JP4752971B2 - 認証装置、認証方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
このような指紋や声紋、虹彩等は、同じパターンを有する者は数万人以上に一人といったオーダーであるため、個人認証を行うための手段として優れた一面を有しており、近年、上記したようなセキュリティ用途をはじめとして、広い分野で用いられつつある。
また、指紋や虹彩のパターンは非常に微細であり、認証精度を高めるためには高い解像度でのパターン検出を行う必要がある。このため、認証装置におけるパターンの検出部にコストがかかり、これもシステムの低コスト化の妨げとなっている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、被認証者にとっても利便性を高めることのできる認証装置、認証方法およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を低コストで提供することを目的とする。
ユーザインターフェースとしてはこの他に、マウスを操作する際に手首が対向するマウスパッド、ドアを開閉操作するときに触れるドアノブ、カバンを持つときに触れる取っ手、携帯電話等の携帯型情報端末を使用する際に保持する携帯型情報端末の背面も、本発明ではユーザインターフェースとして含めることができる。
また、識別情報取得部は、ユーザの血管配置パターンを検出し、当該血管配置パターンを識別情報として取得することができる。血管パターンの検出には、磁界を発生し、この磁界中を通る血液の流れを検出する手法、超音波ビームによる検出手法等を用いることができる。さらに、赤外線発光部で赤外線を発光し、その反射光を反射光検出部で検出することによって、ユーザの静脈の配置パターンを識別情報として検出することもできる。ここで、動脈と静脈では酸素含有量が異なるため赤外線の吸収率が異なり、これによって静脈の配置パターンを検出することができるのである。
なお、識別情報出力部によって出力される識別情報としては、検出した血管配置パターン、静脈の配置パターンをそのまま、あるいは一部のみを出力し、外部で認証処理を行うこともできるが、ユーザインターフェース自体で、検出した血管配置パターン、静脈の配置パターンに基づいて認証を行い、その認証の可否を出力することも可能である。
また、識別情報取得部は、被認証者に赤外線を照射し、その反射光に基づいて被認証者の静脈の配置パターンを識別情報として取得することができる。さらに、本発明の認証装置において、予め登録された被認証者の登録情報が格納された登録情報格納部と、識別情報取得部で取得された識別情報と登録情報格納部に格納された登録情報を照合する情報照合部とをさらに備え、認証結果出力部が、情報照合部での照合結果を認証結果として出力することもできる。
本実施の形態では、被認証者(ユーザ)の静脈パターン(血管配置パターン、静脈配置パターン)による認証を行い、コンピュータ端末へのアクセス制限等を行う認証システムを例に挙げる。
はじめに、図1および図2を用いて、被認証者の静脈パターンによる認証が可能である理由を説明する。
図1は、人体の腕の内側(手の平側)における静脈パターンの例を示すものである。この図1の(a)〜(c)に示すように、静脈パターンは個人毎に千差万別である。しかも、指紋は人体の一部にしか存在しないのに対し、静脈パターンは人体の至るところに存在している。また、静脈パターンは経年変化がほとんど見受けられないため、従来技術で挙げた手の甲の静脈パターンと同様、個人認証に用いることが可能である。
図3に示すように、認証デバイス10は、被認証者(ユーザ)20の認証デバイス10への近接もしくは接触を検出するセンサ11、予め登録された静脈パターンのデータ(被認証者の登録情報)が格納された登録データ格納部(登録情報格納部)12、被認証者20の静脈パターンを検出する静脈パターン検出部(識別情報取得部、識別情報取得手段、イメージ情報取得部)13、静脈パターン検出部13で検出された静脈パターンを解析し、登録データ格納部12に格納された静脈パターンと照合して認証判定を行う認証判定部(認証部、情報照合部、認証手段)14、認証判定部14での認証判定結果を送出する結果送出部(識別情報出力部、認証結果出力部、イメージ情報出力部)15、とを備える。なお、センサ11としては、人の近接による静電容量の変化を利用した近接スイッチ、光の反射や光電スイッチを利用した近接スイッチ等、従来より用いられているものを使用することができる。
ここで、発光部16は、例えば図4に示すように、複数の発光ランプ16aを並べることによってライン状に形成することができる。また、反射光検出部17は、図4に示したように、発光部16の両側に一対が配置されるようにすることができる。
静脈パターン検出部13による静脈パターンの検出は、被認証者20の身体所定部位が静脈パターン検出部13に接触している場合に限らず、近接している場合、つまり、被認証者20が静脈パターン検出部13に非接触の場合であっても可能である。これは、静脈パターンによる認証は、指紋認証のように微細な凹凸を検出する必要がなく、静脈パターンをイメージとして取り込むことが可能であることに基づく。よって、静脈パターンを反射光検出部17が検出する場合には、指紋の微細な凹凸を検出する際の解像度よりも低い解像度での検出が可能である。
図5は、キーボード(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)30における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。ここで、周知のように、キーボード30はパーソナルコンピュータ(デバイス)の一部を構成する。すなわち、パーソナルコンピュータは、本体、モニタ等の他、入力装置としてのキーボード30を備えたもので、本適用例ではキーボード30に認証デバイス10を設ける例を示す。
キーボード30に認証デバイス10を設ける場合には、図5(a)に示すように、被認証者20の手首近傍の静脈パターンを検出する。
図5(b)に示すように、キーボード30は、複数のキー31と、外枠32とを有している。外枠32には、静脈パターン検出部13が設けられている。静脈パターン検出部13は外枠32の全周に設ける必要はなく、被認証者20の静脈パターンを効果的に取得できる位置に設ければよい。つまり、被認証者20が10本の指を使ってキーボード30に文字入力をする際には、通常、いわゆるホームポジションと呼ばれる位置に指を置く。ここで、キーボード30に対するホームポジションとは、キーボード30を見ずに入力を行う「タッチタイピング」の際に、指を置く基本の手、腕の位置のことをいい、具体的には、QWERTY配列のキーボードでは、左手の小指から順に「A」、「S」、「D」、「F」、右手の人差し指から順に「J」、「K」、「L」、「;」に置いた状態がホームポジションである。このホームポジションは、被認証者20がキーボード30を使用する際に自然にとる位置であり、このホームポジションと認証を関連付けることによって、被認証者20に認証のためのみの操作を強いる必要がなくなる。つまり、被認証者20がホームポジションをとった状態で、被認証者20の手首近傍と対向するような位置に静脈パターン検出部13を設けることにより、被認証者20の静脈パターンを効果的に取得することができる。
まず、センサ11は、認証デバイス10に被認証者20が接触もしくは近接したか否かを常時(所定時間毎でも可)監視している。ここで、被認証者20が認証デバイス10に接触もしくは近接したことをセンサ11が検出したとする(ステップS101)。すると、これを受けて、発光部16から被認証者20の手首(または手の平)近傍に所定の出力レベルの赤外線が発光される(ステップS102)。なお、発光部16の発光のタイミング、発光レベルの調整は、認証判定部14によって制御される。
ステップS103において、被認証者20の静脈パターンのイメージが取り込まれると、このデータは認証判定部14に送られ、続くステップS104に進む。認証判定部14では、得られた静脈パターンのイメージから、所定のロジックに基づき、静脈パターンの特徴を抽出する。つまり、被認証者20の赤外線が照射された部分の皮下組織の違いによる反射光の違い(赤外線の吸収率の違い)を光学的に解析する処理を行うのである(ステップS104)。
なお、ステップS108における出力は、例えばデバイス側の操作部、例えば、キーボード30、マウス等を被認証者20が操作した場合に行ってもよい。ここで、上述の通り、図5に示したキーボード30はパーソナルコンピュータ、ノートパソコン等の一部であるから、この場合には、認証判定結果はデバイス側、例えばパーソナルコンピュータの制御部等に適宜タイミングで出力される。ここで、この認証判定結果に応じて、例えばパーソナルコンピュータ等への被認証者20のアクセスを許可するのみならず、パーソナルコンピュータ等の設定を被認証者20に合わせた仕様とすることもできる。つまり、認証判定結果が送出されるデバイス(例えば、パーソナルコンピュータ、ノートパソコン、PDA)側の入力設定等をパーソナライズするために認証判定結果を用いることができる。例えば、認証がなされた被認証者20が日本語入力をする人であれば、パーソナルコンピュータ側の入力設定が自動的に日本語入力用に設定されるようにすることができる。また、例えば家族でパーソナルコンピュータを共用している場合であって、被認証者20が子供であると判定された場合には、パーソナルコンピュータ側の画面設定や入力設定が子供用のものに切り替わるようにしてもよい。このような被認証者20に応じた特定の処理は、例えばデバイス側のCPUに行わせることができる。
図7は、マウス(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)40における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。ここで、周知のように、マウス40はパーソナルコンピュータ(デバイス)の一部を構成する。すなわち、パーソナルコンピュータは、本体、モニタ等の他、入力装置としてのマウス40を備えたもので、本適用例ではマウス40に認証デバイス10を設ける例を示す。
マウス40に認証デバイス10を設ける場合には、図7(a)に示すように、被認証者20の手の平近傍の静脈パターンを検出する。これは、被認証者20がマウス40を操作する際には、通常、被認証者20はマウス40のグリップ部分41を手の平で覆うような動作をする。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、マウス40に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例2では、マウス40のグリップ部分41に静脈パターン検出部13を配置している。
なお、被認証者20が手の平を若干丸めたようにしてグリップ部分41に手の平を置き、手の平にくぼみができるような場合であっても、静脈パターンに基づく認証は可能である。この場合には、例えば登録データ格納部12に格納されている被認証者20の静脈パターンに所定の変換処理を加え、手の平にくぼみができた状態での静脈パターンを生成し、実際に撮影された静脈パターンとの照合を行うようにすればよい。
図8は、マウスパッド(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)50における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。ここで、周知のように、マウスパッド50はパーソナルコンピュータの一部であるマウス40とともに用いられるものであり、本実施の形態においてはマウスパッド50もパーソナルコンピュータの一部、つまりデバイスの一部として扱うものとする。
マウスパッド50に認証デバイス10を設ける場合には、図8(a)に示すように、被認証者20の手首近傍の静脈パターンを検出する。図8(b)に示すように、被認証者20は通常、手首を軸として手の平に包含されているマウス40をマウスパッド50上で操作するため、被認証者20の手首近傍がマウスパッド50に接触または近接することになる。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、マウスパッド50に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例3では、マウスパッド50の一部に静脈パターン検出部13を配置している。
マウスパッド50に認証デバイス10を設ける場合の認証判定結果の送出は、例えばマウスパッド50に設けられた静脈パターン検出部13をパーソナルコンピュータの本体に接続することにより行うことができる。
図9は、自動車のハンドル(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)60における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。自動車のハンドル60を認証デバイス10として使用する場合には、図9(a)に示すように、被認証者20の手の平近傍の静脈パターンを検出する。ここで、周知のように、自動車(デバイス)には運転席に自動車の操作手段としてハンドル60が備えられており、ハンドル60は自動車の一部を構成する。そして、被認証者20が運転席に座った場合には、図9(b)に示すように、被認証者20から見てハンドル60の右端部分61aおよび左端部分61bを、被認証者20は通常握ることとなる。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、ハンドル60に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例4では、ハンドル60の右端部分61aおよび左端部分61bに静脈パターン検出部13を配置している。
例えば、ハンドル60における認証判定結果を自動車のエンジン制御系統に送出することで、登録データ格納部12に登録されていない被認証者20によるエンジン始動を拒否したり、クラクションを鳴らすことができる。よって、自動車の盗難防止を効果的に防止することができる。
また、例えば、複数の被認証者20の静脈パターンが登録データ格納部12に登録されている場合において、認証判定結果に基づき各被認証者20の予め登録された体型に応じて運転席のシートの配置・高さを変更させるようにしてもよい。
さらに、例えば、自動車の所有者の子供の静脈パターンを登録データ格納部12に登録しておき、子供の静脈パターンが認証された場合には、自動的に自動車のクラクションが鳴るようにしてもよい。
図10は、自動車のシフトレバー(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)70における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。自動車のシフトレバー70に認証デバイス10を設ける場合には、図10(a)に示すように、被認証者20の手の平近傍の静脈パターンを検出する。ここで、周知のように、自動車(デバイス)には運転席近傍に自動車の操作手段としてシフトレバー70が備えられており、シフトレバー70は自動車の一部を構成する。図10に示したようなシフトレバー70を操作する際には、被認証者20は必然的にシフトレバー70のノブ部分の上面71を覆うように手の平を置くこととなる。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、シフトレバー70に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例5では、シフトレバー70のノブ部分上面71に静脈パターン検出部13を配置している。
認証判定部14での認証判定結果の用途としては、上述の適用例4と同様なものが考えられる。
自動車のシフトレバー70に認証デバイス10を設ける場合において、静脈パターン検出部13をシフトレバー70のノブ部分上面71に配置した例を適用例4では示したが、図11に示すような配置としてもよい。
つまり、自動車のシフトレバー70に認証デバイス10を設ける場合には、図11(a)に示すように、被認証者20の手首近傍の静脈パターンを検出することもできる。
上述の通り、被認証者20がシフトレバー70を操作する際には、被認証者20は必然的にシフトレバー70のノブ部分の上面71を覆うように手の平を置くこととなるが、このホームポジションがとられた際には、図11(b)に示すように、被認証者20の手首はシフトレバー70の軸部72と斜めに対向することとなる。よって、適用例6では、図11(c)に示すように、シフトレバー70の軸部72の一部に静脈パターン検出部13を配置している。ここで、静脈パターン検出部13を構成する発光部16からは、被認証者20がシフトレバー70に対してのホームポジションをとった際に、被認証者20の手首に赤外線が照射されるよう、軸部72に対して所定の角度をなして斜めに赤外線が照射される。
認証判定部14での認証判定結果の用途としては、上述の適用例4と同様なものが考えられる。
図12は、ドアノブ(ユーザインターフェース、操作対象、操作手段)80における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。ここで、周知のように、ドアノブ80はドア(デバイス)81の構成要素である。
ドアノブ80に認証デバイス10を設ける場合には、図12(a)に示すように、被認証者20の手の平近傍の静脈パターンを検出する。被認証者20がドアを開閉する際には、被認証者20は必然的にドアノブ80を手の平で覆うこととなる。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、ドアノブ80に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例7では、ドアノブ80の一部に静脈パターン検出部13を配置している。
認証判定部14による認証判定結果は、例えばセキュリティ用に用いることができ、認証判定結果が認証可である場合にのみドアを開錠するようにすれば、登録者以外の建物内部への侵入を阻止することができる。また、認証判定結果が認証不可である場合にはドアの開錠は行わないようにするとともに例えば警報機が鳴るようにしてもよい。
図13は、携帯電話(ユーザインターフェース、操作対象、携帯型情報端末)90における静脈パターン検出部13の配置を示したものである。
携帯電話90に認証デバイス10を設ける場合には、図13(a)に示すように、被認証者20の手の平近傍の静脈パターンを検出する。被認証者20が携帯電話90の操作を行う場合には、図13(b)、(c)に示すように、操作部91(操作手段)の背面92にて携帯電話90を保持する。つまり、この動作を行ったときの手の位置が、携帯電話90に対する被認証者20のホームポジションである。よって、適用例8では、携帯電話90の背面92の一部に静脈パターン検出部13を配置している。
ここで、携帯電話90に指紋認証検出部を設けるとすれば、携帯電話90の操作部91に直交する面(携帯電話90の側面)に検出部を設けることが考えられる。ところが、携帯電話90の持ち方は人によって多種多様であり、被認証者20が携帯電話90を操作する際に被認証者20の指が携帯電話90の側面に接触するとは限らず、被認証者20は認証のためのみの操作を行う必要があった。これに対し、本実施の形態のように、被認証者20のホームポジションを考慮して静脈パターン検出部13を配置することにより、認証のためのみの操作を被認証者20に強いる必要がなくなる。
例えば、認証判定部14による認証判定結果が認証可である場合にのみ携帯電話90を使用することができるようにすれば、携帯電話90を紛失した際に他人による悪用を防止することができる。
また、例えば複数人で携帯電話90を共用しており、複数の被認証者20の静脈パターンが登録データ格納部12に登録されている場合であっても、電子決済等の処理については特定の者のみが行えるような制限を設けるようにしてもよい。
以上、適用例8として、携帯電話90に認証デバイス10を設ける場合の静脈パターン検出部13の配置を示したが、家庭内の電話についても同様な位置、つまり、被認証者20が受話器を保持した際に被認証者20の手の平が対向するような位置に静脈パターン検出部13を設けることができる。また、電子手帳やPDAに認証デバイス10を設ける場合についても、被認証者20がこれらを操作する際には電子手帳やPDAの操作面の背面に被認証者20の手の平が接触または近接するようなホームポジションをとる。よって、電子手帳やPDAに認証デバイス10を設ける場合についても、デバイスの操作面の背面に手の平の静脈パターンを検出する静脈パターン検出部13を設けることが有効である。
しかも、静脈パターン検出部13の配置は、被認証者20が認証デバイス10が設けられているユーザインターフェース等を使用する際に自然にとる位置、換言すればユーザインターフェースに対するホームポジションに基づき設定されている。これにより被認証者20は、認証を受けるためだけに特別な動作を行うことなく、無意識のうちに静脈パターンの検出を受けることができる。よって、被認証者20にとっての利便性が大幅に向上するのである。
また、上記の実施の形態では操作対象としてキーボード30、マウス40等を挙げたが、本発明における操作対象はこれらに限定されるものではなく、カバンや机の引出を操作対象としてもよい。例えば、カバンの取っ手に静脈パターン検出部13を設け、手の平近傍の静脈パターンを検出するようにしてもよい。また、机の引出の取っ手部分に静脈パターン検出部13を設け、指先の静脈パターンを検出するようにしてもよい。そして、認証判定部14での認証判定結果を、カバンや引出の開閉、ロック解除に用いることによってセキュリティ等の用途に用いることができる。
例えば、ユーザインターフェースや操作対象の一部に複数の静電容量検出素子をドットマトリクス状に配置して設け、血流による静電容量変化から血管分布を検出することもできる。
また、ユーザインターフェースや操作対象の一部に超音波ビーム照射手段を設け、この超音波ビーム照射手段から被認証者20の腕の内側に照射された超音波ビームが、移動反射体である血球により反射される反射波を検出手段で検出する構成としても良い。この場合、反射波の周波数(受信周波数)が、超音波ビーム照射手段における超音波ビームの送信周波数に比べ、ドップラ効果によって血球の移動速度に応じて偏移するので、これに基づいて得られる血液の流速分布から血管の分布パターンが得られる。
e=Bdv
となる。
ここで、磁束密度B、血管径dの値を一定にし、誘導起電力eを検出すれば、血液の流速vを測定できる。このように検出できる血液の流速分布から、血管の存在を特定することができ、血管の分布パターンを得ることができるのである。
なお、測定した流速vを基に、血液の流量Qが、
Q=π×(d/2)2×v
で求められる。ここで、磁場を発生させる励磁方法には、直流式と交流式があるが、誘導起電力eが微弱であり、また直流式には雑音や増幅器のドリフト等の問題があるため、正弦波や方形波を用いる交流式を用いるのが好ましい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成への変更、上記実施の形態で挙げた構成の組み替え、一部の省略等が可能である。
Claims (8)
- 情報処理装置に対して当該情報処理装置の機能を操作するための所定の入力情報を入力可能な情報入力手段に設けられた、ユーザの生体認証情報を取得する生体認証情報取得部と、
前記生体認証情報取得部により取得された前記生体認証情報に基づいて、前記ユーザを認証する認証部と、
を備え、
前記情報入力手段は、複数のキーおよび外枠とからなるキーボードであり、
前記生体認証情報は、ユーザの静脈の配置パターンであり、
前記生体認証情報取得部は、前記キーボードの外枠であって、ユーザが前記キーボードのホームポジションに指を置いたときに前記生体認証情報を取得可能な位置に設けられる、認証装置。 - 前記認証部による認証結果に基づいて、前記情報処理装置の動作を制御する動作制御部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記認証部による認証結果に応じて、ユーザ毎に設定されている前記情報処理装置の環境設定情報を利用して前記情報処理装置の動作を制御する、請求項1に記載の認証装置。 - ユーザの近接または接触を検知するユーザ検知部をさらに備え、
前記ユーザ検知部により前記ユーザの近接または接触が検知されたとき、前記生体認証情報取得部は、前記生体認証情報の取得を開始する、請求項1または2に記載の認証装置。 - 前記ユーザ検知部は、静電容量を検出し、検出した静電容量の変化に基づいて前記ユーザの近接または接触を検知する、請求項3に記載の認証装置。
- 前記動作制御部は、前記ユーザの認証が成立してから所定の規定時間が経過するまでの間、前記ユーザ検知部によりユーザの近接または接触が検知されないとき、前記認証部による認証結果をリセットする、請求項3または4に記載の認証装置。
- 前記認証部は、前記情報処理装置に設けられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の認証装置。
- 情報処理装置に対して当該情報処理装置の機能を操作するための所定の入力情報を入力可能な情報入力手段である、複数のキーおよび外枠とからなるキーボードの、当該キーボードの外枠であって、ユーザが前記キーボードのホームポジションに指を置いたときに、ユーザの静脈の配置パターンである生体認証情報を取得可能な位置に設けられた生体認証情報取得部により、ユーザの生体認証情報を取得するステップと、
前記生体認証情報取得部により取得された前記生体認証情報に基づいて、前記ユーザを認証するステップと、
を含む、認証方法。 - コンピュータに、
情報処理装置に対して当該情報処理装置の機能を操作するための所定の入力情報を入力可能な情報入力手段である、複数のキーおよび外枠とからなるキーボードの、当該キーボードの外枠であって、ユーザが前記キーボードのホームポジションに指を置いたときに、ユーザの静脈の配置パターンである生体認証情報を取得可能な位置に設けられた生体認証情報取得部に対して、前記生体認証情報を取得させる生体認証情報取得制御手段と、
前記生体認証情報取得部により取得された前記生体認証情報に基づいて、前記ユーザを認証する認証手段と、
を備える、認証処理装置として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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