JP6984895B2 - 血流認証装置 - Google Patents

Description

本発明は、家屋などの建物における入退室の管理などを行うために、指の動脈や静脈である血管による個人認証に関する装置であって、血液から生体情報も取得するために用いられる血流認証装置に関する。

従来、生体認証装置として、指などで流れる血液中のヘモグロビンが赤外光や近赤外光を通しにくいことを利用して血管パターンを撮影し、その特徴量を用いて認証する装置が知られている。最近では、血流認証装置は、金融機関のＡＴＭなどにおいて、被認証者の手や指の血流画像を撮影して事前に登録されている人の血流形状と照合を行うことにより、個人を識別する方法として使用されており、製造系システムやデータセンターなどの入退出管理システムなどにおいても本人認証手段として利用されている。

また、このような血流認証装置において、利用者の血液成分データに基づき健康状態を判定する機能を具備する認証装置も知られている。

このような指の血管による認証装置の従来例としては、例えば、特許文献１において、利用者を認証する利用者認証手段と、その利用者認証手段が認証した利用者の血液成分データを測定すると共に該血液成分データから前記利用者の健康状態を判定する健康状態判定手段と、利用者認証手段の認証結果及び健康状態判定手段の判定結果に基づき特定施設
の入室規制を行う入室規制手段を備える装置が開示されている。

特開２００８−２９１５５０号公報

しかしながら、先行特許文献１に記載の血流認証装置では、指の両側に一対に並んだ赤外線ＬＥＤを光源にして、一つのセンサにて利用者認証手段の静脈パターンの検出と、健康状態の判定のための吸収スペクトルの検出を行っているが、血流の形状を判別するために適した光では必ずしも血液成分から特定の健康状態に関する情報を十分に得られるわけではないという課題があった。

そして、先行特許文献１に記載の血流認証装置では、利用者が一対の赤外線ＬＥＤの真ん中に指を挿入してくれるとは限らず、どちらかの赤外線ＬＥＤに近づくように指が真ん中からずれて挿入されると、透過光の光量に差が生じ血液成分から特定の健康状態に関する情報を十分に得られないという課題があった。

そのため、本発明において、家屋などの建物における入退室の管理などを行うために用いられ、被認証者の指の血液成分から特定の健康状態に関する情報を十分に得られるようにすることができる血流認証装置を提供することを目的とする。

〔１〕すなわち、本発明は、挿入された被認証者の指（Ｆ）に対して近赤外光を照射 する第一光源（１）と、前記指（Ｆ）を透過した前記第一光源（１）から照射される光 を受光し血流画像を撮影する撮像部（２）と、前記指（Ｆ）の先端側に対して近赤外光 を照射する第二光源（３）と、前記指（Ｆ）を透過した前記第二光源（３）から照射さ れる光を受光する第一受光部（４）と、前記指（Ｆ）の先端側に対して可視光又は近赤 外光の少なくとも一方を照射する第三光源（５）と、前記指（Ｆ）を透過した前記第三 光源（５）から照射される光を受光する第二受光部（６）と、前記第二受光部（６）側 に位置し前記指（Ｆ）に対して可視光を照射する第四光源（７）と、前記第一光源（１ ）、前記撮像部（２）、前記第二光源（３）、前記第一受光部（４）、前記第三光源
（５）、前記第二受光部（６）及び前記第四光源（７）と接続されている制御部（８）
と、前記制御部（８）と接続され登録者の血流形状情報が記憶されている記憶部（９）
を備え、
前記第二光源（３）及び前記第三光源（５）が前記指（Ｆ）の両側に位置し、
前記第二光源（３）から発せられた光が前記第一受光部（４）に至る第一光路（Ｌ１） と前記第三光源（５）から発せられた光が前記第二受光部（６）に至る第二光路（Ｌ２ ）が、前記指（Ｆ）の指先から見たときに前記指（Ｆ）の腹側で交差し、
前記制御部（８）が、前記撮像部（２）により得られた前記指（Ｆ）の血流画像と、前 記血流形状情報を比較し、所定の一致率以上であれば、前記被認証者が前記登録者であ ると判断するステップと、前記撮像部（２）により取得された時系列順の画像により脈 波を算出し、或いは前記第一受光部（４）又は前記第二受光部（６）の少なくとも一方 により取得された時系列順の輝度により脈波を算出するステップと、
前記第一受光部（４）及び前記第二受光部（６）を用いて得られた波長情報に基づいて 前記指（Ｆ）の血液に関する生体情報を算出するステップを実行するように制御するこ とを特徴とする血流認証装置である。

〔２〕そして、前記制御部（８）が、前記第一受光部（４）及び前記第二受光部（６）にて受光した光量の差が所定範囲から外れている場合に、前記所定範囲の範囲内に収まるように前記第二光源（３）及び前記第三光源（５）の出力を調整するステップを実行するように制御することを特徴とする前記〔１〕に記載の血流認証装置である。

〔３〕そして、前記撮像部（２）が前記指（Ｆ）の長手方向において前記第一受光部 （４）及び前記第二受光部（６）とは離れて位置し、前記制御部（８）が、前記撮像部 （２）により取得された時系列順の画像により脈波を算出し、前記第一受光部（４）又 は前記第二受光部（６）の少なくとも一方により取得された時系列順の輝度により脈波 を算出し、前記撮像部（２）の位置にて算出された脈波と前記第一受光部（４）又は前 記第二受光部（６）の少なくとも一方の位置にて算出された脈波から脈が伝わる時間差 を算出するステップを実行するように制御することを特徴とする前記〔１〕又は前記〔 ２〕に記載の血流認証装置である。

〔４〕そして、前記制御部（８）が、前記撮像部（２）により得られた前記指（Ｆ）の
血流の像が前記血流形状情報と所定の一致率以上であると判定したときに、前記第二光
源（３）及び前記第三光源（５）を発光するステップを実行するように制御することを
特徴とする前記〔１〕から前記〔３〕のいずれか一つに記載の血流認証装置である。

本発明の血流認証装置によれば、光源の透過光だけでなく反射光を利用することにより、被認証者の指の血液成分から特定の健康状態に関する情報を十分に得られるようにすることができる。

本発明の血流認証装置において、被認証者の指先側から見たときの装置のブロック図である。 本発明の血流認証装置において、被認証者の指の背側から見たときの装置のブロック図である。 本発明の血流認証装置において、被認証者の指の側面側から見たときの装置のブロック図である。 本発明の血流認証装置において、被認証者の指先側から見たときの指の位置がずれた状態でのブロック図である。 本発明の血流認証装置における制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の血流認証装置に関する実施の形態について、添付の図面に基づいて詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するに好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に発明を限定する旨が明記されていない限り、この形態に限定されるものではない。

図１から図４に示すように、第一実施形態の血流認証装置は、図示しない筐体内に、主として第一光源１、撮像部２、第二第一光源１、第一受光部４、第三光源５、第二受光部６、第四光源７、制御部８、記憶部９などを備えている。

第一光源１は、本発明の血流認証装置の内部に挿入された被認証者の指Ｆに対して近赤外光を照射する部材である。図１から図４に示すように、第一光源１は、指Ｆの背側の上方に配設されており、電気の供給を受けて発光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やハロゲンランプなどを備え、波長が約７００ｎｍ以上２．５μｍ以下の近赤外光などを照射する部材を内蔵し、指Ｆの背側に向かって近赤外光や赤外光などを照射することができる。本実施形態において、第一光源１の個数は一個であるが、指Ｆの長手方向に沿って２個以上配設することができる。

第一光源用基板１１は、第一光源１と接続されており、第一光源１に電気を供給したりなどする部材である。また、第一光源用基板１１は、制御部８と有線又は無線により接続されており、制御部８からの命令により第一光源１を発光させたり消灯させたりすることができる。

撮像部２は、第一光源１より照射される光のうち、指Ｆを透過して得られる血流画像を撮影する部材である。近赤外光の波長領域では、生体組織における光吸収が他の波長領域に比べて小さく生体をよく透過するが、血液の主成分であるヘモグロビンの吸収は見られるために、指Ｆの背側表面の血流形状が明確に撮影することができる。撮像部２として、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの光電変換素子が使用され、撮影した指Ｆの血流画像を電気信号として有線又は無線にて接続されている制御部８などに送信する。

そして、撮像部２によって、数ミリ秒間隔など特定の時間間隔にて取得された血流画像のデータは、後述するように、本人認証として使用されることができる。また、その血流画像のデータは、第一光源１から照射された光が吸収されるヘモグロビンが血液中を流れており経時的に輝度の変化があることから、輝度の時間変化を記録することにより血液の流れである脈波として使用することができる。このように、特定の時間間隔にて取得された血流画像のデータは、本人認証だけでなく、脈波がある生体としての認証も重ねて行うことができるので、非生物をダミーとして登録して認証を突破するようなことができず、より安全性の高い認証装置とすることができる。

また、撮像部２は、指Ｆの長手方向において第一受光部４及び第二受光部６とは離れて位置し、より具体的には、図１から図４に示すように、第一受光部４及び第二受光部６より指Ｆの根元側に位置している。撮像部２の位置と、第一受光部４及び第二受光部６の位置を、指Ｆの長手方向において離れるように設けることで、撮像部２で得られた指Ｆの透過光から得られる血液の脈波と、第一受光部４及び第二受光部６で得られた指Ｆの透過光から得られる血液の脈波との比較から、脈が伝わる時間差を計測することができる。この脈が伝わる時間差は、被認証者の血管を流れる血流による圧力波が血管を押し広げることで生じる容積緩和による遅延の影響を受ける。すなわち血管が硬く膨張しにくい性質であれば速く伝わり、その逆であれば遅く伝わる。容積緩和が生じれば当然ながら血管内の圧力も下がる性質があるので、結果として脈波の時間差は、脈圧に反比例することが知られている。また、公知の事実として大動脈から指先の細動脈に至る圧力派の伝達速度の平均値は知られており、年齢別、体重別、性別、飲食などの全血液量の推定値などから計算できる平均予想値との比較が可能である。これらのデータにより、血管の柔軟性又は硬化度を推測することができる。このように、被認証者の指の長手方向に沿った異なる複数の位置での血管から得られる情報を組み合わせることにより、血管の柔軟性又は硬化度という特定の健康状態に関する情報を取得することができる。

第二光源３は、指Ｆの先端側に対して近赤外光を照射する部材であり、指Ｆの右側又は左側であって第三光源５と指Ｆを挟んで反対側に位置している。図１に示すように、第二光源３は、指Ｆの背側の上方の左側に配設されており、電気の供給を受けて発光するＬＥＤなどを備え、波長が特に８５０ｎｍ、９２０ｎｍ、９８０ｎｍ、１２００ｎｍなどから選ばれる少なくとも１種の近赤外光などを照射する部材を内蔵し、指Ｆの背側に向かって近赤外光などを照射することができる。これらの波長の近赤外光は、血液中のグルコースにおけるＯ−Ｈの伸縮に伴って吸収され、同じく中性脂肪であるトリグリセロールにおけるＣ−Ｈの伸縮に伴って吸収される。このため、血糖値、血液中の中性脂肪という生体情報を取得することができる。本実施形態では、第二光源３としてＬＥＤを用いているが、他の実施形態において、可視光から近赤外領域の光を発光するＬＥＤの発光面に所定の蛍光材料を塗布しＬＥＤの基本波長からより長い波長側へ平坦にスペクトルの裾野が延びた特性を有する光源を用いることができるし、また、ハロゲンランプを用いることもできる。

第二光源用基板３１は、第二光源３と接続されており、第二光源３に電気を供給したりなどする部材である。また、第二光源用基板３１は、制御部８と有線又は無線により接続されており、制御部８からの命令により第二光源３を発光させたり消灯させたりすることができる。

第一受光部４は、指Ｆを透過した第二光源３から照射される光を受光する部材である。第一受光部４は、具体的に分光センサであり、第二光源３から照射された透過光を各波長に分光して受光する部材である。第一受光部４により、血液中のグルコース、中性脂肪の構造に起因する吸収波長帯の光を受光することができるので、それらの光量から血糖値や血液中の中性脂肪の量を計測することができる。また、本実施形態において、第一受光部４は、図１に示すように、第二光源３から発せられた光が第一受光部４に至る第一光路Ｌ１が、指Ｆの上側方から反対側の下側方へ斜めに渡るように配設されている。また、第一受光部４は、第二光源３から照射された直進又は散乱による透過光を受光するが、第三光源５から照射された散乱による透過光も受光し、それらの光量から生体情報を計測することができる。

第一受光部用基板４１は、第一受光部４と接続されており、また、制御部８などと有線又は無線により接続されており、第一受光部４で光電変換された電気信号を制御部８などに伝えることができる。

第三光源５は、指Ｆの先端側に対して可視光又は近赤外光の少なくとも一方を照射する部材であり、指Ｆの右側又は左側であって第二光源３と指Ｆを挟んで反対側に位置している。図１に示すように、第三光源５は、指Ｆの背側の上方の右側に配設されており、電気の供給を受けて発光するＬＥＤなどを備え、波長が特に６６０ｎｍ、８５０ｎｍ、９２０ｎｍ、９４０ｎｍなどから選ばれる少なくとも１種の可視光又は近赤外光などを照射する部材を内蔵し、指Ｆの背側に向かって可視光又は近赤外光の少なくとも一方を照射することができる。これらの波長の可視光又は近赤外光は、血液中の酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンによって吸収される。このため、血液中の酸素濃度という生体情報を取得することができる。また、第一光源１と同様に、第二受光部６で受光する光の輝度の経時的な変化があることから、輝度値の時間変化を記録することにより血液の流れである脈波として使用することができることから、血流認証装置に挿入されたものが生体であるかの判定に使用することもできる。本実施形態では、第三光源５としてＬＥＤを用いているが、他の実施形態において、ハロゲンランプを用いることもできる。

第三光源用基板５１は、第三光源５と接続されており、第三光源５に電気を供給したりなどする部材である。また、第三光源用基板５１は、制御部８と有線又は無線により接続されており、制御部８からの命令により第三光源５を発光させたり消灯させたりすることができる。

第二受光部６は、指Ｆを透過した第三光源５から照射される光を受光する部材である。第二受光部６は、具体的に可視光及び赤外光型のフォトダイオードであり、第三光源５から照射された透過光を受光する部材である。第二光部６により、血液中のヘモグロビンに起因する吸収波長帯の光を受光することができるので、それらの光量から血中酸素濃度とう生体情報を計測することができ、また、血流認証装置に挿入されたものが生体であるかの判定することができる。また、本実施形態において、第一受光部４は、図１に示すように、第二光源３から発せられた光が第一受光部４に至る第一光路Ｌ１が、指Ｆの上側方から反対側の下側方へ斜めに渡るように配設されている。また、第二受光部６は、第三光源５から照射された直進又は散乱による透過光を受光するが、第二光源３から照射された散乱による透過光も受光し、それらの光量から生体情報を計測することができる。

第二受光部用基板６１は、第二受光部６と接続されており、また、制御部８などと有線又は無線により接続されており、第二受光部６で光電変換された電気信号を制御部８などに伝えることができる。

そして、第二光源３から発せられた光が第一受光部４に至る第一光路Ｌ１と第三光源５から発せられた光が第二受光部６に至る第二光路Ｌ２が、図１に示すように、指Ｆの指先から見たときに指内部の骨の下側である指Ｆの腹側で交差している。このように、第二光源３及び第一受光部４と、第三光源５及び第二受光部６を配設することで、指Ｆの内部に確実に光を通すことができるとともに、指Ｆの爪や骨に光が当たって減衰することを極力防ぎ十分な透過光の光量を得ることができる。なお、本実施形態では、第二光源３及び第一受光部４と、第三光源５及び第二受光部６とは、指Ｆの長手方向において指先から同じ位置に設けられているが、第二光源３及び第一受光部４をより指Ｆの先端側又は指Ｆの根元側というように、指Ｆの長手方向において指先から異なる位置に設けることができるが、第一光路Ｌ１と第二光路Ｌ２は、図１と同様に、指Ｆの指先から見たときに指Ｆの腹側で交差するようになる。

第四光源７は、第二受光部６側に位置し指Ｆに対して可視光を照射する部材である。本実施形態において、図１に示すように、第四光源７は、指Ｆの腹側の下方の左側に配設されており、第二受光部用基板６１に第二受光部６とともに設けられている。第四光源７は、電気の供給を受けて発光するＬＥＤなどを備え、波長が特に５１４ｎｍなどの可視光などを照射する部材を内蔵し、指Ｆ腹側に向かって可視光を照射することができる。この波長の可視光は、指Ｆの内部へは透過しにくく、指Ｆの表面内部で拡散し、その一部が第二受光部６の方向に散乱されて出てくると、指表面付近の血管を背後から照射することになるため、この後方散乱光を第二受光部６で受光することとなる。また、脈波に反応する微細な動脈、静脈が複雑に絡まる血管群は主に上記の指先の腹の中央部分に多数存在する。この微細な血管は指の表面下２〜３ミリ付近に分布し、先述の波長域で還元されたヘモグロビンの吸収度は非常に高い。また主に細かな血管は脈の圧力による拡張し血液の身体先端部分での一時的なプールにもなることからそれが光を遮る遮光フィルタともなり、他の指の部位より脈波による光学的な変化をより捉えやすい。このため、指表面付近の血管の形状を撮影することができ、経時による血管の膨張及び収縮の変化から、脈波の二次微分よる加速度を算出し、血圧値という生体情報を取得することができる。本実施形態では、第四光源７としてＬＥＤを用いているが、他の実施形態において、ハロゲンランプを用いることもできる。

制御部８は、記憶部９に格納されている制御プログラムに基づいて、撮像部２で撮像された被認証者の指Ｆの血流画像を、血流形状情報を記憶部９に保存されている複数の血流形状情報などと照合して個人認証などの各種処理を行う制御装置である。また、制御部８は、第一光源１、撮像部２、第二光源３、第一受光部４、第三光源５、第二受光部６及び第四光源７と、電気回路として有線又は無線にて接続されており、それらの光源や受光部が収納されている筐体の内部に設けることができるし、その筐体とは異なる他の筐体の内部に設けることもできる。

そして、制御部８は、記憶部９に格納されている制御プログラムに基づいて、第一受光部４及び第二受光部６を用いて得られた透過光の輝度、血液中の特定物質の吸収スペクトルなどの波長情報や脈波に基づいて、指Ｆの血液に関する血糖値、中性脂肪値、血圧、酸素濃度、脈拍数などの生体情報を算出する制御も行う。また、制御部８は、得られた生体情報を予め登録されたスマートフォンなどの携帯情報端末、住居内などに設置されたサーバーなどの情報端末に送信することができる。制御部８により、これらの生体情報を取得することができるために、被認証者は個人認証を行うとともに自身の健康状態も確認することができる。

そして、制御部８は、記憶部９に格納されている制御プログラムに基づいて、第一受光部４及び第二受光部６にて受光した光量の差が所定範囲から外れている場合に、その所定範囲の範囲内に収まるように第二光源３及び第三光源５の出力を調整する制御も行う。図４に示すように、被認証者が、常に第二光源３及び第三光源５の真ん中に指Ｆを挿入するとは限らず、第二光源３及び第三光源５のどちらかの光源に近づくように指Ｆを挿入することがある。そのように、どちらかの光源に近づくように指Ｆを挿入すると、第二光源３及び第三光源５から照射される光が指Ｆの内部を透過する距離に差が出てくることから、透過光を受ける第一受光部４及び第二受光部６での光量に差が出てくることとなり、第一受光部４又は第二受光部６から取得される生体情報の精度が下がることとなる。このため、上述したように、制御部８は、第一受光部４及び第二受光部６での光量の差が所定の範囲から外れることによって、指Ｆの左右幅方向にずれた量を計測し、記録部９に格納され指Ｆのずれた量と光量の相関関係に基づく補正テーブルを参照して、所定の基準よりも受光量が少なくなっている第一受光部４又は第二受光部６に対向する第二光源３又は第三光源５の出力を上げるなどの調整を行う制御を行う。また、所定の基準よりも受光量が多くなっている第一受光部４又は第二受光部６に対向する第二光源３又は第三光源５の出力を下げる調整を行うこともできる。こうして、第一受光部４及び第二受光部６での光量の差が所定の範囲内に収まるように第二光源３及び第三光源５の出力を調整することで、種々の生体情報の精度を向上させることができる。

そして、制御部８は、撮像部２と、第一受光部４又は第二受光部６の少なくとも一方により取得された時系列順の画像により脈波を算出し、撮像部２の位置にて算出された脈波と第一受光部４又は第二受光部６の少なくとも一方の位置にて算出された脈波から脈が伝わる時間差を算出する制御も行う。指Ｆの長手方向において、撮像部２は、第一受光部４及び第二受光部６とは離れて位置するため、撮像部２で得られた指Ｆの透過光から得られる血液の脈波と、第一受光部４又は第二受光部６の少なくとも一方で得られた指Ｆの透過光から得られる血液の脈波を比較すると、脈が伝わる時間差が生じることからこの時間差を算出する。こうして、撮像部２と、第一受光部４又は第二受光部６の少なくとも一方との間で脈が伝わる時間差を算出することで、血管の柔軟性又は硬化度という特定の健康状態に関する情報を取得することができる。

そして、制御部８は、上述のように指Ｆの挿入された位置に基づいて、撮像部２、第一受光部４、第二受光部６にて取得された時系列順の画像から脈波を算出するところ、指Ｆが挿入された位置によって、脈波の振幅が異なる。制御部８は、被認証者の指Ｆが本発明の血流認証装置に挿入されてから指Ｆの脈波の振幅が最大となる振幅を記憶する命令を行い、指Ｆが最終の位置に置かれた状態における脈波の振幅とその最大振幅を比較する。制御部８は、その最終の位置に置かれた状態における脈波の振幅がその最大振幅の所定割合以上に満たないと、脈波から生体情報を正確に取得できないことから、指Ｆが正常な位置に存在していないとして、図示しない表示装置に不適切な位置にあるエラーメッセージや適切な箇所に誘導するメッセージを表示したり、図示しないスピーカーにて不適切な位置にあるエラーメッセージや適切な箇所に誘導するメッセージを音声にて伝えたりすることできる。このような制御を行うことにより、被認証者の適切な生体情報を取得することができる。

記憶部９は、登録者の血流パターン情報や血流画像などの血流形状情報、制御部８で実行される制御プログラム、指Ｆのずれた量と光量の相関関係に基づく補正テーブルなどが記憶されている記憶装置である。また、具体的には、記憶部９は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど主記憶装置、補助記憶装置などの物理的部材である。また、記憶部９は、制御部８と、電気回路として有線又は無線にて接続されており、制御部８が収納されている筐体の内部に設けることができるし、その筐体とは異なる他の筐体の内部に設けることもできる。

本発明の血流認証装置には、挿入される指Ｆの指先に対応した位置に設置され、指Ｆの先端の接触を検知する指先検知センサと、挿入される指Ｆの根元に対応した位置に設置され、指Ｆの根元の接触を検知する指元検知センサを設けることが好ましい。

指先検知センサは、例えば短形の金属板等から形成され、被認証者の指Ｆの先端が指先検知センサに接触することにより、指Ｆの接触を静電容量変化などにより電気的に検知する。そして、指元検知センサは、同様に、例えば短形の金属板等から形成され、被認証者の指Ｆの根元が指元検知センサに接触することにより、指Ｆの接触を静電容量変化などにより電気的に検知する。そして、指先検知センサ及び指元検知センサの双方が被認証者の指Ｆを検知することで、血流認証動作が開始可能となるようにすることができる。

以上のように本発明の血流認証装置は構成され、図５に示すように、例えば建物や特定の部屋に入室するときに、その建物に設けられた扉の近くに設置された血流認証装置を用いて以下の処理手順に従って個人認証や生体情報の取得を行う。

まず、血流認証装置が待機状態のときに、血流認証装置内に被認証者の指Ｆが挿入され、指先検知センサ及び指元検知センサの双方に接触すると、指先検知センサ及び指元検知センサが被認証者の指Ｆを検知する（ステップＳ１０１）。

そして、指先検知センサ及び指元検知センサが被認証者の指Ｆを検知したことを受けて、制御部８は、第一光源１を発光させ、撮像部２にて指Ｆを透過した光を受光し血流画像を撮影する（ステップＳ１０２）。

そして、制御部８において、撮像部２によって数ミリ秒間隔など特定の時間間隔にて取得された複数の血流画像のデータは、時系列順の輝度の変化を比較し、血液の流れである脈波として算出する（ステップＳ１０３）。

そして、制御部８において、得られた脈波が、生体特有の特定の周期を持つ波形であ れば生体と判断し、生体特有の波形でなく生体でないと判断する（ステップＳ１０４） 。生体特有の波形でないと判断したときには、血流認証装置にエラーメッセージを表示 する又は血流認証装置から音声を出力するなどのエラーの通知を行う（ステップＳ１０ ７）。

そして、撮像した対象が生体であるとき、撮像した血流パターンの複数枚の画像を重ね合わせる合成処理、この合成画像について局所的な濃淡変化を強調するための強調フィルタ処理、強調後の画像について細かいノイズを取り除くためのノイズ除去フィルタ処理などの一連の処理を実施し、被認証者の指Ｆから得られた血流形状情報を得る（ステップＳ１０５）。

そして、被認証者の指Ｆから得られた血流形状情報と、記憶部９に保存されている予め登録された人物の血流形状情報を比較し、所定の一致率以上であれば、被認証者が予め登録された人物であると判断し、所定の一致率未満であれば、被認証者が予め登録された人物ではないと判断する（ステップＳ１０６）。被認証者が予め登録された人物ではないと判断したときには、血流認証装置にエラーメッセージを表示する又は血流認証装置から音声を出力するなどのエラーの通知を行う（ステップＳ１０７）。

このように、まず、被認証者が予め登録された人物であるか否かの認証を行う。そして、その次に以下に示すように、被認証者の生体情報を取得する段階に移行する。

被認証者が予め登録された人物であれば、制御部８は、第二光源３、第三光源５、第四光源７を発光させ、被認証者の指Ｆを透過した光を第一受光部４、第二受光部６にて受光する制御を行う（ステップＳ１０８）。

そして、制御部８は、第一受光部４及び第二受光部６にて受光した光量の差が所定範 囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。前記光量の差が所定範囲内でなけ れば、制御部８は、第一受光部４及び第二受光部６での光量の差から、指Ｆの左右幅方 向にずれた量を計測し、記録部９に格納され指Ｆのずれた量と光量の相関関係に基づく 補正テーブルを参照して、所定の基準よりも受光量が少なくなっている第一受光部４又 は第二受光部６に対向する第二光源３又は第三光源５の出力を上げたり又は下げたりす る調整を行う（ステップＳ１１０）。

そして、撮像部２によって数ミリ秒間隔など特定の時間間隔にて取得された複数の血 流画像のデータから作成された脈波、第一受光部４及び第二受光部６を用いて得られた 透過光の輝度、血液中の特定物質の吸収スペクトルなどの波長情報や脈波に基づいて、 指Ｆの血液に関する血糖値、中性脂肪値、血圧、酸素濃度、脈拍数などの生体情報を算 出し、取得する（ステップＳ１１１）。また、制御部８は、得られた生体情報を予め登 録されたスマートフォンなどの携帯情報端末、住居内などに設置されたサーバーなどの 情報端末に送信することができる。

そして、制御部８は、血流認証装置と連動する電子錠を解錠する制御を行う（ステッ プＳ１１２）。なお、建物や特定の部屋から退出するときに、同様の一連の制御を行っ て解錠ではなく施錠の制御を行うこともできるし、ステップＳ１０１からステップＳ１ ０６までの個人認証だけの制御を行って解錠ではなく施錠の制御を行うこともでき、さ らには、血流認証装置を使わずに、他の鍵などの物理的手段や他の生体認証手段などを 用いて施錠することもできる。

このような本発明に係る血流認証装置によれば、家屋や特定施設などの建物や部屋における入退室の管理などを、個人認証手段により実施することができるとともに、被認証者の指Ｆの血液成分から、血糖値、中性脂肪値、血圧、酸素濃度、脈拍数などの健康状態に関する生体情報を十分に得られるようにすることができる。

１・・・第一光源
１１・・・第一光源用基板
２・・・撮像部
３・・・第二光源
３１・・・第二光源用基板
４・・・第一受光部
４１・・・第一受光部用基板
５・・・第三光源
５１・・・第三光源用基板
６・・・第二受光部
６１・・・第二受光部用基板
７・・・第四光源
８・・・制御部
９・・・記憶部
Ｌ１・・・第一光路
Ｌ２・・・第二光路
Ｆ・・・指

Claims (4)

1. 挿入された被認証者の指に対して近赤外光を照射する第一光源と、
   前記指を透過した前記第一光源から照射される光を受光し血流画像を撮影する撮像部と 、
   前記指の先端側に対して近赤外光を照射する第二光源と、
   前記指を透過した前記第二光源から照射される光を受光する第一受光部と、
   前記指の先端側に対して可視光又は近赤外光の少なくとも一方を照射する第三光源と、
   前記指を透過した前記第三光源から照射される光を受光する第二受光部と、
   前記第二受光部側に位置し前記指に対して可視光を照射する第四光源と、
   前記第一光源、前記撮像部、前記第二光源、前記第一受光部、前記第三光源、前記第二 受光部及び前記第四光源と接続されている制御部と、
   前記制御部と接続され登録者の血流形状情報が記憶されている記憶部を備え、
   前記第二光源及び前記第三光源が前記指の左右両側に位置し、
   前記第二光源から発せられた光が前記第一受光部に至る第一光路と前記第三光源から発 せられた光が前記第二受光部に至る第二光路が、前記指の指先から見たときに前記指の 腹側で交差し、
   前記制御部が、
   前記撮像部により得られた前記指の血流画像と、前記血流形状情報を比較し、所定の一 致率以上であれば、前記被認証者が前記登録者であると判断するステップと、
   前記撮像部により取得された時系列順の画像により脈波を算出し、或いは前記第一受光 部又は前記第二受光部の少なくとも一方により取得された時系列順の輝度により脈波を 算出するステップと、
   前記第一受光部及び前記第二受光部を用いて得られた波長情報に基づいて前記指の血液 に関する生体情報を算出するステップを実行するように制御することを特徴とする血流 認証装置。
2. 前記制御部が、前記第一受光部及び前記第二受光部にて受光した光量の差が所定範囲か ら外れている場合に、前記所定範囲の範囲内に収まるように前記第二光源及び前記第三 光源の出力を調整するステップを実行するように制御することを特徴とする請求項１に 記載の血流認証装置。
3. 前記撮像部が前記指の長手方向において前記第一受光部及び前記第二受光部とは離れて 位置し、
   前記制御部が、
   前記撮像部により取得された時系列順の画像により脈波を算出し、前記第一受光部又は 前記第二受光部の少なくとも一方により取得された時系列順の輝度により脈波を算出し 、前記撮像部の位置にて算出された脈波と前記第一受光部又は前記第二受光部の少なく とも一方の位置にて算出された脈波から脈が伝わる時間差を算出するステップを実行す るように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の血流認証装置。
4. 前記制御部が、前記撮像部により得られた前記指の血流の像が前記血流形状情報と所定 の一致率以上であると判定したときに、前記第二光源及び前記第三光源を発光するステ ップを実行するように制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つ に記載の血流認証装置。

Images