個人認証装置及び方法
【課題】本発明の目的は、ドアノブなどのグリップを握る自然な動作の中で指静脈パターンを鮮明に撮影し、利便性に優れ高精度な個人認証を実現することである。
【解決手段】上記の目的を達成するために、指の掌側から光を照射するように設置された光源と、指の血管画像を撮像する撮像部と、画像から血管の特徴抽出と予め記憶された特徴照合を行う画像演算部とを設ける。撮像部は指の甲側から指の透過光の撮像を行う。
【解決手段】上記の目的を達成するために、指の掌側から光を照射するように設置された光源と、指の血管画像を撮像する撮像部と、画像から血管の特徴抽出と予め記憶された特徴照合を行う画像演算部とを設ける。撮像部は指の甲側から指の透過光の撮像を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の血管パターンを利用して個人を識別する装置および方法に関する。特に指の血管を用いた生態認証に関わる。
【背景技術】
【０００２】
個人の所有物や情報に対するセキュリティ技術が重要視される中、利便性、機密性に優れた個人認証技術として、人間の生体情報を用いたバイオメトリクス認証が注目されている。従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手のひらや手の甲の静脈、指静脈を利用したものなどが考案されている。特に、指静脈を利用した認証技術は指を装置に差し出すだけで認証ができ心理的抵抗感が低く、また生体の内部情報を利用しているため耐偽造性に優れるという特徴を持つ。
【０００３】
指静脈を利用した認証は次のように実現される。指に赤外光を照射すると、光は指内部で散乱した後、外部へ放射していく。このとき、血液中のヘモグロビンは周囲組織と比較して赤外光をより吸収するため、指の腹側を透過した光を撮像すると、指の腹側の皮下に分布する血管、すなわち指静脈が暗い影のパターンとなって可視化される。この画像から指静脈パターンの特徴データを事前に登録しておき、提示された指の画像から得た指静脈パターンの特徴データとの相関を求めることで登録者か否かを判定し、個人認証を行う。
生体認証はこれまでに入退室管理や勤怠管理、PCログイン、ATM装置などに適用されている。これらの多くの場合では、認証端末は認証を必要とする装置付近に別途設置されている、あるいは別モジュールとして埋め込まれており、本来実施したい操作の前に認証処理を完了させる必要があった。特に入退室管理では、ATMやPCなどもともと一定の入力操作が必要となる適用分野とは異なり、扉を開けるという直感的な操作の他に認証処理という別の動作が含まれる点において、利便性が低下している。
例えば、ドアの取っ手部に指静脈認証装置を設置し、取ってを握った状態で認証を行う方法がある（例えば特許文献１参照）。また赤外線発光LEDを備えた把持部を握りこむことにより、手の甲側の静脈パターンを撮影し、認証を実施する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８４５０７号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００３−２４２４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記取って部に認証装置を設ける従来の技術においては、ドアノブを握りこむ際に指の掌側の皮がたるみ、それに伴って掌側の指静脈が変形を起こすため、安定して認証することが難しかった。さらに指が屈曲することで関節部分の指静脈が撮影できず、個人を特定するための情報量が減少し認識率の低下の原因となっていた。また、手の甲側の静脈パターンを撮影する上記従来技術に関しては、ドアノブの上部に撮像部を設ける必要があった。従って扉にはドアノブの他に凸状の構造物が必要となり、装置の小型化が難しかった。
本発明は、ドアノブなどのグリップを握る自然な動作の中で指静脈パターンを鮮明に撮影することで、利便性に優れ高精度な個人認証を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願で開示する代表的な発明の概要は以下の通りである。
手で握りこむ曲率を有するグリップ部と、グリップ部内に設置される指を掌側から照射する光源と、指を透過した上記光源からの光を撮像する撮像部と、撮像画像から血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有する個人認証装置。特に撮像部は上記グリップ部に設置された指を介して上記光源と対向する位置に設置され、上記設置された指の甲側を撮像する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、扉を開ける際にグリップを握り込むという自然な動作の流れの中で、高セキュリティな個人認証を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を実現するためのシステム構成の概略図である。利用者は認証時に指１を指静脈パターンの入力装置２に提示する。このとき光源３より指１に対して光が照射される。光は指１の内部で散乱し、指１を透過して掌側から出てきた光が撮像装置４によって撮影される。光は撮像装置４により電気信号に変換され、画像入力手段１８を介し画像としてコンピュータ１０に取り込まれる。取り込まれた画像は一度メモリ１２に蓄えられる。そして、事前に登録されている指静脈画像を記憶装置１４よりインターフェイス１３を介してメモリ１２に格納し、メモリ１２に格納されたプログラムによりＣＰＵ１１は登録画像と入力された画像との照合を行う。尚、照合処理はＩＣカードのようなデバイス内部に組み込まれたＣＰＵやメモリ、記憶装置を用いて実施されても良い。この場合はコンピュータ１０にＩＣカードリーダのインターフェイスが備えられており、ＩＣカード内に入力画像が取り込まれ、カード内部で照合処理が実施される。このとき、利用者は情報入力装置１６を利用して、ID番号や暗証番号など個人を識別する情報を入力してもよい。この場合、その情報に対応付けられた登録画像だけがメモリ１２に取り込まれ、処理されることで照合時間の短縮と、誤認識の低減を図ることが可能となる。照合処理では比較する２枚の画像間の相関の値を算出し、その値に応じて登録されている画像と一致するかを判定する。この結果に応じて個人を認証し、正しく認証された場合は該認証システムの制御対象に対して認証時の処理を行う。その際、認証結果を情報表示部１５あるいはスピーカ１７に提示しても良い。
【００１０】
本システム構成例において、光源３と撮像装置４は一体となって入力装置２として提供されるが、コンピュータ１０、画像入力手段１８は入力装置２と一体化する必要は無く、別々に提供されても良い。セキュリティ上からは、通信路の傍受を防ぐために全装置を一体化することが望ましい。また、表示手段１５、入力手段１６、スピーカ１７の設置は任意であり、またメモリ１２が不揮発性で十分な容量を持つ場合は記憶装置１４の代わりに用いることができるため、記憶装置１４の設置は不要となる。
【００１１】
図２は、グリップを握ることで個人認証が実行されるグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップ２２の中には光源設置用の穴２８が開いており、その中に光源３が設置されている。なおこの光源設置用の穴２８にアクリル板のような赤外に対して透明な素材を備え、光源３を保護していてもよい。グリップ２２はグリップ支持部２４に取り付けられており、グリップ支持部２４の中には光源３に対向させた状態で撮像装置４が設置されている。通常グリップ支持部はドア等、取っ手を設置する対象物に埋め込まれている。光源３から発光した光は赤外透過フィルタ２６を通じて撮像装置４に到達する。光源３は赤外光を発光するLED、ハロゲンランプ、レーザなどを用いることができる。また撮像装置４は赤外に感度を持つCCDカメラ、CMOSカメラなどを用いることができる。赤外透過フィルタ２６は赤外線の波長の光のみを透過させ、不要な外光を遮断する効果がある。
【００１２】
本装置は利用者が握り込む動作を行うことで指静脈パターンを撮影し、登録パターンと比較を行うことで個人認証が実施できる。特に本発明においては、グリップ２２の握り込みが自然な動作の中で行われるところ、例えば入退室管理を必要とする扉のドアノブなどに適用することで、認証のための特別な操作が不要となり、利用者の利便性を高めることができる。その場合はグリップ２２をドアノブとして扉に設置し、ドアノブに光源３を、ドア本体に撮像装置４を設置することで実現できる。また拳銃や電動のこぎりなどのように握りこんだ状態で使用する装置への設置であれば、装置を作動させるためのグリップ部に光源３を、装置本体に撮像装置４を設置することで、利用者の本人確認と同時に装置を作動することができる。なお、本装置を単体で設置し、入退室管理、PCログイン、ATMなど、個人認証の必要な様々な場面で利用することもできる。
【００１３】
本構成では、赤外光源３と撮像装置４を対向する位置に設置し、グリップ２２とグリップ支持部２４との間にある空間に挿入される指の透過画像を撮影している。通常、上記グリップとグリップ支持部との間に挿入されるのは指の部分であり、手の甲等の部分を用いるに比して指の静脈を用いて本願構成はユーザにとって無理のない動作にて実現される。よって、従来のドアノブのインターフェイスからほとんど変更を加えることなく認証装置を構成することが可能となる。この点、透過光を用いる構成においては、撮像装置に透過光が照射される位置に光源設置の必要がある。よって、手の甲を撮像対象とする場合には撮影部設置のためにグリップ支持部から突き出たの構造物が必要となることも考えられ従来のインターフェイスを改良する必要が生じうる。
【００１４】
また、撮像装置４はグリップ２２側ではなく、グリップ支持部２４側に存在する。グリップ２２側に撮像装置４を、グリップ支持部２４側に光源３を設ける構成とした場合、グリップ２２を握ると掌側の指静脈パターンが撮影されることになる。しかしながら、グリップ２２を握りこむ際に掌側に指が曲がるため、関節部分の指静脈が指の内側に隠れてしまう。さらにグリップ２２を握る際にグリップに指が押し付けられるために掌側の指表面に圧力がかかり静脈パターンが消えてしまう。これらの理由により、個人を識別する情報が減少するため認識率が低下する。一方、本構成のようにグリップ支持部２４側に撮像装置４を設置すると、手の甲側の指静脈パターンを撮影することになる。指の甲側においては、ドアノブ２２を握りこんでいる状態では指甲側表皮のしわが伸びるため血管が相対的に表面に近い位置に現れ、さらにグリップ時に圧迫されないという理由により静脈パターンが鮮明に撮影でき、高い認識率で個人認証が実現できる。
【００１５】
ドアノブ２２を握りこまずに、指を伸ばした状態では指の甲側の皮は厚いままとなっている。よって、光源３から照射される透過光を撮影しても、皮のたるみに遮られて透過率が低下するため手の甲側の指静脈パターンは全体的に暗く映る。このことは血管パターン抽出の精度低下につながりうる。従って、手がグリップ２２を握りこんだタイミングで撮影を行うことが望ましい。更に、グリップ２２は握りこんだ際に指がある程度屈曲する程度の太さ、曲率を有することが適当であり、また握りやすい形状とすることで操作性を高めることができる。
【００１６】
図３は、図２で示した認証装置のグリップを利用者が握りこんだ状態を示している。図３(a)は装置の側面から見た図、図３(b)は上面から見た図、図３(c)は撮像装置４の位置から光源３の方向を見た図である。以下、認証処理手順の一実施例について、図２２に示す処理フローに沿って説明する。はじめに、メモリや光源などのデバイスの初期化処理を実施する(S422)。次に、グリップ２２が握りこまれたかどうかを判定する(S424)。この状態の検知は、光源３をわずかに点灯させ、その映像を撮像装置４によって常に監視し、その光が遮蔽された状態を検知することで可能である。又、別途握りこみを検出するスイッチを設置してもよい。前者の方法では部品点数を削減でき、また後者は消費電力を抑える効果がある。
【００１７】
指１の提示が検知されると、最も鮮明な画像が得られるように光源３の光量が調整される(S426)。そして手の甲側の指静脈画像を獲得する(S428)。図３(d)はその状態で得られる指の赤外画像４４を示している。赤外線が指１の掌側から照射され、指１を透過し、手の甲側の指表面を通って撮像装置４に到達する。このとき指１の手の甲側の皮下に存在する静脈が赤外光を遮ることで、その静脈パターン４６が鮮明に映し出される。手の甲側の指静脈パターンは、指先から第一関節までの領域、第一関節から第二関節までの領域、第二関節から第三関節までの領域に分類できる。本実施例では、握り込みの角度によって撮影される領域が変わる。特に、指の第一関節と第二関節との間にある手の甲側の指静脈は、血管パターンが複雑であると共に表面に生えている毛が比較的少ないことなどから、個人を特定するのに最も適した撮影部位であり、撮像装置４は利用者がグリップ２２を自然に握ったときその部分が主に撮影できるように設置させる構造とすることが望ましい。
【００１８】
次に、指の輪郭を検出する(S430)。検出方法としては、画像のエッジを強調する手法、エッジ部分を追跡する方法などがある。
【００１９】
輪郭検出の後、平行方向または平面内の回転方向の向き補正を実施する(S432)。輪郭情報から指の長手方向の向きを推定し、その角度が一定になるように画像を回転する方法などがある。
次に、血管パターンの抽出処理を実施する(S434)。この手法として、線分を強調するエッジ強調フィルタやマッチドフィルタを用いる方法、線成分を追跡することで線パターンを抽出する方法、画像の断面プロファイルにおける輝度値の局所的な窪み位置を抽出する方法などを用いることができる。
【００２０】
その後、抽出あるいは強調した血管パターンから特徴量を抽出する(S436)。特徴量として、画像そのものを特徴量とする方法、分岐点や端点を検出する方法などを用いることができる。
【００２１】
最後に、装置に登録されている特徴データと入力された特徴データとを比較照合する(S438)。画像そのものを特徴量としている場合では、画像同士を重ね合わせ、画素値同士の比較を実施して一致率を計算する。分岐点や端点を特徴量としている場合はそれらの位置、個数、分岐線の角度、相対的な距離などの情報を比較することで一致率を算出する。ここで得られた一致率によって、同一パターンであるか別パターンであるかを判定する(S440)。その閾値Thは事前に統計的に算出しておくことが可能である。この閾値よりも高い一致率となった場合は登録者と判定し(S442)、低い場合は登録されていない指が提示されたとみなし認証を拒否する(S444)。
【００２２】
図４は、グリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップ６４に指の位置合わせ用の溝又は窪み６２があり、溝６２の中央位置に光源３が設置されている。撮像装置４は溝６２の位置を撮影できるような位置に設置されている。本構成では、利用者がグリップ６４を握る場合に溝６２に認証の対象となる指を置くことを想定する。特に図４の形態においては溝が中心よりも左側によった位置に設けられておりグリップ６４を右手で自然に握りこむと人差し指が溝６２に入り、当該指の甲側の血管パターンを撮影する場合に適している。この溝６２は指の横方向の位置ずれを抑制する効果を有し、指の位置が毎回安定して決まるため認証精度が高まり、また利用者に対して指の提示位置が確認しやすくなるため操作性を向上させることができる。また、光源３は溝６２の中心に位置するため、指の提示の際に指が溝６２に密着すると、光源３が完全に指に覆われる。そのため発光した光はすべて指を透過することになる。これにより光の照射効率が高まり、かつ透過画像のコントラストを低下させる原因となる光漏れを小さく抑えることができる。
【００２３】
図５は、別のグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図５(a)に示すように、本実施例ではグリップ８２に溝６２が複数、この場合4本分の指の溝が備えられており、それぞれの溝６２に対して光源３が設置されている。本実施例では撮像装置４はすべての溝６２を一度に撮影できる位置に備えられている。ただし画角の関係上すべてを撮影することが出来ない場合等においては、複数の撮像装置を設置しても良い。
【００２４】
このような形状として、一度により多くの血管パターン情報を獲得すれば、より認識率が向上する。但し、すべての溝に入れられた指を認証に用いる必要は無く、予め利用者毎に利用する指および本数を登録しておくことも可能である。更には、たとえば指を怪我している場合等においても、複数の指を撮像してその指を除外して認証を行うようにするもできる。また溝６２が１つの場合では左右の手によって握りにくくなる場合があるが、複数の溝に指を置くようにすることで両手どちらでも同様に認証でき、利き手によらないインターフェイスを提供することができる。
【００２５】
図５(b)に４本の指が溝に入った状態で握り込まれたときの指静脈画像の一例を示す。それぞれの指を照射する光源３は独立に制御され、指の太さに対して最適な光量を照射する。それぞれの指１は独立に輪郭抽出され、特徴抽出される。提示された指１のすべてのパターンが登録されたパターンと一致すると、登録された人物とみなされ認証処理が完了する。このとき、すべての指の一致ではなく、４本中１本、２本または３本の一致で認証されたものとみなしても良い。これにより、本人拒否と他人受入の誤認識率が調整でき、使用する場面におけるセキュリティレベルに合わせた運用が可能となる。
【００２６】
本実施例では４つの溝６２を備えているが、２つ以上の複数の溝６２を備えていれば図４記載の構成に比してより多くの血管パターンの情報が得られるという効果が得られる。
【００２７】
図６は、更に別のグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。本実施例では、図６(a)に示すように指の位置合わせ用の棒１０２によって指を入れる空間が２つに分割されている。図６(b)は利用者が実際にグリップ１０４を握っている様子を示している。指の位置合わせ用の棒１０２で仕切られた左側の空間に右手の人差し指を挿入し、この棒１０２を人差し指と中指の間に挟みこむ。このとき、この棒１０２によって手の横方向の位置が固定される。さらに、人差し指と中指の付け根に指の位置合わせ用の棒１０２が接触するまで深く握りこむことにより、グリップ１０４を握りこむ回転角度方向の位置が固定される。これにより、利用者は触覚的に握り位置を把握することができ、安定した認証が可能となる。
【００２８】
本実施例では、指の位置合わせ用の棒１０２の位置が左寄りに設置され、かつ左側に光源３と撮像装置４とが設置されている。この場合は右手の人差し指を撮影するに適した光学系となっているが、指の位置合わせ用の棒１０２の位置を中央付近に設置してもよい。この場合は利用者が指の位置合わせ用の棒１０２を任意の指の間に挟みこむことができるため利便性が向上する。また光源３と撮像装置４とを複数設置しても良く、この場合は獲得するパターンの量が増えるため認証精度を向上することができる。
【００２９】
図７は、光源を指の長手方向に複数配置したグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図７(a)はグリップ側面を、図７(b)は撮像装置４から光源３の方向を見た図である。グリップ１２２に複数の光源を指の長手方向に配置することで、指１が満遍なく照らされ、指全体に分布する甲側の指静脈パターンが鮮明に撮影できる。このとき、光源設置用の穴２８が指１の幅より広いと光漏れが生じ、指の輪郭周辺が漏れ光により飽和する、あるいは漏れ光が撮影したい指の甲側の表面に反射して画像のコントラストが低下するため、光源設置用の穴２８は指１の幅より狭くなるように配置することが鮮明な映像の撮影のために望ましい。
【００３０】
図８は、指先の位置決め用の窪みを有するグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップの断面が単に円形状となっている場合、指の握りこむ深さに変動が生じ、グリップの中心軸に対して同心円方向に撮像部位がずれる。これにより登録パターンと撮影パターンとが異なり、認識率が低下する。そこで、グリップを握りこんだときの回転方向の位置ずれを防止するために、グリップ１４４に指先の位置決め用の窪み１４２を設ける。窪み１４２の形状として、グリップを握る際に指先が該窪みの中心に到達するまでの構造は、指先が自然に入り込むようになだらかな曲線を有し、該窪みの中心より先側は、指先が突き当たって停止するように急峻な構造となっている。つまりグリップ部の中心軸に対しての法線方向距離を一部、他の部分に比較して長くする。このように、グリップの曲率を一部変化させることで、指を挿入すべき深さを明示する。窪みに指先が入るように握りこむことで、回転方向の位置ずれが生じず、安定した認証を実施することが可能となる。窪み１４２の深さは、爪が当たらないよう指の厚みに対して若干浅くすることが望ましい。これにより、爪が窪み１４２を形成する壁面に当たらず、爪の長さの変動の影響が受けにくくなる。又、特に血管パターンが複雑で情報量の多い第一関節と第二関節との間を撮像できるような位置に窪みを設けることが望ましい。また、窪みの代わりに、指の厚さに対し若干低い高さの突起状の構造物を備えてもよく、この場合はグリップを握る際に指先がその突起に突き当たるように握りこむことで回転方向の位置が固定できる。
【００３１】
図９は、撮像装置がグリップに対し下方に設置されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。本装置を屋外で使用する場合、太陽光などの外光が撮像装置に入射するとその影響が認証精度に大きな影響を与える。そのため撮像装置４ができるだけ遮光された状態で使用されることが望ましい。例えば図３の（ａ）に開示するような形状とすると、グリップ２２とグリップ支持部２４との間にある手４２を入れる空間から外光が入り込む可能性がある。そこで、本実施例においては撮像装置４をグリップ１４４もしくはグリップ１４４にかけられた手４２によって覆える様な構成とする。撮像装置４をグリップ１４４の中心軸に対して下方に設置し、グリップ１４４の中心方向を撮影する向きに傾けて設置する。この状態で手４２を挿入すると、斜め上方から直接撮像装置４に到達する外光の光路が完全に遮られる。これにより、上方から斜めに入り込む外光の影響を弱めることができる。ただし装置内部を反射しながら撮像装置４に到達する光路は残されるが、内部表面に赤外光反射防止材１６２を付けることでその影響を抑えることができる。
【００３２】
尚、直接の外光を防止するという点においては、光源を上記グリップ部の中心軸よりも上方に下向きに設置することも可能である。但し、この場合には手の甲を反射した光が入射する可能性を考慮する必要がある。
図１０はグリップを手前に引くことで認証が開始されるグリップ型指静脈認証装置の一実施例である。図１０(a)に示すように、グリップ２２とグリップ支持部２４とが結合している部分に、グリップ接合部１８２があり、接合部１８２の上部には導体１８４が取り付けられ、また接合部１８２の周りにはばねなどの伸縮部材１８６が取り付けられている。また接合部１８２の近くには電気的なスイッチの役割を果たす接点１８８が設置されている。通常、認証装置はスリープ状態に入っており、光源３の光は完全に消灯状態となり、撮像装置４による撮像も行われない。図８(b)に示すように、利用者がグリップ２２を握り、グリップ２２を手前側に引いて扉を開く動作を開始すると、導体１８４と接点１８８とが接合し、導通状態となる。このタイミングを認証処理部１０が検知し、血管パターン抽出のための画像取得のために光源３を点灯させると同時に撮像装置４による撮影が行われる。グリップ２２から手が離されると、伸縮部材１８６の力により導体１８４と接点１８８とが離れ、非導通状態となり、認証装置は再度スリープ状態に入る。
【００３３】
このように、扉を開く動作と連動させて認証処理を実行することにより、光源３の点灯時間や、指検知処理、画像処理を実施する時間を限定できる。これにより、電力の消費量を小さく抑えることができる。又、グリップ２２を引く瞬間は指１が所定位置に設置されていることが想定されるため、安定した認証が実現できる。又、上記したようにグリップ部を引く時には手でグリップ部を握っていることが明からであるために手の甲側にある指の表皮のしわが伸ばされており、静脈検出に好ましい態様となっていることが見込まれる。
【００３４】
なお、導体１８４と接点１８８とで実現しているスイッチに代えてグリップ２２そのものに押しボタンスイッチや圧力センサなどを設置し、扉を引く力、あるいは握力を検知することで実現しても良い。またサムラッチタイプのグリップや握り玉タイプのグリップの場合でも同様、サムラッチを親指で押し下げること、あるいは握り玉をひねったことを認証処理部１０が検知し、このタイミングで認証処理を開始してもよい。
【００３５】
図１１は、自動車のドアノブに設置されたグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。利用者が自動車２０２の扉２０４に設置されたグリップ２２を握りこむと、認証処理が実行され、撮影された指静脈パターンが認証システムに登録されている場合は、自動車の扉２０４の鍵が開錠される。このとき、扉２０４を開く動作をサポートするために、ドアのラッチを自動的に外しても良く、また電動ドアと連動して扉２０４を自動的に開いても良い。これにより、スライドドアなど比較的開くのに力が要るようなドアであっても殆ど力を加えることなく扉を開くことが可能となる。
また、予めシート２０６やルームミラー２０８、サイドミラー２１０などの位置、角度など運転者によって調節が必要となる部分の情報を登録者ごとに設定しておく。そして、ドアノブによる認証が完了した際に、シート２０６の位置や背もたれの角度、ルームミラー２０８やサイドミラー２１０の角度などの設定を読み出して自動的に調整するようにしても良い。そのほかのカスタマイズ項目としては、カーナビ設定情報、エアコン温度、カーオーディオ設定などもある。運転者が座席についてから設定するのに比べて、利用者は手動で設定する手間が省け、更に調整完了の時間が大幅に短縮できるために利便性が向上する。
【００３６】
図１２は、自動車に設置されたグリップ型指静脈認証装置における登録フローの一実施例である。
自動車を購入した時点での初期状態は未登録状態（S222）となっており、認証装置には指静脈パターンの登録データが入っていない。初めにデータを登録する場合は、マスターキーなど自動車の所有者のみが持つ所有物を用いる必要がある。これにより、任意の人がデータを登録してしまうことを防ぐことができる。マスターキーは、たとえばイモビライザーで用いられているような機器の真性確認手段を用いて、偽造されたキーではないことが確認された場合のみ利用できるようにしてもよい。マスターキーを自動車内のキーシリンダに挿し、さらに車内の任意の場所に設置された登録スイッチをONにすることで、オーナ登録状態（S224）に切り替わる。このモードでは、自動車のオーナの指静脈を登録することができる。マスターキーがない場合、オーナーの登録や削除などのデータ変更はできない。登録は自動車のドアノブを実際に何度か握り、上記説明した認証時と同じように指を撮像して血管パターンを得ることで完了する。このとき、カーナビや自動車内部の表示装置などの入出力インターフェイスを利用して登録操作や登録状況の表示を実施しても良い。オーナ登録が完了すると、登録者が認証処理をして初めて扉の鍵を開けることができる、認証処理状態（S226）に遷移する。
【００３７】
自動車を運転する人がオーナに限定される場合は上記の登録作業のみで自動車を利用することになる。しかし複数の人が自動車を利用する場合は、一般ユーザとして追加登録を可能とする。追加登録する場合は、例えばオーナの指静脈認証処理を実施し認証処理がOKと判定された上で登録スイッチをONにすることで一般ユーザ登録状態（S228）に切り替えを可能とする。これによりオーナの管理のもと運転者の追加登録が可能となる。ただし、装置のメモリ容量の制限や認識率の低下を防ぐため、事前に定められた一般ユーザ登録人数限界Nを超えて登録することはできない。登録が完了すると、一般ユーザ登録完了状態（S230）に遷移し、登録人数のカウンタを１つ増やし、自動的に認証処理状態に戻る。
一般ユーザの登録を削除する場合は、オーナの指静脈による個人認証を実施した上で、車内の任意の場所に設置されている登録削除スイッチをONにする。この操作により、一般ユーザ削除状態（S232）に遷移する。どの一般ユーザを削除するかを選択するために、カーナビなどの入出力インターフェイスを用いても良く、ユーザ番号を表すスイッチを車内の任意の場所に設置しておき、そのスイッチを押下しても良い。この操作により、一般ユーザ削除完了状態（S234）に遷移し、登録人数のカウンタが一つ減らされ、自動的に認証処理状態に遷移する。
【００３８】
また、オーナの登録を削除する場合は、マスターキーを使い、前記登録削除スイッチをONにする。この操作により、オーナ登録削除状態（S236）に遷移し、オーナの登録データが抹消され、その後未登録状態に遷移する。ただし、このオーナ登録削除状態に遷移する際、オーナの個人認証を実施し、認証OKの場合だけ削除状態に移行するようにしても良い。これにより、オーナ本人がその場にいるときだけ登録削除をすることができ、部外者による悪意のある登録削除を防ぐことができる。
【００３９】
上記のユーザ登録の完了後は、必ず自動的に通常の認証モードに遷移することになる。これにより、登録モードから認証処理モードへの切り替え忘れを防止することができ、部外者による悪意のあるデータ登録を防ぐことができる。また、登録モードの状態では自動車を始動することができない。これにより登録作業中に自動車が盗難されてしまうことを防止できる。
【００４０】
指静脈パターンデータを登録すると同時に、自動車内のカスタマイズ登録をしてもよい。カスタマイズ項目は前述のように、シート位置、ミラー角度、カーナビ設定情報、エアコン温度、カーオーディオ設定などを含み、これらを個人の嗜好に合わせて設定する。
【００４１】
なお、自動車のエンジンの始動は、従来のようなキーを用いた方法の他に、車内に設置されたエンジン始動ボタンの押下により始動してもよい。この場合はキーなどの携帯物が不要で、利便性を向上することができる。より高いセキュリティを保つために、エンジン始動ボタンに指静脈認証などの生体認証機能を具備しても良い。その場合はエンジン始動ボタン押下時に生体認証を実施し、登録者以外ではエンジンを始動できないようにできる。このとき扉を開けた登録者とエンジン始動ボタンを押した登録者が一致した場合だけエンジンを始動させることが出来るようにしても良い。また、エンジン始動ボタンに生体認証機能がない場合は、自動車の扉が開いたまま一定時間経過したときにエンジン始動ボタンを無効にしてもよい。これにより、利用者が扉を開ける操作をした後に、扉を開けたまま自動車から離れた場合の防犯対策となる。
【００４２】
図１３はレバーハンドル型のドアノブを握りこむことで個人認証が実現できるグリップ型の指静脈認証装置の一構成例を示している。図１３(a)に示すように、扉２４２に設置されているレバーハンドル２４４の中には光源３が組み込まれ、扉２４２の中には光源３に対向する向きに撮像装置４が設置されている。図１３(b)に示すように、利用者がレバーハンドル２４４を握り込むと、光源３から利用者の指に対して光が照射され、指静脈パターンの撮像と認証処理が開始される。登録された指静脈パターンと撮影された指静脈パターンとを照合し、もし登録者として認められた場合は、扉２４４に設置された電気錠２４６が開錠される。認証のための登録データの登録は、例えば、別途準備した登録用の鍵を扉２４２に設置された鍵穴２４８に鍵を挿した状態でレバーハンドル２４４を握ることにより実施することができる。あるいは扉２４２にテンキーなどの入力インターフェイスを取り付け、暗証番号の入力により登録モードに切り替えても良い。
【００４３】
なお、発光、撮影のタイミングは、前述のようにグリップの握り込みを検出するスイッチに基づいてもよく、レバーハンドル２４４を傾けたことを検知して実施しても良い。レバーハンドル２４４を傾けたときに認証を開始する場合は、実際の撮影を行う時点においてはすでにハンドル２４４はいくらか傾いていることが想定されるため、撮像装置４の設置位置をレバーハンドル２４４の傾き角に応じてずらして設置することにより、指をより確実に撮影することができる。
【００４４】
図１４は、握り玉タイプのドアノブに組み込んだグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。握り玉２６２（球状のノブ）には指の位置合わせ用の溝６２が形成されており、内部に光源３が設置されている。撮像装置４は握り玉２６２の溝６２が正面から撮影できる位置に設置されている。利用者が前記溝６２に指を提示するように握り玉２６２に手をかけると、指の甲側の指静脈パターンが撮像装置４により撮影され、認証が開始される。本実施例における発光と認証のタイミングは、握り玉２６２が回転したことを検知する、あるいは回転せずに引く、押すなどの動作を検知することにより実施することができる。これにより消費電力を抑える事が可能となる。
【００４５】
図１５は、サムラッチタイプのドアノブに組み込んだグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図１５(a)に示すように、サムラッチハンドル２８２の上部にサムラッチレバー２８４がある。また図１５(b)に示すようにサムラッチハンドル２８２の内部に光源３が設置されている。図１４，１５に示す実施例において登録処理、開錠の処理は図１３で開示したものを適応することができる。更に、サムラッチハンドル２８２の構造として、上記図４、図5、図6などで示した指の位置決め用の溝や棒を具備していてもよい。これにより、指の位置が安定するため認識率が向上する。
【００４６】
また、本実施例においてはサムラッチハンドル２８２の側面から外光が入る可能性がある。この外光による画質劣化を防ぐために、更に遮光用フード２８６を設置しても良い。このフードは、赤外光を透過・反射しない材質で作られており、外からの外光を遮断し、かつ内部における赤外光の反射が生じない。これにより側面からの外光による性能劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施例における発光と認証のタイミングは上述と同様に、サムラッチレバー２８４を親指により押し下げたことを検知する、あるいはサムラッチハンドル２８２を握ったことをセンサやスイッチなどにより検知することで実施できる。これにより消費電力を抑える事が可能となる。
【００４８】
図１６はサムラッチ型ドアノブと撮像装置とが一体化されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。この構成では、光源３と撮像装置４とがサムラッチハンドル２８２を構成する部材に既に組み込まれており、一つのモジュールとしてドアに取り付けるだけで認証装置を構成することが可能となる。例えば図１３等で示した例においては、撮像装置４はグリップ２２とは独立に設置する必要があり設置に際しての位置あわせ等が必要となる。この点図１６の構成によれば取り付けが容易となり設置コストを低下することが可能となる。この構成はサムラッチタイプのドアノブだけでなく、レバーハンドル、握り玉などの形状でも同様に適用することができる。
【００４９】
図１７は、カードを差し込むときに指の甲側の静脈パターンを撮影する認証装置の一構成例である。図１７(a)に示すように、扉２４２の設置されている壁面３２２に認証装置が設置されており、撮像装置４の上にはカード挿入口３２４がある。図１７(b)はその詳細な構造を示している。撮像装置４の隣には光源３が取り付けられており、カード３２６を持った状態の指１の甲側を照射することで指の甲側の静脈パターンを撮影する。ただし、光源３からの赤外光が撮像したい指表面に直接照射されると、指表面で反射した光が撮像装置４に到達するため、指内部の静脈ではなく指の表皮が撮像されてしまう。これを防止するために、撮像装置４と光源３との間には、遮光板３２８が設置されている。この遮光板３２８により、撮像する部位に直接光が当たらず、その光の多くは指の第一関節と第二関節に当たる。この光が指の内部で散乱を起こし、指のあらゆる方向に進行する。このとき、指の甲側の表皮を通過して外部に放射される光は、撮像部位に対して透過光となる。この光を撮像装置４により撮影すると、指の甲側の静脈パターンが獲得できる。
【００５０】
利用者が図１７(b)に示すような状態でカード３２６を持ち、そのままカード挿入口３２４にカード３２６を差し込むと、自然に指の甲側が壁面３２２に向く。このカードが挿入された状態を検知することで、手の甲側の指静脈パターンを撮影する。利用者はカード挿入口３２４にカードを入れる動作を通じて、指の位置決めが実施される。事前に登録された指静脈パターンとの比較により、登録者であれば扉２４２の鍵が開錠される。
【００５１】
本実施例ではカードそのものを携帯物として本人認証に使うことで、持ち物による認証に加え、カードを挿入した人の指静脈が登録されているか否かを併せて判定するため、より高いセキュリティが保たれる。この場合、カードではなく鍵を用いて鍵穴に挿入する動作を要求しても同等の効果が得られる。また、カード内に本人の指静脈パターンを格納しておき、提示された指静脈パターンと一致するか否かを判定してもよい。また、本実施例では扉２４２の横の壁面３２２に認証装置を設置しているが、扉２４２そのものに設置してもよい。
【００５２】
図１８は、グリップを握りこむ動作の経過における複数の指静脈パターンとの照合を行うグリップ型指静脈認証装置の説明図である。グリップを握りこむ際、撮像装置４には指先から順に爪、第一関節が撮影され、最終的に指の第一と第二関節との間の甲側の血管パターンが映し出される。このように、指はグリップの中心軸に対する回転方向に沿って時系列に提示される。図１８(a)、(b)、(c)は、利用者がグリップを握りこむ過程の手の状態を示しており、図１８(d)、(e)、(f)は、それぞれ握りこみ始めた状態から握り込みが完了した状態において時系列に撮影された指の甲側の静脈パターンの画像を表している。
【００５３】
グリップを握りこむ際、指先の位置が定まらず、握りこむ角度が認証ごとに変動する場合がある。そこで、静脈パターンの登録時に、利用者がグリップ２２を握り込み始めた時点から完全に握りこみが完了した状態までに撮影される指の赤外線画像４４を時系列に取り込み、各画像から血管パターンの特徴量を抽出し、それらのすべてまたは一部を登録しておく。
利用者が認証を実施するときは、グリップ２２を握り始めたときから握り込みが完了したときまでの連続画像から順次特徴抽出を実施し、登録された複数の特徴量と比較照合を実施する。最終的な握り込みの角度が登録時のものと異なっていた場合でも、その途中経過においては登録データとの一致率が高くなる。従って、登録した複数の登録データのうちの一部が認証された場合は、最終的な認証結果として登録者であると判定する。これにより、握りこみの角度変動に強い認証が実現できる。
【００５４】
図１９は、グリップの中心軸に対して同心円状に複数個の撮像装置が搭載されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。
グリップ支持部２４に撮像装置４が２つ設置されており、それぞれグリップ２２の中心軸に対して同心円状に並んでいる。それらに対向した向きに光源３が複数取り付けられている。このとき、利用者の指１の甲側の静脈パターンを複数の撮像装置４で撮影することになる。上部に付けられている撮像装置４は、指１の第二関節と指の付け根との間の指の甲側静脈を、下部の撮像装置４は指1の第一関節と第二関節との間の指の甲側静脈をそれぞれ撮影する。これにより、撮像装置４が１つだけ設置されているものに比べ、撮影するパターン量が増加し、より認識率を高めることができる。
【００５５】
認証の際は、それぞれ独立に照合処理を実施し、それぞれの一致度を評価しても良く、また、複数の撮像装置の撮影する領域に重なりがある場合は、獲得した指静脈パターンを合成して保持してもよい。前者の方法では上述した従来の指静脈認証のアルゴリズムをそのまま適応できる利点があり、後者の方法では手４２がグリップ２２の握り込む際の角度に変動があった場合でも、画像上では平行移動による位置補正で対応できるため、握り込みの角度変動に対してロバストな照合ができる。
【００５６】
図２０は、金庫にグリップ型指静脈認証装置を搭載した一構成例である。金庫の扉２４２に取り付けられたグリップ２２に、上述の通り認証装置を取り付ける。これにより、登録者以外の人物が金庫を開けることができなくなり、財産を守ることが可能となる。登録の方法としては、上述で示した鍵穴２４８に登録用の鍵を挿すことで登録モードに切り替える方法のほか、ダイヤル３８２を特定の番号に合わせた場合に登録モードに設定できるようにしてもよい。
【００５７】
金庫のように通常持ち運ばないものに対しては、本認証装置を金庫上部の取っ手３８４に適用し、認証が成功しない場合は床面３８６と金庫との接合部のロック３８８が外れずに、登録者以外が金庫を持ち出すことが出来ないような装置を構成することも可能となる。
【００５８】
図２１は、バイクのハンドルを握ることで個人認証が実現できるグリップ型指静脈認証装置の一構成例を示している。
【００５９】
図２１(a)に示すように、ハンドル４０２には突起４０４が設けられ、その中に光源３が設置されている。突起４０４はアクリル樹脂のような赤外に対して透明な素材で作られている。また突起４０４は光源３を支持するだけでなく、利用者がハンドル４０２を握る位置合わせの役割も果たす。またハンドル４０４を支えているハンドル支持部４０６の中には光源３に対向する向きに撮像装置４が設置されている。
【００６０】
図２１(b)に示すように、利用者はハンドル４０２を握る際に親指４０８の内側を突起４０４に合わせる。このとき光源３から利用者の親指４０８の掌側に光が照射され、親指４０８の手の甲側の指静脈パターンが撮像装置４により撮像される。その後、認証処理が実施され、登録パターンと一致した場合、利用者はバイクのエンジンを始動することができる。あるいはこの認証処理をハンドルロックの解除に用いることもできる。認証開始のタイミングは上述と同様、ハンドル４０２を握ったことをセンサ等により検知することで実施しても良い。
【００６１】
データの登録は、別途登録用の鍵を用意し、ハンドル４０２に設置された鍵穴２４８に鍵を挿した状態でハンドル４０２を握ることにより実施する。あるいはバイクにテンキーなどの入力インターフェイスを取り付け、暗証番号の入力により登録モードに切り替えても良い。
【００６２】
上記の実施例は、バイクのハンドル以外にも、自転車やエアロバイクなどのハンドルで利用することも可能である。特に、エアロバイクにおいては個人を特定することで
過去にマシンを利用した際の履歴情報を読み出し、利用者に提示するような機能を付けることも可能となる。
【００６３】
なお、上記の実施例では右手の親指の静脈を利用して認証を行っているが、同様の装置を左側のハンドルに設置し、両手の親指を用いて認証を行ってもよい。これにより、さらに高い精度の認証を行うことが可能となる。
【００６４】
尚、上記何れの実施例においても、認証のフローは 図２２で説明した流れを適応することができる。更に図４乃至図１０に開示するグリップの形状は物理的に可能な範囲で互いに組み合わせることができる。さらに、図１３以降に開示する別の形態の取って部にも組み合わせることが可能である。又、図１８記載の実施例も他のグリップ部うの形状に関する実施例と組み合わせ用いることも可能である。組み合わせて用いることで、より精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を実施する認証装置のシステム構成例。
【図２】グリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図３】グリップ型指静脈認証装置の使用例。
【図４】指の位置決め用の溝を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図５】複数の指の位置決め用の溝を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図６】指の位置決め用の棒を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図７】指の長手方向に並べられた光源を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図８】指先の位置決め用の窪みを備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図９】撮像装置をグリップに対し下方に設置したグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１０】グリップを引くと認証を開始するグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１１】自動車の扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１２】自動車に備えられた指静脈認証装置の登録処理フローの一例。
【図１３】レバーハンドル型の扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１４】握り玉グリップの扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１５】サムラッチグリップの扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１６】グリップ部と撮像装置とが一体化したグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１７】カード挿入時に指の甲側静脈を撮影する指静脈認証装置の一構成例。
【図１８】グリップを握る連続画像を登録するグリップ型指静脈認証装置の一処理例。
【図１９】複数の撮像装置を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２０】金庫に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２１】バイクのグリップに備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２２】グリップ型指静脈認証装置における認証処理フローの一例。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・指、２・・・撮像インターフェイス、３・・・光源、４・・・撮像装置、１０・・・認証処理部、１１・・・ＣＰＵ、１２・・・メモリ、１３・・・インターフェイス、１４・・・記憶装置、１５・・・情報表示部、１６・・・情報入力部、１７・・・スピーカ、１８・・・画像入力手段、２２・・・グリップ、２４・・グリップ支持部、２６・・・赤外透過フィルタ、２８・・・光源設置用の穴、４２・・・手、４４・・・指の赤外線画像、４６・・・指の甲側の静脈パターン、６２・・・指の位置合わせ用の溝、６４・・・グリップ、８２・・・グリップ、１０２・・・指の位置合わせ用の棒、１０４・・・グリップ、１２２・・・グリップ、１４２・・・指先の位置合わせ用の窪み、１４４・・・グリップ、１６２・・・赤外光反射防止材、１８２・・・グリップ接合部、１８４・・・導体、１８６・・・伸縮部材、１８８・・・電気的接点、２０２・・・自動車、２０４・・・自動車の扉、２０６・・・シート、２０８・・・ルームミラー、２１０・・・サイドミラー、２４２・・・扉、２４４・・・レバーハンドル型グリップ、２４６・・・電気錠、２４８・・・鍵穴、２６２・・・握り玉、２８２・・・サムラッチハンドル、２８４・・・サムラッチレバー、２８６・・・遮光用フード、３２２・・・壁面、３２４・・・カード挿入口、３２６・・・カード、３２８・・・遮光板、３８２・・・ダイヤル、３８４・・・取っ手、３８６・・・床面、３８８・・・ロック接合部、４０２・・・バイクハンドル、４０４・・・光源設置用突起、４０６・・・バイクハンドル支持部、４０８・・・親指。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の血管パターンを利用して個人を識別する装置および方法に関する。特に指の血管を用いた生態認証に関わる。
【背景技術】
【０００２】
個人の所有物や情報に対するセキュリティ技術が重要視される中、利便性、機密性に優れた個人認証技術として、人間の生体情報を用いたバイオメトリクス認証が注目されている。従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手のひらや手の甲の静脈、指静脈を利用したものなどが考案されている。特に、指静脈を利用した認証技術は指を装置に差し出すだけで認証ができ心理的抵抗感が低く、また生体の内部情報を利用しているため耐偽造性に優れるという特徴を持つ。
【０００３】
指静脈を利用した認証は次のように実現される。指に赤外光を照射すると、光は指内部で散乱した後、外部へ放射していく。このとき、血液中のヘモグロビンは周囲組織と比較して赤外光をより吸収するため、指の腹側を透過した光を撮像すると、指の腹側の皮下に分布する血管、すなわち指静脈が暗い影のパターンとなって可視化される。この画像から指静脈パターンの特徴データを事前に登録しておき、提示された指の画像から得た指静脈パターンの特徴データとの相関を求めることで登録者か否かを判定し、個人認証を行う。
生体認証はこれまでに入退室管理や勤怠管理、PCログイン、ATM装置などに適用されている。これらの多くの場合では、認証端末は認証を必要とする装置付近に別途設置されている、あるいは別モジュールとして埋め込まれており、本来実施したい操作の前に認証処理を完了させる必要があった。特に入退室管理では、ATMやPCなどもともと一定の入力操作が必要となる適用分野とは異なり、扉を開けるという直感的な操作の他に認証処理という別の動作が含まれる点において、利便性が低下している。
例えば、ドアの取っ手部に指静脈認証装置を設置し、取ってを握った状態で認証を行う方法がある（例えば特許文献１参照）。また赤外線発光LEDを備えた把持部を握りこむことにより、手の甲側の静脈パターンを撮影し、認証を実施する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８４５０７号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００３−２４２４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記取って部に認証装置を設ける従来の技術においては、ドアノブを握りこむ際に指の掌側の皮がたるみ、それに伴って掌側の指静脈が変形を起こすため、安定して認証することが難しかった。さらに指が屈曲することで関節部分の指静脈が撮影できず、個人を特定するための情報量が減少し認識率の低下の原因となっていた。また、手の甲側の静脈パターンを撮影する上記従来技術に関しては、ドアノブの上部に撮像部を設ける必要があった。従って扉にはドアノブの他に凸状の構造物が必要となり、装置の小型化が難しかった。
本発明は、ドアノブなどのグリップを握る自然な動作の中で指静脈パターンを鮮明に撮影することで、利便性に優れ高精度な個人認証を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願で開示する代表的な発明の概要は以下の通りである。
手で握りこむ曲率を有するグリップ部と、グリップ部内に設置される指を掌側から照射する光源と、指を透過した上記光源からの光を撮像する撮像部と、撮像画像から血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有する個人認証装置。特に撮像部は上記グリップ部に設置された指を介して上記光源と対向する位置に設置され、上記設置された指の甲側を撮像する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、扉を開ける際にグリップを握り込むという自然な動作の流れの中で、高セキュリティな個人認証を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を実現するためのシステム構成の概略図である。利用者は認証時に指１を指静脈パターンの入力装置２に提示する。このとき光源３より指１に対して光が照射される。光は指１の内部で散乱し、指１を透過して掌側から出てきた光が撮像装置４によって撮影される。光は撮像装置４により電気信号に変換され、画像入力手段１８を介し画像としてコンピュータ１０に取り込まれる。取り込まれた画像は一度メモリ１２に蓄えられる。そして、事前に登録されている指静脈画像を記憶装置１４よりインターフェイス１３を介してメモリ１２に格納し、メモリ１２に格納されたプログラムによりＣＰＵ１１は登録画像と入力された画像との照合を行う。尚、照合処理はＩＣカードのようなデバイス内部に組み込まれたＣＰＵやメモリ、記憶装置を用いて実施されても良い。この場合はコンピュータ１０にＩＣカードリーダのインターフェイスが備えられており、ＩＣカード内に入力画像が取り込まれ、カード内部で照合処理が実施される。このとき、利用者は情報入力装置１６を利用して、ID番号や暗証番号など個人を識別する情報を入力してもよい。この場合、その情報に対応付けられた登録画像だけがメモリ１２に取り込まれ、処理されることで照合時間の短縮と、誤認識の低減を図ることが可能となる。照合処理では比較する２枚の画像間の相関の値を算出し、その値に応じて登録されている画像と一致するかを判定する。この結果に応じて個人を認証し、正しく認証された場合は該認証システムの制御対象に対して認証時の処理を行う。その際、認証結果を情報表示部１５あるいはスピーカ１７に提示しても良い。
【００１０】
本システム構成例において、光源３と撮像装置４は一体となって入力装置２として提供されるが、コンピュータ１０、画像入力手段１８は入力装置２と一体化する必要は無く、別々に提供されても良い。セキュリティ上からは、通信路の傍受を防ぐために全装置を一体化することが望ましい。また、表示手段１５、入力手段１６、スピーカ１７の設置は任意であり、またメモリ１２が不揮発性で十分な容量を持つ場合は記憶装置１４の代わりに用いることができるため、記憶装置１４の設置は不要となる。
【００１１】
図２は、グリップを握ることで個人認証が実行されるグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップ２２の中には光源設置用の穴２８が開いており、その中に光源３が設置されている。なおこの光源設置用の穴２８にアクリル板のような赤外に対して透明な素材を備え、光源３を保護していてもよい。グリップ２２はグリップ支持部２４に取り付けられており、グリップ支持部２４の中には光源３に対向させた状態で撮像装置４が設置されている。通常グリップ支持部はドア等、取っ手を設置する対象物に埋め込まれている。光源３から発光した光は赤外透過フィルタ２６を通じて撮像装置４に到達する。光源３は赤外光を発光するLED、ハロゲンランプ、レーザなどを用いることができる。また撮像装置４は赤外に感度を持つCCDカメラ、CMOSカメラなどを用いることができる。赤外透過フィルタ２６は赤外線の波長の光のみを透過させ、不要な外光を遮断する効果がある。
【００１２】
本装置は利用者が握り込む動作を行うことで指静脈パターンを撮影し、登録パターンと比較を行うことで個人認証が実施できる。特に本発明においては、グリップ２２の握り込みが自然な動作の中で行われるところ、例えば入退室管理を必要とする扉のドアノブなどに適用することで、認証のための特別な操作が不要となり、利用者の利便性を高めることができる。その場合はグリップ２２をドアノブとして扉に設置し、ドアノブに光源３を、ドア本体に撮像装置４を設置することで実現できる。また拳銃や電動のこぎりなどのように握りこんだ状態で使用する装置への設置であれば、装置を作動させるためのグリップ部に光源３を、装置本体に撮像装置４を設置することで、利用者の本人確認と同時に装置を作動することができる。なお、本装置を単体で設置し、入退室管理、PCログイン、ATMなど、個人認証の必要な様々な場面で利用することもできる。
【００１３】
本構成では、赤外光源３と撮像装置４を対向する位置に設置し、グリップ２２とグリップ支持部２４との間にある空間に挿入される指の透過画像を撮影している。通常、上記グリップとグリップ支持部との間に挿入されるのは指の部分であり、手の甲等の部分を用いるに比して指の静脈を用いて本願構成はユーザにとって無理のない動作にて実現される。よって、従来のドアノブのインターフェイスからほとんど変更を加えることなく認証装置を構成することが可能となる。この点、透過光を用いる構成においては、撮像装置に透過光が照射される位置に光源設置の必要がある。よって、手の甲を撮像対象とする場合には撮影部設置のためにグリップ支持部から突き出たの構造物が必要となることも考えられ従来のインターフェイスを改良する必要が生じうる。
【００１４】
また、撮像装置４はグリップ２２側ではなく、グリップ支持部２４側に存在する。グリップ２２側に撮像装置４を、グリップ支持部２４側に光源３を設ける構成とした場合、グリップ２２を握ると掌側の指静脈パターンが撮影されることになる。しかしながら、グリップ２２を握りこむ際に掌側に指が曲がるため、関節部分の指静脈が指の内側に隠れてしまう。さらにグリップ２２を握る際にグリップに指が押し付けられるために掌側の指表面に圧力がかかり静脈パターンが消えてしまう。これらの理由により、個人を識別する情報が減少するため認識率が低下する。一方、本構成のようにグリップ支持部２４側に撮像装置４を設置すると、手の甲側の指静脈パターンを撮影することになる。指の甲側においては、ドアノブ２２を握りこんでいる状態では指甲側表皮のしわが伸びるため血管が相対的に表面に近い位置に現れ、さらにグリップ時に圧迫されないという理由により静脈パターンが鮮明に撮影でき、高い認識率で個人認証が実現できる。
【００１５】
ドアノブ２２を握りこまずに、指を伸ばした状態では指の甲側の皮は厚いままとなっている。よって、光源３から照射される透過光を撮影しても、皮のたるみに遮られて透過率が低下するため手の甲側の指静脈パターンは全体的に暗く映る。このことは血管パターン抽出の精度低下につながりうる。従って、手がグリップ２２を握りこんだタイミングで撮影を行うことが望ましい。更に、グリップ２２は握りこんだ際に指がある程度屈曲する程度の太さ、曲率を有することが適当であり、また握りやすい形状とすることで操作性を高めることができる。
【００１６】
図３は、図２で示した認証装置のグリップを利用者が握りこんだ状態を示している。図３(a)は装置の側面から見た図、図３(b)は上面から見た図、図３(c)は撮像装置４の位置から光源３の方向を見た図である。以下、認証処理手順の一実施例について、図２２に示す処理フローに沿って説明する。はじめに、メモリや光源などのデバイスの初期化処理を実施する(S422)。次に、グリップ２２が握りこまれたかどうかを判定する(S424)。この状態の検知は、光源３をわずかに点灯させ、その映像を撮像装置４によって常に監視し、その光が遮蔽された状態を検知することで可能である。又、別途握りこみを検出するスイッチを設置してもよい。前者の方法では部品点数を削減でき、また後者は消費電力を抑える効果がある。
【００１７】
指１の提示が検知されると、最も鮮明な画像が得られるように光源３の光量が調整される(S426)。そして手の甲側の指静脈画像を獲得する(S428)。図３(d)はその状態で得られる指の赤外画像４４を示している。赤外線が指１の掌側から照射され、指１を透過し、手の甲側の指表面を通って撮像装置４に到達する。このとき指１の手の甲側の皮下に存在する静脈が赤外光を遮ることで、その静脈パターン４６が鮮明に映し出される。手の甲側の指静脈パターンは、指先から第一関節までの領域、第一関節から第二関節までの領域、第二関節から第三関節までの領域に分類できる。本実施例では、握り込みの角度によって撮影される領域が変わる。特に、指の第一関節と第二関節との間にある手の甲側の指静脈は、血管パターンが複雑であると共に表面に生えている毛が比較的少ないことなどから、個人を特定するのに最も適した撮影部位であり、撮像装置４は利用者がグリップ２２を自然に握ったときその部分が主に撮影できるように設置させる構造とすることが望ましい。
【００１８】
次に、指の輪郭を検出する(S430)。検出方法としては、画像のエッジを強調する手法、エッジ部分を追跡する方法などがある。
【００１９】
輪郭検出の後、平行方向または平面内の回転方向の向き補正を実施する(S432)。輪郭情報から指の長手方向の向きを推定し、その角度が一定になるように画像を回転する方法などがある。
次に、血管パターンの抽出処理を実施する(S434)。この手法として、線分を強調するエッジ強調フィルタやマッチドフィルタを用いる方法、線成分を追跡することで線パターンを抽出する方法、画像の断面プロファイルにおける輝度値の局所的な窪み位置を抽出する方法などを用いることができる。
【００２０】
その後、抽出あるいは強調した血管パターンから特徴量を抽出する(S436)。特徴量として、画像そのものを特徴量とする方法、分岐点や端点を検出する方法などを用いることができる。
【００２１】
最後に、装置に登録されている特徴データと入力された特徴データとを比較照合する(S438)。画像そのものを特徴量としている場合では、画像同士を重ね合わせ、画素値同士の比較を実施して一致率を計算する。分岐点や端点を特徴量としている場合はそれらの位置、個数、分岐線の角度、相対的な距離などの情報を比較することで一致率を算出する。ここで得られた一致率によって、同一パターンであるか別パターンであるかを判定する(S440)。その閾値Thは事前に統計的に算出しておくことが可能である。この閾値よりも高い一致率となった場合は登録者と判定し(S442)、低い場合は登録されていない指が提示されたとみなし認証を拒否する(S444)。
【００２２】
図４は、グリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップ６４に指の位置合わせ用の溝又は窪み６２があり、溝６２の中央位置に光源３が設置されている。撮像装置４は溝６２の位置を撮影できるような位置に設置されている。本構成では、利用者がグリップ６４を握る場合に溝６２に認証の対象となる指を置くことを想定する。特に図４の形態においては溝が中心よりも左側によった位置に設けられておりグリップ６４を右手で自然に握りこむと人差し指が溝６２に入り、当該指の甲側の血管パターンを撮影する場合に適している。この溝６２は指の横方向の位置ずれを抑制する効果を有し、指の位置が毎回安定して決まるため認証精度が高まり、また利用者に対して指の提示位置が確認しやすくなるため操作性を向上させることができる。また、光源３は溝６２の中心に位置するため、指の提示の際に指が溝６２に密着すると、光源３が完全に指に覆われる。そのため発光した光はすべて指を透過することになる。これにより光の照射効率が高まり、かつ透過画像のコントラストを低下させる原因となる光漏れを小さく抑えることができる。
【００２３】
図５は、別のグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図５(a)に示すように、本実施例ではグリップ８２に溝６２が複数、この場合4本分の指の溝が備えられており、それぞれの溝６２に対して光源３が設置されている。本実施例では撮像装置４はすべての溝６２を一度に撮影できる位置に備えられている。ただし画角の関係上すべてを撮影することが出来ない場合等においては、複数の撮像装置を設置しても良い。
【００２４】
このような形状として、一度により多くの血管パターン情報を獲得すれば、より認識率が向上する。但し、すべての溝に入れられた指を認証に用いる必要は無く、予め利用者毎に利用する指および本数を登録しておくことも可能である。更には、たとえば指を怪我している場合等においても、複数の指を撮像してその指を除外して認証を行うようにするもできる。また溝６２が１つの場合では左右の手によって握りにくくなる場合があるが、複数の溝に指を置くようにすることで両手どちらでも同様に認証でき、利き手によらないインターフェイスを提供することができる。
【００２５】
図５(b)に４本の指が溝に入った状態で握り込まれたときの指静脈画像の一例を示す。それぞれの指を照射する光源３は独立に制御され、指の太さに対して最適な光量を照射する。それぞれの指１は独立に輪郭抽出され、特徴抽出される。提示された指１のすべてのパターンが登録されたパターンと一致すると、登録された人物とみなされ認証処理が完了する。このとき、すべての指の一致ではなく、４本中１本、２本または３本の一致で認証されたものとみなしても良い。これにより、本人拒否と他人受入の誤認識率が調整でき、使用する場面におけるセキュリティレベルに合わせた運用が可能となる。
【００２６】
本実施例では４つの溝６２を備えているが、２つ以上の複数の溝６２を備えていれば図４記載の構成に比してより多くの血管パターンの情報が得られるという効果が得られる。
【００２７】
図６は、更に別のグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。本実施例では、図６(a)に示すように指の位置合わせ用の棒１０２によって指を入れる空間が２つに分割されている。図６(b)は利用者が実際にグリップ１０４を握っている様子を示している。指の位置合わせ用の棒１０２で仕切られた左側の空間に右手の人差し指を挿入し、この棒１０２を人差し指と中指の間に挟みこむ。このとき、この棒１０２によって手の横方向の位置が固定される。さらに、人差し指と中指の付け根に指の位置合わせ用の棒１０２が接触するまで深く握りこむことにより、グリップ１０４を握りこむ回転角度方向の位置が固定される。これにより、利用者は触覚的に握り位置を把握することができ、安定した認証が可能となる。
【００２８】
本実施例では、指の位置合わせ用の棒１０２の位置が左寄りに設置され、かつ左側に光源３と撮像装置４とが設置されている。この場合は右手の人差し指を撮影するに適した光学系となっているが、指の位置合わせ用の棒１０２の位置を中央付近に設置してもよい。この場合は利用者が指の位置合わせ用の棒１０２を任意の指の間に挟みこむことができるため利便性が向上する。また光源３と撮像装置４とを複数設置しても良く、この場合は獲得するパターンの量が増えるため認証精度を向上することができる。
【００２９】
図７は、光源を指の長手方向に複数配置したグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図７(a)はグリップ側面を、図７(b)は撮像装置４から光源３の方向を見た図である。グリップ１２２に複数の光源を指の長手方向に配置することで、指１が満遍なく照らされ、指全体に分布する甲側の指静脈パターンが鮮明に撮影できる。このとき、光源設置用の穴２８が指１の幅より広いと光漏れが生じ、指の輪郭周辺が漏れ光により飽和する、あるいは漏れ光が撮影したい指の甲側の表面に反射して画像のコントラストが低下するため、光源設置用の穴２８は指１の幅より狭くなるように配置することが鮮明な映像の撮影のために望ましい。
【００３０】
図８は、指先の位置決め用の窪みを有するグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。グリップの断面が単に円形状となっている場合、指の握りこむ深さに変動が生じ、グリップの中心軸に対して同心円方向に撮像部位がずれる。これにより登録パターンと撮影パターンとが異なり、認識率が低下する。そこで、グリップを握りこんだときの回転方向の位置ずれを防止するために、グリップ１４４に指先の位置決め用の窪み１４２を設ける。窪み１４２の形状として、グリップを握る際に指先が該窪みの中心に到達するまでの構造は、指先が自然に入り込むようになだらかな曲線を有し、該窪みの中心より先側は、指先が突き当たって停止するように急峻な構造となっている。つまりグリップ部の中心軸に対しての法線方向距離を一部、他の部分に比較して長くする。このように、グリップの曲率を一部変化させることで、指を挿入すべき深さを明示する。窪みに指先が入るように握りこむことで、回転方向の位置ずれが生じず、安定した認証を実施することが可能となる。窪み１４２の深さは、爪が当たらないよう指の厚みに対して若干浅くすることが望ましい。これにより、爪が窪み１４２を形成する壁面に当たらず、爪の長さの変動の影響が受けにくくなる。又、特に血管パターンが複雑で情報量の多い第一関節と第二関節との間を撮像できるような位置に窪みを設けることが望ましい。また、窪みの代わりに、指の厚さに対し若干低い高さの突起状の構造物を備えてもよく、この場合はグリップを握る際に指先がその突起に突き当たるように握りこむことで回転方向の位置が固定できる。
【００３１】
図９は、撮像装置がグリップに対し下方に設置されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。本装置を屋外で使用する場合、太陽光などの外光が撮像装置に入射するとその影響が認証精度に大きな影響を与える。そのため撮像装置４ができるだけ遮光された状態で使用されることが望ましい。例えば図３の（ａ）に開示するような形状とすると、グリップ２２とグリップ支持部２４との間にある手４２を入れる空間から外光が入り込む可能性がある。そこで、本実施例においては撮像装置４をグリップ１４４もしくはグリップ１４４にかけられた手４２によって覆える様な構成とする。撮像装置４をグリップ１４４の中心軸に対して下方に設置し、グリップ１４４の中心方向を撮影する向きに傾けて設置する。この状態で手４２を挿入すると、斜め上方から直接撮像装置４に到達する外光の光路が完全に遮られる。これにより、上方から斜めに入り込む外光の影響を弱めることができる。ただし装置内部を反射しながら撮像装置４に到達する光路は残されるが、内部表面に赤外光反射防止材１６２を付けることでその影響を抑えることができる。
【００３２】
尚、直接の外光を防止するという点においては、光源を上記グリップ部の中心軸よりも上方に下向きに設置することも可能である。但し、この場合には手の甲を反射した光が入射する可能性を考慮する必要がある。
図１０はグリップを手前に引くことで認証が開始されるグリップ型指静脈認証装置の一実施例である。図１０(a)に示すように、グリップ２２とグリップ支持部２４とが結合している部分に、グリップ接合部１８２があり、接合部１８２の上部には導体１８４が取り付けられ、また接合部１８２の周りにはばねなどの伸縮部材１８６が取り付けられている。また接合部１８２の近くには電気的なスイッチの役割を果たす接点１８８が設置されている。通常、認証装置はスリープ状態に入っており、光源３の光は完全に消灯状態となり、撮像装置４による撮像も行われない。図８(b)に示すように、利用者がグリップ２２を握り、グリップ２２を手前側に引いて扉を開く動作を開始すると、導体１８４と接点１８８とが接合し、導通状態となる。このタイミングを認証処理部１０が検知し、血管パターン抽出のための画像取得のために光源３を点灯させると同時に撮像装置４による撮影が行われる。グリップ２２から手が離されると、伸縮部材１８６の力により導体１８４と接点１８８とが離れ、非導通状態となり、認証装置は再度スリープ状態に入る。
【００３３】
このように、扉を開く動作と連動させて認証処理を実行することにより、光源３の点灯時間や、指検知処理、画像処理を実施する時間を限定できる。これにより、電力の消費量を小さく抑えることができる。又、グリップ２２を引く瞬間は指１が所定位置に設置されていることが想定されるため、安定した認証が実現できる。又、上記したようにグリップ部を引く時には手でグリップ部を握っていることが明からであるために手の甲側にある指の表皮のしわが伸ばされており、静脈検出に好ましい態様となっていることが見込まれる。
【００３４】
なお、導体１８４と接点１８８とで実現しているスイッチに代えてグリップ２２そのものに押しボタンスイッチや圧力センサなどを設置し、扉を引く力、あるいは握力を検知することで実現しても良い。またサムラッチタイプのグリップや握り玉タイプのグリップの場合でも同様、サムラッチを親指で押し下げること、あるいは握り玉をひねったことを認証処理部１０が検知し、このタイミングで認証処理を開始してもよい。
【００３５】
図１１は、自動車のドアノブに設置されたグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。利用者が自動車２０２の扉２０４に設置されたグリップ２２を握りこむと、認証処理が実行され、撮影された指静脈パターンが認証システムに登録されている場合は、自動車の扉２０４の鍵が開錠される。このとき、扉２０４を開く動作をサポートするために、ドアのラッチを自動的に外しても良く、また電動ドアと連動して扉２０４を自動的に開いても良い。これにより、スライドドアなど比較的開くのに力が要るようなドアであっても殆ど力を加えることなく扉を開くことが可能となる。
また、予めシート２０６やルームミラー２０８、サイドミラー２１０などの位置、角度など運転者によって調節が必要となる部分の情報を登録者ごとに設定しておく。そして、ドアノブによる認証が完了した際に、シート２０６の位置や背もたれの角度、ルームミラー２０８やサイドミラー２１０の角度などの設定を読み出して自動的に調整するようにしても良い。そのほかのカスタマイズ項目としては、カーナビ設定情報、エアコン温度、カーオーディオ設定などもある。運転者が座席についてから設定するのに比べて、利用者は手動で設定する手間が省け、更に調整完了の時間が大幅に短縮できるために利便性が向上する。
【００３６】
図１２は、自動車に設置されたグリップ型指静脈認証装置における登録フローの一実施例である。
自動車を購入した時点での初期状態は未登録状態（S222）となっており、認証装置には指静脈パターンの登録データが入っていない。初めにデータを登録する場合は、マスターキーなど自動車の所有者のみが持つ所有物を用いる必要がある。これにより、任意の人がデータを登録してしまうことを防ぐことができる。マスターキーは、たとえばイモビライザーで用いられているような機器の真性確認手段を用いて、偽造されたキーではないことが確認された場合のみ利用できるようにしてもよい。マスターキーを自動車内のキーシリンダに挿し、さらに車内の任意の場所に設置された登録スイッチをONにすることで、オーナ登録状態（S224）に切り替わる。このモードでは、自動車のオーナの指静脈を登録することができる。マスターキーがない場合、オーナーの登録や削除などのデータ変更はできない。登録は自動車のドアノブを実際に何度か握り、上記説明した認証時と同じように指を撮像して血管パターンを得ることで完了する。このとき、カーナビや自動車内部の表示装置などの入出力インターフェイスを利用して登録操作や登録状況の表示を実施しても良い。オーナ登録が完了すると、登録者が認証処理をして初めて扉の鍵を開けることができる、認証処理状態（S226）に遷移する。
【００３７】
自動車を運転する人がオーナに限定される場合は上記の登録作業のみで自動車を利用することになる。しかし複数の人が自動車を利用する場合は、一般ユーザとして追加登録を可能とする。追加登録する場合は、例えばオーナの指静脈認証処理を実施し認証処理がOKと判定された上で登録スイッチをONにすることで一般ユーザ登録状態（S228）に切り替えを可能とする。これによりオーナの管理のもと運転者の追加登録が可能となる。ただし、装置のメモリ容量の制限や認識率の低下を防ぐため、事前に定められた一般ユーザ登録人数限界Nを超えて登録することはできない。登録が完了すると、一般ユーザ登録完了状態（S230）に遷移し、登録人数のカウンタを１つ増やし、自動的に認証処理状態に戻る。
一般ユーザの登録を削除する場合は、オーナの指静脈による個人認証を実施した上で、車内の任意の場所に設置されている登録削除スイッチをONにする。この操作により、一般ユーザ削除状態（S232）に遷移する。どの一般ユーザを削除するかを選択するために、カーナビなどの入出力インターフェイスを用いても良く、ユーザ番号を表すスイッチを車内の任意の場所に設置しておき、そのスイッチを押下しても良い。この操作により、一般ユーザ削除完了状態（S234）に遷移し、登録人数のカウンタが一つ減らされ、自動的に認証処理状態に遷移する。
【００３８】
また、オーナの登録を削除する場合は、マスターキーを使い、前記登録削除スイッチをONにする。この操作により、オーナ登録削除状態（S236）に遷移し、オーナの登録データが抹消され、その後未登録状態に遷移する。ただし、このオーナ登録削除状態に遷移する際、オーナの個人認証を実施し、認証OKの場合だけ削除状態に移行するようにしても良い。これにより、オーナ本人がその場にいるときだけ登録削除をすることができ、部外者による悪意のある登録削除を防ぐことができる。
【００３９】
上記のユーザ登録の完了後は、必ず自動的に通常の認証モードに遷移することになる。これにより、登録モードから認証処理モードへの切り替え忘れを防止することができ、部外者による悪意のあるデータ登録を防ぐことができる。また、登録モードの状態では自動車を始動することができない。これにより登録作業中に自動車が盗難されてしまうことを防止できる。
【００４０】
指静脈パターンデータを登録すると同時に、自動車内のカスタマイズ登録をしてもよい。カスタマイズ項目は前述のように、シート位置、ミラー角度、カーナビ設定情報、エアコン温度、カーオーディオ設定などを含み、これらを個人の嗜好に合わせて設定する。
【００４１】
なお、自動車のエンジンの始動は、従来のようなキーを用いた方法の他に、車内に設置されたエンジン始動ボタンの押下により始動してもよい。この場合はキーなどの携帯物が不要で、利便性を向上することができる。より高いセキュリティを保つために、エンジン始動ボタンに指静脈認証などの生体認証機能を具備しても良い。その場合はエンジン始動ボタン押下時に生体認証を実施し、登録者以外ではエンジンを始動できないようにできる。このとき扉を開けた登録者とエンジン始動ボタンを押した登録者が一致した場合だけエンジンを始動させることが出来るようにしても良い。また、エンジン始動ボタンに生体認証機能がない場合は、自動車の扉が開いたまま一定時間経過したときにエンジン始動ボタンを無効にしてもよい。これにより、利用者が扉を開ける操作をした後に、扉を開けたまま自動車から離れた場合の防犯対策となる。
【００４２】
図１３はレバーハンドル型のドアノブを握りこむことで個人認証が実現できるグリップ型の指静脈認証装置の一構成例を示している。図１３(a)に示すように、扉２４２に設置されているレバーハンドル２４４の中には光源３が組み込まれ、扉２４２の中には光源３に対向する向きに撮像装置４が設置されている。図１３(b)に示すように、利用者がレバーハンドル２４４を握り込むと、光源３から利用者の指に対して光が照射され、指静脈パターンの撮像と認証処理が開始される。登録された指静脈パターンと撮影された指静脈パターンとを照合し、もし登録者として認められた場合は、扉２４４に設置された電気錠２４６が開錠される。認証のための登録データの登録は、例えば、別途準備した登録用の鍵を扉２４２に設置された鍵穴２４８に鍵を挿した状態でレバーハンドル２４４を握ることにより実施することができる。あるいは扉２４２にテンキーなどの入力インターフェイスを取り付け、暗証番号の入力により登録モードに切り替えても良い。
【００４３】
なお、発光、撮影のタイミングは、前述のようにグリップの握り込みを検出するスイッチに基づいてもよく、レバーハンドル２４４を傾けたことを検知して実施しても良い。レバーハンドル２４４を傾けたときに認証を開始する場合は、実際の撮影を行う時点においてはすでにハンドル２４４はいくらか傾いていることが想定されるため、撮像装置４の設置位置をレバーハンドル２４４の傾き角に応じてずらして設置することにより、指をより確実に撮影することができる。
【００４４】
図１４は、握り玉タイプのドアノブに組み込んだグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。握り玉２６２（球状のノブ）には指の位置合わせ用の溝６２が形成されており、内部に光源３が設置されている。撮像装置４は握り玉２６２の溝６２が正面から撮影できる位置に設置されている。利用者が前記溝６２に指を提示するように握り玉２６２に手をかけると、指の甲側の指静脈パターンが撮像装置４により撮影され、認証が開始される。本実施例における発光と認証のタイミングは、握り玉２６２が回転したことを検知する、あるいは回転せずに引く、押すなどの動作を検知することにより実施することができる。これにより消費電力を抑える事が可能となる。
【００４５】
図１５は、サムラッチタイプのドアノブに組み込んだグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。図１５(a)に示すように、サムラッチハンドル２８２の上部にサムラッチレバー２８４がある。また図１５(b)に示すようにサムラッチハンドル２８２の内部に光源３が設置されている。図１４，１５に示す実施例において登録処理、開錠の処理は図１３で開示したものを適応することができる。更に、サムラッチハンドル２８２の構造として、上記図４、図5、図6などで示した指の位置決め用の溝や棒を具備していてもよい。これにより、指の位置が安定するため認識率が向上する。
【００４６】
また、本実施例においてはサムラッチハンドル２８２の側面から外光が入る可能性がある。この外光による画質劣化を防ぐために、更に遮光用フード２８６を設置しても良い。このフードは、赤外光を透過・反射しない材質で作られており、外からの外光を遮断し、かつ内部における赤外光の反射が生じない。これにより側面からの外光による性能劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施例における発光と認証のタイミングは上述と同様に、サムラッチレバー２８４を親指により押し下げたことを検知する、あるいはサムラッチハンドル２８２を握ったことをセンサやスイッチなどにより検知することで実施できる。これにより消費電力を抑える事が可能となる。
【００４８】
図１６はサムラッチ型ドアノブと撮像装置とが一体化されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。この構成では、光源３と撮像装置４とがサムラッチハンドル２８２を構成する部材に既に組み込まれており、一つのモジュールとしてドアに取り付けるだけで認証装置を構成することが可能となる。例えば図１３等で示した例においては、撮像装置４はグリップ２２とは独立に設置する必要があり設置に際しての位置あわせ等が必要となる。この点図１６の構成によれば取り付けが容易となり設置コストを低下することが可能となる。この構成はサムラッチタイプのドアノブだけでなく、レバーハンドル、握り玉などの形状でも同様に適用することができる。
【００４９】
図１７は、カードを差し込むときに指の甲側の静脈パターンを撮影する認証装置の一構成例である。図１７(a)に示すように、扉２４２の設置されている壁面３２２に認証装置が設置されており、撮像装置４の上にはカード挿入口３２４がある。図１７(b)はその詳細な構造を示している。撮像装置４の隣には光源３が取り付けられており、カード３２６を持った状態の指１の甲側を照射することで指の甲側の静脈パターンを撮影する。ただし、光源３からの赤外光が撮像したい指表面に直接照射されると、指表面で反射した光が撮像装置４に到達するため、指内部の静脈ではなく指の表皮が撮像されてしまう。これを防止するために、撮像装置４と光源３との間には、遮光板３２８が設置されている。この遮光板３２８により、撮像する部位に直接光が当たらず、その光の多くは指の第一関節と第二関節に当たる。この光が指の内部で散乱を起こし、指のあらゆる方向に進行する。このとき、指の甲側の表皮を通過して外部に放射される光は、撮像部位に対して透過光となる。この光を撮像装置４により撮影すると、指の甲側の静脈パターンが獲得できる。
【００５０】
利用者が図１７(b)に示すような状態でカード３２６を持ち、そのままカード挿入口３２４にカード３２６を差し込むと、自然に指の甲側が壁面３２２に向く。このカードが挿入された状態を検知することで、手の甲側の指静脈パターンを撮影する。利用者はカード挿入口３２４にカードを入れる動作を通じて、指の位置決めが実施される。事前に登録された指静脈パターンとの比較により、登録者であれば扉２４２の鍵が開錠される。
【００５１】
本実施例ではカードそのものを携帯物として本人認証に使うことで、持ち物による認証に加え、カードを挿入した人の指静脈が登録されているか否かを併せて判定するため、より高いセキュリティが保たれる。この場合、カードではなく鍵を用いて鍵穴に挿入する動作を要求しても同等の効果が得られる。また、カード内に本人の指静脈パターンを格納しておき、提示された指静脈パターンと一致するか否かを判定してもよい。また、本実施例では扉２４２の横の壁面３２２に認証装置を設置しているが、扉２４２そのものに設置してもよい。
【００５２】
図１８は、グリップを握りこむ動作の経過における複数の指静脈パターンとの照合を行うグリップ型指静脈認証装置の説明図である。グリップを握りこむ際、撮像装置４には指先から順に爪、第一関節が撮影され、最終的に指の第一と第二関節との間の甲側の血管パターンが映し出される。このように、指はグリップの中心軸に対する回転方向に沿って時系列に提示される。図１８(a)、(b)、(c)は、利用者がグリップを握りこむ過程の手の状態を示しており、図１８(d)、(e)、(f)は、それぞれ握りこみ始めた状態から握り込みが完了した状態において時系列に撮影された指の甲側の静脈パターンの画像を表している。
【００５３】
グリップを握りこむ際、指先の位置が定まらず、握りこむ角度が認証ごとに変動する場合がある。そこで、静脈パターンの登録時に、利用者がグリップ２２を握り込み始めた時点から完全に握りこみが完了した状態までに撮影される指の赤外線画像４４を時系列に取り込み、各画像から血管パターンの特徴量を抽出し、それらのすべてまたは一部を登録しておく。
利用者が認証を実施するときは、グリップ２２を握り始めたときから握り込みが完了したときまでの連続画像から順次特徴抽出を実施し、登録された複数の特徴量と比較照合を実施する。最終的な握り込みの角度が登録時のものと異なっていた場合でも、その途中経過においては登録データとの一致率が高くなる。従って、登録した複数の登録データのうちの一部が認証された場合は、最終的な認証結果として登録者であると判定する。これにより、握りこみの角度変動に強い認証が実現できる。
【００５４】
図１９は、グリップの中心軸に対して同心円状に複数個の撮像装置が搭載されているグリップ型指静脈認証装置の一構成例である。
グリップ支持部２４に撮像装置４が２つ設置されており、それぞれグリップ２２の中心軸に対して同心円状に並んでいる。それらに対向した向きに光源３が複数取り付けられている。このとき、利用者の指１の甲側の静脈パターンを複数の撮像装置４で撮影することになる。上部に付けられている撮像装置４は、指１の第二関節と指の付け根との間の指の甲側静脈を、下部の撮像装置４は指1の第一関節と第二関節との間の指の甲側静脈をそれぞれ撮影する。これにより、撮像装置４が１つだけ設置されているものに比べ、撮影するパターン量が増加し、より認識率を高めることができる。
【００５５】
認証の際は、それぞれ独立に照合処理を実施し、それぞれの一致度を評価しても良く、また、複数の撮像装置の撮影する領域に重なりがある場合は、獲得した指静脈パターンを合成して保持してもよい。前者の方法では上述した従来の指静脈認証のアルゴリズムをそのまま適応できる利点があり、後者の方法では手４２がグリップ２２の握り込む際の角度に変動があった場合でも、画像上では平行移動による位置補正で対応できるため、握り込みの角度変動に対してロバストな照合ができる。
【００５６】
図２０は、金庫にグリップ型指静脈認証装置を搭載した一構成例である。金庫の扉２４２に取り付けられたグリップ２２に、上述の通り認証装置を取り付ける。これにより、登録者以外の人物が金庫を開けることができなくなり、財産を守ることが可能となる。登録の方法としては、上述で示した鍵穴２４８に登録用の鍵を挿すことで登録モードに切り替える方法のほか、ダイヤル３８２を特定の番号に合わせた場合に登録モードに設定できるようにしてもよい。
【００５７】
金庫のように通常持ち運ばないものに対しては、本認証装置を金庫上部の取っ手３８４に適用し、認証が成功しない場合は床面３８６と金庫との接合部のロック３８８が外れずに、登録者以外が金庫を持ち出すことが出来ないような装置を構成することも可能となる。
【００５８】
図２１は、バイクのハンドルを握ることで個人認証が実現できるグリップ型指静脈認証装置の一構成例を示している。
【００５９】
図２１(a)に示すように、ハンドル４０２には突起４０４が設けられ、その中に光源３が設置されている。突起４０４はアクリル樹脂のような赤外に対して透明な素材で作られている。また突起４０４は光源３を支持するだけでなく、利用者がハンドル４０２を握る位置合わせの役割も果たす。またハンドル４０４を支えているハンドル支持部４０６の中には光源３に対向する向きに撮像装置４が設置されている。
【００６０】
図２１(b)に示すように、利用者はハンドル４０２を握る際に親指４０８の内側を突起４０４に合わせる。このとき光源３から利用者の親指４０８の掌側に光が照射され、親指４０８の手の甲側の指静脈パターンが撮像装置４により撮像される。その後、認証処理が実施され、登録パターンと一致した場合、利用者はバイクのエンジンを始動することができる。あるいはこの認証処理をハンドルロックの解除に用いることもできる。認証開始のタイミングは上述と同様、ハンドル４０２を握ったことをセンサ等により検知することで実施しても良い。
【００６１】
データの登録は、別途登録用の鍵を用意し、ハンドル４０２に設置された鍵穴２４８に鍵を挿した状態でハンドル４０２を握ることにより実施する。あるいはバイクにテンキーなどの入力インターフェイスを取り付け、暗証番号の入力により登録モードに切り替えても良い。
【００６２】
上記の実施例は、バイクのハンドル以外にも、自転車やエアロバイクなどのハンドルで利用することも可能である。特に、エアロバイクにおいては個人を特定することで
過去にマシンを利用した際の履歴情報を読み出し、利用者に提示するような機能を付けることも可能となる。
【００６３】
なお、上記の実施例では右手の親指の静脈を利用して認証を行っているが、同様の装置を左側のハンドルに設置し、両手の親指を用いて認証を行ってもよい。これにより、さらに高い精度の認証を行うことが可能となる。
【００６４】
尚、上記何れの実施例においても、認証のフローは 図２２で説明した流れを適応することができる。更に図４乃至図１０に開示するグリップの形状は物理的に可能な範囲で互いに組み合わせることができる。さらに、図１３以降に開示する別の形態の取って部にも組み合わせることが可能である。又、図１８記載の実施例も他のグリップ部うの形状に関する実施例と組み合わせ用いることも可能である。組み合わせて用いることで、より精度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を実施する認証装置のシステム構成例。
【図２】グリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図３】グリップ型指静脈認証装置の使用例。
【図４】指の位置決め用の溝を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図５】複数の指の位置決め用の溝を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図６】指の位置決め用の棒を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図７】指の長手方向に並べられた光源を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図８】指先の位置決め用の窪みを備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図９】撮像装置をグリップに対し下方に設置したグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１０】グリップを引くと認証を開始するグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１１】自動車の扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１２】自動車に備えられた指静脈認証装置の登録処理フローの一例。
【図１３】レバーハンドル型の扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１４】握り玉グリップの扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１５】サムラッチグリップの扉に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１６】グリップ部と撮像装置とが一体化したグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図１７】カード挿入時に指の甲側静脈を撮影する指静脈認証装置の一構成例。
【図１８】グリップを握る連続画像を登録するグリップ型指静脈認証装置の一処理例。
【図１９】複数の撮像装置を備えたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２０】金庫に備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２１】バイクのグリップに備えられたグリップ型指静脈認証装置の一構成例。
【図２２】グリップ型指静脈認証装置における認証処理フローの一例。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・指、２・・・撮像インターフェイス、３・・・光源、４・・・撮像装置、１０・・・認証処理部、１１・・・ＣＰＵ、１２・・・メモリ、１３・・・インターフェイス、１４・・・記憶装置、１５・・・情報表示部、１６・・・情報入力部、１７・・・スピーカ、１８・・・画像入力手段、２２・・・グリップ、２４・・グリップ支持部、２６・・・赤外透過フィルタ、２８・・・光源設置用の穴、４２・・・手、４４・・・指の赤外線画像、４６・・・指の甲側の静脈パターン、６２・・・指の位置合わせ用の溝、６４・・・グリップ、８２・・・グリップ、１０２・・・指の位置合わせ用の棒、１０４・・・グリップ、１２２・・・グリップ、１４２・・・指先の位置合わせ用の窪み、１４４・・・グリップ、１６２・・・赤外光反射防止材、１８２・・・グリップ接合部、１８４・・・導体、１８６・・・伸縮部材、１８８・・・電気的接点、２０２・・・自動車、２０４・・・自動車の扉、２０６・・・シート、２０８・・・ルームミラー、２１０・・・サイドミラー、２４２・・・扉、２４４・・・レバーハンドル型グリップ、２４６・・・電気錠、２４８・・・鍵穴、２６２・・・握り玉、２８２・・・サムラッチハンドル、２８４・・・サムラッチレバー、２８６・・・遮光用フード、３２２・・・壁面、３２４・・・カード挿入口、３２６・・・カード、３２８・・・遮光板、３８２・・・ダイヤル、３８４・・・取っ手、３８６・・・床面、３８８・・・ロック接合部、４０２・・・バイクハンドル、４０４・・・光源設置用突起、４０６・・・バイクハンドル支持部、４０８・・・親指。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手で握りこむ曲率を有するグリップ部と、
上記グリップ部内に設置され、該グリップ部に設置された指を掌側から照射する光源と、
上記指を透過した上記光源からの光を撮像する撮像部と、
上記撮像部で撮像された画像から血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有し、
上記撮像部は上記グリップ部に設置された指を介して上記光源と対向する位置に設置され、上記設置された指の甲側を撮像することを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記グリップ部は上記指を設置するための1つ以上の窪みを備えることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記窪みの中心位置に前記光源を備えることを特徴とする請求項２記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記グリップ部を支持するグリップ支持部内に設置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項５】
前記撮像部は前記グリップ部に設置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の個人認証装置。
【請求項６】
前記グリップ部と前記グリップ支持部とをつなぐ位置あわせ用棒を有し、該位置あわせ用棒を挟むように複数の上記設置される指を設置させることを特徴とする請求項４記載の個人認証装置。
【請求項７】
前記グリップ部の一部についての曲率が他の部分と異なるものとされ、該曲率が異なる箇所まで上記指の先を挿入させることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか記載の個人認証装置。
【請求項８】
前記光源を前記設置される指の長手方向に複数個配置することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項９】
前記グリップ部に対し前記手によって圧力が加えられたことを検知する検知部を備え、前記グリップ部に対し圧力が加えられたときに前記撮像部の撮像を開始することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の指静脈認証装置。
【請求項１０】
前記撮像部を前記指の長手方向に複数個備え、
該撮像部それぞれが複数個配置される前記光源と対向していることを特徴とする請求項８記載の個人認証装置。
【請求項１１】
前記指の長手方向に移動する前記指の指静脈パターンを時系列に複数毎撮影し、該複数撮影された複数の画像を用いて前記個人認証を行うことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記複数の画像毎に登録パターンとの認証を行い、いずれかの画像を用いた認証がなされた場合に個人認証が成立したと判定することを特徴とする請求項１１記載の個人認証装置。
【請求項１３】
前記グリップ部は自動車のドアノブであって、
前記処理部部は個人認証できたと判定した場合に該自動車のドアを開錠することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の個人認証装置。
【請求項１】
手で握りこむ曲率を有するグリップ部と、
上記グリップ部内に設置され、該グリップ部に設置された指を掌側から照射する光源と、
上記指を透過した上記光源からの光を撮像する撮像部と、
上記撮像部で撮像された画像から血管パターンを抽出して個人認証を行う処理部とを有し、
上記撮像部は上記グリップ部に設置された指を介して上記光源と対向する位置に設置され、上記設置された指の甲側を撮像することを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記グリップ部は上記指を設置するための1つ以上の窪みを備えることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記窪みの中心位置に前記光源を備えることを特徴とする請求項２記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記グリップ部を支持するグリップ支持部内に設置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項５】
前記撮像部は前記グリップ部に設置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の個人認証装置。
【請求項６】
前記グリップ部と前記グリップ支持部とをつなぐ位置あわせ用棒を有し、該位置あわせ用棒を挟むように複数の上記設置される指を設置させることを特徴とする請求項４記載の個人認証装置。
【請求項７】
前記グリップ部の一部についての曲率が他の部分と異なるものとされ、該曲率が異なる箇所まで上記指の先を挿入させることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか記載の個人認証装置。
【請求項８】
前記光源を前記設置される指の長手方向に複数個配置することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項９】
前記グリップ部に対し前記手によって圧力が加えられたことを検知する検知部を備え、前記グリップ部に対し圧力が加えられたときに前記撮像部の撮像を開始することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の指静脈認証装置。
【請求項１０】
前記撮像部を前記指の長手方向に複数個備え、
該撮像部それぞれが複数個配置される前記光源と対向していることを特徴とする請求項８記載の個人認証装置。
【請求項１１】
前記指の長手方向に移動する前記指の指静脈パターンを時系列に複数毎撮影し、該複数撮影された複数の画像を用いて前記個人認証を行うことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の個人認証装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記複数の画像毎に登録パターンとの認証を行い、いずれかの画像を用いた認証がなされた場合に個人認証が成立したと判定することを特徴とする請求項１１記載の個人認証装置。
【請求項１３】
前記グリップ部は自動車のドアノブであって、
前記処理部部は個人認証できたと判定した場合に該自動車のドアを開錠することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の個人認証装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００７−７５３０５（Ｐ２００７−７５３０５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６６２１８（Ｐ２００５−２６６２１８）
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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