JP5058730B2 - 生体情報読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体情報読取装置に関するものである。

従来、生体情報読取装置として、指置台に形成された照射窓に、撮像窓を介して照射手段からの光を通過させ、撮像窓及び照射窓に近接して周囲のシボの粗い表面に区別して手触りの滑らかな表面を持つ手触り感触部を設けた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−８９９４１号公報

しかしながら、前記従来の生体情報読取装置では、指を指置台に位置させて適切に認証させるために、力を入れて指を伸ばした状態としておく必要がある。また、指置台は平坦であるので、指の配置位置および指の回転位置を撮影毎に同じ位置に配置することが困難である。このため、指の生体情報（静脈パターン）登録時と認証時とで指の配置状態が異なると、本人であるにも拘わらず適切に認証できないことがある。

そこで、本発明は、指を自然な状態で配置することができ、生体認証処理を適切に行うことの可能な生体情報読取装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
生体情報読取装置を、
一の指を、力を抜いた状態での曲がり形状に沿って配置可能な指配置部、及び、前記指配置部に一の指を配置した状態で、一の指を除く他の指を力を抜いた状態で配置可能なガイド部を備えた装置本体と、
前記装置本体内に設けられ、前記指配置部に配置した一の指を撮影して生体情報を取得する撮影手段と、
を備え、
前記ガイド部は、前記指配置部の両側に形成され、指配置部に配置された指をガイドするガイド壁を有し、前記ガイド壁の外縁に沿って摺動可能な外光フィルタを設けた構成としたものである。

この構成により、いずれか１本の指を自然な状態で指配置部に配置することができる。しかも、指配置部に配置した以外の指は、自然な状態でガイド部へと配置することができる。したがって、余分な力を入れることなく、指を、撮影手段により生体情報を適切に読み取ることのできる位置へと配置することが可能となる。また、一の指を除く他の指はガイド部に配置されるため、生体情報読取装置に対する手の回転位置が一定し、これにより、指配置部へ配置される一の指の向きも一定する。その結果、同一人物によって撮影される生体情報が撮影毎に異なることを防止でき、認証不良が発生することを防止できる。また、撮影手段が外光の影響を受けることなく、適切に指の生体情報を読み取ることが可能となる。

前記指配置部は、前記一の指を、前記撮影手段による撮影位置に位置決めする指位置決め部を備えるのが好ましい。

この構成により、指配置部に指を配置するだけの場合に比べて、指位置決め部により正確に指を位置決めすることができる。つまり、指を撮影位置に位置させて撮影手段により正確に生体情報を読み取らせることが可能となる。

前記ガイド部のうち、前記指配置部に人差し指、中指、薬指のいずれかを配置した状態で、親指で操作可能な領域に、他の部材を駆動するための操作ボタンを配置するのが好ましい。

この構成により、撮影手段で指を撮影した状態を維持しつつ操作ボタンを操作することができるので、認証処理を行いながら他の部材を駆動させることが可能となり、操作性を向上させることができる。

前記ガイド部のガイド壁は、外縁が円弧状に形成されるのが好ましい。

本発明によれば、指配置部及びガイド部を備えたので、指を自然な状態で配置することができ、一の指の所望箇所を撮影手段によって適切に撮影することが可能となる。

図１〜図４は、本実施形態に係る生体情報読取装置１を示す。この生体情報読取装置１は、本体部２と固定部３とで構成されている。

本体部２は、筒部４の両側に、ドーム状の側壁部５ａ、５ｂをそれぞれ一体化したものである。

筒部４の外周面には、一部が内径側に向かって断面円弧状に窪んだ指配置部６が形成されている。すなわち、指配置部６は、図１に示す中心線Ｃに対して左右対称に形成され、両側から中心線に向かって、又、中心線方向に沿って滑らかに窪むように湾曲した湾曲部７と、湾曲部７と外周面との境目に形成される平坦部８とを備えている。

湾曲部７は、中心線Ｃに直交する断面形状が、人差し指の腹に沿って湾曲するように形成されている。また、中心線Ｃ方向に沿う断面形状が、人差し指から力を抜き、第１関節及び第２関節が自然に曲がった状態で、指の腹に沿って湾曲するように形成されている。湾曲部７の中央部分には、略Ｕ字形に突出するリブによって指位置決め部９が形成されている。

また、指位置決め部９の中央部分には矩形状の開口部９ａが形成されている。開口部９ａには、図３に示すように、可視光を遮断する赤外線フィルタ１０によって覆われた生体認証装置１１が設けられている。赤外線フィルタ１０で覆われた部分が撮影位置である。そして、指位置決め部９に人差し指Ａを配置すると、人指し指Ａの両側部及び先端部に前記位置決め部９のリブが接触し、生体認証する部位（人指し指の第２関節部分）が撮影位置に位置決めされるようになっている。

また、平坦部８には、人差し指の第３関節近傍が自然に位置するように形成されている。

各側壁部５ａ、５ｂは、人差し指を自然な状態で、指配置部６に配置した状態で、他の指を自然な状態で配置するのに適した形状に膨らんだ外側面をそれぞれ有する。一方の側壁部５ａには、親指が配置され、そこには親指により押込操作容易にエンジンスタートボタン１２が設けられている。他方の側壁部５ｂには、中指、薬指、小指が配置される。但し、エンジンスタートボタン１２は、この側壁部５ｂに設けることも可能である。前述のように各指が生体情報読取装置１に配置された状態では、側壁部５ａが親指と人指し指の間に挟持されるとともに、側壁部５ｂが人指し指と中指との間に挟持される。これにより、生体情報読取装置１に対する手の回転位置が一定に決定されるとともに、人指し指の回転位置も一定に決定される。その結果、同一人物によって撮影される指の生体情報が撮影毎に異なることを防止でき、認証不良が発生することを防止できる。

各側壁部５ａ、５ｂの外周縁部には対向面（ガイド壁）側に段部５ｃがそれぞれ形成され、そこには摺動可能に外光フィルタ１３が設けられている。外光フィルタ１３は、外部からの光の進入を阻止し、指配置部６を閉鎖する閉鎖位置と、指配置部６を開放して人差し指を配置可能とする開放位置との間で、図３にＳ、Ｓ´で示す円周方向に摺動可能である。このように、指配置部６の両側面に設けられた側壁部５ａ、５ｂに外光フィルタ１３を設けるようにすれば、外光フィルタ１３取り付け用の別体のスタンド等を設ける必要がなく、生体情報読取装置１の小型化が可能となる。

また、各側壁部５ａ、５ｂの外縁のうち、前記指配置部６に対応する位置にそれぞれ２つずつＬＥＤ１４ａ、１４ｂが設けられている。一方の一対のＬＥＤ１４ａは、登録モードと削除モードの状態を示すためのものである。また、残る他方の一対のＬＥＤ１４ｂは、認証待ちや登録待ちの際、点滅して指配置部６への指の配置を促す。また、照合や登録が適切に実行されることにより点滅状態から点灯状態に変化し、行為が正常に行なわれたことを表示する。さらに、照合や登録が適切に実行されなかった場合、点灯色を変化させて警告する。

固定部３は、前記一方の側壁部５ａに一体化されている。固定部３は、生体情報読取装置１を所定位置に取り付けるために利用する。例えば、生体情報読取装置１を、車両でエンジンを始動する際の認証として利用する場合、図示しないドアハンドルの支持パネルに固定する。

固定部３には、登録ボタン１５と削除ボタン１６とが設けられている。登録ボタン１５は、認証対象者の指として登録したマスター指について、生体情報である静脈パターンを新規に登録する場合に利用する。例えば、人差し指以外に中指を登録したり、他の人の指を登録したりする場合に利用する。削除ボタン１６は、マスター情報として登録されている静脈パターンを除く登録済み静脈パターンを削除する場合に利用する。

前記生体認証装置１１は、図３及び図６に示すように、ケース１７、赤外線照射部１８、カメラ部１９、第１記憶部２０、第１制御部２１、第１通信部２２、及び、第１電源部２３を備える。

ケース１７は、略箱形状で、前記指配置部６に露出する平面は、前述の通り赤外線フィルタ１０で覆われている。

赤外線照射部１８は、平面部の両側に、指位置決め部９の両側リブの近傍で各一列に配置される複数のＬＥＤからなる。赤外線照射部１８からは近赤外線が照射され、指の静脈パターンが読取可能となっている。

カメラ部１９は、ケース１７に収容され、指配置部６に配置した指（主に第２関節近傍）の静脈パターンを撮影する。カメラ部１９には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＯＭＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）カメラ等が使用可能である。

第１記憶部２０には、予め、前記生体情報読取装置１によって認証させるための生体情報（例えば、指の静脈パターンを数値化したもの）が記憶されている。また、後述する認証処理を実行するための制御プログラムが記憶されている。

第１制御部２１は、前記カメラ部１９で撮影した静脈パターンに基づいて、後述するようにして個人認証処理を実行する、個人認証手段として機能する。前記静脈パターンは、画像処理により数値化し、記憶部に登録済みの生体情報（同じく数値化されたもの）と比較して登録済みの人物のものであるか否かを判断する。

なお、静脈パターンの数値化は、次のようにして行う。すなわち、指に照射する近赤外線は、酸素を運び終わった、血液中の静脈を流れる還元ヘモグロビンに吸収されやすい。このため、静脈では暗く、静脈以外では明るく撮影される。そこで、各部位での明暗を２進法により「０」又は「１」の数値データに変換する。

第１通信部２２は、第１制御部２１で個人認証処理を行った結果をスマートエントリーコントロールユニット２４に送信する。

前記構成の生体情報読取装置１は、生体認証システムに組み込んで使用する。

図５は、車両に採用した生体認証システムであり、前記生体情報読取装置１のほかに、スマートエントリーコントロールユニット２４、ドアロックコントロールユニット２５（ドアロックＣ／Ｕ）、電動ステアリングロック２６（電動ＳＴＬ）、エンジンコントロールユニット２７（エンジンＣ／Ｕ）、スタートスイッチ２８（ＳＷ）等が設けられている。

スマートエントリーコントロールユニット２４は、図６に示すように、第２記憶部２９、第２制御部３０、第２通信部３１、入出力部３２、及び、第２電源部３３を備えている。

次に、前記構成の生体認証システムの動作について説明する。

図７は、スマートエントリーコントロールユニット２４での処理内容を示すフローチャートである。ここでは、ドアの開閉がスイッチ、センサ等のドア開閉検出手段（図示せず）によって検出されると、その検出信号がスマートエントリーコントロールユニット２４に入力される。スマートエントリーコントロールユニット２４では、ドアが開放され、その後閉鎖されたと判断することにより（ステップＳ１）、生体情報読取装置１に電源オン信号を出力して駆動させ（ステップＳ２）、認証開始信号を出力して生体認証処理を開始させる（ステップＳ３）。

後述するように、生体情報読取装置１での生体認証処理が終了し、その結果が送信されてくれば（ステップＳ４）、認証処理で照合した結果、該当する生体情報が登録されていたか否かを判断する（ステップＳ５）。

照合した結果が認証されたものであれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、各部位（ミラー、シート、ステアリング、エンジン等）に送信する信号の設定を行う（ステップＳ６）。電動ステアリングロック２６に送信する信号としては、ロック状態を解除するためのＳＴＬ解除信号を準備し、エンジンに送信する信号としては、エンジン始動信号を準備する。

一方、照合した結果が認証されたものでなかったか、あるいは、生体情報読取装置１が故障等で適切な信号を受信できていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、生体認証処理を終了する。

送信信号の設定が完了し、スタートスイッチ２８が入力されれば（ステップＳ７）、電動ステアリングロック２６にＳＴＬ解除信号を送信する（ステップＳ８）。電動ステアリングロック２６では、このＳＴＬ解除信号に基づいて電動ステアリングロック２６のロック状態を解除し、アンロック状態としてアンロック信号を出力する。

電動ステアリングロック２６からアンロック信号が入力されたことが確認されれば（ステップＳ９）、エンジンコントロールユニット２７にＩＤ情報を送信し（ステップＳ１０）、後述するエンジン始動処理を実行させる。そして、スマートエントリーコントロールユニット２４からエンジン始動信号が入力され、エンジンが始動したことが確認されれば（ステップＳ１１）、処理を終了する。

図８は、生体情報読取装置１での生体認証処理の内容を示すフローチャートである。ここでは、前記スマートエントリーコントロールユニット２４から電源オン信号が入力されると（ステップＳ２１）、電源をオン状態として駆動を開始する（ステップＳ２２）。このとき、第１制御部２１のシステムの初期化を行う（ステップＳ２３）。そして、入力された開始信号に基づいて生体認証であるのか否かを判断する（ステップＳ２４）。

生体認証でなければ（ステップＳ２４：ＮＯ）、生体情報の登録であるのか否かを判断する（ステップＳ２５）。生体情報の登録処理については、本発明と直接関係しないため、その説明を省略する。生体情報の登録でもなければ、処理を終了する。

生体認証であれば（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、赤外線照射部１８によって赤外線を照射する（ステップＳ２６）。そして、指の検出を行い（ステップＳ２７）、指配置部６に指が配置されているか否かを判断する（ステップＳ２８）。図４に示すように、指配置部６に指が配置されていると判断すれば（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、カメラ部１９によってその指の静脈パターンを撮影する（ステップＳ２９）。撮影された静脈パターンは画像処理により数値化し（ステップＳ３０）、予め第１記憶部２０に記憶させてある生体情報と照合する（ステップＳ３１）。そして、照合結果は、前記スマートエントリーコントロールユニット２４に送信し（ステップＳ３２）、生体認証処理を終了する。指配置部６に指が配置されていないと判断すれば（ステップＳ２８：ＮＯ）、赤外線照射（ステップＳ２６）から３０秒経過したかを判定後（ステップＳ３３）、３０秒経過していなければ、再度、前記ステップＳ２７に戻って指の検出を実行する。

図９は、エンジンコントロールユニット２７でのエンジン始動処理の内容を示すフローチャートである。ここでは、電動ステアリングロック２６からアンロック信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ４１）、スマートエントリーコントロールユニット２４からＩＤ番号が入力されたかを判断する（ステップＳ４２）。アンロック信号の入力があり、かつ、ＩＤ番号の入力があれば、エンジンの始動を開始する（ステップＳ４３）。そして、スマートエントリーコントロールユニット２４にエンジン始動信号を送信し（ステップＳ４４）、エンジン始動処理を終了する。

前述のように、本実施形態の生体情報読取装置１においては、略円盤状に形成した本体部２の外周面（筒部４）に、指の力を抜いた状態の曲がり形状に沿って配置可能な指配置部６を設けるとともに、指を指配置部６に配置した状態で、本体部２の外周部（側壁部５ａ、５ｂ）が手のひらの湾曲形状に対応するように位置するため、あたかもボールを握るように、生体情報読取装置１に手及び指を配置することが可能となる。これにより、違和感なく、素早く生体認証動作を開始することが可能となる。

なお、本発明の生体情報読取装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態では、本体部２を略円盤状に形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、本体部２を略半円盤状（図３に示す断面図において、上半分の形状）としてもよい。このように形成しても、人指し指が指配置部６に配置された状態では、側壁部５ａが親指と人指し指の間に挟持されるとともに、側壁部５ｂが人指し指と中指との間に挟持されるようになるため、手および指の回転位置を撮影毎に一定にすることが可能となる。

また、本実施形態においては、一般成人者において平均的と思われる人指し指の各関節部分の長さ、及び太さを基準として、湾曲部７の湾曲度合い、指位置決め部９の大きさ、及び、平坦部８の位置を設定しているがこれに限定されるものではない。例えば、中指、または、薬指を使っての生体情報の撮影も可能であるため、中指、又は、薬指の各関節部分の長さ、及び太さを基準として、前記構成部分の形状及び配置を設定してもよい。また、各側壁部５ａ、５ｂの外側面の膨らみ具合、及び、外形寸法等についても同様に、中指、または、薬指を指配置部６に設定した場合に他の指が自然な状態で配置されるように設定してもよい。なお、前記一般成人者において平均的と思われる指の寸法は、任意の人数の一般成人男性および一般成人女性の指の各寸法をサンプリングし、その平均値を算出することで予想が可能である。また、簡略的に、任意の人物の手指の寸法を基準として、前記構成部分の形状及び配置を設定してもよい。

また、例えば、中指を指配置部６に配置した状態では、側壁部５ａが人指し指と中指の間に挟持されるとともに、側壁部５ｂが中指と薬指との間に挟持されるようになるため、手及び指の回転位置を撮影毎に一定にすることが可能となる。さらに、薬指を指配置部６に配置した場合も同様に、薬指とその両側の指との間に各側壁部５ａ、５ｂが挟持されるため、同様の効果を得ることが可能である。

また、本実施形態においては、指配置部６に人指し指を配置した状態で、親指で操作可能な領域に、他の部材を駆動するための操作ボタン１２を配置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、指配置部６に中指または薬指を配置した状態で、親指で操作可能な領域に、他の部材を駆動するための操作ボタン１２を配置してもよい。この場合においても、カメラ部１９で指を撮影した状態を維持しつつ操作ボタン１２を操作することができるので、認証処理を行いながら他の部材を駆動させることが可能となる。

本実施形態に係る生体情報読取装置の正面図である。 本実施形態に係る生体情報読取装置の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 指配置部に指を配置した状態を示す図３に対応する簡略図である。 本実施形態に係る生体認証システムのブロック図である。 図５のスマートエントリーコントロールユニットと生体情報読取装置のブロック図である。 図５のスマートエントリーコントロールユニットでの処理内容を示すフローチャートである。 図５の生体認証装置での処理内容を示すフローチャートである。 図５のエントリーコントロールユニットでの処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１…生体情報読取装置
２…本体部（装置本体）
３…固定部
４…筒部
５ａ、５ｂ…側壁部（ガイド部）
６…指配置部
７…湾曲部
８…平坦部
９…指位置決め部
１０…赤外線フィルタ
１１…生体認証装置
１２…エンジンスタートボタン
１３…外光フィルタ
１４ａ、１４ｂ…ＬＥＤ
１５…登録ボタン
１６…削除ボタン
１７…ケース
１８…赤外線照射部
１９…カメラ部（撮影手段）
２０…第１記憶部
２１…第１制御部
２２…第１通信部
２３…第１電源部
２４…スマートエントリーコントロールユニット
２５…ドアロックコントロールユニット
２６…電動ステアリングロック
２７…エンジンコントロールユニット
２８…スタートスイッチ
２９…第２記憶部
３０…第２制御部
３１…第２通信部
３２…入出力部
３３…第２電源部

Claims (4)

1. 一の指を、力を抜いた状態での曲がり形状に沿って配置可能な指配置部、及び、前記指配置部に一の指を配置した状態で、一の指を除く他の指を力を抜いた状態で配置可能なガイド部を備えた装置本体と、
   前記装置本体内に設けられ、前記指配置部に配置した一の指を撮影して生体情報を取得する撮影手段と、
   を備え、
   前記ガイド部は、前記指配置部の両側に形成され、指配置部に配置された指をガイドするガイド壁を有し、前記ガイド壁の外縁に沿って摺動可能な外光フィルタを設けたことを特徴とする生体情報読取装置。
2. 前記指配置部は、前記一の指を、前記撮影手段による撮影位置に位置決めする指位置決め部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体情報読取装置。
3. 前記ガイド部のうち、前記指配置部に人差し指、中指、薬指のいずれかを配置した状態で、親指で操作可能な領域に、他の部材を駆動するための操作ボタンを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報読取装置。
4. 前記ガイド部のガイド壁は、外縁が円弧状に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の生体情報読取装置。

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