JP5811372B2 - 認証装置、及び認証方法 - Google Patents

Description

本発明は認証装置、及び認証方法に関する。

特許文献１には、偽造判定用照明の可視光を被写体に反射させて取得された画像の色が、同様に取得されてデータ記録手段に予め登録されている指画像の色と一致しなければ、被写体を偽造指と判定する装置が記載されている。同装置は、個人識別用照明の近赤外光を指に照射して透過光から得た特徴点を、同様に取得されてデータ記録手段に予め登録されている指画像の特徴点と照合して個人識別を行う。

特許文献２には、白色光と赤外光を選択的に切り替えて、白色光を指の表層部に反射させて指紋画像を取得し、赤外光を指内部に入射して散乱させ静脈画像を取得し、各々を登録指紋画像及び登録静脈画像と比較して、特定人物を認証する装置が記載されている。

特許文献３には、高感度での指紋画像と低感度での指紋画像を比較して、偽造指を判定する装置が開示されている。

特許文献４には、波長の異なる透過光で撮像した指静脈画像の差異に基づいて、該指静脈画像が生体のものであるかを判定する装置が記載されている。

一方、特許文献５には、指紋認証用スキャナとしてプリズムを使用しコントラストを増強させる方式が記載されている。

特開２００７−１２２２３７号公報 特開２００７−１７９４３４号公報 特開２００７−２５９９６４号公報 特開２００８−６７７２７号公報 米国特許６３８１３４７号公報

ところで、近年、凹凸を有する半透明な指紋の偽造フィルムを、本物の指の先端に貼り付けて他人に「なりすます」等の行為を見破ることは困難であった。このような悪意のある行為は、凹凸を有するシリコン等の樹脂で偽造された指によっても行われる。

しかしながら、上述の特許文献１から４の技術は、いずれも同一の指から得られる反射光画像と透過光画像との比較により、当該指の偽造を高精度で検出出来ない。

また、特許文献５の技術も、指紋の照合に必要なコントラストの高い画像が得られるが、プリズムに接触した部分の画像しか得られないため、上述の特許文献１から４の技術と同様に指の偽造を高精度で検出出来ない。

そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、指紋を照合するに十分なコントラストのある指紋画像と、目視に近い指の自然画像とを取得できる認証装置及び認証方法を提供することにある。

本発明は、概四角推台形のプリズムを有し、前記概四角推台形のプリズムは、前記概四角推台形の平行な二面のうち底面側が指の載置面側となるように配設され、前記底面と平行な上面の下方に配設され、前記上面を透過した指の画像を撮像する第１の撮像手段と、前記概四角推台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面に光を照射する光源と、前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した指の画像を撮像する第２の撮像手段とを有する認証装置である。

本発明は、概四角推台形の平行な二面のうち底面側を、指の載置面側となるように配設し、前記概四角推台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面から光を照射し、前記底面と平行な上面の下方から、前記上面を透過した指の画像を撮像し、前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した指の画像を撮像し、指の自然画像と、指紋部位の画像とを同時に撮像する認証方法である。

本発明によれば、指紋を照合するに十分なコントラストのある指紋画像と、目視に近い指の自然画像とを取得できる。

図１は第１の実施の形態における生体認証装置の上面図である。 図２は生体認証装置のＭ−Ｎの断面図である。 図３は生体認証装置のＸ−Ｙの断面図である。 図４は、第１の実施の形態の生体認証装置で用いられる正四角錐台形型のプリズム１０を説明する図である。 図５は第１の実施の形態を説明するための図である。 図６は第１の実施の形態を説明するための図である。 図７は第２の実施の形態における認証装置の断面構成図である。 図８は第２の実施の形態における認証装置の断面構成図である。

本発明の実施の形態を説明する。

図１、２、３は、第１の実施の形態における生体認証装置を説明する図であり、図１は第１の実施の形態における生体認証装置の上面図であり、図２は生体認証装置のＭ−Ｎの断面図であり、図３は生体認証装置のＸ−Ｙの断面図である。

第１の実施の形態における生体認証装置１には、正四角錐台形型のプリズム１０が設けられている。

図４は、第１の実施の形態の生体認証装置で用いられる正四角錐台形型のプリズム１０を説明する図である。正四角錐台形型のプリズム１０は、平板状の平行な二面ａ，ｂの一方の面ａ（底面（面積の大きい面））を指紋の載置面とするものである。尚、第１の実施の形態では、プリズム１０を、正四角錐台形型とする例を説明するが、かならずしも正四角錐台形型でなくても良く、本発明の特徴を逸脱しない範囲で形状を変更しても良い。

また、プリズム１０の面ｂの下方には、プリズム１０の面ｂ（上面（面積の小さい面））を透過した指２の画像を撮像する第１の撮像部１１が設けられている。撮像部１１は入力された画像をデジタル信号に変換して出力するものでＣＣＤ、あるいはＣＭＯＳ等からなるイメージセンサを使用することができる。この撮像部１１は、プリズム１０の面ｂを透過した光により、指の自然画像を撮像し、偽造指判別用の画像を得るものである。

プリズム１０の対向する側面ｃ，ｄ側には、指２の指紋部位に対して、それぞれ光を照射する光源１３，１４が設けられている。この光源１３，１４は、可視光、例えば白色光を発行する白色ＬＥＤ等である。

また、プリズム１０の対向する側面ｅ，ｆの一方の側面ｅ側には、側面ｅを透過した指２の指紋部位の画像を撮像する第２の撮像部１２が設けられている。撮像部１２は入力された画像をデジタル信号に変換して出力するものでＣＣＤ、あるいはＣＭＯＳ等からなるイメージセンサを使用することができる。この撮像部１２は、側面ｅを透過した光により、指２の指紋部位のコントラストの高い（指紋の山及び谷がはっきりとした）指紋照合用の画像を撮像するものである。

一方、面ｆには光を透過させない黒色の遮光板１５を設ける。この遮光板１５により、撮像部１２で撮影される指紋照合用の画像が、よりコントラストの高い画像となる。尚、本実施の形態では、プリズム１０の面ｆに黒色の遮光板１５を設けたが、プリズム１０の面ｆの外面を黒色に塗装しても良い。

次に、上述した生体認証装置の動作を説明する。

まず、認証に際して、指２を積載面であるプリズム１０の面ａに積載する。

指２の指紋部位がプリズム１０の面ａに積載された状態で、光源１３，１４が発光し、プリズム１０の面ｃ，ｄに対して、それぞれ撮影用の光が照射される。

撮像部１１は、プリズム１０の面ｂを透過した光により、指の自然画像を撮像する。撮像部１１により、撮影された画像の一例を図５に示す。図５からもわかるように、指紋部位を含む指２の自然画像が撮像されることが分かる。この撮像部１１により撮像された画像を表示装置に表示し、目視で確認することにより、照合に際して偽造した指紋フィルムやテープなどを使用しているかを判別することができる。

一方、撮像部１２は、面ｅを透過した光により、指２の指紋部位の画像を撮像する。撮像部１２により、撮影された画像の一例を図６に示す。図６からもわかるように、指紋部位のコントラストの高い（指紋の山及び谷がはっきりとした）画像が撮影されていることがわかる。この撮像部１２で撮像された画像から特徴量を抽出・照合を行うことにより、指紋の照合、認証を行うことができる。

このように、第１の実施の形態の認証装置は、偽造した指紋フィルムやテープなどを使用しているかを判別するための目視に近い自然画像と、指紋を照合するために用いられるコントラストの高い画像とを、一回の指の撮影により得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態を説明する。

図７は第２の実施の形態における認証装置の断面構成図である。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態に構成に加えて、赤外線光源２０を設け、指内部で散乱し、透過する光により、指紋画像を撮像する例を説明する。

第２の実施の形態では、認証装置に赤外線光源２０を設ける。赤外線光源２０は、プリズム１０になるべく赤外線光が入らないように、遮光板２１の上に設けられる。また、撮像部１２には赤外線透過フィルタ２２を設ける。このような構成にすることにより、白色光などの光源１３，１４のみのものと比べて、撮像部１２は、コントラストが高い（指紋の山及び谷がはっきりした）指紋部位の画像を撮像することができる。

更に、赤外線光源２０に追加して、図８に示すように、指２の根元部分を照射する赤外線光源２４を設けても良い。指２の根元部分を照射する赤外線光源２４を設けることにより、指紋の根元側も明るい指紋部位の画像を得ることができる。尚、赤外光は血液のヘモグロビンで吸収されるため、指２の血管パターンの撮像もすることができる。

一方、偽造した指紋フィルムやテープなどを使用しているかを判別するための自然画像の撮影のため、撮像部１１には赤外線カットフィルタ２３を設ける。撮像部１１に入射される光は、赤外線カットフィルタ２３により、赤外線がカットされ、撮像部１１は、光源１３，１４による可視光により、指２の指紋部位の自然画像が撮像することができる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、赤外光源により指内部で散乱し透過する光によるコントラストの高い指紋画像が得られる。また、血流による拍動や皮下組織による画像の変化も観察でき、生体判別に使用してより高精度の生体判別することもができる。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１） 概四角推台形のプリズムを有し、
前記概四角推台形のプリズムは、前記概四角推台形の平行な二面のうち底面側が指の載置面側となるように配設され、
前記底面と平行な上面の下方に配設され、前記上面を透過した指の画像を撮像する第１の撮像手段と、
前記概四角推台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面に光を照射する光源と、
前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した指の画像を撮像する第２の撮像手段と
を有する認証装置。

（付記２） 前記プリズムは、正四角推台
である付記１に記載の認証装置。

（付記３） 前記プリズムの前記第２の組の側面のうち、前記第２の撮像手段に設けられる側面と対向する側面に黒色板を設ける、又は、前記側面の外面を黒色とする
付記１又は付記２に記載の認証装置。

（付記４） 指の腹部に赤外線光を照射する赤外光源と、
前記第１の撮像手段に入射される赤外線光をカットする赤外線カットフィルタと、
前記第２の撮像手段に入射される可視光をカットする可視光カットフィルタと
を有する付記１から付記３のいずれかに記載の認証装置。

（付記５） 概四角推台形の平行な二面のうち底面側を、指の載置面側となるように配設し、
前記概四角推台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面から光を照射し、
前記底面と平行な上面の下方から、前記上面を透過した指の画像を撮像し、
前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した指の画像を撮像し、
指の自然画像と、指紋部位の画像とを同時に撮像する
認証方法。

（付記６） 前記プリズムは、正四角推台
である付記５に記載の認証方法。

（付記７） 前記プリズムの前記第２の組の側面のうち、画像を撮像する面側と対向する側の面に黒色板を設ける、又は、前記側面の外面を黒色とすることにより、指紋部位の画像のコントラストを高める
付記５又は付記６に記載の認証方法。

（付記８） 前記概四角推台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面から可視光を照射し、
指の腹部に赤外線光を照射し、
前記底面と平行な上面を透過する透過光のうち赤外線光をカットし、可視光により指の自然画像を撮像し、
前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過する透過のうち可視光をカットし、赤外線光により指の指紋部の画像を撮像する
付記５から付記７のいずれかに記載の認証方法。

以上好ましい実施の形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。

本出願は、２０１１年３月２５日に出願された日本出願特願２０１１−０６８７０５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 生体認証装置
１０ プリズム
１１，１２ 撮像部
１３，１４ 光源
１５ 遮光板
２０，２４ 赤外線光源
２１ 遮光板
２２ 赤外線透過フィルタ
２３ 赤外線カットフィルタ

Claims (8)

1. 概四角錐台形のプリズムを有し、
   前記概四角錐台形のプリズムは、前記概四角錐台形の平行な二面のうち、面積の大きい第１の面側が指の載置面側となるように配設され、
   前記第１の面と平行な第２の面の下方に配設され、前記第２の面を透過した光を受光し、前記指の自然画像を撮像する第１の撮像手段と、
   前記概四角錐台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面に光を照射する光源と、
   前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した光を受光し、前記指のコントラスト画像を撮像する第２の撮像手段と
   を有する認証装置。
2. 前記プリズムは、正四角錐台
   である請求項１に記載の認証装置。
3. 前記プリズムの前記第２の組の側面のうち、前記第２の撮像手段に設けられる側面と対向する側面に黒色板を設ける、又は、前記側面の外面を黒色とする
   請求項１又は請求項２に記載の認証装置。
4. 指の腹部に赤外線光を照射する赤外光源と、
   前記第１の撮像手段に入射される赤外線光をカットする赤外線カットフィルタと、
   前記第２の撮像手段に入射される可視光をカットする可視光カットフィルタと
   を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の認証装置。
5. 概四角錐台形のプリズムの平行な二面のうち、面積の大きい第１の面側を、指の載置面側となるように前記概四角錐台形のプリズムを配設し、
   前記概四角錐台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面から光を照射し、
   前記第１の面と平行な第２の面の下方から、前記第２の面を透過した光を受光し、前記指の自然画像を撮像し、
   前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過した光を受光し、前記指のコントラスト画像を撮像する、
   認証方法。
6. 前記プリズムは、正四角錐台
   である請求項５に記載の認証方法。
7. 前記プリズムの前記第２の組の側面のうち、画像を撮像する面側と対向する側の面に黒色板を設ける、又は、前記側面の外面を黒色とすることにより、指紋部位の画像のコントラストを高める
   請求項５又は請求項６に記載の認証方法。
8. 前記概四角錐台形の対向する二組の側面のうち、第１の組の側面の少なくとも一側面から可視光を照射し、
   指の腹部に赤外線光を照射し、
   前記第２の面を透過する透過光のうち赤外線光をカットし、可視光により指の自然画像を撮像し、
   前記二組の側面のうち、第２の組の側面を透過する透過のうち可視光をカットし、赤外線光により指の指紋部の画像を撮像する
   請求項５から請求項７のいずれかに記載の認証方法。

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