２１の内部で、登録指静脈パターン１４１と前記指静脈パターン１１２との照合処理を行うことも可能となる。これにより、指静脈認証のセキュリティを大きく向上することが可能となる。

ここで、本第３実施形態では、メモリ１３２に登録指静脈パターン１４１を１人分しか保存していないが、複数人数分の登録指静脈パターン１４１をＩＣカード１２１に登録する場合も、本発明の適用範囲である。

図９は、指静脈認証装置のマイクロコントローラ１０６およびホストＣＰＵ３０１およびＩＣカード１２１で制御する指静脈認証処理の処理フローを示すフローチャートである。図９に示した本第３実施形態の処理フローは、図３を用いて先に説明したように、タッチパッド２０１の操作面（表面）に複数のマークを印刷した場合の処理フローとなっている。ここで、図９に示す制御を、全てマイクロコントローラ１０６で行う場合と、全てホストＣＰＵ３０１で行う場合と、全てＩＣカード１２１で行う場合と、マイクロコントローラ１０６とホストＣＰＵ３０１とＩＣカード１２１のうちの適宜の２者または３者の全てにより分担して行う場合とが考えられるが、いずれの場合も本発明の適用範囲である。

まず、ステップＳ３０００において、指静脈認証を実行するためのガイドメッセージを表示装置上３０５に表示する。ガイドメッセージは「指をタッチパッド２０１の表面に印刷されているいずれかのマークに置いてください」という指示が伝わる内容であれば、どのような文章でも構わない。次にステップＳ３００１として、タッチパネル２０１に指が触ったことを、指接触位置検出部２００を介して検出するまで待機する。次にステップＳ３００２として、タッチパネル２０１に指が触ったことを検出したら、タッチパネル２０１に指が接触した位置である指接触位置を、接触位置検出部２００を介して取得する。次にステップＳ３００３として、取得した指接触位置が、タッチパッド２０１表面に印刷されているいずれかのマークの位置と一致するかを確認する。もし一致しなければ、ステップＳ３００４として、エラーメッセージを表示装置３０５上に表示し、再び指接触の検出を行う。エラーメッセージは、指接触位置が正しくないので指を置き直すことを指示する内容であれば、どのような文章でも構わない。

いずれかのマークの位置と指先の接触位置が一致したら、次にステップＳ３００５として、指の画像（指の画像データ）を取得する。具体的には、赤外光源１０１を用いて近赤外光を指に照射し、撮像制御部１０４により撮像部１０３を制御して、指１０に照射された後に指内で反射した近赤外光を、光学フィルタ１０２を介して撮像部１０３により撮像することで、指の画像データを得る。次にステップＳ３００６として、取得した指の画像データから、指静脈パターンを生成（抽出）して、これを指静脈パターン１１２として一時記憶する。

次にステップＳ３００７として、生成した指静脈パターン１１２と、登録指静脈パターン１４１とを照合する。例えば、指静脈パターン１１２をＩＣカード１２１に送信し、ＩＣカード１２１の内部で、指静脈パターン１１２と登録指静脈パターン１４１とを照合する。本例では、複数の登録指静脈パターン１４１がＩＣカード１２１の内部に登録されており、照合が成功する登録指静脈パターン１４１が見つかるか、あるいは全ての登録指静脈パターン１４１との照合が失敗するまで、ＩＣカード１２１の内部で照合処理を繰り返す。もし照合が成功したら、次にステップＳ３００８として、照合が成功した登録パターンに対応した、すなわち、指先が触れられたマークに対応する機器操作を実施する。

なお、図５を用いて先に説明したように、タッチパッド２０１の操作面（表面）に単一の終点マークが印刷されている場合にも、本第３実施形態は適用可能であり、この場合には、ＩＣカード１２１のメモリ１３２には１つの登録指静脈パターン１４１を格納しておき、図６を用いて先に説明したのと同様の処理フローを、実行するようになせばよい。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態を、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、本第４実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す図である。図１０に示すように、指静脈認証装置は、赤外光源１０１、光学フィルタ１０２、撮像部１０３、画像処理部１０４、メモリ１０５、マイクロコントローラ１０６、タッチスクリーン５００、接触位置検出部２００、表示制御部５０２を含んで構成される。タッチスクリーン５００と表示制御部５０２以外の構成要素は、第１実施形態の説明において、図１を用いて説明したものと同一の構成要素である。

タッチスクリーン５００は、指や専用のペンで画面に触れることで、情報機器の操作を行うことができるディスプレイを兼ねる入力デバイス（表示パネルを兼ねるタッチパネル）であり、ディスプレイ表面の接触を検知するために、ディスプレイの表面を、例えば、感圧素子を配置した透明な入力用パネルで覆ったものである。指静脈認証装置を内蔵するホスト機器としては、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）といった携帯端末を想定しており、タッチスクリーン５００を用いて機器制御を行うと共に、指静脈認証時の指の位置検出を行うことを可能にする。なお、タッチスクリーン５００を、感圧素子ではない他の素子を用いて実現した場合でも、本発明の効果は変わらない。

図１１は、本第４実施形態の指静脈認証装置を内蔵するホスト装置である、携帯端末６００の概観を示す図である。

まず、図１１の（Ａ）に示したように、携帯端末６００はタッチスクリーン５００を備える。タッチスクリーン５００は、携帯端末６００の機器制御に用いるだけでなく、本第４実施形態の指静脈認証装置の一部として、指静脈認証時の指位置検出を行う。このため、タッチスクリーン５００の周辺に、光学フィルタ１０２を配置してある。例えば、図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、携帯端末６００を手で保持して使用する形態において、タッチスクリーン５００の下側に光学フィルタ１０２を配置することで、タッチスクリーン５００の所定の位置を指１０で触ったときに、光学フィルタ１０２が指で隠れて、指静脈認証を実施できるようにする。これにより、携帯端末６００をタッチスクリーン５００で操作するのと同じ動作で、指静脈認証を自然に行うことが可能になる。なお、タッチスクリーン５００には、使用者に対して特定の箇所を指で触るように指示するガイドメッセージを表示すると共に、その特定箇所にアイコン（アイコン画像）を表示するようにされる。例えば、図１０の（Ｂ）に示すように、タッチスクリーン５００に「画面下中央のアイコンに触れてください」というメッセージと、アイコン６１０とを表示する。そしてアイコン６１０を指で触ったことを検出することで、指静脈認証を開始する。

ここで、携帯端末５００は前述したように、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）を想定しているが、タッチスクリーン５００を備えていれば、他の種類の情報端末であっても、本発明の適用範囲である。

なお、図１１に示した例では、タッチスクリーン５００には単一のアイコン（アイコン画像）６１０を表示して、前記した第２実施形態と同様に、本人照合と同時に、指先の移動方向に応じて複数の機器操作を行うように構成しているが、タッチスクリーン５００に複数のアイコン６１０を表示するようにして、前記した第１実施形態と同様に、本人照合と同時に、触れられたアイコン６１０に応じて複数の機器操作を行うように構成してもよいことは、言うまでもない。

ここで、携帯電話やＰＤＡといった携帯端末に内蔵する指静脈認証装置は、出来る限り小型であることが望ましい。例えば、光学フィルタ１０２の縦方向のサイズを小さくし、撮像部１０３で撮影可能な画像サイズを小さくすれば、指静脈認証装置を小型化することが可能になる。この場合、指を縦方向に動かしながら、撮像部１０３で指の画像を複数回撮像することで複数の分割指画像を取得し、これら複数の分割指画像を合成することで、１つの全体指画像を得ることが考えられる。本発明では、指先の位置を検出することが可能であるので、指を動かす速度も測定可能となる。したがって、指を動かす速度が変化しても、分割指画像を正確に撮影できる。すなわち、撮像部１０３で指画像を複数回撮像する時間周期を、検出した指先の位置と速度によって制御すればよい。これにより、指静脈認証装置を小型化した場合でも、指静脈認証の認証精度を向上することが可能になる。

なおまた、本発明では、指先の位置を検出することで、指先のなぞり方が認知可能であるので、指先のなぞり方の種別と、指静脈認証とを組み合わせることで、本人認証を行うように構成することも可能である。例えば、本人認証に用いるために、登録指静脈パターンと共に、使用者に応じた指先のなぞり方の種別（例えば、時計回りの弧状のなぞり方、反時計回りの弧状のなぞり方、ジグザグのなぞり方、なぞりの軌跡がクロスするようななぞり方等々）の１つを、予めメモリに格納しておき、指先のなぞり方による照合と指静脈の照合の両者が共に成功したときにのみ、本人と認証するように構成してもよい。このようにすることで、本人認証の信頼性をより向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る指静脈認証装置を内蔵するホスト機器である、ノートＰＣの概要を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る指静脈認証装置における、タッチパッドの操作面（表面）を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る指静脈認証装置を内蔵するホスト機器における、処理フローを示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る指静脈認証装置における、タッチパッドの操作面（表面）を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る指静脈認証装置を内蔵するホスト機器における、処理フローを示すフローチャートである。本発明の第３実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す説明図である。図７中のＩＣカードの内部構成を示す説明図である。本発明の第３実施形態に係る指静脈認証装置を内蔵するホスト機器における、処理フローを示すフローチャートである。本発明の第４実施形態に係る指静脈認証装置（本人認証装置）の構成を示す説明図である。本発明の第４実施形態に係る指静脈認証装置を内蔵するホスト機器である、携帯端末の概要を示す説明図である。

符号の説明

１０指
１０１赤外光源
１０２光学フィルタ
１０３撮像部
１０４撮像制御部
１０５メモリ
１０６マイクロコントローラ
１０７Ｉ／Ｆ
１１１制御プログラム
１１２指静脈パターン
１１３登録指静脈パターン
１２０ＩＣカード通信部
１２１ＩＣカード
１３１通信部
１３２メモリ
１３３ＣＰＵ
１４１登録指静脈パターン
１４２制御プログラム
２００指接触位置検出部
２０１タッチパッド
２０２Ｉ／Ｆ
３０１ホストＣＰＵ
３０２メモリ
３０３Ｉ／Ｆ
３０４表示制御部
３０５表示装置
４００ノートＰＣ
４０１、４０２マウスボタン
４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｃ、４４０Ｄマーク
４４１終点マーク
５００タッチスクリーン
５０２表示制御部
５０３Ｉ／Ｆ
６００携帯端末
６１０アイコン

Claims

任意の情報機器に具備されて本人認証を行う本人認証装置であって、
予め登録された登録指静脈パターンを保持するメモリと、特定領域の任意位置に指先が接触したら指接触位置を検出する指接触位置検出部と、前記特定領域に触れている指に光を照射する光源部と、該光源部からの光を照射された指の画像をフィルタを介して撮像する撮像部と、該撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記登録指静脈パターンを照合して本人認証を行う認証部とを、備え、
前記メモリは、任意の指に対して、前記指接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なる、複数の前記登録指静脈パターンを保持し、
前記認証部は、前記接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なるように生成された指静脈パターンと該指静脈パターンに対応する前記登録静脈パターンを照合して本人認証を行うことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記フィルタは前記特定領域の近傍に配置され、前記特定領域にはマークが１個以上印されており、いずれかのマークが指先で触られた場合に前記フィルタが指で覆われることで、前記撮像部により指の画像を撮像可能としたことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記指接触位置検出部が、前記特定領域の所定位置が指先で触わられたことを検出すると、前記光源部から光の照射を行わせて、前記撮像部による指の画像の撮像を行わせる制御部を備えたことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記特定領域にはマークが１個以上印されており、いずれかのマークが指先で触られたときに、前記撮像部で撮影した指の画像より生成した指静脈パターンを、前記登録指静脈パターンとして前記メモリに保持できるようにしたことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記特定領域にはマークが複数印されており、前記指接触位置検出部が、前記特定領域のいずれかのマークが指先で触られたことを検出すると、前記光源部から光の照射を行わせて、前記撮像部による指の画像の撮像を行わせると共に、前記認証部によって前記本人認証を行わせ、本人認証が成功したら、指先で触られたマークに応じて、前記情報機器の制御を行う制御部を備えたことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記特定領域にはマークが印されており、前記指接触位置検出部が、前記特定領域の任意位置から前記マークの位置までを指先でなぞられたことを検出すると、前記光源部から光の照射を行わせて、前記撮像部による指の画像の撮像を行わせると共に、前記認証部によって前記本人認証を行わせ、本人認証が成功したら、前記特定領域を指でなぞられた方向に応じて、前記情報機器の制御を行う制御部を備えたことを特徴とする本人認証装置。
請求項１に記載の本人認証装置において、
前記特定領域は前記情報機器が出力する画像を表示する機能を有し、前記フィルタは前記特定領域の近傍に配置され、前記特定領域にアイコン画像を表示して、該アイコン画像が指先で触られた場合に前記フィルタが指で覆われることで、前記撮像部により指の画像を撮像可能としたことを特徴とする本人認証装置。
予め登録された登録指静脈パターンを保持するメモリと、
特定領域の任意位置に指先が接触したら指接触位置を検出する指接触位置検出部と、前記特定領域に触れている指に光を照射する光源部と、該光源部からの光を照射された指の画像をフィルタを介して撮像する撮像部と、該撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記登録指静脈パターンを照合して本人認証を行う認証部とを、備えた本人認証装置における制御方法であって、
前記特定領域に印された複数のマークのいずれか、または前記特定領域に表示された複数のアイコン画像いずれかが指先で触られたことを検出すると、前記光源部から光の照射を行うと共に、前記撮像部による指の画像の撮像を行い、前記認証部により、前記撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記メモリに登録された登録指静脈パターンを照合して本人認証を行い、本人認証が成功した場合には、指先で触られたマークまたはアイコン画像に応じて、前記情報機器の制御を行い、
前記メモリは、任意の指に対して、前記指接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なる、複数の前記登録指静脈パターンを保持し、
前記認証部は、前記接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なるように生成された指静脈パターンと該指静脈パターンに対応する前記登録静脈パターンを照合して本人認証を行うことを特徴とする本人認証装置における制御方法。
予め登録された登録指静脈パターンを保持するメモリと、特定領域の任意位置に指先が接触したら指接触位置を検出する指接触位置検出部と、前記特定領域に触れている指に光を照射する光源部と、該光源部からの光を照射された指の画像をフィルタを介して撮像する撮像部と、該撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記登録指静脈パターンを照合して本人認証を行う認証部とを、備えた本人認証装置における制御方法であって、
前記特定領域の任意位置から前記特定領域に印されたマークの位置までを、または前記特定領域の任意位置から前記特定領域に表示されたアイコン画像までを指先でなぞられたことを検出すると、前記光源部から光の照射を行うと共に、前記撮像部による指の画像の撮像を行い、前記認証部により、前記撮像部で撮像した指の画像から生成した指静脈パターンと前記メモリに登録された登録指静脈パターンを照合して本人認証を行い、本人認証が成功した場合には、前記特定領域を指でなぞられた方向に応じて、前記情報機器の制御を行い、
前記メモリは、任意の指に対して、前記指接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なる、複数の前記登録指静脈パターンを保持し、
前記認証部は、前記接触位置検出部が検出する指接触位置に応じて異なるように生成された指静脈パターンと該指静脈パターンに対応する前記登録静脈パターンを照合して本人認証を行うことを特徴とする本人認証装置における制御方法。