JP5111438B2

JP5111438B2 - 生体認証装置

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Publication number: JP5111438B2
Application number: JP2009126710A
Authority: JP
Inventors: 登高村; 日佐男緒方
Original assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp
Current assignee: Hitachi Channel Solutions Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: JP2010277173A

Description

本発明は、生体認証装置に関し、特に、指の静脈認証を行う生体認証装置に関する。

通常、指の静脈によって生体認証を行う場合、認証装置のガイドで囲まれた部分（プラスチック等の透明板）の上に利用者が指を置き、ガイドに備えられた光源から指に対して所定の波長の光を照射し、光が照射された指をカメラ等が撮像する。そして、撮像された指の静脈のパターンをスキャナ等が画像として読み取り、読み取った静脈のパターンの画像が、あらかじめ登録されている静脈パターンに一致する場合に本人認証を行う。

ところで、上述した手法で本人を認証する場合、日光等の自然光や電灯等の環境光などの外光や光源が指に対して照射する光が、ガイドで囲まれた部分に入射しないことが望ましい。その理由は、入射したこれらの光が上述した透明板に反射し、その反射光が利用者の指に映り込み、カメラ等が撮像した画像が不鮮明となって本人を認証する精度が低下してしまうためである。

このような、いわゆる不要光を排除する手法として、例えば、特許文献１には、カメラ等の周辺に、艶消しの素材等を用いた遮光板を設けることによって、不要光が利用者の指に映り込むことを低減する技術が開示されている。

特開２００５−２５３９８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、遮光板が撮影開口部に対して垂直（外光からの光に対して平行）に、あるいは光源の光軸線とほぼ一致するような傾きで配置されているため、光源から照射された光による映り込みのみしか低減できない。すなわち、外光が透明板に反射した場合の反射光が指に映り込むことを低減できず、認証精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、利用者の指に対する外光の映り込みを低減し、認証精度の低下を防止することができる生体認証装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明にかかる生体認証装置は、光源から光を利用者の指に照射して指の静脈の情報を取得する生体認証装置であって、前記利用者の指が置かれる空間を形成し、前記空間の横方向から入射する外光を遮るガイドと、前記ガイドの表面に配置され、前記空間の上方から入射した外光の反射光を吸収する吸収体と、前記空間の底部に配置され、前記空間に入射した外光を前記吸収体の方向に反射させる反射面を有するフィルタと、前記フィルタの下に配置され、前記光源から照射された前記光を受けた前記利用者の指の静脈を撮像する撮像部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、利用者の指に対する外光の映り込みを低減し、認証精度の低下を防止することができる生体認証装置を提供することができる。

本実施形態にかかる生体認証装置の外観を示す図である。図１に示した生体認証装置をＡの向きから見た場合の位置Ｌにおける断面図である。検証用の文字列を記載した用紙を示す図である。図３に示した用紙をガイドの上端に置いた様子を示す図である。（ａ）フィルタを傾けない場合の検証結果を示す図である。（ｂ）フィルタを傾けた場合の検証結果を示す図である。フィルタが傾く角度が条件を満たさない（角度が小さい）場合の例を示す図である。フィルタが傾く角度が条件を満たさない（角度が大きい）場合の例を示す図である。図２に示したフィルタの形状を三角柱型としたフィルタを配置した場合における指置き部と本体部の例を示す図である。図８に示した三角柱型のフィルタの具体的な例を示す図である。図２に示したフィルタの形状を多角柱型としたフィルタを配置した場合における指置き部と本体部の例を示す図である。図２に示したフィルタの形状を半楕円型としたフィルタを配置した場合における指置き部と本体部の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる生体認証装置の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施形態にかかる生体認証装置１０００の外観を示した図である。図１に示すように、生体認証装置１０００は、本体部１００と、指置き部２００と、接続部３００と、を含んで構成されている。なお、接続部３００は、後述する種々の装置に接続するためのケーブル等である。

本体部１００は、指を撮像する撮像部１０１と、指の静脈による認証を行うための制御ユニット１０２と、を含んで構成されている。また、指置き部２００は、ガイド２０１と、フィルタ２０２と、を含んで構成されている。さらに、ガイド２０１は、吸光シート２０１１と、光源２０１２と、を含んで構成されている。

なお、生体認証装置１０００は、接続部３００を介して、コンピュータ（例えば、ノート型パーソナル・コンピュータ）、ＡＴＭ（Automated Teller Machine）等の種々の情報処理装置に接続したり、これらの情報処理装置に組み込まれた状態で、利用者の本人認証を行うことができる。

また、以下の説明では、生体認証装置１０００が利用者の本人認証を行う前提で説明しているが、例えば、後述する撮像部１０１が撮像した利用者の指の画像を、上述した各種の情報処理装置に送信し、情報処理装置側で本人認証を行い、その結果を生体認証装置１０００が受け取ることとしてもよい。

図２は、図１に示した生体認証装置１０００をＡの向きから見た場合の位置Ｌにおける断面図である。図２に示すように、吸光シート２０１１はガイド２０１の片側の内側の表面に備えられている。また、生体認証装置１０００の本体部１００の内部には、上述した撮像部１０１とおよび制御ユニット１０２が含まれている。まず、本体部１００の各部について説明する。

撮像部１０１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子から構成され、後述する指置き部２００のフィルタ２０５を介して、指置き部２００に置かれた指の静脈を撮像する。

図２に示すように、撮像部１０１は、本体部１００の内部から外部上方に対してレンズが向けられている。撮像部１０１は、後述する指置き部２００のガイド２０１に埋め込まれた光源２０１２から照射された光を受けた指Ｆの静脈を撮像する。

なお、指置き部２００の光源２０３３の光量の調整や光を照射するタイミングや、撮像部１０１の撮像を開始するタイミング等の各種の制御については、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置から構成された制御ユニット（不図示）によって行われる。

また、制御ユニット（不図示）では、上述した撮像部１０１が撮像した指の静脈パターンの画像と、あらかじめメモリ（不図示）等の記憶媒体に記憶した静脈パターンの画像とを比較し、両者が一致する場合には、正当な利用者である旨を認証する。具体的な認証方法については、従来から知られた種々の手法を用いることができる。なお、上述したように、制御ユニット（不図示）については、生体認証装置１０００の内部（例えば、本体部１００）、あるいは上述した各種の情報処理装置のいずれに構成されていてもよい。続いて、指置き部２００の各部について説明する。

ガイド２０１は、指置き部２００に置かれた指（図２に示す符号Ｆ）が左右に動かないように固定しつつ、指Ｆの横方向（短手方向および先端方向）から入射する外光を遮るものである。図１に示したように、ガイド２０１によって、利用者が指を置くための空間が形成されている。

吸光シート２０１１は、後述するフィルタ２０２が反射した外光を吸収するものである。
吸光シート２０１１は、例えば、ポリウレタン樹脂等の樹脂素材から構成され、ガイド２０１の内側の側面の略一面に敷かれている。

具体的には、吸光シート２０１１は、図２に示したように、外光Ｌ１やＬ２が指Ｆとガイド２０１との隙間から入射し、フィルタ２０２によるこれらの光の反射光を吸収するように配置されている。後述するように、外光を効率よく吸収するために、吸収シート２０１１はフィルタ２０２が傾けられた角度に応じて、縦方向の長さ（幅）を定めることが好ましい。

光源２０１２は、例えば、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子から構成され、各発光素子は、ガイド２０１の長手方向に所定の間隔で配置され、指Ｆに対して所定の波長の光（例えば、近赤外光）を照射する。

フィルタ２０２は、利用者が指を置くための平板状のものであり、例えば、プラスチック板である。フィルタ２０２は、外光（例えば、可視光）を反射する素材であって平板状のものから構成され、指Ｆとガイド２０１との隙間から入射した光を反射する。

フィルタ２０２は、ガイド２０１によって形成された利用者が指を置くための空間の上方から入射した外光Ｌ１やＬ２の反射光が、上述した吸光シート２０１１に吸収されるように、ガイド２０１の短手方向に一定の角度に傾けて配置されている。

具体的には、図２に示すように、フィルタ２０２は、水平線Ｈに対して角度αだけ傾けられて配置されている。この角度αの最適な値は、ガイド２０１と、フィルタ２０１１の長手方向の一辺が接する部分を軸として、その軸からガイド２０１の最上端までの距離（ガイド２０１の高さ：ｈ）と、指Ｆの両側に位置するガイド２０１の短手方向の内面の間の距離（ガイド２０１間の幅：ｗ）の関係を用いると、以下の式で表すことができる。

図２に示したフィルタ２０２は、上述した関係を満たす角度α、すなわち指Ｆとガイド２０１との隙間から入射した光Ｌ１、Ｌ２がいずれも吸光シート２０２に反射するような角度でフィルタ２０２が吸光シート２０１側に傾けて配置される。なお、フィルタ２０２を傾ける方向はガイド２０１の長手方向であってもよいが、この場合、吸光シート２０１１は、指Ｆの先端に位置するガイド２０１の内側の側面に敷かれていることが必要となる。

図２に示した例では、指Ｆとガイド２０１との隙間から入射した光Ｌ１が、フィルタ２０２によって、フィルタ２０２に対する法線Ｖ１を軸として対称な向きに反射され、その反射光Ｌ１’が、吸光シート２０２が配置されている向きに進むことを示している。指Ｆとガイド２０１との隙間からフィルタ２０２に対して入射した光Ｌ２についても同様に、フィルタ２０２によって、フィルタ２０２に対する法線Ｖ２を軸として対称な向きに反射され、その反射光Ｌ２’が、吸光シート２０２が配置されている向きに進むこととなる。

図３〜図５は、図２に示したように、フィルタ２０２が水平線Ｈとの角度が上述した条件を満たす角度で傾けて配置されている場合と、フィルタ２０２が水平線Ｈと平行（角度αが０）となる位置にある場合の２つの場合に、外光が反射した結果を示す図である。

図３は、検証する対象となる生体として指を用いる代わりに、文字列を記載した用紙を用いた場合の例を示す図である。図３に示すように、文字列を用紙Ｐ２に記載し、その用紙Ｐ２が用紙Ｐ１に貼り付けられた状態となっている。また、図４は、上述した用紙Ｐ１をガイド２０１の上端に置いた様子を示す図である。図４に示すように、用紙Ｐ１に貼付された用紙Ｐ２がフィルタ２０２の真上に位置するように、用紙Ｐ１をガイド２０１の上端に配置している。

図４に示すように、フィルタ２０２を水平線Ｈと平行となるように配置した状態では、外光Ｌ３はフィルタ２０２に反射し、反射光Ｌ３’として用紙Ｐ２の方向に進む。図５（ａ）は、撮像部１０１が、用紙Ｐ２の方向に進んだ反射光Ｌ３’によって照らされた用紙Ｐ２の所定の領域Ｒを撮像した様子を示す図である。

また、フィルタ２０２を水平線Ｈに対して角度がα３となるように傾けて配置した状態では、外部からの光Ｌ４はフィルタ２０２に反射し、反射光Ｌ４’として吸光シート２０１１の方向に進む。図５（ｂ）は、撮像部１０１が、吸光シート２０１１の方向に反射光Ｌ４’が進んだ場合の用紙Ｐ２の所定の領域Ｒを撮像した様子を示す図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）を比較すると、図５（ａ）に示した例では、用紙P２の所定の範囲Ｒは明るみを帯びているが、図５（ｂ）に示した例では、図５（ａ）に示した場合と比べて暗みを帯びていることがわかる。すなわち、用紙Ｐ２に対するフィルタ２０２からの反射光が、図５（ｂ）に示した例では図５（ａ）に示した例に比べて抑えられ、外光の反射光が用紙Ｐ２（利用者の指）に映り込むことが低減されている。

このように、光源２０１２から光を利用者の指に照射して指の静脈の情報を取得する生体認証装置１０００において、ガイド２０１が利用者の指が置かれる空間を形成し、その空間の横方向から入射する外光を遮り、吸収シート２０１１がガイド２０１の表面に配置され、その空間の上方から入射した外光の反射光を吸収し、フィルタ２０２がその空間の底部に配置され、その空間に入射した外光を吸収シート２０１１の方向に反射させる反射面を有し、撮像部１０１がフィルタ２０２の下に配置され、光源２０１２から照射された光を受けた利用者の指の静脈を撮像するので、利用者の指に対する外光の映り込みを低減し、認証精度の低下を防止することができる。

なお、本実施の形態においては、フィルタ２０２は、上述した式の条件を満たすような角度αだけ傾けて配置されるものとして説明した。しかし、ｔａｎαの値がｗ／ｈの値に比べて小さい値（α’）となる（すなわち、ｔａｎα＜ｗ／ｈ）ようにフィルタ２０２を配置することも可能である。

しかし、図６に示すように、指Ｆとガイド２０１との隙間からフィルタ２０２に対して入射した光Ｌ１がフィルタ２０２に反射し、吸光シート２０１１の向きではなく指Ｆの向きに進む反射光Ｌ１’が生じ、指Ｆのある部分（図６で示した範囲Ｗ）に反射光Ｌ１’が照射され、光源２０１２から照射された光と干渉したり、反射光Ｌ１’が指Ｆに映り込んでしまう。したがって、効果的に映り込みを低減させるためには、上述した条件を満たすようにフィルタ２０２を配置することが望ましい。

また、上述した条件を満たす場合であっても、ｔａｎαの値がｗ／ｈの値に比べて非常に大きい値（α”）となるようにフィルタ２０２を配置した場合、図７に示すように、吸光シート２０２の縦方向の幅が必要となるため、ガイド２０１の高さもまた、吸光シート２０２の幅に合わせて必要となる。その結果、生体認証装置１０００全体の高さが高くなり、生体認証装置１０００の薄型化が困難になってしまう。したがって、上述した条件を満たす場合であっても、上述した式に示した両辺の値が互いに等しくなるような角度αに傾けてフィルタ２０２を配置することが望ましい。

さらに、上述した実施の形態においては、フィルタ２０２は、上述した条件を満たす位置に固定せず、生体認証装置１０００の利用者の指Ｆの太さに応じて角度αの値を変化させることとしてもよい。すなわち、フィルタ２０２とガイド２０１とを接合するようなヒンジ等を設け、フィルタ２０２が、ヒンジ等を軸として時計回りまたは反時計回りに回動可能とすることによって、利用者の指Ｆの太さに応じて、角度αを調整することとしてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、ガイド２０１の内側の略一面に吸光シート２０１１を設け、指Ｆとガイド２０１との隙間から平板状のフィルタ２０２に対して入射した光Ｌ１およびＬ２が吸光シート２０１１に反射するように傾けて配置することとした。

しかし、ガイド２０１の間の中央部分を頂点とした角柱型（例えば、三角柱型）のフィルタ２１２を配置することとしてもよい。図８は、図２に示したフィルタ２０２の形状を三角柱型としたフィルタ２１２を配置した場合における指置き部４００と本体部１００の例を示す図である。

図８に示すように、ガイド２０１の間の中心線Ｃと頂点の位置とが重なるようにフィルタ２１２が配置され、ガイド２０１の両方に、吸光シート２０１１と光源２０１２が配置されている点を除いて、これら以外の各部は、図２に示した指置き部２００と同様の構成となっている。

具体的には、図９に示すように、フィルタ２２１と水平線Ｈとのなす角をαとして中心線Ｃを頂点とする三角柱型のフィルタ２１２を配置する。この場合、指Ｆとガイド２０１との隙間からフィルタ２１２に対して入射した光Ｌ５、Ｌ６のそれぞれは、フィルタ２２１（三角柱の上側の２つの面）によって反射される。そして、反射光Ｌ５’、Ｌ６’は、ガイド２０１２の内側の略一面に配置されたそれぞれの吸収シート２０１１に吸収されることとなる。

この場合、図２に示した平板状のフィルタ２０２の場合に比べて、高さｈの高さを半分にすることができる。したがって、ガイド２０１の高さも、図２に示した場合に比べて半分の高さとなるため、生体認証装置１０００を薄型化することができる。

なお、生体認証装置１０００の利用者の中には、指を置く際に、誤って指紋による認証の場合と同様に指をフィルタに押し付けてしまう場合も考えられる。この場合、フィルタとして三角柱型のフィルタ２１２が配置されていれば、利用者の指がフィルタ２１２の中心線（フィルタ２０２の頂点部分）に触れることとなる。その結果、指に対して違和感を与え、認証方法が指紋認証ではなく指の静脈によって認証するものである旨の注意を喚起することもできる。

さらに、図９に示した例では、三角柱型のフィルタ２１２を配置することとしたが、例えば、図１０に示すように、多角形型のフィルタ２２２を配置することとしてもよい。この場合、多角形の上底（上面）に隣接する面によって外光が反射し、その反射光が、吸光シート２０１１が配置された方向に進むこととなる。

図９に示したような三角型のフィルタ２１２を配置した場合、撮像部１０１が撮像した画像に、上述した中心線（互いに隣接する面の境界線）が映り込んでしまう場合がある。しかし、図１０に示したような多角形型のフィルタ２２２を配置した場合、そのような映り込みを防止しつつ、生体認証装置を薄型化することができる。この場合、上述した映り込みを防止するため、多角形の上底（上面）の幅は、撮像部１０１のレンズの幅と同等以上にすることが好ましい。

また、上述した三角型や角型ではなく、半楕円形状のフィルタ２３２を配置することとしてもよい。図１１は、半楕円形状のフィルタ２３２を配置した場合の例を示す図である。図１１に示すように、指Ｆとガイド２０１との隙間からフィルタ２３２に対して入射した光Ｌ７、Ｌ８のそれぞれは、フィルタ２３２によって反射され、その反射光Ｌ７’、Ｌ８’は、ガイド２０１２の内側の略一面に配置されたそれぞれの吸光シート２０１１に吸収されることとなる。

なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１０００…生体認証装置、１００…本体部、１０１…撮像部、１０２…制御ユニット、２００…指置き部、２０１…ガイド、２０２…フィルタ、２０１１…吸光シート、２０１２…光源、３００…接続部。

Claims

光源から光を利用者の指に照射して指の静脈の情報を取得する生体認証装置であって、
前記利用者の指が置かれる空間を形成し、前記空間の横方向から入射する外光を遮るガイドと、
前記ガイドの表面に配置され、前記空間の上方から入射した外光の反射光を吸収する吸収体と、
前記空間の底部に配置され、前記空間に入射した外光を前記吸収体の方向に反射させる反射面を有するフィルタと、
前記フィルタの下に配置され、前記光源から照射された前記光を受けた前記利用者の指の静脈を撮像する撮像部と、
を備えることを特徴とする生体認証装置。
前記フィルタは平板状であって、前記吸収体の方向に傾けられて配置され、
前記フィルタが傾けられる角度（α）は、前記フィルタと前記ガイドとが接する部分から前記ガイドの上端までの高さ（ｈ）と、前記空間の幅（ｗ）とに基づいて、

であらわされる範囲である、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
前記フィルタは角柱型であり、前記フィルタの少なくとも２つの面が、前記空間に入射した外光の反射光が前記吸収体の方向に反射させるように傾斜している、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体認証装置。
前記フィルタは半楕円型である、ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
前記光源は、前記ガイドの内側の側面に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体認証装置。