JP4788526B2 - 指静脈認証入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、指静脈のパターン情報を映し出し個人認証に用いる指静脈認証入力装置の技術に関する。

近年、財産や情報の安全管理の点から、個人認証技術への期待が高まって来ており、特に人の一生の間で情報の変化が無い指の静脈パターンを用いた認証装置が、偽造の困難さ、利便性、安心感の点で注目されている。

これらの静脈パターンを用いた認証装置の認証技術は例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。詳しくは、特許文献１には、上面から透過光を照射する光源部と、干渉フィルタ部と、該干渉フィルタ部を透過した透過光を撮像する撮像部と、該撮像部から出力される静紋画像処理部とを有する個人認証装置が記載されている。

また、特許文献２には、光源にチップタイプの近赤外発光ダイオードを用いて手の平静脈パターンを利用し個人認証を行う装置が記載されている
特開2004-49705号公報 特開2002-92616号公報

特許文献１や特許文献２に開示されている静脈パターン認証装置では、透過光により静脈パターンの撮像を行うために、指あるいは手のひらを挟持するように光源部と撮像部が配置される構成となっている。このため、ノート型パソコン等に内蔵することが困難な問題がある。

ノート型パソコン等に内蔵可能にするためには、光源部と撮像部を指あるいは手のひらの一方向に配置し、指や手のひら内部の散乱光を撮像して静脈パターンを撮像する構成が考えられる。このような構成で鮮明な静脈パターンを撮像するには、光源部から指あるいは手のひらに入射され指や手のひら内部を散乱する散乱光が大きいほど望ましい。

本発明の目的は、指や手のひらへの入射光量の増大に効果がある認証装置の形状あるいは光源部の配置技術を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、認証精度の向上をはかるために、指の置き位置のばらつきを低減する認証装置の指置き技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、認証用の指の静脈パターンを取得する本発明の指静脈認証入力装置は、指が置かれたときに指の第一関節に対応する位置に設けられ前記第一関節に近赤外光を照射する第1の光源と、指が置かれたときに指の第二関節に対応する位置に設けられ前記第二関節に近赤外光を照射する第２の光源と、前記第1の光源と前記第２の光源の間に設けられ前記近赤外光により指の静脈パターンを撮像する撮像部と、指が置かれたときに指の第一関節が屈曲するように指先端に対応する部分が下方に傾斜した指置き部を備えるようにした。

特に、指が置かれたときに指の第一関節が所定の位置のおかれるように、本発明の指静脈認証入力装置の指置き部は、指が置かれたときに指の第一関節から指の根元側が置かれる指置き部分と前記指置き部分より指先側で指のはら方向に落ち込んだ部分からなる指設置面を有する形状とした。これにより、指の置き位置を特定しやすいようにした。

さらに、前記第1の光源から指の第一関節から第二関節の距離に対応する位置に、指の第二関節に近赤外光を照射する第２の光源を設けるようにしてもよい。この場合でも、第一関節と第1の光源が位置合わせされているので、第２の光源から第二関節への近赤外光の照射を確実におこなうことができる。

本発明によれば、指あるいは手のひらの入射光量が増加するので、指あるいは手のひらの内部の散乱光を増大することができ、鮮明な静脈パターンを撮像可能となる。これにより、高い再現性を持って指静脈画像を取得でき、高い認証精度を有するとともに認証装置の小型化が可能となる。

また、指置き位置のバラツキを低減できるので、認識率の向上に効果がる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例の指静脈認証入力装置の側部断面の主要部概略図である。図１において、１は指静脈認証入力装置、２は撮像部、３１、３２は例えば近赤外線ＬＥＤ等から成る光源部、４１，４２は光導管である。

撮像部２と光源部３１と光源部３２は、指静脈認証入力装置１に置く指７の指の長さ方向に、光源部３１と光源部３２が撮像部２を挟持するように配置される。図１は、この撮像部２と光源部３１と光源部３２の配置方向の断面をしめしている。

光源３１と光源３２は波長６００ｎｍから１０００ｎｍのＬＥＤの近赤外波長が良く、ＬＥＤ又は半導体レーザの何れでも良い。光源３１と光源３２は各々が複数個のＬＥＤ又は半導体レーザで構成し、指向特性を持った該複数個のＬＥＤ又は半導体レーザの個々の中心軸をずらして配置すれば、指１の広い範囲を照射できる。

光導管４１、４２は、光源部３１、３２から放射する光線を効率よく指に導く働きや、又光源３１，３２を保護する働きを有し、アクリル等のプラスチック又はガラス等で構成されている。５１、５２は遮光板であり光源部３１、３２から放射される不要光線を遮断する役目を有す。６はフィルタであり選択領域外の波長をカットする役目を有す。

つぎに指静脈パターンの撮像手順を説明する。認証時に人体の指７が指静脈認証入力装置１の上部に置かれ、光源部３１から照射された近赤外光が指７の第一関節９１から指に入射する。入射した近赤外光は、指７の内部を散乱して伝播する。このとき、静脈の血液では近赤外光が吸収されるため、指内部の散乱して指外部に放射される近赤外線を撮像すると静脈パターンを撮像することができる。図１の実施例では、指内部から放射された近赤外光をフィルタ６を介して撮像部２により撮像する。

上記により得られた静脈パターンは、図示していない認証制御部で、予め個人ごとに撮像して記録された静脈パターンと比較し、所定の相関率の場合に登録者として認証される。

図１にしめす実施例の認証装置では、指７の第一関節９１から近赤外光を指に入射するように、指静脈認証入力装置１の指設置面１１において、第一関節９１より指先部分が、他の指７の部分より指の腹方向に所定角度で直線的に落込んでいる構造としている。この構造により、指７の置き位置が特定されるとともに、指形状が指本来の自然体に近い形で指１が置かれる為、指静脈の血流が流れ易くなり、より鮮明な静脈パターンが得られる。同時に、光源３１を第一関節９１が囲い込む形となる為、光源３１から放射する光量をより多く指７の中に取込む事が出来、鮮明な静脈パターンが得られる。更に、第一関節９１が光源３１の位置で固定出来る為、静脈パターンの長手方向の撮像位置精度が格段に向上する大きな長所も有する。

静脈パターンによる個人認証の認証精度を高める上で、撮像部２で得られる静脈パターンがより鮮明である事が重要となっている。また、得られる静脈パターンの面積が広いほど、認証情報が増加し、認証精度を高めることができる。その為には、光源３１から指７の内部へ照射する光量を多くすれば、より鮮明な静脈パターンが得られるとともに、指内部の散乱光の伝播距離が大きくなり、静脈パターンの面積が広くなる。この為に、通常は光源３１の発光電力を増大させれば良いが消費電力の点で限界があり、また、光源寿命の点からも好ましくない。

このため、図１にしめす実施例の認証装置では、指の第二関節９２に対応する位置に光源３２を設けるようにし、光源３１と光源３２に挟まれる指の部分の静脈パターンを撮像する構成としている。これにより、指の第一関節９１から第二関節９２の範囲の静脈パターンを撮像可能となり、認証精度の向上を図ることができる。あるいは、２つの光源により近赤外光を入射できるので、一つの光源からの近赤外光の必要な伝播距離を短くできるので、光源の発光電力を低下でき、光源寿命を延ばす効果もある。

上記のとおり、光源３２は光源３１から指の第一関節９１から第二関節９２の距離に相当する位置に設置するようにする。この様に第一関節９１の中央部に光源３１を、指の第二関節９２の中央部に光源３２を配置した場合、関節以外の位置に光源３１、３２を配置した場合と比べ指７の内部へ照射される光量が最も増大する事が実験的に明らかとなった。

図１の指静脈認証入力装置１で認証をおこなう際に、指設置面１１の第一関節９１より指先部分が、他の指７の部分より指の腹方向に所定角度で直線的に落込んでいる構造としているので、容易に指の第一関節９１と光源３１の位置を合わせることができる。光源３２は指の第一関節９１から第二関節９２の距離に相当する位置に設置されているので、指７を指設置面１１に置くと自然に指の第二関節９２が光源３２に合うことになる。

指７の指の第一関節９１から第二関節９２の距離は個人差があるが、光源３２の金赤外光の照射範囲を関節間の距離のバラツキより大きくすることにより個人差を吸収することができる。光源３２の近赤外光の照射範囲は、光源３２の放射角の選定や光導管４２の調整により可能となる。

上記説明で、第一関節９１に対応する位置に光源３１を設ける場合と、第一関節９１と第二関節９２に対応する位置に光源３１と光源３２を設ける場合について説明したが、指設置面１１の第一関節９１より指先部分が、他の指７の部分より指の腹方向に所定角度で直線的に落込んでいる構造としているので、指７の指静脈認証入力装置１への設置位置を固定することができる。このため、指７を設置したときの指の第二関節９２に対応する位置だけに、光源３２を設ける構成としてもよい。

つぎに、図２から図４により、図１と同様に、指７の指静脈認証入力装置１への置き位置のばらつきの低減や鮮明な静脈パターンの取得に有効な指設置面１１の他の形状を説明する。なお、図２から図４と図１で、同一の番号を付している物は同様な働きを有する。

図２は、指静脈認証入力装置１の指設置面１１において、第一関節９１より指先部分が接する指設置面を、他の指７の指設置面１１部分より曲線形状で落込んでいる構造としている。指設置面をこのような形状にすることにより、指７の指先端腹部が指設置面に接触しなくなるが、指の感触から光源３１の設置位置の認識が容易になるので、指７の第一関節９１を光源３１に合わせやすくなる。その結果、指７への近赤外光の入射光が増加して、鮮明な静脈パターンの取得が可能となる。また、指の感触から光源３１の設置位置の認識が容易になるので、指７の置き位置のバラツキが小さくなる効果もある。さらに、指先端の曲がりに対する自由度も大きくなるので、指曲げの自然体の固体差の吸収も容易になる。

図３は、光源３１の取付け位置１２が、指設置面１１よりも指１方向に突き出て高く設置している事に特長がある。この様な構造とする事により、光源３１が第一関節９１に、より接近する為、上述した指１の長手方向の取付け位置精度が向上し、光源３１を第一関節９１が更に囲い込む形となる為、光源３１から放射する光量をより多く指１の中に取込む事が出来る。図３では光源３１の取付け位置１２が、指設置面１１よりも指１方向に突き出て高く設置しているが、同様に光源３２の取付け位置１２が、指設置面１１よりも指１方向に突き出て高く設置しても良い。このように、図３の構成によっても図２の例と同様の効果を奏することができる。

図４は、より指１の長手方向の取付け位置精度を向上させるのに好適な例を示している。図４で示す例の大きな特長は、第一関節９１に対応する位置に、指設置面１１よりも指１方向に突き出た突起板１３を配置している点にある。突起板１３を配置する事により、突起板１３の板厚の感触により指の設置位置の認識ができるので、第一関節９１を固定する指１の長手方向の取付け位置精度が向上する長所を有する。

図１から図４により説明した実施例では、指７の手のひら側に、光源と撮像部を設けた指静脈認証入力装置１の実施例を説明したが、指設置面１１の指先端に対応する面を指７が接触する面より下方にする構成は、近赤外光の透過光により静脈パターンの撮像をおこなう指静脈認証入力装置にも適用できる。これにより、指の設置位置の精度向上ができ、認識率の向上に効果がある。

図５により、その一例を説明する。図５で、図１から図４と同一の番号を付している物は同様な働きを有する。図５では、光源３１と光源３２の取付け位置が指１の上方に位置し、撮像部２に対抗した位置にある。この例では、第一関節９１や第二関節９２から指７に近赤外光を入射する必要がないので、光源３１と光源３２を撮像部２に対抗した位置に設けるのが望ましい。

図５では、指設置面１１の指先端部の形状を図２と同様に、第一関節９１より指先部分が接する指設置面を、他の指７の指設置面１１部分より曲線形状で落込んでいる構造としているが、これに限らず、図１のように、指設置面１１の第一関節９１より指先部分が、他の指７の部分より指の腹方向に所定角度で直線的に落込んでいる構造としてもよい。さらに、図４のように、第一関節９１に対応する位置に、指設置面１１よりも指１方向に突き出た突起板１３を配置するようにしてもよい。

指静脈認証入力装置の側部断面を示す概略図である。 第２の実施例の側部断面を示す概略図である。 第３の実施例の側部断面を示す概略図である。 第４の実施例の側部断面を示す概略図である。 第５の実施例の側部断面を示す概略図である。

符号の説明

１…指静脈認証入力装置、２…撮像部、３１、３２…光源部、４１，４２…光導管、
５１，５２…遮光板，６…フィルタ、７…指、８…指置台、９１…第一関節、
９２…第二関節、１１…指設置面、１２…光源３１の取付け位置、１３…突起板

Claims (6)

1. 認証用の指の静脈パターンを取得する指静脈認証入力装置において、
   指が置かれたときに指の第一関節に対応する位置に設けられ前記第一関節に光を照射する第1の光源と、
   指が置かれたときに指の第二関節に対応する位置に設けられ前記第二関節に光を照射する第２の光源と、
   前記第1の光源と前記第２の光源の間に設けられ前記光により指の静脈パターンを撮像する撮像部と、
   指が置かれたときに指の第一関節が屈曲するように指先端に対応する部分が下方に傾斜した指置き部を備えたことを特徴とする指静脈認証入力装置。
2. 認証用の指の静脈パターンを取得する指静脈認証入力装置において、
   指が置かれたときに指の第一関節から指の根元側が置かれる指置き部分と前記指置き部分より指先側で指のはら方向に落ち込んだ部分からなる指設置面を有する指置き部と、
   前記指置き部分の指先側に位置し前記第一関節に光を照射する第1の光源と、
   前記指置き部分の央部に位置し前記光により指の静脈パターンを撮像する撮像部とを備えたことを特徴とする指静脈認証入力装置。
3. 請求項２に記載の指静脈認証入力装置において、
   前記第1の光源から指の第一関節から第二関節の距離に対応する位置に設けられ指の第二関節に近赤外光を照射する第２の光源を備えたことを特徴とする指静脈認証入力装置。
4. 請求項２あるいは請求項３に記載の指静脈認証入力装置において、
   前記指置き部は前記指置き部分の指先側に前記指設置面から指方向に突起した部分を有することを特徴とする指静脈認証入力装置。
5. 請求項４に記載の指静脈認証入力装置において、
   前記突起した部分は、前記第1の光源であることを特徴とする指静脈認証入力装置。
6. 指の静脈パターンを取得する指静脈認証入力装置において、
   指に光を照射する第1の光源および第２の光源と、
   前記第1の光源と前記第２の光源から照射された光により指の静脈パターンを撮像する撮像部と、を備えたことを特徴とする指静脈認証入力装置。

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