JPH02144685A - 生体識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第４〜１０図）発明が解
決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の第１実施例　　　（第１図） 本発明の第２実施例　　　（第２図） 本発明の第３寅施例　　　（第３図） 発明の効果 〔概要〕 生体識別装置に関し、 生体識別を確実にして指紋照合システムの保全性を向上
させることを目的とし、 押し付動作前の指表面反射光と押し付動作時の指紋表面
反射光とに含まれる光波長の特異性に基づいて、前記指
が生体であるか若しくはレプリカであるかを識別する生
体識別装置において、指が押し付けられる検査面を有す
る導光板と、該導光板内部を通して検査面に光を照射す
る光源と、該検査面から反射されて、導光板内部を通る
光を受光し、電気信号に変換する少なくとも赤色波長域
に感応する第１の受光素子および赤色波長域よりも短波
長域に感応する第２の受光素子と、を備えて構成してい
るや 暗証番号によるものが一般的であった。しかし、ＩＤカ
ードは磁気情報を複製して偽造カードを作られる恐れが
あり、また、暗証番号は、通常、覚え易い生年月日等と
することが多く、本人の周辺情報から簡単に見破られる
こともある。

これに対して指紋は、「万人不同」　「終生不変」とい
う三大特長をもつため、本人確認の最も有力な手段と考
えられ、近年、指紋を用いた簡便な個人照合システムに
関して多くの研究開発が行われている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、生体識別装置に関し、特に、指紋を利用して
個人を識別する個人照合システムに用いられる生体識別
装置に関する。

近年、電算機等の情報システムが社会全般に普及するに
伴い、システムの保全性（セキュリティ性）を如何に確
保するかという点に世間の関心が集まっている。ｔＸ機
室への入室や端末利用の際の本人確認の手段としては、
従前、ＩＤカードや〔従来の技術〕 指紋を用いた個人照合システムでは、指紋像を画像とし
て読取るいわゆる指紋センサと、指紋センサで読取られ
た画像信号から照合用のデータを生成するとともに、こ
れを登録し、さらに、照合時に指紋センサで読取られた
画像信号を照合用データと対比させて本人か否かを判別
する処理装置とを備え、特に、指紋センサには歪のない
鮮明な指紋像を正確に読み取ることが求められる。

第４図は従来の指紋センサの一例を示す概略構成図であ
る。

第４図におい”ζ、１はガラス等の透光性を有する部材
からなる導光板で、導光板１には、指２が押し付けられ
る検査面１ａが備えられている。なお、３は光源、４は
結像光学系、５は受光器である。光源３からの光は導光
ｖｉｔの内部を通って検査面１ａに所定の角度で入射す
る。照明光を検査面１ａより外部に出さない場合には、
この入射角は、導光板ｌの絶対屈折率とこの導光板の外
周雰囲気（空気等）の絶対屈折率とによって決められる
臨界角を越えて設定される。検査面１ａに到達した光は
、指２の凸部（すなわち隆線）で反射される。入射角が
臨界角を越える場合には、指２の凹部（ｔ″なわち谷線
）には光が照射されない、臨界角以下の場合は、光は指
２の凹部（すなわち谷線）にも照射され反射される。ス
ネルの法則により指からの反射光のうちガラス面に接触
している指紋隆線部からの反射・散乱光は、光源３の光
と直角の方向に導光板中を全反射しながら伝播する成分
が存在する。指紋谷線部からの反射光は、導光板表面で
反射または導光板を透過し導光板中を全反射することは
無い。この全反射光を受光素子５に結像させることによ
り、指紋像に応じた濃淡画像信号が受光素子５から出力
される。

ところで、このよ・うな指紋センサに、既に登録済の特
定個人の指紋を複製したいわゆるレプリカ（例え゛ばゴ
ム製や石膏製）を押し当てた場合、受光器５からは同様
にして濃淡画像信号が出力されてしまい、情報システム
の保全性が保たれない。

そこで、人間の指、すなわら生体か否かを識別する必要
が生じ、この種の生体識別の方法としては既にいくつか
のものが提案されている。以下に、代表例を列挙する。

肚！！＝１１ふ改雉汰 人体には血管があり、血管内を流れる血液は心臓の鼓動
に伴って脈動することを検知するもので、その概略構成
は第５図に示される。すなわち、指６０両側に発光器７
および受光器８を配し、指６内部を透過する光の強度に
応じた大きさの電気信号を受光器８から取り出すように
したものである。

このものでは、生体検知を行えるものの、反面では、脈
動を検知するために電気信号の変化をある程度の時間継
続してモニターする必要があり、生体検知に時間を要す
る欠点がある。

皮ｉ砥正笠１ｊＫ欣剖払 第６図に示すように、一対の電気的な良導体９．１０を
わずかに離して配置し、この良導体９．１０間に電圧Ｅ
を印加するとともに、電流計Ｍによって回路電流ｉを測
定するもので、良導体９．１０に指を押し付けると、皮
膚抵抗を介して閉回路が形成され、この閉回路を流れる
回路電流ｉから生体を検知しようとするものである。し
かし、皮膚抵抗は個人差があり、また、皮膚の乾、湿状
態によってもその値は大きく変化するから、生体検知の
精度の点で不充分である。

センサ　　の　　　　に　づ 前述の第４図において、検査面１ａに指２を押し付は続
けていくと、指先からの発汗によって指２の表面と検査
面１ａとの接触が時間の経過とともに良好となり、その
結果、受光器５にはより鮮明な指紋像が結像されていく
、第７図は、受光器５からの出力（センサ出力）を時間
の経過毎にプロットしたもめである。すなわち、−第７
図のグラフに示された線Ａの変化（時間の経過につれて
センサ出力大となる）は、指２の発汗作用によるもので
あり、これはレプリカには見られない現象である。した
がって、センサ出力の変化をモニターすることにより生
体を検知できる。ただし、モニターにはある程度の時間
を要するので、前述の脈動検知と同じ欠点を持っている
。

これらの諸方法は、いずれも生体検知に時間がかかった
り、検知精度が不充分であったりして実用上問題がある
。

そこで、本出願人は実用上好ましい生体識別装置として
、概路次に述べるものを提案している。

この提案に係るものは、押圧時と無圧時との指表面の色
の違いをその原理としている。すなわち、第８図（ａ）
に指の無圧時、第８図（ｂ）に指の押圧時を示すように
、無圧時には指表面が赤味がかった色であるのに対し、
押圧時には指表面は白っぽい色に変化する。このことは
、ガラス板等に指を押し当てながらガラス板を通して指
表面を観察する実験によって容易に追認できるや第９図
は」二足押圧時および無圧時双方の皮膚の分光反射率を
調査したグラフである。このグラフによれば、押圧時と
無圧時との間で波長４００〜６００ｎｓ＋付近に大きな
変化が認められる。波長４００〜６００ｎ＋ｍは可視光
線の青および緑色領域に相当し、また、波長６００ｎｍ
を越えたおよそ６４０〜７７Ｏｎｉａ付近は赤色領域に
相当している。すなわち、押圧時と無圧時双方では赤色
領域の相対反射率はそれ程度化しないが、無圧時におい
て、青および緑色領域の相対反射率が大きく減少変化し
ていることが理解されよう。このことから、例えば、青
あるいは緑色領域の分光反射光量を測定することで生体
検知が行える。また、この原理に従えば、検知はリアル
タイムで行えるので好ましいものとなる。

第１０図は上述の原理を応用した従来の生体識別装置の
構成例である。指紋センサ１１の検査面上には、一対の
挟装部１２．１３が対向して設けられており、この挟装
部１２．１３はスプリング１４によって互いに接近する
ように引っ張られている。また、挟装部１２．１３のそ
れぞれには、青色若しくは緑色領域の波長を含む波長の
光を発光する発光素子Ｐｔおよび青色若しくは緑色領域
の波長に感応する受光素子Ｐ、が備えられている。なお
、上記ｐｔは白色光を発光するものであってもよい。

このよ・うな構成によれば、挟装部１２．１３の間に指
１５を侵入させると、挟装部１２．１３の間隔が広げら
れるにつれて、指１５の側面にはスプリング１４の付勢
力による押圧力が作用していく。すなわち、指１５の表
面が圧せられていり、シたがって、指１５で反射された
光は、はじめ青色若しくは緑色を若干の相当量しか含ん
でいないが、指１５の侵入につれてその青色若しくは緑
色の含む量を増加してい（。また、赤色についてはほと
んど変化はない。

したがって、赤色に対する青色若しくは緑色の変化傾向
を観察することで、生体識別ができる。

〔発明が解決しよ・うとする課題〕

しかしながら、このような従来の生体識別装置にあって
は、指の側面に検査光を照射し、この側面からの反射光
を受光して生体を検知する構成となっていたため、例え
ば、第９図に示す無圧時の分光特性を持つ薄膜状のレプ
リカＡと、第９図に示ず押圧時の分光特性を持つととも
に、指紋が複製されたレプリカＢとが用意され、これら
が使用された場合に問題がある。すなわち、■レプリカ
Ｂの側面にレプリカＡを添わせて挟装部１２．１３０間
に侵入させられた直後に、■レプリカＡが引き抜かれる
ような■■の操作をされた場合、受光素子Ｐｌｉからは
生体と同様な電気信号が出力されてしまい、このレプリ
カを生体と誤認してしまうといった保全上の問題点があ
る。このような問題点は、生体検査のための光照射面が
指の側面であって、指紋面と異なっていることを要因と
している。

すなわち、従来のものは、生体検査が指の側面の独立し
、た而で行われているために、この独立した面に上記レ
プリカＡを使用されるのである。

そこで、未発明は、指の指紋面からの反射光に基づいて
生体検査を行うことにより、生体検査を確実にして保全
性苓向−ヒさせることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る生体識別装置は上記目的を達成するために
、押し付他作簡の指表面反射光と押し付動作時の指表面
段ｉｔ光とに含まれる光波長の特異性に基づいて、前記
権が生体であるか若しくはレプリカであるかを識別する
生体識別装置において、指紋が押し付けられる検査面を
有する導光板と、該導光板内部を通して検査面に光を照
射する光源と、該検査面から反射されて、導光板内部を
通る光を受光し、電気信号に変換する少なくとも赤色波
長域に感応する第１の受光素子および赤色波長域よりも
短波長域に感応する第２の受光素子と、を備えて構成し
ている。

〔作用〕

本発明では、指紋が押し付けられる検査面からの反射光
に基づいて生体検査が行われる。したがって、指の指紋
面と検査面との間にはレプリカを挟み込めないので、上
述した操作（シ・プリ力Ａを引き抜く操作）が不可能と
なり、保全性の向上が回られる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は未発明に係る生体識別装置の第１実施例を示す
図である。

第１図において、２０は通光性をもつとともに、指２１
０指紋面が押し付けられる検査面２０ａ）ＩＣ’−ｆす
る導光板、２２は白色光若しくは青、緑、赤色を含む波
長の可視光を発光する発光素子である。なお、この発光
素子２２は、指紋像を読取るための発光素子と併用して
もよい、２３は光学レンズ２４および受光素子２５を有
する指紋像読取部、２６は検査面２０ａからの反射光を
受光手段２７上に集光する光学レンズであり、受光手段
２７は、第１の受光素子２７ａおよび第２の受光素子２
７ｂを備えている。第１の受光素子２７ａはおよそ６４
０ｒｉｓ〜７７０ｎｍの範囲の赤色波長域に感応してそ
の赤色光強度に応じた大きさの電気信号Ｓつを出力し、
また、第２の受光素子２７ｂは上記赤色波長域よりも短
波長域、例えば４９０〜５５０ｒｖの緑色波長域や一４
３０〜４９０ｎａｉの青色波長域若しくはこれら双方を
包含する波長域に感応してその緑や青若しくは双方の光
強度に応じた大きさの電気信号Ｓ。を出力する。

一方、２８は信号処理回路であり、この信号処理回路２
８は、レベル検知回路２８ａ、比較回路２８ｂおよびア
ンド回路２８ｅを備え、レベル検知回路２８λは例えば
アナｔコグコンパレータ（ウィンドコンパレータ）で構
成され、Ｓ、と所定の基準値Ｖ、とを比較し、Ｖ＋＜Ｓ
ｓのときに、指令信号Ｓ、を出力する。なお、上記■、
の大きさは、第９図における押圧時、無圧時双方の赤領
域の相対反射率よりも若干小さい値に設定される。比較
回路２８ｂはＳ８とｓｔ、ｉとを比較し、ＳＲからＳ−
を引いた差値Ｄ１．．の大きさが、第９図に示ず押圧時
と無圧時との差値り、よりも小さいものであるときに、
生体識別（仮）信号Ｓ２を出力する。アンド回路２８ｅ
はＳ、およびＳ、の双方が出力されているとき、生体識
別（決定）信号Ｓ、を生成し、図示しない指紋画像処理
装置に出力して指紋画像処理装置における登録および照
合動作を許容する。

このような構成において、指２１を導光板２０の検査面
２０ａに軽く接触させた状態を考える。この状態では、
指２１０表面はまだ赤色を帯びている。すなわち、第９
図の無圧時に相当しており、検査面２０ａからの反射光
には赤が相当量含まれている一方７．青１、緑はそれ程
合まれていない。したがって受光手段２７からのＳ３お
よびｓｃｍは第９図の無圧時特性に対応した大きさで取
出される。これにより、Ｌ、−＼ル検知回路２８ａにお
いては、Ｖｌ＜ＳＲを満足してＳ、が出力され１、指１
５を検査面２Ｏａ上に当接させたことが検出される。ま
た、この状態においては、ＳＩｌとＳｃｉとの差値Ｄ　
１−Ｇｌは、Ｄｘの大きさに相当しているので、比較回
路２８ｂからはＳ、は出力されない。

次いで、指２１をある程度強く検査面２０ａに押し付け
た状態を考える。この状態では指２１の表面は白っぽい
色に変化し、第９図の押圧特に相当するものとなる。こ
のため、検査面２０ａがらの反射光には４．赤、青、緑
の全てが相当量含まゎ、ＳＲとＳ、との差値［）ヮー。

はＤｘよりも小さいものとなって、比較回路２Ｂｂから
Ｓ、Ｘが出力される。モして−９この８２と既に出力さ
れていた軸とに基づいてアンド回路２８ｃから生体識別
信号Ｓ、が出力される結果、指２１が生体であることが
識別される。

このように、本実施例では、指２１の指紋を押ｊ−付け
る検査面２０ａに光を照射し、この検査面２０ａからの
反射光（指紋面の反射光に相当する）に基づいて生体検
知を行っている。したがって、第９図に示を押圧時およ
び無圧時の双方を考慮して作成された薄膜状のレプリカ
（レプリカＡ）を使用ｒることが不可能となる。これは
、指２１の指紋面を生体検知に併用しているからで、こ
の指紋面に薄膜状のレプリカを挟み込んだ場合、そのレ
プリカに複製指紋を形成しなければならず、さらに、正
常な押圧時に対応させて引き抜き操作を行うと指紋画像
そのものが読み取られなくなってしまうからである。し
たがって、レグリカを生体と誤認することなく正しい生
体のみを検知でき、保全性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施例のみに限定されることなく
、種々の変形態様が考えられる。以下に好ましい他の実
施例を示す。

第慮Ｊ１舅 第２図において、３０ば発光素子、３１は透光性をもつ
とともに、詣３２の指紋が押し付けられる検査面３１ａ
を有する導光板、３３は一対の光源３４および受光器３
５からなる光スィッチで、この光スィッチ３３は指３２
によって光軸が鵡断されると信号ｓ４を出力する。３６
は光学系、３７はそれぞれ赤、青、緑のフ、イルタを有
する３つの受光素子３７ａ〜３７ｒ、からなる受光素子
群、３８は光スィッチ３３からの８４を受けてその動作
が許容され、動作時、受光素子群３７からの赤信号Ｓ５
、青信号ＳＩＩ％緑信号Ｓ。

を比較し、これらのＳ＠＝５６のレベル関係が第９図に
示すような無圧時および押圧時双方の特性を満足させる
ものであるとき、生体検知信号Ｓ％を出力する検知回路
である。

このよ・うな構成において、指３２が実線の位置にある
ときすなわち無圧時および点線の位置にあるときすなわ
ち押圧時の双方で光スィッチ３３からは継続してＳ４が
出力される。したがって、検知回路３８はこの間継続し
て、Ｓａ　、Ｓｓ　％　Ｓｒｓのレベル関係を比較する
。例えば、指３２が生体であれば比較結果がｓｍ　＞Ｓ
ＩＩ＃Ｓ、の関係を示した後にＳ、Ｉ鴇３ａ　”ＳＧの
関係に変化するはずであり、・一方、レプリカの場合に
は、上記変化傾向は現れない。このように本実施例でも
生体検査を行うことができるとともに、指３２の指紋面
からの反射光に基づいて生体検査を行っているので、第
１実施例と同様に薄膜状のレプリカに対する対策が万全
となる。

ｍΩ【ガ 第３図において、この実施例では、スリット板４０、４
１の各スリットを介して検査面３１ａからの反射光をプ
リズム４２に導き、このプリズム４２で分光された光を
ラインセンサ４３で受けている。したがって、ラインセ
ンサ４３の赤、青、緑に対応する出力端子からそれぞれ
の信号ＳＲ，Ｓお、ＳＧを取り出せば、上述の第２実施
例と同様な作用効果が得られる。

なお、上記各実施例では、導光板を含む指紋センサにつ
いて、プリズム方式を例としているが、ホログラフィッ
ク方式の指紋センサであってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、指の指紋面からの反射光に基づいて生
体検査を行うようにしているので、例えば薄膜状のレプ
リカの使用を排除することができ、生体検査を確実にし
て保全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明？、こ係る生体識別装置の第１実施例を
示すその概略構成図、 第２図は本発明に係る生体識別袋装置の第２実施例を示
すその概略構成図、 第３図は本発明に係る生体識別装置の第３実施例を示す
その概略構成図、 第４図は従来の指紋センサの概略構成図、第５図は脈動
に基づく検知法を示す図、第６図は皮膚抵抗に基づく検
知法を示す図、第７図はセンサ出力の経時変化を示すグ
ラフ、第８〜１０図は従来の生体識別装置を示す図であ
り、 第８図（ａ）（ｂ）はその原理を説明するための無圧時
および押圧時における指の色をそれぞれ示す図、 第９図はその原理を説明するための人の皮膚の分光反射
率特性図、 第１Ｏ囲はその概略構成図である。 ２０．３１・・・・・・導光板、 ２０ａ、３１ａ・・・・・・検査面、 ２２．３０・・・・・・発光素子（光源）、２７ａ・・
・・・・第１の受光素子、 ２７ｂ・・・・・・第２の受光素子、 ３７・・・・・・受光素子群（第１、第２の受光素子）
、４３・・・・・・ラインセンサ（第１、第２の受光素
子）。 第１図 第 図 皮膚抵抗に基づ（検知法を示す図 第６図 時 間□（長） センサ出力の経時変化を示すグラフ 第７図 押圧 第 図 彼 大の皮膚の分光反射率特性図 第９図 長（ｎｍ） 従来の生体識別装置の概略構成図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 押し付動作前の指表面反射光と押し付動作時の指表面反
   射光とに含まれる光波長の特異性に基づいて、前記指が
   生体であるか若しくはレプリカであるかを識別する生体
   識別装置において、 指紋が押し付けられる検査面を有する導光板と、該導光
   板内部を通して検査面に光を照射する光源と、 該検査面から反射されて、導光板内部を通る光を受光し
   て電気信号に変換する少なくとも赤色波長域に感応する
   第１の受光素子および赤色波長域よりも短波長域に感応
   する第２の受光素子と、を備えたことを特徴とする生体
   識別装置。