JP4845203B2 - 生体認証装置およびズレ検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ付き携帯電話端末のような携帯端末の利用に適した生体認証装置および指のズレ検出方法に関する。

従来、カメラ付き携帯電話端末による近接撮影の適用例として、近赤外光で発光する近赤外光光源と、近赤外光を透過するフィルタを備えたＣＣＤカメラ部とを備え、上記近赤外光光源からの近赤外光を生体へ照射し、その生体の内方を経由して得られる固有組織のパターン光（例えば血管パターン光）をＣＣＤカメラ部により撮像し、当該固有組織のパターン光の画像信号から得られる血管形成パターンを、予め登録済みの公正使用者の血管形成パターンと照合することにより、その端末使用者が公正使用者か否かの認証（いわゆる生体認証）を行うようになされた携帯電話端末が開示されている（特許文献１参照）。

また、上記特許文献１には携帯電話端末を把持した手の所定の指がＣＣＤカメラ部の前方に位置しこの状態で血管撮影が行われる例や、指の挿入口から空洞に指を挿入して血管撮影を行う例が示されている。
特開２００５−１５２５８７号公報

生体認証装置では、登録された基準像と被照合像との照合の精度を上げるためには、画像処理にてある程度のズレを吸収できるとしても、極力、読み取りの位置の再現性を持たせることが好ましい。

しかしながら、携帯電話端末を利用した装置では常に同じ位置に指を同じ状態で配置させることは必ずしも容易ではない。特に、カメラ部の前方空間に被写体を位置させる従来技術では、カメラ部から被写体までの距離を一定に保つことが困難であると同時に、手ブレや被写体ブレを無くすことも難しい。

指をガイドするために端末筐体の平面上に突起を作ったり、くぼみを作ることによって、あるいは、指の置き位置に対して再現性を持たせることが考えられるが、指の場合には手のひらなどに比べて、その位置決め上、関係する移動や回転の自由度が高く、ユーザが自立的に指の載置位置の再現性を確保するのは困難である。

上記特許文献１に開示のように指を挿入する構成では指の置き位置の位置決め精度は向上するが、なお、挿入軸方向や挿入軸周りの回転による撮影像のズレが生じうる。

また、携帯電話端末のような装置においては指をガイドするような機械的な構造はサイズや機能、デザイン等の観点から採用困難である。

指のズレが生じた状態では照合がうまくいかず、単に指の置き直しをユーザに指示しても、ユーザはどのように置き直せばよいか分からず、再度同じ結果になってしまう可能性が高かった。

ところで、本願出願人は、特願２００６−４３０３０号にて、カメラ部やライト部から被写体までの距離変化、手ブレ，被写体ブレ等を無くして近接撮影を行え、撮像された指の撮影情報に基づいて特定ユーザの認証を正確且つ容易に行うことが可能な携帯電話端末を提案している。

本発明は、生体認証装置において、指の位置の再現性を向上させることによって、認証性能の向上を図ることを企図する。

本発明による生体認証装置は、所定の位置に載置された指を撮像し、この撮影画像から生体情報として指の静脈パターンを読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取られた静脈パターンを登録画像として登録する登録手段と、認証時に、前記読取手段により読み取られた静脈パターンの読取画像を前記登録画像と比較して、前記登録された静脈パターンに対する、前記認証時に読み取られた静脈パターンの位置の変化およびサイズの変化を検出することにより、指の平行方向および回転方向のズレを検出し、この検出結果に基づいて指の載置位置の適否を判断する載置位置判断手段と、前記指の載置位置が適切でないと判断されたとき、ユーザに対して指の載置の仕方の変更方法を指示する指示手段と、前記登録された静脈パターンと前記読取手段により読み取られた静脈パターンとを照合して認証処理を行う認証手段とを備えたことを特徴とする。

前記読取手段および載置位置判断手段により、ユーザが所定の位置に指を載置する際に載置の位置や向きが、所期の位置や向きとずれていることが検出され、これに基づいてユーザに対して指の載置の仕方の変更方法が指示される。ユーザはこの指示に従って指を置き直すことにより所期の状態で指を載置することが可能となる。

前記指示手段は、例えば、文字、図形、静止画、動画のいずれかによる表示、および／または、音声出力により、指の載置の仕方の補正指示を行うことができる。

また、本発明によるズレ検出方法は、生体認証のための指の載置時の指のズレを検出する検出方法であって、登録時に、所定の位置に載置された指を撮像部により撮像し、この撮影画像から生体情報として指の輪郭および静脈パターンを読み取るステップと、読み取られた指の輪郭および静脈パターンの少なくとも一方を登録画像として登録するステップと、認証時に、所定の位置に載置された指を撮像部により撮像し、指の輪郭および静脈パターンの少なくとも一方の読取画像を得るステップと、前記撮像部により読み取られた指の読取画像を前記登録画像と比較して、前記登録された指の輪郭または静脈パターンに対する、前記認証時に読み取られた指の輪郭または静脈パターンの位置の変化およびサイズの変化を検出することにより、指の平行方向および回転方向のズレを検出するステップとを備える。

本発明の生体認証装置によれば、従来のようにユーザに指の置き方を任せる方法に対して、適応的に指の置き方を指示することにより、適切な位置に導くことが可能となる。これにより、認証に要する時間を短縮することができる。

また、静脈パターンのような生体情報の認証で問題となる、照明との位置関係も適応的に適切に保つことができるため、照明の最適化も可能となり、実装上のスペックの設計が容易となる。

生体認証の性能としては、相関分布の分散が小さくなり、認証の速度、精度、登録率を向上させることが可能となり、結果としてユーザの操作性を向上することも可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態に係る携帯電話端末１００の外観の側面図および平面図であり、図１（ｃ）はその使用状態を示す図である。

この携帯電話端末１００は、上部筐体１０と下部筐体２０とを直線的にスライド可能に結合した形態の端末である。但し、後に例を挙げるように端末の形態はこのような上下の筐体に分かれている必要はなく、また、分かれていても直線スライド式ではなく回転スライド式、あるいは二つ折り式等であってもよい。

上部筐体１０には、その表側の主面上の中央部にＬＣＤ等のディスプレイ１１が配置され、その上部には、ＬＥＤ等を用いた照明部１３、およびスピーカ（イヤレシーバ）１２が配置されている。図１（ｃ）に示すように、照明部１３の上に筐体表面に接触させて、被写体であるユーザの指３１が載置される。この照明部６は指３１へ近赤外光を照射する。指３１が筐体表面に接触した状態で置かれたときに、照明部６の光出射部分の一部が指３１により覆われることになる。

なお、後述するように、所定位置への指３１の載置を検知するセンサ部を照明部１３の近傍に配置してもよい。センサ部としては、圧力センサ、静電容量センサ、光反射検出センサ等を用いることができる。このセンサ部の検知出力は照合処理の起動に利用することができる。

一方、下部筐体２０には、その表側の主面上の中央部にテンキーを含む各種操作キー等からなる操作部２２が配置され、その下部にマイクロホン２３が配置されている。また、操作部２２の上部に本発明に関与する撮像部としてのカメラ部（読取手段）２１が配置されている。このカメラ部２１は図１（ｃ）のような所定の位置に置かれた指３１から到来する近赤外光像を撮影する。この撮影画像から生体情報の一種としての静脈パターンを抽出し、その静脈パターンを、予め登録されている正規ユーザの静脈パターンと照合して本人認証を行うことができる。

本実施の形態によれば、被写体の撮影時に、被写体は筐体表面に接触した状態となされるため、撮像部や照明部から被写体までの距離変化、手ブレ，被写体ブレ等は無くなる。また、撮影部は照明部の配設位置から離れた場所に配設され、撮影時には、照明部の光出射部分の一部が被写体により覆われた状態となされるため、照明光が直接撮像部に入射したり、被写体表面で反射した照明光が撮像部へ入射することは殆どない。

図２に、携帯電話端末１００の概略的な内部構成を示す。

制御部２００は、ＣＰＵからなり、メモリ部２０６に記憶されているＯＳや各種プログラムに基づき、制御ライン２０７を介して、当該端末の様々な制御、本実施の形態にかかる生体認証時の制御等を行う。制御部２００は、本発明の載置位置判断手段、登録手段を構成する。

通信アンテナ２０２は、例えば内蔵アンテナであり、通話やパケット通信のための信号電波の送受信を行う。通信回路２０１は、送受信信号の周波数変換、変調と復調等を行う。なお、パケット通信により送受信されるデータは、電子メールデータ、動画像や静止画の画像データ、音声データ、ＨＴＭＬ（Hyper Text Markup Language）データ、プログラムデータ、その他の各種データである。ここで、通信アンテナ２０２および通信回路２０１の受信データが通話音声のデータである場合、その通話音声のデータはデータライン２０８を介して音声処理部２１２へ送られ、それ以外の受信データは一旦、制御部２００へ送られて処理された後、必要に応じて当該制御部２００から各部へ送られる。

音声処理部２１２は、通信アンテナ２０２および通信回路２０１から通話音声の受信データが供給されたときには、当該通話音声の受信データを復号化し、その復号化後の通話音声データをデータライン２０８を介してスピーカ２１０へ送る。

スピーカ２１０は、携帯電話端末に設けられている受話用のイヤレシーバやリンガ（着信音）、音楽再生、アラーム音出力用のスピーカであり、ディジタル／アナログ変換器と増幅器を含み、通話音声やリンガ音，再生音楽のデータを、ディジタル／アナログ変換および増幅した後、出力する。これにより、通話音声やリンガ音，再生音楽が得られることになる。

マイクロホン２１１は、送話用のマイクロホンであり、アナログ／ディジタル変換器と増幅器を含む。このマイクロホン２１１を介して入力された通話音声信号は、増幅器により所定のレベルに増幅された後、アナログ／ディジタル変換器によりディジタル音声データに変換され、データライン２０８を介して音声処理部２１２へ送られて符号化された後、データライン２０８を介して通信回路２０１へ送られて変調、周波数変換等の各種処理を受け、通信アンテナ２０２から送信される。

表示部２０３は、ＬＣＤ等からなるディスプレイ１１とこれを駆動するためのディスプレイ駆動回路とからなる。ディスプレイ２０３は本実施の形態において、制御部２００とともに「指示手段」を構成する。ディスプレイ駆動回路は、画像処理部２１３から供給された画像信号に基づいて、ディスプレイ１１を駆動する。これにより、ディスプレイ１１には、画像や文字等が表示される。

カメラ部２１５は、図１のカメラ部２１に相当し、前述した近接撮影，生体認証用にも用いるカメラであり、ＣＣＤ等の撮像素子を含む。

ＬＥＤ（発光ダイオード）部２１６は、着信ＬＥＤやカメラ撮像時の補助ライト用ＬＥＤ、表示部２０３のバックライト用ＬＥＤ、各キーの照明用ＬＥＤ、前述した近接撮影，生体認証の照明部１３用ＬＥＤを含む。

画像処理部２１３は、表示部２０３に表示される画像の処理を行う。また、画像処理部２１３は、制御部２００による制御の下でメモリ部２０６から読み出された圧縮符号化されている画像データや、インターネット等を介して取得した画像データ等を伸張復号化等し、その伸張復号後の画像データをデータライン２０８を介して表示部２０３へ送って表示させる。その他、画像処理部２１３は、カメラ部２１５により撮像された静止画像や動画像のデータの圧縮符号化等を行い、その圧縮符号化された画像データを、制御部２００による制御の元で必要に応じてメモリ部２０６に送り、記憶させる。

操作部２０４は、図１の操作部２２に対応し、本実施の形態の携帯電話端末１００の筐体上に設けられているキーボード等の操作デバイスと、それら操作デバイスの操作に応じた操作信号を発生する操作信号発生器とからなる。

認証処理部（認証手段）２１４は、当該携帯電話端末１００が生体認証モードに設定されているときに、カメラ部２１５にて撮影され画像処理部２１３にて適切な画像処理が施された生体撮影画像情報から、例えば静脈等のユーザ固有の生体パターンを抽出し、当該抽出した生体パターンと、メモリ部２０６に予め登録されている正当なユーザの生体パターンと比較することにより、ユーザの認証を行う。その認証結果の情報は、制御部２００に送られることになる。

センサ部２０５は、例えば圧力センサ、静電容量センサ、又は、光反射検出センサ等のように、例えば指の有る無しを検出可能なセンサであり、当該センサは前述した照明部６の近傍に配置される。携帯電話端末１００は、生体認証を行う場合に、当該センサ部２０５が指の存在を検出したときに、生体認証処理を開始するようにしてもよい。すなわち、指が所定の位置に存在することを検出することが可能となり、その検出に応じて生体認証処理を開始することができる。但し、このセンサ部２０５は必須ではなく、ユーザが所定のキー操作を行うことにより撮像指示を行う構成であってもよい。また、生体情報の登録は別途ユーザの指示により行われる。

メモリ部２０６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭは、ＯＳ（Operating System）、制御部２００が各部を制御するための制御プログラムコード、各種の初期設定値、フォントデータ、仮名漢字変換や予測変換に用いられる辞書データ、着信音やキー操作音等の音データ、本実施の形態にかかる生体認証の制御プログラムコード、その他、当該端末に搭載される各種のアプリケーション用のプログラムコード、当該端末の機器識別情報（ＩＤ）などを記憶している。このＲＯＭは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（NAND-type flash memory）或いはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）のような書き換え可能なＲＯＭを含み、電子メールデータ、電話帳や電子メールアドレス帳のデータ、スケジュール帳のデータ、通信履歴等の様々なデータ、ユーザ辞書データ、静止画や動画データ、キー操作音等の音データ、本実施の形態にかかる生体認証時に使用される正当ユーザの登録生体パターン情報、その他、各種のユーザ設定値等を保存することも可能となされている。ＲＡＭは、制御部２００が各種のデータ処理を行う際の作業領域や一時データ記憶領域として、随時データを格納する。

その他、図２には図示を省略しているが、本実施の形態の端末は、外部メモリインターフェース、外部ケーブル用コネクタ、赤外線通信機能、電子財布機能、バイブレータ、バッテリ、電力制御機能など、一般的な携帯電話端末が備えている各構成要素についても備えている。なお、それら一般的な携帯電話端末が備えている回路構成やその他の構成の説明については省略する。

図３（ａ）〜（ｆ）は、図１に示した携帯電話端末１００を、指の静脈パターンを読み取って生体認証を行う生体認証装置として用いる場合の使用状態の説明図である。

生体認証を必要とする処理が開始されたとき、ユーザに対して、指（例えば人差し指）を所定の位置（この場合、照明部の上）に所定の向き（例えば、指の腹をカメラ部２１へ向けて）で配置することが要求される。端末は、照明部１３から近赤外光を発光し、カメラ部２１により指を撮影する。その撮影像に基づいて指の位置や向きを検出し、それらが妥当か否かをチェックする。チェックの結果はユーザに報知される。この報知は、指の位置や向きのズレを修正する指示（アドバイス）でもある。図の例では、ディスプレイ１１の表示画面上に所定の情報を表示することにより行っている。例えば、指の位置や向きが妥当であれば、図３（ｂ）にその旨を表す丸印３４を表示している。図３（ｃ）〜（ｆ）はそれぞれ、横ズレ、縦ズレ、水平面（表示画面に平行な面）上での転がり回転ズレ、水平面上での回転ズレを示している。

図３（ｃ）に示すように、指の位置が端末に向かって規定位置より右方向にズレている場合に、左向きの平行移動を指示する矢印３５を表示する。図３（ｄ）に示すように、指の位置が下方向にズレている場合には上向きの平行移動を指示する矢印３６を表示している。図３（ｅ）に示すように、指がその軸方向を中心とした回転方向に回転している（図では指の腹が照射部の方向に向いている）場合に、指の回転を示す回転矢印３７を表示している。図３（ｆ）に示すように、指がカメラ部２１に対して傾いている（すなわち、表示画面に垂直の方向を回転軸として回転している）場合、その傾きをただす方向の回転矢印３８を表示している。

実際には、図３（ｃ）〜（ｆ）に示したような指の位置や向きのズレは同時に複合的に発生しうる。その場合には、予め定めた優先順位の順に従ってユーザに対する指示を行う。例えば、傾き補正（図３（ｆ））、縦ズレ補正（図３（ｄ））、横ズレ補正（図３（ｃ））、ころがり回転補正（図３（ｅ））、の順とする。また、別の観点によれば、次のとおりとなる。
（１）指全体をＸ−Ｙ平面（すなわち筐体面）に合わせる（接触させる）
（２）指全体をＹ−Ｚ平面に合わせる（すなわち、指を表示画面の上辺に沿って合わせる）
（３）指の縦ズレを補正する
（４）指の横ズレを補正する
（５）指のころがり回転ズレを補正する
なお、ころがり回転ズレ補正のように登録静脈パターンとの照合を必要とする補正については、登録時は行わない。

図４は、いわゆるストレート型（またはスティック型）の携帯電話端末に本発明を適用した例を示している。図４（ａ）はその外観の左側面図、図４（ｂ）はその正面図である。図１に示した要素と同様の要素には同じ参照番号を付して、重複した説明を省略する。図４の端末の場合も、ディスプレイ１１を挟んだ対応位置に照明部１３とカメラ部２１とを配置している。

次に、上述したような指の種々の方向のズレや回転を検出するための具体的な方法を説明する。

本発明の実施の形態における生体認証時の端末と指の位置関係の説明図である。図では便宜上指３１を円筒形で示している。この図に示すように、指の載置位置における座標系を定める。Ｙ軸は端末の表示画面の上辺に沿った、すなわち照明部１３の長手方向に沿った方向である。Ｘ軸は表示画面に平行でかつＹ軸に直交する方向であり、端末の縦方向に相当する。すなわち、Ｘ−Ｙ平面が表示画面の平面または筐体の主表面に相当する。Ｚ軸はＸ軸とＹ軸にそれぞれ直交する軸である。本実施の形態では補正すべきズレを次の６つの類型に分類している。

（１）Ｘ軸平行
このズレは図３（ｄ）に示した例に相当し、Ｘ軸方向に沿って平行的に位置がずれた縦ズレである。
（２）Ｙ軸平行
このズレは図３（ｃ）に示した例に相当し、Ｙ軸方向に沿って平行的に位置がずれた横ズレである。
（３）Ｚ軸平行
このズレはＺ軸方向に沿って平行的に位置がずれた（すなわち筐体面から浮き上がった）ズレである。
（４）Ｘ軸回転
このズレは、Ｘ軸を回転軸として回転する方向のズレである。
（５）Ｙ軸回転
このズレは、図３（ｅ）に示した例に相当し、Ｙ軸を回転軸として回転するズレである。Ｙ軸は載置する指の軸に相当する方向であり、このズレは指のころがり回転ズレに相当する。
（６）Ｚ軸回転
このズレは図３（ｆ）の例に相当し、Ｘ−Ｙ平面上でＺ軸を回転軸として回転する方向のズレである。

図６は図５と同様の図であるが、カメラ部２１の位置が異なる。すなわち、カメラ部２１は図５ではＸ軸上に位置したが、図６ではＸ軸から距離ｄだけ離れた位置に配置されている。

図７は、カメラ部２１から被写体の方向を見たときの撮影範囲３３と指の像３２の関係を模式的に示したものである。図７（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指３１内に示した曲線５１は静脈パターンを模式的に示したものである。指の位置がＸ軸正方向（カメラ部２１に近づく方向）にずれている場合、図７（ａ）に示すように指の像３２は正しい位置にあるときの指の像３２（図７（ｂ）に相当する破線の円筒）に比べてその輪郭または静脈パターンのサイズが大きくなる。指のサイズは人によって異なるが、正しい位置にあるときの指の像３２（図７（ｂ）は初期的に登録してあれば、これと比較することによりサイズの変化を認識することができる。逆に、指の位置がＸ軸負方向（カメラ部２１から離れる方向）にずれている場合、図７（ｃ）に示すように指の像３２は正しい位置にあるときの指の像３２（図７（ｂ））に比べてその輪郭または静脈パターンのサイズが小さくなる。したがって、指の輪郭または静脈パターンのサイズをチェックすることによりＸ軸方向のズレ（縦ズレ）を検出することができる。

ユーザに対する通知（指示）は、例えば図３（ｄ）に示すような縦向きの矢印３６の表示（および／または所定の音声メッセージ出力）により行うことができる。

図８は、図７と同様、Ｘ軸方向のズレ（縦ズレ）を検出する方法を示しているが、これは図６の構成に対応している。すなわち、図６に示したようにカメラ部２１がＸ軸上から離れた位置にあるため、カメラ部２１の光軸がＸ軸と一致しなくなる。その結果、指がＸ軸方向にずれたときに、指の像３２はその輪郭や静脈パターンのサイズが変化するだけでなく、撮影範囲３３に対してＺ軸方向にずれる。例えば、Ｘ軸正方向に指がずれている場合、図８（ａ）に示すように、指の像３２は図８（ｂ）の正しい位置にあるときに比べてサイズが大きくなるとともにその位置がＺ軸負方向にずれる。逆に、指の位置がＸ軸負方向にずれている場合、図８（ｃ）に示すように指の像３２は正しい位置にあるときに比べてその輪郭または静脈パターンのサイズが小さくなるとともに、その位置がＺ軸正方向にずれる。この場合、正しい位置にあるときの指の像３２（図８（ｂ）が登録してなくても、指の下辺（筐体面側の辺）の位置を認識することによりＸ軸方向のズレ（縦ズレ）を検出することができる。

この場合も、ユーザに対する通知（指示）は、例えば図３（ｄ）に示すような縦向きの矢印３６の表示（および／または所定の音声メッセージ出力）により行うことができる。

図９は、Ｙ軸平行方向の指のズレを検出するための説明図である。図９（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指の位置がＹ軸負方向（カメラ部２１から指３１に向かって左方向）にずれている場合、図９（ａ）に示すように、指の像３２は正しい位置にあるときの指の像３２（図９（ｂ）に相当する破線の円筒）に比べてその静脈パターンまたは輪郭のサイズは変わらないが静脈パターンまたは関節部の濃淡像は左右に移動する。指の静脈パターンは人によって異なるが、正しい位置にあるときの指の像３２（図９（ｂ））が初期的に登録してあれば、これと比較することにより左右方向の位置の変化を認識することができる。逆に、指の位置がＹ軸負方向（カメラ部２１から離れる方向）にずれている場合、図９（ｃ）に示すように指の像３２は正しい位置にあるときの指の像３２（図９（ｂ））に比べてその静脈パターンまたは関節部の濃淡像が正方向に移動する。したがって、指の静脈パターンまたは濃淡像をチェックすることによりＹ軸方向のズレ（縦ズレ）を検出することができる。

この場合、ユーザに対する通知（指示）は、例えば図３（ｃ）に示すような横向き矢印３５の表示（および／または所定の音声メッセージ出力）により行うことができる。

図１０は、Ｚ軸平行方向の指のズレを検出するための説明図である。図１０（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指の位置がＺ軸正方向（筐体面から離れる方向）にずれている場合、図１０（ａ）に示すように、指の像３２は正しい位置にあるときの指の像３２（図１０（ｂ）に相当する破線の円筒）に比べてその静脈パターンまたは輪郭のサイズは変わらないが指の輪郭または静脈パターンの位置がＺ軸方向に移動する。本実施の形態ではこのような場合、指全体が筐体面から浮き上がることになる。指のサイズは人によって異なるが、正しい位置にあるときの指の像３２（図１０（ｂ））が初期的に登録してあれば、これと比較することにより左右方向の位置の変化を認識することができる。指を筐体面に接した状態が正しい位置なので、指の位置がＺ軸負方向にずれる場合は存在しない。図６のＸ軸平行方向ズレと区別するためには、指の輪郭や静脈パターンのサイズの変化の有無を併せてチェックすることが好ましい。指の輪郭や静脈パターンのサイズは、図６のＸ軸平行方向のズレの場合には変化するが、図１０のＸ軸平行方向ズレの場合には変化しない。このようにして、Ｚ軸平行方向のズレを検出することができる。

この場合、ユーザに対する通知（指示）は、図３に示していないが、例えば、表示画面に「ＤＯＷＮ」のようなメッセージを表示することにより行える。

図１１は、Ｘ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。図１１（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指がＸ軸を回転中心として回転したとき、指の像３２はその回転方向に応じて、図１１（ａ）（ｃ）に示すようにＹ−Ｚ平面上で傾く。本実施の形態ではこのような場合、指の先端側または根本側は筐体面から浮き上がることになる。このとき、指の像３２の大きさは変わらない。したがって、指の像３２の輪郭（例えば指の下辺）または静脈パターンの傾きを検出することにより、Ｘ軸回転方向ズレを検出することができる。

ユーザに対する通知（指示）は、図３に示していないが、「指全体を筐体に接触させてください」等のメッセージ表示（および／または音声メッセージ出力）により行うことができる。

図１２は、Ｙ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。図１２（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指がＹ軸を回転中心として回転したとき、指の像３２はその回転方向に応じて、図１２（ａ）（ｃ）に示すように静脈パターンが指の輪郭に対してＺ軸方向に移動する。本実施の形態ではこのような場合、指の像３２の大きさは変わらない。したがって、指の輪郭に対する静脈パターンの位置の変化を検出することにより、Ｙ軸回転方向ズレを検出することができる。回転方向の正負はそのズレの正負によって判明する。

ユーザに対する通知（指示）は、例えば図３（ｅ）に示すような回転矢印３７の表示（および／または所定の音声メッセージ出力）により行うことができる。

図１３は、Ｚ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。図１３（ｂ）は指の位置が正しいときの状態を示している。指がＸ−Ｙ平面すなわち筐体面上でＺ軸を回転中心として回転したとき、指の像３２はその回転方向に応じて、図１３（ａ）（ｃ）に示すように指の輪郭および静脈パターンが変形する。この理由は、指の先端と根本でカメラ部までの距離が変わるからである。カメラ部に近い側で指の像３２の輪郭が太くなる。したがって、指の像３２の輪郭の変形を検出することにより、Ｚ軸回転方向ズレを検出することができる。回転方向の正負は指の先端と根本の何れ側で輪郭が太くなるかによって判明する。

ユーザに対する通知（指示）は、例えば図３（ｆ）に示すような回転矢印３８の表示（および／または所定の音声メッセージ出力）により行うことができる。

図１４は、ユーザの静脈パターンを登録する処理の手順例を示す。

まず、ユーザに対して所定位置に指を載置し、撮影操作を行うことを指示する（Ｓ１１）。この指示はディスプレイ１１へのメッセージ表示または音声メッセージの発声により行うことができる。この指示に応じてカメラ部２１により撮像を行い画像を取得する（Ｓ１２）。ついで画像評価を行う（Ｓ１３）。具体的には、取得された画像から被写体の輪郭が指状であり、かつ、静脈パターンが認識されたかどうかをチェックする。画像の評価結果がＯＫであれば、指の輪郭情報および静脈パターン情報を登録する（メモリに記憶する）（Ｓ１５）。ＯＫでなければ、上述したように、指の載置の仕方変更と再撮影を指示する（Ｓ１４）。登録の際には、基準となる静脈パターンは存在しないので、ズレのチェックとしては、登録情報なしに行えるものについて行う。その後、ステップＳ１２に戻り、再度画像を取得して、画像ＯＫとなったら、登録を行う（Ｓ１５）。

図１５は、登録処理を行った後、ユーザの本人認証が必要となったときに実行される照合処理の手順例を示している。

まず、ユーザに対して所定位置に指を載置し、撮影操作を行うことを指示する（Ｓ２１）。この指示は、上述のように、ディスプレイ１１へのメッセージ表示または音声メッセージの発声により行うことができる。この指示に応じてカメラ部２１により撮像を行い画像を取得する（Ｓ２２）。但し、登録時と異なり、照合時には、照合処理が起動された後、自動的に連続的に撮影を行うようにしてもよい。上述のように、照合処理の起動もセンサ部の出力に応じて行うことができる。ついで上述と同様に画像評価を行う（Ｓ２３）。画像の評価結果がＯＫでなければ、指の載置の仕方の変更と再撮影の指示を行って（Ｓ２９）、ステップＳ２２に戻る。これにより、各種ズレがある場合に、登録時の指の載置の位置や向きに合うように、指の再載置が要求される。

画像ＯＫであれば、画像から取得した静脈パターンと登録静脈パターンとを照合する（Ｓ２４）。この照合結果が一致しなければ（Ｓ２５，Ｎｏ）、不一致（ＮＧ）が所定回連続したかをチェックする（Ｓ２７）。

所定回連続して不一致であれば、エラー報告して（Ｓ２８）、本処理を終了する。所定回連続していない場合には、ステップＳ２９へ移行し、指の載置の仕方変更と再撮影を指示する（Ｓ２９）。

ステップＳ２５において照合結果が一致した場合、認証ＯＫと判断して（Ｓ２６）、本処理を終了する。

なお、当然ながら、登録者と異なるユーザが認証を行おうとした場合には、照合が不一致となり、再度の指の載置が繰り返し指示されるが、一致が生じることはない。前記ステップＳ２７の回数チェックは、経過時間のチェックであってもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

例えば、上記ユーザへの指示は、文字、記号等のメッセージ表示、および音声によるメッセージ出力を例として挙げたが、載置位置の補正方法を表す静止画、や動画（例えばアニメーション）、あるいは複数のＬＥＤ等のインジケータ等を採用するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る携帯電話端末の外観および使用状態を示す図である。 図１に示した携帯電話端末の概略的な内部構成を示す図である。 図１に示した携帯電話端末を生体認証装置として用いる場合の使用状態の説明図である。 いわゆるストレート型（またはスティック型）の携帯電話端末に本発明を適用した例を示す図である。 本発明の実施の形態における生体認証時の端末と指の位置関係の説明図である。 カメラ部の位置が異なる図５と同様の図である。 本発明の実施の形態において指のＸ軸平行方向のズレを検出する方法の説明図である。 図６の構成に対応する、図７と同様の説明図である。 本発明の実施の形態においてＹ軸平行方向の指のズレを検出するための説明図である。 本発明の実施の形態においてＺ軸平行方向の指のズレを検出するための説明図である。 本発明の実施の形態においてＸ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。 本発明の実施の形態においてＹ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。 本発明の実施の形態においてＺ軸回転方向ズレを検出するための説明図である。 本発明の実施の形態においてユーザの静脈パターンを登録する処理の手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態において、登録処理を行った後、ユーザの本人認証が必要となったときに実行される照合処理の手順例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…上部筐体、１１…ディスプレイ、１３…照明部、２０…下部筐体、２１…カメラ部、２２…操作部、２３…マイクロホン、３１…指、３２…像、３３…撮影範囲、３４…丸印、３５…矢印、３６…矢印、３７…回転矢印、３８…回転矢印、５１…曲線、１００…携帯電話端末、２００…制御部、２０１…通信回路、２０２…通信アンテナ、２０３…表示部、２０４…操作部、２０５…センサ部、２０６…メモリ部、２０７…制御ライン、２０８…データライン、２１０…スピーカ、２１１…マイクロホン、２１２…音声処理部、２１３…画像処理部、２１５…カメラ部、２１６…ＬＥＤ部

Claims (7)

1. 所定の位置に載置された指を撮像し、この撮影画像から生体情報として指の静脈パターンを読み取る読取手段と、
   前記読取手段により読み取られた静脈パターンを登録画像として登録する登録手段と、
   認証時に、前記読取手段により読み取られた静脈パターンの読取画像を前記登録画像と比較して、前記登録された静脈パターンに対する、前記認証時に読み取られた静脈パターンの位置の変化およびサイズの変化を検出することにより、指の平行方向および回転方向のズレを検出し、この検出結果に基づいて指の載置位置の適否を判断する載置位置判断手段と、
   前記指の載置位置が適切でないと判断されたとき、ユーザに対して指の載置の仕方の変更方法を指示する指示手段と、
   前記登録された静脈パターンと前記読取手段により読み取られた静脈パターンとを照合して認証処理を行う認証手段と
   を備えたことを特徴とする生体認証装置。
2. 前記所定の位置にある指を照明するための照明手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の生体認証装置。
3. 前記載置位置判断手段は、指の横ズレ、縦ズレ、水平面上での転がり回転ズレ、水平面上での回転ズレを含むズレの種類およびズレの正負を判断し、このズレの種類およびズレの正負に応じて前記指の載置の仕方の変更方法を判断し、前記指示手段は、文字、図形、静止画、動画のいずれかによる表示、および／または、音声出力により、前記指の載置の仕方の変更方法を指示する請求項１記載の生体認証装置。
4. 前記載置位置判断手段は、登録対象の生体情報を取得する際に、指の輪郭情報を用いて載置位置の適否を判断する請求項１記載の生体認証装置。
5. 前記登録時には前記静脈パターンとともに指の輪郭情報が登録され、
   前記載置位置判断手段は、認証時に静脈パターンを取得する際に指の載置位置を判断する場合、前記静脈パターンに代えて、読み取った指の輪郭情報と前記登録された輪郭情報を用いて、前記登録された輪郭情報に対する、前記認証時に読み取られた輪郭情報の位置の変化およびサイズの変化を検出することにより、指の平行方向および回転方向のズレを検出し、この検出結果に基づいて指の載置位置の適否を判断する請求項１記載の生体認証装置。
6. 筐体上の指が載置されるべき方向を第１の軸（Ｙ軸）とし、前記筐体の主平面に平行で前記第１の方向に直交する方向を第２の軸（Ｘ軸）とし、前記第１および第２の方向に垂直な方向を第３の軸（Ｚ軸）としたとき、前記載置位置判断手段は、前記登録画像と前記読取画像との間で、前記第１、第２、第３の各軸における平行方向および回転方向のズレを検出する請求項１に記載の生体認証装置。
7. 生体認証のための指の載置時の指のズレを検出する検出方法であって、
   登録時に、所定の位置に載置された指を撮像部により撮像し、この撮影画像から生体情報として指の輪郭および静脈パターンを読み取るステップと、
   読み取られた指の輪郭および静脈パターンの少なくとも一方を登録画像として登録するステップと、
   認証時に、所定の位置に載置された指を撮像部により撮像し、指の輪郭および静脈パターンの少なくとも一方の読取画像を得るステップと、
   前記撮像部により読み取られた指の読取画像を前記登録画像と比較して、前記登録された指の輪郭または静脈パターンに対する、前記認証時に読み取られた指の輪郭または静脈パターンの位置の変化およびサイズの変化を検出することにより、指の平行方向および回転方向のズレを検出するステップと
   を備えたズレ検出方法。