(57)【要約】【課題】生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる生体情報認証装置を提供する。【解決手段】生体情報認証装置１は、伝達部材に対して振動を付加する第１の圧電素子２と、第１の圧電素子２、伝達部材、伝達部材に接触する認証対象者の体の一部、及び伝達部材の順となる伝達経路１０を伝達した振動を検出する第２の圧電素子３と、第１の圧電素子２が付加した振動、及び第２の圧電素子３が検出した振動に基づいて認証対象者の生体情報を算出し、算出された認証対象者の生体情報と予め登録された登録者の生体情報とを比較して認証対象者が登録者であるか否かの認証を行う制御部４と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝達部材に対して振動を付加する振動付加部と、
前記振動付加部、前記伝達部材、前記伝達部材に接触する認証対象者の体の一部、及び前記伝達部材の順となる経路を伝達した振動を検出する振動検出部と、
前記振動付加部が付加した振動、及び前記振動検出部が検出した振動に基づいて前記認証対象者の生体情報を算出し、算出された前記認証対象者の生体情報と予め登録された登録者の生体情報とを比較して前記認証対象者が前記登録者であるか否かの認証を行う認証部と、
を備えた生体情報認証装置。
【請求項２】
前記認証部は、前記振動付加部に供給した駆動信号と、前記振動検出部が検出した検出信号と、の位相差、振幅比及び周波数成分の少なくとも１つを用いて前記生体情報を算出する、
請求項１に記載の生体情報認証装置。
【請求項３】
前記振動付加部及び前記振動検出部は、圧電素子によって構成され、前記伝達部材に印加される荷重を検出し、
前記認証部は、検出された荷重に基づいて前記認証対象者の前記伝達部材へのタッチを判定し、認証動作を開始する、
請求項１又は２に記載の生体情報認証装置。
【請求項４】
前記振動付加部及び前記振動検出部は、圧電素子によって構成され、その機能が交換可能である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体情報認証装置。
【請求項５】
前記振動付加部及び前記振動検出部は、隣接して配置される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、操作部と、装着したユーザを生体認証する端末が接近した場合に、端末から受信した情報に基づいて、端末を装着したユーザを認証する第１の認証手段と、第１の認証手段にて認証した後、操作部を操作するユーザの手または腕の特徴に基づいて、操作部を操作するユーザを認証する第２の認証手段と、を備えた認証装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この認証装置の第２の認証手段は、所要の振動パターンで操作部を振動させる振動手段と、端末を装着したユーザの手または腕の振動パターンを示す情報を端末から受信する第１の情報受信手段と、振動手段にて振動させた際の振動パターンと、第１の情報受信手段にて受信した情報が示す振動パターンとの同一性に基づいて、操作部を操作するユーザを認証する振動認証手段とを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１０７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来の認証装置は、生体情報の認証のために、ユーザが端末を装着しなければならないので、煩わしい問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる生体情報認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、伝達部材に対して振動を付加する振動付加部と、振動付加部、伝達部材、伝達部材に接触する認証対象者の体の一部、及び伝達部材の順となる経路を伝達した振動を検出する振動検出部と、振動付加部が付加した振動、及び振動検出部が検出した振動に基づいて認証対象者の生体情報を算出し、算出された認証対象者の生体情報と予め登録された登録者の生体情報とを比較して認証対象者が登録者であるか否かの認証を行う認証部と、を備えた生体情報認証装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置の一例を説明するための概略図であり、図１（ｂ）は、生体情報認証装置のブロック図の一例であり、図１（ｃ）は、生体情報認証装置の第１の圧電素子及び第２の圧電素子の構成の一例を説明するための概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置が生成する駆動信号の一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、生体情報認証装置が検出する検出信号の一例を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置の駆動信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｂ）は、登録者Ａの検出信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｃ）は、登録者Ｂの検出信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｄ）は、登録情報の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る生体情報認証装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る生体情報認証装置は、伝達部材に対して振動を付加する振動付加部と、振動付加部、伝達部材、伝達部材に接触する認証対象者の体の一部、及び伝達部材の順となる経路を伝達した振動を検出する振動検出部と、振動付加部が付加した振動、及び振動検出部が検出した振動に基づいて認証対象者の生体情報を算出し、算出された認証対象者の生体情報と予め登録された登録者の生体情報とを比較して認証対象者が登録者であるか否かの認証を行う認証部と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
この生体情報認証装置は、振動を伝達する伝達部材に認証対象者の体の一部を接触させることによって生体情報の認証を行うことができるので、生体情報の認証のために予め端末を装着するような場合と比べて、生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる。
【００１２】
[実施の形態]
（生体情報認証装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置の一例を説明するための概略図であり、図１（ｂ）は、生体情報認証装置のブロック図の一例であり、図１（ｃ）は、生体情報認証装置の第１の圧電素子及び第２の圧電素子の構成の一例を説明するための概略図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置が生成する駆動信号の一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、生体情報認証装置が検出する検出信号の一例を示すグラフである。図３（ａ）は、実施の形態に係る生体情報認証装置の駆動信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｂ）は、登録者Ａの検出信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｃ）は、登録者Ｂの検出信号の周波数分布の一例を示すグラフであり、図３（ｄ）は、登録情報の一例を示す概略図である。
【００１３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、縦軸が電圧Ｖであり、横軸が時間ｔである。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、縦軸が強度であり、横軸が周波数ｆである。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
【００１４】
生体情報認証装置１は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、伝達部材に対して振動を付加する振動付加部と、振動付加部、伝達部材、伝達部材に接触する認証対象者の体の一部、及び伝達部材の順となる経路（伝達経路１０）を伝達した振動を検出する振動検出部と、振動付加部が付加した振動、及び振動検出部が検出した振動に基づいて認証対象者の生体情報を算出し、算出された認証対象者の生体情報と予め登録された登録者の生体情報とを比較して認証対象者が登録者であるか否かの認証を行う認証部としての制御部４と、を備えて概略構成されている。
【００１５】
振動付加部及び振動検出部は、圧電素子（第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３）によって構成され、伝達部材に印加される荷重を検出する。そして制御部４は、検出された荷重に基づいて認証対象者の伝達部材へのタッチを判定し、認証動作を開始するように構成されている。
【００１６】
生体情報認証装置１は、例えば、車両に搭載されているがこれに限定されない。そして伝達部材は、一例として、図１（ａ）に示すように、タッチパッド６の操作部６０であるがこれに限定されない。その他の伝達部材としては、例えば、パームレスト、タッチパネル、ドアパネルなどである。
【００１７】
生体情報認証装置１は、例えば、登録者の認証の成立によって登録者が登録したシートや空調装置の温度などのサービスの実行の指示などを行う。この生体情報認証装置１は、例えば、伝達部材がドアパネルであった場合、ユーザが第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３が配置された領域のドアパネルに手を接触させ、タッチが判定されると、認証を行う。そして車両の車両制御部８は、例えば、認証が成立した場合、ドアロックを解除すると共に、認証された登録者が登録した情報に基づいてシートや空調装置などを調整する。
【００１８】
本実施の形態では、認証対象者がタッチパッド６の操作面６１に手９を接触させることによって生体情報の認証が行われる。なおタッチパッド６の操作面６１には、認証対象者の指を置く目標となるマークが形成されても良い。
【００１９】
このタッチパッド６は、例えば、静電容量方式のタッチパッドである。このタッチパッド６は、例えば、操作者の操作指によって操作面６１になされたタップ操作、タッチ操作、なぞり操作、ピンチイン操作及びピンチアウト操作などを受け付けるように概略構成されている。
【００２０】
（第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３の構成）
第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３は、例えば、構成が同じであって操作部６０の裏面６２側に隣接して配置されている。この配置は、一例として、第１の圧電素子２がユーザの手９の人差指９１の位置、第２の圧電素子３が中指９２の位置に対応するようになされる。
【００２１】
この配置の変形例として、第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３は、例えば、親指９０、人差指９１、中指９２、薬指９３及び小指９４のいずれかに１つずつ配置されても良い。なお手９を操作面６１に接触させた場合、親指９０以外は、操作面６１に指の腹部分が接触し、接触面積が大きくなる。従って第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３が配置される位置は、親指９０以外の指に応じて配置されることが好ましく、隣接する指に応じて配置されることがより好ましい。また第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３は、指だけでなく手の手根部に対応して配置されても良い。
【００２２】
第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３は、例えば、図１（ｃ）に示すように、金属シム２０と、圧電体２１と、を備えたユニモルフ型の圧電アクチュエータである。このモノモルフ型圧電アクチュエータとは、１枚の圧電体２１だけで屈曲する構造のアクチュエータである。なお変形例としては、２枚の圧電素子を金属シム２０の両面に設けたバイモルフ型圧電アクチュエータであっても良い。
【００２３】
金属シム２０は、細長い板形状を有し、操作部６０の裏面６２に接触している。また、金属シム２０は、例えば、導電性を有するアルミニウム、ニッケル、銅、鉄などの金属材料などを用いて形成される。圧電体２１は、例えば、供給される電圧により、伸縮を行う。この伸縮により、金属シム２０が屈曲し、この屈曲によって振動が発生する構造となっている。
【００２４】
この圧電体２１の材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが用いられる。圧電体２１は、例えば、これらの材料を用いて形成された膜を積層して形成された積層型の圧電素子である。
【００２５】
なお変形例として振動付加部は、圧電素子に限定されず、振動を生成する形状記憶合金アクチュエータなどであっても良い。
【００２６】
第１の圧電素子２は、例えば、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すような駆動信号Ｓ１によって振動を発生させる。この駆動信号Ｓ１は、一例として、振幅がａであり、周波数がｆ２であるものとする。つまり駆動信号Ｓ１は、例えば、電圧Ｖの変化として出力され、周波数がｆ２で振幅がａの正弦波である。なお変形例として駆動信号Ｓ１は、正弦波に限定されず、矩形波などであっても良い。
【００２７】
この第１の圧電素子２が生成する振動の周波数は、一例として、皮膚の固有振動数である２００Ｈｚ程度であることが好ましい。しかし認証対象者が振動を認識して煩わしく感じることを抑制するため、振動の周波数は、一例として、５００Ｈｚ以上である方がより好ましい。なお変形例として振動の周波数は、一例として、可聴域外となる２０ｋＨｚより高い周波数であっても良い。
【００２８】
本実施の形態の振動の周波数は、一例として、５００Ｈｚである。従って図３（ａ）に示す周波数ｆ２は、５００Ｈｚである。
【００２９】
第１の圧電素子２は、この駆動信号Ｓ１に基づいて操作部６０に振動を付加する。この振動は、例えば、図１（ａ）に示すように、主に、操作部６０、人差指９１、中指９２及び操作部６０の順となる伝達経路１０を介して第２の圧電素子３に検出される。第２の圧電素子３は、例えば、図２（ｂ）に示すように、振動を検出し、電圧Ｖの変化として検出信号Ｓ３を出力する。
【００３０】
伝達経路１０を経由して第２の圧電素子３に届く振動は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、振動の開始時間ｔ１から遅れて到達すると共に振幅が変化する。この時間の遅れや振幅の変化、周波数成分の変化は、例えば、認証対象者の手の皮膚、手９の厚み、指の長さ、指の太さなどに依存し、認証対象者ごとに異なる。生体情報認証装置１は、これらの差に基づいて生体情報を算出すると共に生体情報の認証を行う。
【００３１】
振動によって生体情報の認証を行う場合、認証対象者の手が伝達部材（操作部６０）に接触している必要がある。そこで生体情報認証装置１は、第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３の少なくとも一方が操作部６０に付加された荷重を検出した場合、認証対象者の操作部６０へのタッチが行われたとして認証動作を開始する。
【００３２】
本実施の形態では、振動の伝達をより良くするため、第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３がタッチを検出した場合、認証動作を開始するように構成されている。制御部４は、第１の圧電素子２から出力される検出信号Ｓ２と、第２の圧電素子３から出力される検出信号Ｓ３と、に基づいて荷重を算出し、タッチを判定する。
【００３３】
（制御部４の構成）
制御部４は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部４が動作するためのプログラムと、登録情報４０と、認証しきい値４１と、タッチしきい値４２と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部４は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、時間を計測するように構成されている。
【００３４】
制御部４は、第１の圧電素子２に供給した駆動信号Ｓ１と、第２の圧電素子３が検出した検出信号Ｓ３と、の位相差、振幅比及び周波数成分の少なくとも１つを用いて生体情報を算出する。本実施の形態では、例えば、図３（ｄ）に示すように、位相差、振幅比、周波数成分によって生体情報４００が定められている。
【００３５】
制御部４は、登録者ごとの生体情報４００を登録情報４０として関連付けて記憶している。図３（ｄ）では、一例として、登録者Ａ及び登録者Ｂの生体情報４００が図示されている。
【００３６】
位相差は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の圧電素子２が振動を開始する時間ｔ１と、第２の圧電素子３が振動の検出を開始する時間ｔ２と、の差△ｔである。振幅比は、例えば、駆動信号Ｓ１の振幅ａと検出信号Ｓ３の振幅ｂとの比（ａ／ｂ）である。周波数成分は、例えば、検出信号Ｓ３における予め定めた周波数における強度である。本実施の形態の周波数成分は、一例として、周波数ｆ１、周波数ｆ２及び周波数ｆ３と定め、これらの周波数の強度が関連付けられている。
【００３７】
この位相差は、例えば、主に、指の長さ、つまり伝達経路１０の長さに依存している。振幅比は、例えば、主に、指の太さや手の厚みに依存している。また周波数成分は、例えば、主に、指の硬さに依存している。
【００３８】
登録者Ａの生体情報４００は、一例として、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、位相差が△ｔ１、振幅比（ａ／ｂ）がａ１／ｂ１、周波数成分がｆ１＝α１、ｆ２＝β１、ｆ３＝γ１である。
【００３９】
登録者Ｂの生体情報４００は、一例として、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、位相差が△ｔ２、振幅比（ａ／ｂ）がａ２／ｂ２、周波数成分がｆ１＝α２、ｆ２＝β２、ｆ３＝γ２である。
【００４０】
制御部４は、例えば、駆動信号Ｓ１及び検出信号Ｓ３に基づいて位相差、振幅比及び周波数成分を算出する。次に制御部４は、この位相差、振幅比及び周波数成分と、登録情報４０の位相差、振幅比及び周波数成分と、を比較する。次に制御部４は、例えば、認証対象者から得た位相差、振幅比及び周波数成分と、登録情報４０に登録された登録者の位相差、振幅比及び周波数成分と、の差を算出し、その全ての差が認証しきい値４１以内であれば、認証対象者が登録者であると判定する。そして制御部４は、認証が成立したことと登録者の情報を含む認証情報Ｓ４を生成して車両の車両制御部８に出力する。
【００４１】
変形例として制御部４は、例えば、認証対象者と登録者の位相差、振幅比及び周波数成分の少なくとも２つの差が認証しきい値４１以下である場合、認証が成立したと判定しても良い。
【００４２】
以下に、本実施の形態の生体情報認証装置１の動作の一例について図４のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、生体情報認証装置１が車両内のタッチパッド６に搭載された場合について説明する。
【００４３】
（動作）
生体情報認証装置１の制御部４は、第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３から出力される検出信号Ｓ２及び検出信号Ｓ３に基づいて操作部６０にタッチがなされるか監視する。制御部４は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり検出信号Ｓ２及び検出信号Ｓ３に基づく荷重がタッチしきい値４２以上である場合（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、タッチがなされたと判定する。
【００４４】
次に制御部４は、タッチを判定すると、駆動信号Ｓ１を生成して第１の圧電素子２に出力し、振動を開始させる（Ｓｔｅｐ２）。続いて制御部４は、第２の圧電素子３が振動を検出するか否か、検出信号Ｓ３を監視する。
【００４５】
次に制御部４は、ステップ３の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり振動を検出すると（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、駆動信号Ｓ１及び検出信号Ｓ３に基づいて認証対象者の生体情報を算出する（Ｓｔｅｐ４）。この生体情報は、上述の位相差、振幅比及び周波数成分である。
【００４６】
次に制御部４は、算出した認証対象者の生体情報と登録情報４０の生体情報４００とを比較し、位相差などの差が認証しきい値４１以内となるか否か判定する。制御部４は、位相差などの差が認証しきい値４１以下だった場合（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、認証成立したことを示すと共に、認証された登録者の情報を含む認証情報Ｓ４を車両の車両制御部８に出力して認証を終了する（Ｓｔｅｐ６）。
【００４７】
車両制御部８は、認証情報Ｓ４に基づいて登録者に応じたサービスを開始する。このサービスとは、例えば、事前に登録された好みの音楽を再生したり、シートの位置を調整したり、空調装置の温度を設定したりすることである。なお生体情報認証装置１がドアに配置されている場合、車両制御部８は、例えば、ドアのロックを解除し、上記のサービスを開始する。
【００４８】
ここでステップ５において制御部４は、認証が不成立だった場合（Ｓｔｅｐ５：Ｎｏ）、認証が不成立だったことを示す認証情報Ｓ４を車両制御部８に出力する（Ｓｔｅｐ７）。車両制御部８は、例えば、認証が不成立だったことにより、再度の認証を促す報知を行う。
【００４９】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る生体情報認証装置１は、生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる。具体的には、生体情報認証装置１は、振動を伝達する操作部６０に認証対象者の手９を接触させることによって生体情報の認証を行うことができるので、この構成を採用しない場合と比べて、生体情報の認証における煩わしさを抑制することができる。
【００５０】
生体情報認証装置１は、振動付加部と振動検出部が共に圧電素子（第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３）によって構成されているので、操作部６０に付加された荷重から操作部６０へのタッチを検出することができる。そして生体情報認証装置１は、第１の圧電素子２及び第２の圧電素子３によってタッチが検出された場合に生体情報の認証を行うので、この構成を採用しない場合と比べて、手９の伝達経路１０の両端部である人差指９１及び中指９２が接触した状態で振動の付加と検出を行うことができ、認証精度が向上してセキュリティ性が向上する。
【００５１】
ここで他の実施の形態としての生体情報認証装置１は、振動付加部及び振動検出部が圧電素子によって構成され、その機能が交換可能となるように構成される。交換可能とは、第１の圧電素子２によって振動を付加して第２の圧電素子３で振動を検出すると共に、第２の圧電素子３によって振動を付加して第１の圧電素子２で振動を検出することである。
【００５２】
この実施の形態の生体情報認証装置１は、交互に振動の付加と検出を行い、算出した位相差、振幅比、周波数成分の平均などの処理を行って算出した認証対象者の生体情報と登録者の生体情報とを比較して認証を行う。生体情報認証装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、より認証精度が向上してセキュリティ性が向上する。
【００５３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１…生体情報認証装置、２…第１の圧電素子、３…第２の圧電素子、４…制御部、６…タッチパッド、８…車両制御部、９…手、１０…伝達経路、２０…金属シム、２１…圧電体、４０…登録情報、４１…認証しきい値、４２…タッチしきい値、６０…操作部、６１…操作面、６２…裏面、９０…親指、９１…人差指、９２…中指、９３…薬指、９４…小指、４００…生体情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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