JP4680158B2

JP4680158B2 - 生体認証装置

Info

Publication number: JP4680158B2
Application number: JP2006247871A
Authority: JP
Inventors: 裕一郎田中; 哲也持田; 春美佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: JP2008071030A; US20080063244A1

Description

本発明は、生体情報を用いて個人を認証する生体認証装置、特に非接触方式の生体認証技術に用いて好適な技術に関するものである。

指紋認証に代表される生体認証技術の中で、近年特に注目を集めているのが、指や手のひらの静脈パターンを利用した静脈認証である。静脈認証では、近赤外線を照射し非接触方式で指や手のひら内部の静脈パターンを読み取るため、接触方式の指紋認証と比較して、認証データが偽造されにくいといった利点がある。

反面、装置が大型化しやすいといった欠点があるが、最近では小型の指静脈認証モジュールも登場し、当モジュールを内蔵したノートパソコンや、容易に持ち運びできる大きさのＵＳＢ接続の外付け指静脈モジュールが製品化されている。

また、静脈認証を行う際の指の位置合わせを行うための指置きガイドの技術が、例えば、特開２００５−１２８９３６号公報（特許文献１）などに記載されている。
特開２００５−１２８９３６号公報

前記のような小型の指静脈認証モジュールにおいては、撮像のためのＣＣＤカメラが小型であるために、取得できる静脈パターンの範囲は比較的狭いものとなる。結果として、生体データ登録時と認証時で取得したデータがなかなか一致せず、生体を動かして位置・角度を調節しなければならないなど、認証完了までに時間が掛かってしまう場合がある。

また、比較的大型のＣＣＤカメラを使用している場合でも、構造的な制約がある場合や、不特定多数の人が使用する環境における衛生上の問題があり、指や手のひらの位置および角度を固定する指置きガイドなどの冶具を備えず、認証を実現する場合には、同様の懸案がある。

そこで、本発明の目的は、指置きガイドなどの指や手のひらの位置および角度を固定する冶具を備えることなく、認証失敗を低減させることができる生体認証装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による生体認証装置は、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、予めユーザの生体情報が登録される記憶部と、生体情報取得部で取得した生体情報と記憶部に登録された生体情報とを比較し、ユーザの認証処理を行う認証処理部と、認証処理部の処理情報を表示する表示部とを備え、認証処理部は、ユーザの認証試行時に、記憶部に登録されたユーザの生体情報に基づいて、第１の輪郭情報を取得し、この取得した第１の輪郭情報を表示部に表示するものである。

また、本発明による生体認証装置は、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、予めユーザの認証情報および生体情報が登録される記憶部と、ユーザからの認証情報の入力情報と記憶部に登録された認証情報とを比較し、ユーザを認証した後、認証したユーザに対して、生体情報取得部で取得した生体情報と記憶部に登録された生体情報とを比較し、ユーザの生体認証処理を行う認証処理部と、認証処理部の処理情報を表示する表示部とを備え、認証処理部は、ユーザの認証試行時に、記憶部に登録されたユーザの生体情報に基づいて、第１の輪郭情報を取得し、この取得した第１の輪郭情報を表示部に表示するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、ユーザは認証試行時、画面を見ながら生体の位置および角度を合わせることができるため、認証失敗を低減することができる。

また、本発明によれば、生体の輪郭位置情報のみを表示し、静脈パターン等の認証に用いる重要データを表示しないため、セキュリティレベルが低下することはない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１および図２により、本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の構成を示す構成図、図２は本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の指静脈認証モジュールの構成を示す構成図であり、図２（ａ）は指静脈認証モジュールの外観を示し、図２（ｂ）は指静脈認証モジュールの内部構成を示している。

図１において、生体認証装置は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す）１００とＰＣ１００に接続された指静脈認証情報取得部である指静脈認証モジュール２００から構成され、ＰＣ１００と指静脈認証モジュール２００はＵＳＢケーブル１０１を介して接続されている。

ＰＣ１００は、ユーザのユーザ認証コードやユーザの指静脈認証用の指静脈テンプレートを格納する記憶部であるデータベース、指静脈認証アプリケーションなどを実行するなどして指静脈認証モジュール２００からの情報に基づいて認証処理を行う認証処理部、表示部として液晶ディスプレイ１０２を備えており、液晶ディスプレイ１０２の指静脈認証アプリケーションの表示エリア１０３内には、撮像表示エリア１０４が表示され、表示エリア１０３内には、指静脈テンプレートの登録時の指輪郭位置情報１０５、および現在の指位置における指輪郭情報１０６が表示されている。

図２において、指静脈認証モジュール２００は、カメラ部と制御部から構成され、カメラ部にはＣＣＤカメラ２０３、近赤外線ＬＥＤ２０１、およびアクセスランプ２０２を備える。また、制御部は、ＬＥＤ駆動回路３０３、制御回路３０２、ＵＳＢコントローラ３０１で構成される。

ユーザが指静脈認証モジュール２００に指を載せると、近赤外線ＬＥＤ２０１から照射された近赤外線が指の内部を透過し、撮像窓の下に配置されたＣＣＤカメラ２０３が、この透過光を撮像する。このとき、静脈は近赤外線光を吸収する性質によって黒く映るため、静脈パターンを取得することができる。静脈パターンは個人毎に異なっており、生体認証情報として利用することができる。

次に、図３により、本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の動作について説明する。図３は本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の動作を示すフローチャートである。

まず、ＰＣ１００の電源がオンされると（Ｓ２０１）、指静脈認証モジュールの電源もオンとなる（Ｓ２１１）。

次に、ＰＣ１００は本ＰＣ１００の使用を試みるユーザ（以後、ユーザＡとする）に対して認証コードの入力を要求し（Ｓ２０２）、本要求に応じてユーザＡは自らの認証コードを入力する（Ｓ２２１）。

ＰＣ１００は予め登録されたユーザ認証コードを格納したデータベースに照会し、入力された認証コードと一致した場合に、ユーザＡを正しいユーザとして第１の認証処理を完了する（Ｓ２０３）。

次にＰＣ１００は、ユーザＡに対して指静脈データの入力要求を行う。また同時に、指静脈テンプレートの登録時の指の輪郭位置を示す、指輪郭位置情報１０５を撮像表示エリア１０４に表示する（Ｓ２０４）。

Ｓ２０４の後、指静脈認証モジュール２００は撮像待ち受け状態となり（Ｓ２１２）、ユーザＡが指静脈認証モジュール２００上に指を置くと（Ｓ２２２）、撮像を開始する（Ｓ２１３）。

撮像は認証完了（Ｓ２０７）となるまで、例えば１秒間で５回というように短時間で継続的に繰り返し行われるものとする。

ＰＣ１００は指静脈認証モジュール２００を通して撮像データを得ると、その都度撮像した画像から現在の指輪郭位置情報を取得して撮像表示エリア１０４に示された指輪郭情報１０６を更新する。

同時に、取得したばかりのユーザＡの指静脈データと、予めＰＣ１００に登録されたユーザＡの指静脈テンプレートのデータとの照合を行う（Ｓ２０５）。

両者のデータが予め定められた一定の基準を超えて一致するか否かを判断し（Ｓ２０６）、Ｓ２０６で両者のデータが一致するようであれば、ユーザＡの認証が完了し（Ｓ２０７）、ユーザＡはＰＣ１００の使用を開始することができる。

Ｓ２０６で両者のデータが一致せず、認証が完了しない場合、ユーザは指の位置あるいは角度が正しくないと判断し、認証完了となるまで、撮像表示エリア１０４の指輪郭位置情報１０５を確認しながら、指静脈テンプレートの登録時の指輪郭位置情報１０５に現在の指輪郭位置情報を近づけるように指を移動するか、あるいは指の長さ方向を軸とした回転により指の角度を変更する操作を行う（Ｓ２０３）。

以上のように、本実施の形態では、ユーザの指静脈認証を行う際、指静脈認証を行うための指静脈テンプレートの登録時の指輪郭位置情報１０５を表示し、指静脈認証モジュール２００からの情報に基づいて、現在の指輪郭位置情報を取得して表示することにより、ユーザは認証試行時、画面を見ながら生体の位置および角度を合わせることができるため、認証失敗を低減することが可能である。

また、本実施の形態では、指静脈テンプレートの登録時の指輪郭位置情報１０５と現在の指位置における指輪郭情報１０６のみを表示し、静脈パターン等の認証に用いる重要データを表示しないため、セキュリティレベルを低下させることなく認証を行うことが可能である。

（実施の形態２）
図４および図５により、本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の構成について説明する。図４は本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の構成を示す構成図、図５は本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の適用例を説明するための説明図である。

図４において、生体認証装置は、ＰＣ５１０とＰＣ５１０に接続された手のひら静脈認証モジュール５００から構成されている。

手のひら静脈認証モジュール５００は、ＣＣＤカメラ５０１、近赤外線ＬＥＤ５０２を備え、ＵＳＢインタフェースによりＵＳＢケーブル５０３を介して、液晶ディスプレイ５１１を備えたＰＣ５１０と接続されている。

ＰＣ５１０上で起動された手のひら静脈認証アプリケーションの表示領域５２１内には、正しい生体位置の方向が表示される。

手のひら静脈認証において、ＣＣＤカメラ５０１の撮像範囲が広く手のひらの輪郭の一部が撮像範囲に入る場合には、当該輪郭の一部を画面に表示することで、図５に示すように、実施の形態１と同様の方法にて、正しい生体位置もしくは正しい生体位置の方向を使用者に示すことができる。よって本実施の形態では、手のひらの輪郭が撮像範囲にない場合を想定する。

次に、図６および図７により、本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の動作について説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の動作を示すフローチャート、図７は本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の動作時の照合不合格の原因が生体の位置ずれによるものかどうかの判定を説明するための説明図である。

まず、使用者が認証を試みようとし、認証を開始する（Ｓ７０１）。

そして、ユーザＡが、手のひら静脈認証モジュール５００上に指をかざすと（Ｓ７０２）、ＰＣ５１０は、ＣＰＵおよびチップセットを用いて近赤外線ＬＥＤ５０２とＣＣＤカメラ５０１を制御し撮像を行う（Ｓ７０３）。

そして、ＰＣ５１０は取得した手のひら静脈パターンを、ハードディスク内の予め登録された手のひら静脈テンプレートを格納したデータベースに照会し、データベース内いずれかのテンプレートデータと一致するかどうか照合判定を行う（Ｓ７０４）。

Ｓ７０４で照合合格時には認証完了となるが（Ｓ７０８）、Ｓ７０４で照合不合格となった場合、ＰＣ５１０は、照合不合格の原因が生体の位置ずれによるものかどうかを判定する（Ｓ７０５）。

このＳ７０５での判断方法の一例としては、図７に示すように、現在の撮像領域８０１内の静脈脈パターンとテンプレートの撮像領域８０２内の静脈パターンを比較し、全体の一致量としては合格基準に満たないものの、一部分のパターン８０３が集中的に一致している場合には、生体の位置がずれていると判断し、一致した位置からずれ方向を判別することができる。

生体位置がずれていること、およびずれ方向を検出したＰＣ５１０は、ユーザＡに対して、生体位置がずれていること、および正しい方向もしくはずれている方向を画面表示し、正しい位置に手のひらを動かすように指示を行う（Ｓ７０６）。

ユーザＡは、画面上の指示に従って、手のひらを動かす（Ｓ７０７）。

ＰＣ５１０およびユーザＡは、照合結果が合格となるまでＳ７０３からＳ７０７を継続的に実施し、ＰＣ５１０は定期的に液晶ディスプレイ上で表示を更新する。

最終的に、現在の手のひらの位置が照合合格となる範囲までテンプレートに近づいた場合、認証試行者が本人である限り、取得した手のひら静脈パターンとテンプレートの手のひら静脈パターンが十分に一致し、認証完了となる（Ｓ７０８）。

以上のように、本実施の形態では、ユーザの手のひら静脈認証を行う際、照合不合格となった場合、照合不合格の原因が生体の位置ずれによるものかどうかを判定し、生体の位置ずれによるものと判定されると、ずれている方向を表示することにより、ユーザは認証試行時、画面を見ながら生体の位置を合わせることができるため、認証失敗を低減することが可能である。

（実施の形態３）
図８により、本発明の本発明の実施の形態３に係る生体認証装置の構成について説明する。図８は本発明の実施の形態３に係る生体認証装置の構成を示す機能ブロック図である。

図８において、生体認証装置は、演算部４０１、制御部４０２、データ格納部４０３、表示部４０４、ＣＣＤカメラ４０５、近赤外線ＬＥＤ４０６から構成されている。

演算部４０１は、制御部４０２が各部の制御を行うための演算を行う。また、取得したパターンがテンプレートと一致しているか否かを演算により判断する。

制御部４０２は、演算部４０１、データ格納部４０３、表示部４０４、ＣＣＤカメラ４０５、近赤外線ＬＥＤ４０６の各部動作制御を行う。

データ格納部４０３は、生体認証装置を動作させるためのソフトウェアを格納し、また、各個人の認証用生体パターンを格納する。

表示部４０４は、使用者に対し認証のための各種画面表示を行う。

本実施の形態において正しい生体位置もしくは正しい生体位置の方向は表示部４０４上に表示される。

ＣＣＤカメラ４０５は、制御部４０２によって動作制御され、近赤外線ＬＥＤ４０６より照射された近赤外線により浮かび上がった生体パターンを撮影する。

近赤外線ＬＥＤ４０６は、制御部によって動作制御され、近赤外線の照射を行う。

本実施の形態の制御部４０２および演算部４０１による認証の動作は、実施の形態１および実施の形態２と同様である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、実施の形態１，２では、生体認証装置をＰＣ１００、ＰＣ５１０および指静脈認証モジュール２００、手のひら静脈認証モジュール５００を用いて構成する例で説明したが、実施の形態３の機能ブロックで表される装置構成や、その他これに限らず、指静脈認証の情報や手のひら静脈認証の情報を取得する静脈認証情報取得部、記憶部、静脈認証処理を行う認証処理部、各種情報を表示する表示部により構成されるものであれば、どのような装置やシステムであっても良い。

また、実施の形態１、２では、ユーザの指静脈認証および手のひら静脈認証による認証の例で説明したが、指静脈認証や手のひら静脈認証に限らず、その他の生体情報による認証を行うようにしても良い。

本発明は、生体情報を用いて個人を認証する生体認証装置、非接触方式の生体認証技術を用いた認証装置に適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の構成を示す構成図である。本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の指静脈認証モジュールの構成を示す構成図である。本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の構成を示す構成図である。本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の適用例を説明するための説明図である。本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の動作時の照合不合格の原因が生体の位置ずれによるものかどうかの判定を説明するための説明図である。本発明の実施の形態３に係る生体認証装置の構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１００…ＰＣ、１０１…ＵＳＢケーブル、１０２…液晶ディスプレイ、１０３…表示エリア、１０４…撮像表示エリア、１０５…指輪郭位置情報、１０６…指輪郭情報、２００…指静脈認証モジュール、２０１…近赤外線ＬＥＤ、２０２…アクセスランプ、２０３…ＣＣＤカメラ、３０１…ＵＳＢコントローラ、３０２…制御回路、３０３…ＬＥＤ駆動回路、４０１…演算部、４０２…制御部、４０３…データ格納部、４０４…表示部、４０５…ＣＣＤカメラ、４０６…近赤外線ＬＥＤ、５００…手のひら静脈認証モジュール、５１０…ＰＣ、５０１…ＣＣＤカメラ、５０２…近赤外線ＬＥＤ、５０３…ＵＳＢケーブル。

Claims

ユーザの指または手のひらを撮像し、前記ユーザの指静脈情報または手のひら静脈情報から構成される生体情報を取得する生体情報取得部と、
予め複数のユーザごとに前記ユーザの前記生体情報が登録される記憶部と、
前記生体情報取得部で取得した生体情報と前記記憶部に登録された生体情報とを比較し、前記ユーザの認証処理を行う認証処理部と、
前記認証処理部の処理情報を表示する表示部とを備え、
前記記憶部に登録される前記生体情報は、前記生体情報の登録時の前記ユーザの指または手のひらの輪郭位置を示す第１の輪郭情報を含み、
前記認証処理部は、前記生体情報による前記ユーザの認証試行時に、前記記憶部に登録された前記ユーザに対応する生体情報に基づいて、前記第１の輪郭情報を取得し、この取得した第１の輪郭情報を前記表示部に表示し、前記生体情報取得部で撮像された画像に基づいて、撮像中の前記ユーザの指または手のひらに対する第２の輪郭情報を取得し、この取得した第２の輪郭情報のみを前記第１の輪郭情報と共に前記表示部に表示して、登録時の指または手のひらの輪郭位置をガイド表示することを特徴とする生体認証装置。
ユーザの指または手のひらを撮像し、前記ユーザの指静脈情報または手のひら静脈情報から構成される生体情報を取得する生体情報取得部と、
予め複数のユーザごとに前記ユーザの認証情報および前記ユーザの前記生体情報が登録される記憶部と、
前記ユーザからの認証情報の入力情報と前記記憶部に登録された認証情報とを比較し、前記ユーザを認証した後、前記認証したユーザに対して、前記生体情報取得部で取得した生体情報と前記記憶部に登録された前記認証したユーザに対応する生体情報とを比較し、前記ユーザの認証処理を行う認証処理部と、
前記認証処理部の処理情報を表示する表示部とを備え、
前記記憶部に登録される前記生体情報は、前記生体情報の登録時の前記ユーザの指または手のひらの輪郭位置を示す第１の輪郭情報を含み、
前記認証処理部は、前記生体情報による前記ユーザの認証試行時に、前記記憶部に登録された前記認証したユーザの生体情報に基づいて、前記第１の輪郭情報を取得し、この取得した第１の輪郭情報を前記表示部に表示し、前記生体情報取得部で撮像された画像に基づいて、撮像中の前記ユーザの指または手のひらに対する第２の輪郭情報を取得し、この取得した第２の輪郭情報のみを前記第１の輪郭情報と共に前記表示部に表示して、登録時の指または手のひらの輪郭位置をガイド表示することを特徴とする生体認証装置。
請求項１または２記載の生体認証装置において、
前記認証処理部は、前記生体情報取得部で取得した前記生体情報による前記ユーザの認証処理が成功するまで、前記表示部への前記第２の輪郭情報の表示を繰り返し行うことを特徴とする生体認証装置。