JP5476095B2 - 生体通信用認証装置及び生体通信用認証システム - Google Patents

Description

この発明は、生体通信を利用して、権限認証を行う技術に関する。

生体通信を利用した認証システムとして、特許文献１に開示のものがある。特許文献１に開示の認証システムでは、キャビネットの扉に設けられた取っ手部等を認証用の電極として用いている。この認証システムでは、利用者が当該認証用の電極に触れることで認証を行えるため、利用者の利便性に優れる。

特開２００８−２８３４８０号公報

しかしながら、認証システムとして生体通信を利用する場合でも、電極からの電波の漏れ等が原因で、利用者が認証用の電極に触れない状態で意図せず認証を行ってしまう可能性がある。このような現象は、例えば、権限ある利用者が認証装置の前を通った場合、或は、権限ある利用者を含む多数人が認証装置の前に密集したような場合に生じ得る。

そこで、本発明は、生体通信を利用して権限認証を行う場合に、利用者等の生体が認証用の電極に触れない状態で意図せず認証が行われてしまうことを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係る生体通信用認証装置は、生体に装着される生体通信用端末装置との間で生体を経由して通信を行って認証を行う生体通信用認証装置であって、生体に近接可能に配設された通信用電極と、前記通信用電極を介して認証開始信号を送信する送信回路部と、前記通信用電極を介して認証用データが含まれる受信信号を受信可能で、かつ、前記送信回路部から前記認証開始信号が送信される際に前記認証開始信号が流れ込むと共に、その流れ込んだ認証開始信号による受信レベルが前記通信用電極への生体の近接状態に応じて変動する受信回路部と、断続的に送信された認証開始信号の送信タイミングにおいて、前記受信回路部における受信レベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定する近接状態判定部と、前記認証開始信号による応答タイミングにおいて前記通信用電極を介して受信された受信信号に含まれる前記認証用データに基づいて照合を行う照合部とを有する認証制御部と、を備え、前記認証制御部は、生体の近接有りと判定されかつ照合結果が適合であるときに、認証を許可し、前記近接状態判定部は、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルと設定基準値とを比較することで、生体の近接有無を判定し、さらに、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルの過去複数回の履歴中の最小レベル値に基づいて、前記設定基準値を設定する。

第２の態様に係る生体通信用認証装置は、第１の態様に係る生体通信用認証装置であって、前記認証制御部は、前記認証用データを含む受信信号が入力される認証用データ処理部をさらに含み、認証用データ処理部は、生体の近接有りと判定された場合に、前記認証用データを前記照合部に向けて出力し、前記照合部は、前記認証用データ処理部から前記認証用データが入力されたときに、その認証用データに基づいて照合を行い、照合結果が適合である場合に認証を許可する。

第３の態様に係る生体通信用認証装置は、第１又は第２の態様に係る生体通信用認証装置であって、前記近接状態判定部は、前記認証開始信号送信後において、その認証開始信号に応じて前記生体通信用端末装置から送信される認証用データ受信中における前記受信信号のレベルに基づいて、前記通信用電極に対する生体の正常近接の有無を判定し、前記認証制御部は、さらに生体が正常近接であると判定されたときに、認証を許可する。

第４の態様に係る生体通信用認証装置は、第１〜第３のいずれか一つの態様に係る生体通信用認証装置であって、ロック対象物をロック状態又はアンロック状態に切替可能で、前記認証制御部において認証が許可されたときにロック状態とアンロック状態との間で切替えられるロック部をさらに備える。

第５の態様に係る生体通信用認証システムは、生体を経由して通信を行って認証を行う生体通信用認証システムであって、生体に装着され、認証開始信号の受信に応じて認証用データを含む信号を送信する生体通信用端末装置と、生体通信用認証装置と、を備え、前記生体通信用認証装置は、生体に近接可能に配設された通信用電極と、前記通信用電極を介して前記認証開始信号を送信する送信回路部と、前記通信用電極を介して前記認証用データが含まれる受信信号を受信可能で、かつ、前記送信回路部から前記認証開始信号が送信される際に前記認証開始信号が流れ込むと共に、その流れ込んだ認証開始信号による受信レベルが前記通信用電極への生体の近接状態に応じて変動する受信回路部と、断続的に送信される前記認証開始信号の送信タイミングにおいて、前記受信回路部における受信レベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定する近接状態判定部と、前記認証開始信号による応答タイミングにおいて前記通信用電極を介して受信された受信信号に含まれる前記認証用データに基づいて照合を行う照合部とを有する認証制御部と、を備え、前記認証制御部は、生体の近接有りと判定されかつ照合結果が適合であるときに、認証を許可し、前記近接状態判定部は、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルと設定基準値とを比較することで、生体の近接有無を判定し、さらに、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルの過去複数回の履歴中の最小レベル値に基づいて、前記設定基準値を設定するものである。

第１の態様に係る生体通信用認証装置によると、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける受信信号のレベルは、通信用電極に対する生体の近接の有無によって異なる。そこで、認証開始信号が送信されたタイミングにおける前記受信信号のレベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定し、生体の近接有りと判定されかつ認証用データに基づく照合結果が適合であるときに、認証を許可することにより、利用者等の生体が認証用の電極に触れない状態で意図せず認証が行われてしまうことを抑制することができる。

第２の態様に係る生体通信用認証装置によると、照合部は、生体の近接が有りと判定された場合に、照合を行えばよいことになる。

第１の態様によると、通信用電極に対して生体が近接し、受信信号のレベルと設定基準値とを比較することで、生体の近接有りと判定することができる。

第１の態様によると、生体の近接が無いと想定される受信信号の最小レベル値を基準にして設定基準値を設定することができ、設置箇所等に応じて、生体の近接感度を適切に調整し易い。

第３の態様によると、認証用データ受信中における、前記受信信号のレベルに基づいて、前記通信用電極に対する生体の正常近接の有無を判定するため、近接状態に関する判定結果にも基づいて認証の可否を判定することができ、生体の不正常近接状態下での認証を抑制できる。

第４の態様によると、認証が許可されると、ロック対象物をロック状態又はアンロック状態に切替えることができる。

第５の態様に係る生体通信用認証システムによると、認証開始信号が送信されたタイミングにおける前記受信信号のレベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定し、生体の近接有りと判定され、かつ、認証用データに基づく照合結果が適合であるときに、認証を許可することにより、利用者等の生体が認証用の電極に触れない状態で意図せず認証が行われてしまうことを抑制することができる。

生体通信用認証システムの全体概略構成を示す説明図である。 生体通信用端末装置を示すブロック図である。 端末側制御部による処理例を示すフローチャートである。 生体通信用端末装置の実装基板を人体に装着する一構成例を示す概略図である。 生体通信用認証装置を示すブロック図である。 照合部の処理例を示すフローチャートである。 スイッチ回路の例を示す図である。 送受信制御部による処理例を示すフローチャートである。 信号の送受信時間と受信信号レベルとの関係を示す図である。

以下、実施形態に係る生体通信用認証装置、生体通信用認証システム及び生体通信用認証方法について説明する。

＜全体構成＞
まず、生体通信用認証システムの全体構成について説明する。図１は生体通信用認証システムの全体概略構成を示す説明図である。

この生体通信用認証システムは、扉１２の施解錠に関する認証を行うシステムであり、生体通信用端末装置２０と、生体通信用認証装置３０とを備えている。

扉１２としては、キャビネット等に取付けられた扉、又は、部屋或は建物の出入口等に取付けられた扉等、種々の空間を外部から隔てる部材が想定される。ここでは、収納装置として扉付キャビネット１０を想定した例で説明する。

扉付キャビネット１０は、書類等を格納可能な格納空間を有する格納本体部１１を備えている。格納本体部１１内の格納空間は、当該格納本体部１１の一方側（前方側）に開口している。また、扉付キャビネット１０の当該開口は、扉１２によって開閉可能に覆われている。そして、扉１２を閉じた状態では、扉付キャビネット１０内の格納物の出し入れが制限され、扉１２を開いた状態では、扉付キャビネット１０内の格納物の出し入れが可能な状態となる。なお、上記扉１２の取っ手部１６は、金属等の導電性部材によって形成されており、生体通信用の電極として用いられる。

生体通信用端末装置２０は、本システムの利用者Ｐ（以下、人体Ｐとも表記）に付与され、生体通信用認証装置３０は、上記キャビネット１０に取付けられている。そして、概略的には、利用者Ｐが生体通信用端末装置２０を装着してキャビネット１０の扉１２前に立ち扉１２の取っ手部１６に触れると、生体通信用認証装置３０が生体通信用端末装置２０との間で利用者Ｐ（生体）を媒介とする生体通信を行う。これにより生体通信用認証装置３０が利用者Ｐの認証を行って、認証が許可された場合に扉１２を解錠状態に切替える。すると、権限ある利用者Ｐは当該扉１２を開いてキャビネット１０を利用できるようになる。

＜生体通信用端末装置＞
生体通信用端末装置２０についてより詳細に説明する。図２は生体通信用端末装置２０を示すブロック図である。生体通信用端末装置２０は、生体である人体Ｐに装着され、生体通信用認証装置３０からの起動信号の受信に応じて個人識別ＩＤを含む信号を送信可能に構成されている。より具体的には、生体通信用端末装置２０は、電極部２２と共振回路２３と送信回路２４と受信回路２５と端末側制御部２６等を有している。

電極部２２は、一定の空隙をあけて対向配置された２枚の平板状の部材（以下、導電板という）を有している。両導電板は、その間の空隙を移動する電荷によって互いに静電容量結合している。この生体通信用端末装置２０は、一方の導電板が人体側を向くと共に他方の導電板が外方を向くようにして、人体Ｐに対して保持される。そして、一方の導電板が人体と浮遊容量を介して静電容量結合し、これにより電極部２２と人体とが電気的に接続される。また、他方の導電板は大地アース等と浮遊容量を介して静電容量結合し、これにより電極部２２と大地等とが電気的に接続される。これらにより、人体Ｐと大地とが電気的に接続されることとなり、この特性を利用して生体通信が行われる。

また、電極部２２は、共振回路２３を介して送信回路２４及び受信回路２５に接続されている。これらの送信回路２４及び受信回路２５は、それぞれ端末側制御部２６に接続されている。

そして、電極部２２で受信された信号が共振回路２３に入力されると、その信号から当該共振回路２３で生体通信に用いられる搬送波の所定の周波数成分の信号が取出され、受信回路２５に入力される。受信回路２５は、復調回路、増幅回路等を有しており、上記共振回路２３から入力された信号を復調、増幅等して端末側制御部２６に与える。

また、送信回路２４は、変調回路、増幅回路等を有しており、端末側制御部２６より与えられる信号を変調、増幅等し、処理後の信号を、共振回路２３を介して電極部２２に出力する。

端末側制御部２６は、マイクロコンピュータと、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書換え可能な不揮発性メモリ（フラッシュメモリ等）等の少なくとも一つで構成される記憶部２６ａとを備えて構成されており、予め格納されたソフトウェアプログラムによって演算動作を行い後述する処理を実行する。記憶部２６ａは、マイクロコンピュータに内蔵されるものであっても外部接続されるものであってもよい。この記憶部２６ａに認証用データとして個人識別ＩＤ等が予め記憶されている。

この端末側制御部２６は、電極部２２を介して生体通信を行って所定の処理を実行する。図３は本端末側制御部２６による処理例を示すフローチャートである。なお、端末側制御部２６の機能の一部又は全部がハードウエアによって実現されてもよい。

すなわち、本端末側制御部２６は、生体通信用認証装置３０からの起動信号が入力されることで起動し、次の処理を実行する。まず、起動後のステップＳ１では、生体通信用認証装置３０からの起動信号に、個人識別ＩＤの読出要求が含まれるか否かを判定する。ここで、読出要求が含まれないと判断された場合には、ステップＳ１の処理を繰返す。なお、外部機器から読出要求ではない他の指令が与えられた場合には、当該指令に応じた処理を行ってもよい。また、ステップＳ１の処理を所定回数繰返した後、或は、起動信号受信後から所定時間経過後に、より消費電力が少ないスリープモードに移行するようにしてもよい。

ステップＳ１で読出要求が含まれると判断されると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、記憶部２６ａから自己の個人識別ＩＤを読出し、送信回路２４等を通じて、個人識別ＩＤを含む信号を送信する。その後、処理を終了し、より消費電力が少ないスリープモードに移行する。これにより、生体通信用認証装置３０は、生体通信を行った生体通信用端末装置２０の個人識別ＩＤを取得することができる。

なお、端末側制御部は、生体通信用認証装置からの起動信号が入力されることで、即、個人識別ＩＤを含む信号を送信してもよい。また、端末側制御部は常時通常起動しており、生体通信用認証装置から読出要求を含む信号が入力されることで、個人識別ＩＤを含む信号を送信してもよい。すなわち、端末側制御部は、生体通信用認証装置から認証開始を示す何らかの信号が入力されることで、個人識別ＩＤを含む信号を送信する構成であればよい。

なお、上記共振回路２３と送信回路２４と受信回路２５と端末側制御部２６とは、基板に実装されている。図４は当該実装基板２７を人体Ｐに装着する一構成例を示す概略図である。ここでは、実装基板２７は、樹脂等で形成されたホルダ２８内に収容されている。ホルダ２８には、紐部材２９を通すことが可能な挿通孔２８ｈが２つ形成されている。そして、紐部材２９がホルダ２８に形成された各挿通孔２８ｈに通された状態で環状をなすように連結されている。この環状の紐部材２９には、ホルダ２８とは反対側の位置で、ネームプレート等のぶら下げ部材２９Ａが支持されている。そして、ぶら下げ部材２９Ａを首からぶら下げるようにして、紐部材２９を人体Ｐの首回りに配設することで、生体通信用端末装置２０が人体Ｐの首回り後部位置に配設されるようになる。

もっとも、生体通信用端末装置２０を人体Ｐに装着する構成は、上記例に限られず、紐部材によって首回りからぶら下げるようにして装着支持する構成、腕輪等で装着する構成、クリップ等で衣服に装着する構成等であっても構わない。

＜生体通信用認証装置＞
生体通信用認証装置３０についてより詳細に説明する。図５は生体通信用認証装置３０を示すブロック図である。

生体通信用認証装置３０は、電源・入出力ユニット３２と照合・錠制御ユニット４０と送受信ユニット５０と通信用電極３６とを備えている。電源・入出力ユニット３２と照合・錠制御ユニット４０と送受信ユニット５０とは、通常、キャビネット１０内の適宜部位或は外部に組込まれ、また、通信用電極３６は上記取っ手部１６に組込まれている。本生体通信用認証装置３０では、概略的には、照合・錠制御ユニット４０が、送受信ユニット５０及び通信用電極３６を介して生体通信用端末装置２０との間で生体を媒介とした通信を行い、生体通信用端末装置２０から送信された個人識別ＩＤに基づいて照合を行う。そして、照合結果が適合であると、照合・錠制御ユニット４０が電源・入出力ユニット３２を介して電気錠３８を解錠状態に切替制御してキャビネット１０を利用できるようにする。

各部について説明すると、電源・入出力ユニット３２は、電源回路とインターフェース回路とを有している。電源回路は、照合・錠制御ユニット４０及び送受信ユニット５０等に対して電源供給を行う。また、インターフェース回路は照合・錠制御ユニット４０及び外部機器に対して信号を送受するための回路である。ここでは、外部機器としてロック部としての電気錠３８が本インターフェース回路に接続されている。

ここで、電気錠３８は、扉１２に一体的に組込まれており、モータ或は電磁プランシャ等によって構成されるアクチュエータ及びこのアクチュエータの動作を受けて扉１２を施錠状態（ロック状態）又は解錠状態（アンロック状態）に切替可能なロック機構等を有している。このようなロック機構は、種々の電子式の錠装置に適用されている周知技術を含む種々の構成によって実現可能であるので、その詳細な説明については省略する。

この電気錠３８は、上記電源・入出力ユニット３２を介して照合・錠制御ユニット４０に接続され、照合・錠制御ユニット４０の制御によって施錠状態と解錠状態との間で切替可能とされている。

照合・錠制御ユニット４０は、個人識別ＩＤの照合及び上記電気錠３８の切替制御を行う照合部４２としての機能を有している。

すなわち、照合部４２は、送受信ユニット５０から個人識別ＩＤを含む信号が入力されたときに、その個人識別ＩＤに基づいて照合を行い、照合結果が適合である場合に認証を許可して、電気錠３８に解錠状態に切替える指令を与える。

もっとも、照合部４２は、照合結果が適合である場合に、電気錠３８を施錠状態に切替える指令を与えるようにしてもよい。

図６は、照合部４２の処理例を示すフローチャートである。

処理開始後、ステップＳ１１において、個人識別ＩＤの入力が有るか否かを判定する。ここで、個人識別ＩＤの入力無しと判定されると処理を終了する。一方、送受信ユニット５０から個人識別ＩＤの入力有りと判定されると、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、記憶部４４から照合用データ（各個人識別ＩＤと利用権限の有無とを対応づけたデータ等、個人識別ＩＤの権限の有無を判別するためのデータ）を読出し、個人識別ＩＤと当該照合用データとを照合することで、照合結果が適合するか否かを判定する。ここで、照合結果がＮＯ（不適合）であると判定されると、処理を終了する。一方、照合結果がＹＥＳ（適合）であると判定されると、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、認証を許可し、電源・入出力ユニット３２を介して電気錠３８に解錠状態に切替える旨の指令を与える。これにより、電気錠３８が解錠状態に切替えられ、利用者は扉１２を開いて利用できるようになる。

上記のような照合部４２は、マイクロコンピュータと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、書き換え可能な不揮発性メモリ（フラッシュメモリ等）等の少なくとも一つで構成される記憶部４４を備えて構成されている。記憶部４４は、マイクロコンピュータに内蔵されるものであっても、外部接続されるものであってもよい。記憶部４４は、上記照合用データを含む各種データ、及び、マイクロコンピュータが実行するプログラム等を格納している。そして、マイクロコンピュータが当該記憶部４４に格納されたプログラムに記述された各ステップを実行することで、個人識別ＩＤの照合及び電気錠３８の切替制御処理を実行する。なお、照合部４２の処理の一部又は全部がハードウェアで実現されてもよい。

なお、照合・錠制御ユニット４０は、照合結果、電気錠３８の制御内容等を、履歴として記憶部４４等に格納保存するようにしてもよい。

図５に戻って、送受信ユニット５０は、照合・錠制御ユニット４０と通信用電極３６との間に設けられている。ここで、通信用電極３６は、間隔を有して対向配置された一対の電極を有しており、一対の電極によって一種のキャパシタが形成されている。一対の電極のうちの一方は、取っ手部１６と電気的に一体化されており、これにより、通信用電極３６は生体である人体Ｐに近接可能に配設されている。なお、通信用電極３６が人体Ｐに近接可能に配設されている場合には、通信用電極３６が人体Ｐに直接接触可能に配設されている場合の他、通信用電極３６が樹脂等により覆われている場合若しくは人体Ｐの手が手袋等で覆われており、通信用電極３６と人体Ｐとが薄い絶縁部材を介して接触する場合等により、両者が必ずしも直接接触しない場合をも含む。

送受信ユニット５０は、生体通信を行うための送受信処理及び受信された信号に対する諸処理を行うものであり、ここでは、ローカル通信インターフェース５２と、送受信制御部６０と、送信回路５３と、スイッチ回路５４と、受信回路５５と、波形整形回路５６等を備えている。

ローカル通信インターフェース５２は、送受信ユニット５０が電源・入出力ユニット３２との間で通信を行うためのインターフェース回路であり、送受信制御部６０は当該ローカル通信インターフェース５２を介して照合部４２に対して個人識別ＩＤを送信する。

送受信制御部６０は、送信制御部６２、近接状態判定部６４、ＩＤ処理部６６としての各機能及び記憶部６８等を有している。

送信制御部６２は、認証開始信号である起動信号を、送信回路５３及び通信用電極３６を介して断続的に送信すると共に、その送信タイミングにあわせてスイッチ回路５４を切替制御する。より具体的には、起動信号の送信タイミング中には、通信用電極３６が送信回路５３に接続されかつ受信回路５５には非接続となり、起動信号の非送信タイミング中には、通信用電極３６が送信回路５３に非接続となりかつ受信回路５５には接続された状態となるように、スイッチ回路５４を切替制御する。

近接状態判定部６４は、通信用電極３６を通じて受信された受信信号の信号レベルに基づいて通信用電極である取っ手部１６に対する人体Ｐの近接の有無及び正常近接の有無を判定する。つまり、近接状態判定部６４は、起動信号の送信タイミングにおける受信信号の信号レベルに基づいて取っ手部１６に対する人体Ｐの近接の有無を判定する。また、近接状態判定部６４は、起動信号送信後において、当該起動信号に応じて生体通信用端末装置２０から送信される個人識別ＩＤ受信中における受信信号の信号レベルに基づいて、取っ手部１６に対する生体の正常近接の有無を判定する。これらのより具体的な判定処理については後述する。

なお、受信信号レベルは、グランドレベル等を基準とする絶対的な値であってもよいし、或は、ノイズフロア等を基準とする相対的な値であってもよい。

ＩＤ処理部６６は、認証用データ処理部として機能するものであり、個人識別ＩＤを含む受信信号が入力されると、当該データが正常か否かを判別し、データとして正常でありかつ近接状態判定部６４における判定結果が人体Ｐの近接の有及び正常近接有であるときに、個人識別ＩＤを照合部４２に向けて出力するように構成されている。

つまり、本送受信制御部６０と照合部４２との組合わせによって、人体の近接有りでかつ正常な人体の近接有りと判定され、さらに照合結果が適合であるときに認証を許可する認証制御部７０としての機能が実現されるようになっている。

なお、この送信制御部６２も、マイクロコンピュータと、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（フラッシュメモリ等）等の少なくとも一つで構成される記憶部６８とを備えて構成されている。記憶部６８は、マイクロコンピュータに内蔵されるものであっても、外部接続されるものであってもよい。記憶部６８は、上記判定処理に用いられる基準値を含む各種データ、及び、マイクロコンピュータが実行するプログラム等を格納している。そして、マイクロコンピュータが当該記憶部６８に格納されたプログラムに記述された各ステップを実行することで、上記送信制御部６２、近接状態判定部６４、ＩＤ処理部６６としての各機能が実現される。もっとも、送信制御部６２の処理の一部又は全部がハードウェアで実現されてもよい。

なお、送受信制御部６０における一連の処理についてはさらに後に説明する。

送信回路５３は、変調回路、増幅回路等を有しており、送受信制御部６０より与えられる信号（例えば、読出要求等を含む信号）を変調、増幅等し、処理後の所定周波数（例えば、３．２ＭＨｚ）の信号を、スイッチ回路５４を介して通信用電極３６に出力する。これにより、送信回路５３は、通信用電極３６を介して起動信号を出力することになる。

スイッチ回路５４は、送信制御部６２からの制御信号に基づいて、送信回路５３と受信回路５５とを選択的に取っ手部１６に接続する。

受信回路５５は、通信用電極３６を通じて受信された信号から、生体通信に用いられる搬送波の所定の周波数成分の信号成分を取出し、増幅処理等して、波形整形回路５６に出力する。これにより、受信回路５５は、通信用電極３６を介して個人識別ＩＤが含まれる受信信号を受信する。

波形整形回路５６は、受信回路５５から入力される信号を、送受信制御部６０における入力ポートに適した波形（パルス波形等）に整形処理する。そして、波形整形回路５６における波形整形処理後の信号が送受信制御部６０の入力ポートに入力されることにより、受信信号中の個人識別ＩＤが送受信制御部６０においてデジタルデータとして認識される。

また、上記受信回路５５と波形整形回路５６との間において受信信号の伝送経路が分岐され、その分岐ライン５８が送受信制御部６０のアナログデジタル変換入力ポートに接続されている。そして、受信信号に応じたレベルを有する信号がアナログデジタル変換入力ポートに入力されることにより、当該受信信号レベルに応じた離散値が送受信制御部６０においてデジタルデータとして認識される。なお、受信信号の伝送経路から分岐ライン５８を分岐する箇所は上記例に限られない。受信回路５５の途中等で分岐されていてもよい。すなわち、波形整形前或はアナログデジタル変換処理前等、受信信号の伝送経路のうち実際の受信信号レベルの変動に応じて変動する信号が伝送する経路であれば、どの部分で伝送してもよい。もっとも、本実施形態のように、上記受信回路５５における増幅後において分岐ライン５８を分岐することで、回路の簡易化が図られる。

図７はスイッチ回路５４の例を示す図である。

同図に示すように、通信用電極３６の一方の電極は、スイッチ回路５４を介して、送信回路５３と、受信回路５５及び波形整形回路５６に接続されている。

スイッチ回路５４は、通信用電極３６の一方の電極と送信回路５３との間に介挿されたＦＥＴ（Field effect transistor）等のスイッチング素子Ｑ１と、通信用電極３６の一方の電極と受信回路５５との間に介挿されたＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ２とを有している。送受信制御部６０の送受信切替用の出力端子は、プルダウン抵抗Ｒ２に接続され、２つのインバータＵ１、Ｕ２及び抵抗Ｒ３を介してスイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続されると共に、一つのインバータＵ３及び抵抗Ｒ４を介してスイッチング素子Ｑ２の制御端子に接続されている。そして、送受信制御部６０の送受信切替用の出力端子の出力がロー状態及びハイ状態との間で切替ることによって、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が選択的にオンされ、通信用電極３６が送信回路５３と受信回路５５とに選択的に接続されるようになっている。

上記スイッチ回路５４と受信回路５５と波形整形回路５６とでは、送信回路５３からの起動信号送信中、スイッチング素子Ｑ１はオン状態となり、スイッチング素子Ｑ２はオフ状態となるため、通信用電極３６と受信回路５５とはスイッチング素子Ｑ２によって一応は遮断された状態となる。ところが、スイッチング素子として用いられるＦＥＴ等の半導体部品では、端子間容量が存在するため、この端子間容量によって、起動信号はスイッチング素子Ｑ２を通って受信回路５５にも流れる。このため、当該起動信号は、受信回路５５から分岐ライン５８を介して送受信制御部６０のアナログデジタル変換入力ポートにも流れる。また、起動信号送信中に通信用電極３６に人体Ｐが触れると、人体Ｐのインピーダンスが原因で、起動信号は、触れる前とは異なったレベルとなる。このため、受信回路５５側で受信される信号レベルは、通信用電極３６に人体Ｐが触れていない場合の受信信号レベルよりも大きくなることがある。本実施形態では、かかる受信信号レベルの相違に基づいて、人体Ｐの近接の有無を判定する。

なお、起動信号送信中、スイッチング素子Ｑ２をオフにしているのは、起動信号を最大限通信用電極３６に供給するためである。これにより、起動信号を最大限通信用電極３６に供給しつつ、スイッチング素子Ｑ２及び受信回路５５を介して起動信号の変化を監視して人体Ｐの近接を検出することができるようになる。

上記を前提にして、送受信制御部６０による処理内容を示す。図８は送受信制御部６０による処理例を示すフローチャートである。

すなわち、ステップＳ２１において、送受信制御部６０は、送信回路５３を介して起動信号の送信を開始し、その後、ステップＳ２２に進む。なお、この起動信号は、予め設定された所定の間隔時間毎に、所定の継続時間送信される。

ステップＳ２２では、送受信制御部６０は、受信回路５５から分岐ライン５８を介して入力される信号に基づいて、起動信号送信タイミングにおける受信信号レベルＬｐを取得し、当該信号レベルＬｐを記憶部６８の作業領域等に一時的に格納し、次ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では起動信号の送信を終了し、その後、ステップＳ２４に進む。

次ステップＳ２４では、送受信制御部６０は、起動信号送信終了後におけるタイミング、即ち、起動信号の送信に応じて生体通信用端末装置２０から個人識別ＩＤを含む応答信号が送信される応答タイミングにおいて、受信回路５５から分岐ライン５８を介して入力される信号に基づいて、受信信号レベルＬｑを取得し、当該信号レベルＬｑを記憶部６８の作業領域等に一時的に格納し、次ステップＳ２５に進む。

次ステップＳ２５では、送受信制御部６０は、受信回路５５及び波形整形回路５６を介して入力される信号に基づいて、応答タイミングにおける個人識別ＩＤデータを抽出し、抽出された個人識別ＩＤデータを記憶部６８の作業領域等に一時的に格納し、次ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、送受信制御部６０は、ステップＳ２５で抽出されたデータが正常な個人識別ＩＤとして正常なものか否かを判定する。ここでの判定処理としては、データに付加されたパリティビットに基づく判定等、種々のエラーチェック手法を採用することができる。本ステップＳ２６において、データが正常でないと判定されると処理を終了し、データが正常と判定されると、次ステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７では、送受信制御部６０は、ステップＳ２２で取得された信号レベルＬｐが設定基準を満たすか否か、より具体的には、設定基準値Ｌａを超えるか否かを判定する。この設定基準値Ｌａは、起動信号送信タイミングにおいて、通信用電極３６に人体Ｐが近接していない場合における受信信号レベルと、通信用電極３６に人体Ｐが近接している場合の受信信号レベルとの間の値として設定された値であり、通信用電極３６に人体Ｐが近接しているか否かを判定するための基準値として用いられる。かかる設定基準値Ｌａは、予め実験的・経験的に求められた一定値として記憶部６８に設定記憶されていてもよいし、或は、起動信号送信タイミングにおける過去の受信信号レベルの履歴等から逐次算出されて更新設定される値であってもよい。後者の一例については後で説明する。ステップＳ２７において、Ｌｐ＞Ｌａでないと判定されると、人体Ｐの近接無しとして処理を終了し、Ｌｐ＞Ｌａと判定されると、人体Ｐの近接有りとしてステップＳ２８に進む。なお、Ｌｐ＝Ｌａの場合にはいずれの処理に進んでもよい。

もっとも、人体Ｐのインピーダンスを加味した伝送回路の構成によっては、人体Ｐの近接によって、受信信号レベルが大きくなる場合と小さくなる場合とがあり得る。ここでは、人体Ｐの近接によって受信信号レベルが大きくなる場合を想定しているが、人体Ｐの近接によって受信信号レベルが小さくなる場合には、受信信号レベルが設定基準値よりも小さくなった場合に、人体Ｐの近接有りと判定するようにしてもよい。受信信号レベルが設定基準値と同じである場合に、人体Ｐの近接有り及び無しのいずれと判定してもよい点については上記の場合と同様である。

ステップＳ２８では、送受信制御部６０は、ステップＳ２４で取得された信号レベルＬｑが正常範囲内であるか否かを判定する。正常範囲内であるか否かの基準は、例えば、次のようにして設定される。すなわち、人体Ｐに対する生体通信用端末装置２０の所持態様が一定の態様に定っている場合、当該生体通信用端末装置２０を正常状態で所持した人体Ｐが通信用電極３６に触れた場合の受信信号レベルＬは所定の範囲内になる。これに対して、人体Ｐが生体通信用端末装置２０を不正常状態で用いようとした場合、例えば、首掛けした状態で使用すべき生体通信用端末装置２０を直接手に所持した状態で、人体Ｐが通信用電極３６に触れると、その場合の受信信号レベルＬは所定の範囲を超えて大きくなる。また、例えば、正当な人体Ｐが所持する生体通信用端末装置２０に、他の人体Ｐが手等で触れた状態で通信用電極３６にも触れたような場合にも、受信信号レベルＬは所定の範囲を超えて大きくなる。そこで、例えば、応答タイミングにおける正常範囲内として、上限の設定基準値Ｌｂを設定しておくことで、生体通信用端末装置２０が正常状態で使用されているか否かを判定することができる。なお、正常範囲内であるか否かの基準としては、上限値だけ、或は、下限値だけが設定されていてもよく、或は、上限値及び下限値の双方が設定されていてもよい。また、その上限値或は下限値は、予め実験的・経験的に求められた一定値として記憶部６８に設定記憶されていてもよいし、或は、応答タイミングにおける過去の受信信号レベルの履歴等から逐次算出されて更新設定される値であってもよい。また、信号レベルＬｑが上限値或は下限値と同じである場合、いずれの処理を行ってもよい。そして、ステップＳ２８において、受信信号レベルＬｑが正常範囲内でないと判定されると処理を終了し、受信信号レベルＬｑが正常範囲内であると判定されると、ステップＳ２９へ進む。

ステップＳ２９では、送受信制御部６０は、個人識別ＩＤを照合・錠制御ユニット４０に向けて出力し、当該起動信号送信に合わせた処理を終了する。これにより、上記したように、照合・錠制御ユニット４０において、個人識別ＩＤの照合が行われ、照合結果が適合であると、電気錠３８が解錠状態に切替えられる。

図９を参照しつつ生体通信用認証システムにおける生体通信用認証装置３０の動作について説明する。図９は信号の送受信時間と受信信号レベルとの関係を模式的に示す図であり、横軸は時間ｔの経過を示しており、縦軸は受信信号レベルＬを示している。それぞれの単位はいわゆる任意である。

すなわち、期間ｔ１、ｔ２、ｔ３における各起動信号送信時には、人体Ｐが通信用電極３６に非近接状態であり、また、近傍には生体通信用端末装置２０は存在していないとする。この場合、起動信号送信に応じた各応答タイミングにおいて個人識別ＩＤを含む受信信号が受信されず、或は、応答タイミングにおいて何らかの信号が受信されてデータとして抽出されたとしても、個人識別ＩＤデータとしては不正常であると判定される（ステップＳ２６参照）。このため、照合処理自体が行われない。

また、期間ｔ４における起動信号送信時において、生体通信用端末装置２０を正常に所持した人体Ｐが通信用電極３６に近接していたとする。この場合、期間ｔ４に応じた起動信号送信タイミング経過後の期間ｔ５の応答タイミングにおいては、生体通信用端末装置２０からの個人識別ＩＤを含む受信信号が、通信用電極３６、受信回路５５及び波形整形回路５６を介して送受信制御部６０に入力され、送受信制御部６０において個人識別ＩＤが抽出される。このため、通常は、個人識別ＩＤデータは正常であると判定される（ステップＳ２６参照）。また、期間ｔ４の起動信号送信タイミングにおいては、受信信号レベルＬｐは、設定基準値Ｌａを超えて信号レベルＬ４となる。このため、人体Ｐの近接有りと判定される（ステップＳ２７参照）。また、上記条件では、上記応答タイミングにおける受信信号レベルＬｑは、上限の設定基準値Ｌｂよりも小さい受信信号レベルＬ５となる。このため、当該受信信号レベルＬｑも正常範囲内と判定される（ステップＳ２８参照）。従って、送受信制御部６０から照合・錠制御ユニット４０に向けて個人識別ＩＤが出力され（ステップＳ２９参照）、照合結果が適合であると、電気錠３８が解錠状態に切替えられる。これにより、その利用者Ｐはキャビネット１０の扉１２を開いて利用できるようになる。

また、例えば、生体通信用端末装置２０を正規に所持する人体Ｐが生体通信用認証装置３０を通過しただけである場合、或は、そのような人体Ｐを含む多数人体が生体通信用認証装置３０の前に密集したような状況下等を想定する。このような状況において人体Ｐが通信用電極３６に触れない状態でも、生体通信用端末装置２０からの電波の漏れ等が原因で、個人識別ＩＤを含む信号が生体通信用認証装置３０側で受信されてしまう事態が生じ得る。すなわち、この場合、期間ｔ７後の応答タイミングにおいて、所定の受信信号レベルＬ７を有する信号が受信され、個人識別ＩＤが正常なデータとして受信されてしまう。ところが、期間ｔ６の起動信号送信タイミングにおいては、通信用電極３６に対して人体Ｐが非近接状態であるため、受信信号レベルＬｐは、設定基準値Ｌａよりも小さい。このため、送受信制御部６０において、人体Ｐは非近接状態であると判定される（ステップＳ２７参照）。このため、送受信制御部６０から照合・錠制御ユニット４０に向けた個人識別ＩＤの出力はなされず、電気錠３８は解錠状態に切替えられない。従って、キャビネット１０の扉１２を開くことはできない状態が維持される。

また、例えば、人体Ｐが生体通信用端末装置２０を不正常状態で用いようとした場合、例えば、首掛けした状態で使用すべき生体通信用端末装置２０を直接手に所持した状態で、人体Ｐが通信用電極３６に触れた場合を想定する。この場合、個人識別ＩＤデータが正常であるか否かの判定（ステップＳ２６参照）及び期間ｔ８の起動信号送信タイミングにおける受信信号レベルＬｐが設定基準値Ｌａを超えているか否かの判定については、ＹＥＳと判定されることになる。ところが、上記したような不正常な所持形態では、期間ｔ９の応答タイミングにおける受信信号レベルＬｑは、上限値である設定基準値Ｌｂを超えてしまう。このため、受信信号レベルＬｑが正常範囲内でないと判定され（ステップＳ２８参照）、送受信制御部６０から照合・錠制御ユニット４０に向けた個人識別ＩＤの出力はなされず、電気錠３８は解錠状態に切替えらない状態が維持される。

以上のように構成された生体通信用認証装置３０、生体通信用認証システム及び生体通信用認証方法によると、起動信号の送信タイミングにおける受信信号レベルＬｐに基づいて、通信用電極３６に対する人体Ｐの近接の有無を判定している。より具体的には、受信信号レベルＬｐが設定基準値Ｌａを超えるときに、通信用電極３６に対する人体Ｐの近接の有りと判定する。そして、人体Ｐの近接有りと判定され、かつ、個人識別ＩＤに基づく照合結果が適合で有る場合に、認証を許可して電気錠３８を解錠状態にしてキャビネット１０を利用可能な状態にする。このため、利用者等の人体Ｐが認証のための通信用電極３６に触れない状態で意図せず認証が行われてしまうことを抑制することができる。

しかも、人体Ｐの近接を、静電センサ等の新たな接触センサ及び近接センサ等を設けることなく行っているため、低コストで人体Ｐの近接検知を行うことができる。

また、応答タイミングにおける受信信号レベルＬｑに応じて、通信用電極３６に対する人体Ｐの正常近接の有無をも判定しているため、生体通信用端末装置２０の不正常な使用による認証をも抑制できる。

また、照合・錠制御ユニット４０は、送受信制御部６０から個人識別ＩＤが入力されたときに照合を行えばよいため、照合・錠制御ユニット４０における処理負荷が軽減される。

＜変形例＞
上記実施形態を前提にして各種応用例について説明する。

まず、上記設定基準値Ｌａを、起動信号送信タイミングにおける過去の受信信号レベルの履歴等から逐次算出する例について説明する。すなわち、記憶部６８には、過去の複数回（例えば、過去Ｎ回分）の起動信号送信タイミングにおける受信信号レベルＬ（１）、Ｌ（２）、・・・、Ｌ（Ｎ）が順次更新されつつ格納されているとする。そして、各起動信号送信タイミングにおいて、過去Ｎ回分の受信信号レベルＬ（１）、Ｌ（２）、・・・、Ｌ（Ｎ）のデータ中の最小レベル値Ｌ（min）が探索される。受信信号レベルＬ（１）、Ｌ（２）、・・・、Ｌ（Ｎ）は、通常、人体Ｐが通信用電極３６に近接していない状態での値であるため、探索された最小値Ｌ（min）は、人体Ｐが通信用電極３６に近接していない状態での受信信号レベルＬｐの最小値に近い値を示していることになる。そこで、当該最小値Ｌ（min）に補正値αを付加した値（Ｌ（min）＋α）を設定基準値Ｌａとして設定することで、人体Ｐの近接有無を判定する感度を調整できる。

すなわち、補正値αを小さな値に設定すれば、受信信号レベルＬｐが最小値Ｌ（min）から少しでも大きくなれば、人体Ｐの近接有りと判定することができ、人体Ｐの近接感度を向上させることができる。一方、補正値αを大きな値に設定すれば、受信信号レベルＬｐが最小値Ｌ（min）からある程度大きくなった場合に、人体Ｐの近接有りと判定することができる。これにより、人体Ｐの近接感度を低くすることができ、人体Ｐが確実に近接したときに人体Ｐの近接有りと判定することができる。つまり、上記のように設定基準値Ｌａを設定すれば、設置条件等に応じて設定基準値Ｌａを逐次更新設定することができる上、補正値αを調整することで、人体Ｐの近接感度を容易に調整することができる。なお、補正値αは、送受信制御部６０を構成するマイコンに対して、専用の入力スイッチ等を介して設定する構成であっても、専用のライタ等を用いて書込み設定する構成であってもよい。なお、人体Ｐの近接が判定された場合（ステップＳ２７においてＹＥＳと判定された場合）等には、その分の受信信号レベルＬｐを過去の履歴から省くとよい。

また、送受信制御部６０における受信信号レベルＬｑが正常範囲内であるか否かの判定処理（ステップＳ２８参照）等は省略されてもよい。この場合、本送信制御部６０と照合部４２との組合わせによって、人体Ｐの近接有りでかつ照合結果が適合であるときに認証を許可することになる。

また、上記実施形態において、送受信制御部６０と照合・錠制御ユニット４０とが行う各機能は、単一の制御ユニットにより行われても、或は、より多数の制御ユニット等に分散して処理されてもよい。例えば、単一の制御ユニットによって人体Ｐの近接有りと判定された場合に、当該制御ユニットによって個人識別ＩＤの照合を行ってもよい。つまり、全体として、人体Ｐの近接有りとの判定と個人識別ＩＤに基づく照合とを条件として、認証の有無（解錠状態への切替等）が判断される構成であればよい。

２０ 生体通信用端末装置
３０ 生体通信用認証装置
３６ 通信用電極
３８ 電気錠
４０ 照合・錠制御ユニット
４２ 照合部
４４ 記憶部
５０ 送受信ユニット
５３ 送信回路
５５ 受信回路
５６ 波形整形回路
５８ 分岐ライン
６０ 送受信制御部
６８ 記憶部
７０ 認証制御部
Ｌａ 設定基準値
Ｌｂ 設定基準値
Ｌｐ 受信信号レベル
Ｌｑ 受信信号レベル
Ｐ 人体

Claims (5)

1. 生体に装着される生体通信用端末装置との間で生体を経由して通信を行って認証を行う生体通信用認証装置であって、
   生体に近接可能に配設された通信用電極と、
   前記通信用電極を介して認証開始信号を送信する送信回路部と、
   前記通信用電極を介して認証用データが含まれる受信信号を受信可能で、かつ、前記送信回路部から前記認証開始信号が送信される際に前記認証開始信号が流れ込むと共に、その流れ込んだ認証開始信号による受信レベルが前記通信用電極への生体の近接状態に応じて変動する受信回路部と、
   断続的に送信された認証開始信号の送信タイミングにおいて、前記受信回路部における受信レベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定する近接状態判定部と、前記認証開始信号による応答タイミングにおいて前記通信用電極を介して受信された受信信号に含まれる前記認証用データに基づいて照合を行う照合部とを有する認証制御部と、
   を備え、
   前記認証制御部は、生体の近接有りと判定されかつ照合結果が適合であるときに、認証を許可し、
   前記近接状態判定部は、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルと設定基準値とを比較することで、生体の近接有無を判定し、さらに、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルの過去複数回の履歴中の最小レベル値に基づいて、前記設定基準値を設定する、生体通信用認証装置。
2. 請求項１に記載された生体通信用認証装置であって、
   前記認証制御部は、前記認証用データを含む受信信号が入力される認証用データ処理部をさらに含み、
   認証用データ処理部は、生体の近接有りと判定された場合に、前記認証用データを前記照合部に向けて出力し、
   前記照合部は、前記認証用データ処理部から前記認証用データが入力されたときに、その認証用データに基づいて照合を行い、照合結果が適合である場合に認証を許可する、生体通信用認証装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の生体通信用認証装置であって、
   前記近接状態判定部は、前記認証開始信号送信後において、その認証開始信号に応じて前記生体通信用端末装置から送信される認証用データ受信中における、前記受信信号のレベルに基づいて、前記通信用電極に対する生体の正常近接の有無を判定し、
   前記認証制御部は、さらに生体が正常近接であると判定されたときに、認証を許可する、生体通信用認証装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の生体通信用認証装置であって、
   ロック対象物をロック状態又はアンロック状態に切替可能で、前記認証制御部において認証が許可されたときにロック状態とアンロック状態との間で切替えられるロック部をさらに備える、生体通信用認証装置。
5. 生体を経由して通信を行って認証を行う生体通信用認証システムであって、
   生体に装着され、認証開始信号の受信に応じて認証用データを含む信号を送信する生体通信用端末装置と、
   生体通信用認証装置と、
   を備え、
   前記生体通信用認証装置は、
   生体に近接可能に配設された通信用電極と、
   前記通信用電極を介して前記認証開始信号を送信する送信回路部と、
   前記通信用電極を介して前記認証用データが含まれる受信信号を受信可能で、かつ、前記送信回路部から前記認証開始信号が送信される際に前記認証開始信号が流れ込むと共に、その流れ込んだ認証開始信号による受信レベルが前記通信用電極への生体の近接状態に応じて変動する受信回路部と、
   断続的に送信される前記認証開始信号の送信タイミングにおいて、前記受信回路部における受信レベルに基づいて前記通信用電極に対する生体の近接の有無を判定する近接状態判定部と、前記認証開始信号による応答タイミングにおいて前記通信用電極を介して受信された受信信号に含まれる前記認証用データに基づいて照合を行う照合部とを有する認証制御部と、
   を備え、
   前記認証制御部は、生体の近接有りと判定されかつ照合結果が適合であるときに、認証を許可し、
   前記近接状態判定部は、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルと設定基準値とを比較することで、生体の近接有無を判定し、さらに、前記認証開始信号が送信されたタイミングにおける、前記受信回路部における受信レベルの過去複数回の履歴中の最小レベル値に基づいて、前記設定基準値を設定する、生体通信用認証システム。

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