(57)【要約】    【課題】  小型な個人認証装置を提供することにある。    【解決手段】  赤外光源１２５から出射した光は指Ｆに照射され、透過光は受光素子１１５で受光される。受光素子１１５は、フォトダイオードのような単一の光検知面を有する受光素子である。アクチュエータ１３５は、走査回路１４０により駆動され、光源から指Ｆに照射される光を２次元走査する。マイコン１１０は、アクチュエータによる走査制御と受光素子から得られる強度信号から強度の２次元分布を作成し、生体特徴情報を得て、個人の特定を行なう。    【選択図】  図１
2005107634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を生体に照射し、この生体からの透過光若しくは反射光を受光素子で受光して生体の特徴情報により個人認証する個人認証装置において、
前記受光素子は、単一の光検知面を有する受光素子であり、
前記光源から生体に照射される光を２次元走査するアクチュエータと、
このアクチュエータによる走査制御と前記受光素子から得られる強度信号から強度の２次元分布を作成し、生体特徴情報を得て、個人の特定を行なう制御手段とを備えたことを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
請求項１記載の個人認証装置において、
前記アクチュエータは、前記光源を平行移動して、生体に照射する光を２次元走査することを特徴とする個人認証装置。
【請求項３】
請求項１記載の個人認証装置において、
前記アクチュエータは、前記光源を所定角度回転して、生体に照射する光を２次元走査することを特徴とする個人認証装置。
【請求項４】
請求項１記載の個人認証装置において、
前記アクチュエータは、前記光源から出射した光を反射するミラーを所定角度回転して、生体に照射する光を２次元走査することを特徴とする個人認証装置。
【請求項５】
請求項１記載の個人認証装置において、
前記生体と前記受光素子の間に配置され、所定の波長の光を透過する特性を有するフィルタを備えるとともに、
このフィルタは、前記生体からの光を前記受光素子に集光するレンズ機能を有することを特徴とする個人認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の生体特徴情報を個人の特定の手段として利用する個人認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のドアロック解除や始動するために鍵が用いられており、鍵をイグニッションスイッチに挿入し、回転させることで自動車を始動状態に遷移させることが知られている。この従来から用いられている鍵においては、鍵を盗難された場合や鍵穴のピッキング等により、自動車のオーナ以外の悪意を持った人物に運転されてしまう可能性がある。
【０００３】
そこで、例えば、特開昭６１−５３９７２号公報や特開平６−７２２９１号公報に記載のように、生体情報である指紋を利用して自動車のドアロック解除や始動するものが検討されている。しかし、指紋は偽造することが可能であるため、よりセキュリティを高める方法として、例えば、特開２００１−１８４５０７号公報に記載されているように、生体情報として、指の血管パターンを使った個人認証の方法が知られている。この方法は、指の血管パターンを、レンズと撮像素子である２次元イメージセンサを有する撮像手段により検出し、検出された指血管パターンとあらかじめ登録した指血管パターンとが一致により、認証するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−５３９７２号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平６−７２２９１号公報
【特許文献３】特開２００１−１８４５０７号公報
【特許文献４】特開２００３−５８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００１−１８４５０７号公報に記載された方法では、２次元の血管パターンを、正確にイメージセンサに結像させる必要があるため、イメージセンサの前方に配置するレンズとしては、像歪みの少ないレンズを用いる必要がある。歪みの少ないレンズとしては、例えば、７群８枚構成のような複雑なレンズを用いる必要があり、このようなレンズは大型であるため、装置を小型化できないという問題があった。したがって、自動車等のスペースに余裕が無い場合には、搭載し難いという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、小型な個人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】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、光源からの光を生体に照射し、この生体からの透過光若しくは反射光を受光素子で受光して生体の特徴情報により個人認証する個人認証装置において、前記受光素子は、単一の光検知面を有する受光素子であり、前記光源から生体に照射される光を２次元走査するアクチュエータと、このアクチュエータによる走査制御と前記受光素子から得られる強度信号から強度の２次元分布を作成し、生体特徴情報を得て、個人の特定を行なう制御手段とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、個人認証装置を小型化し得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記アクチュエータは、前記光源を平行移動して、生体に照射する光を２次元走査するようにしたものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記アクチュエータは、前記光源を所定角度回転して、生体に照射する光を２次元走査するようにしたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記アクチュエータは、前記光源から出射した光を反射するミラーを所定角度回転して、生体に照射する光を２次元走査するようにしたものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記生体と前記受光素子の間に配置され、所定の波長の光を透過する特性を有するフィルタを備えるとともに、このフィルタは、前記    
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、個人認証装置を小型化することができる。
生体からの光を前記受光素子に集光するレンズ機能を有するようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による個人認証装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による個人認証装置の全体構成について説明する。本実施形態では、指の血管パターンを利用した個人認証装置を自動車のドアロック解除システムに適用している。  
図１は、本発明の第１の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【００１５】
個人認証装置１００は、マイコン１１０と、光検出器１１５と、レンズ１２０，１２２と、赤外光源１２５と、赤外透過フィルタ１３０と、アクチュエータ１３５と、走査回路１４０と、駆動回路１４５と、不揮発性メモリ１５０と、電源回路１５５とを備えている。
【００１６】
被認証物である指Ｆが指置き部である赤外透過フィルタ１３０の位置に置かれると、マイコン１１０は駆動回路１４５により赤外光源１２５をオンすることにより、赤外光源１２５が出射した赤外光が、レンズ１２２を介して指Ｆに照射される。赤外光源１２５としては、発光ダイオードやレーザダイオードを用いている。赤外光源１２５としては、発光ダイオードを用いた場合には、レンズ１２２は、発光ダイオードから出射した光を集光するために用いられる。一般に指Ｆの血管の太さは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であるため、集光された光ビームの太さを０．１ｍｍ程度とすることにより、血管パターンの検出に必要な分解能が得られる。赤外光源１２５として、レーザダイオードを用いた場合には、レンズ１２２は不要となる。
【００１７】
アクチュエータ１３５は、走査回路１４０からの指令信号に応じて、赤外光源１２５から出射する光の方向を、Ｘ方向及びこのＸ方向に直交するＹ方向の２次元方向に走査する。アクチュエータ１３５には、圧電素子や、モータ等を用いることができる。アクチュエータ１３５による光照射方向の制御の詳細については、図３及び図４を用いて後述する。
【００１８】
指Ｆを透過した光は、レンズ１２０により、受光素子１１５に結像し、電気信号に変換される。ここで、受光素子１１５は、単一の光検知面を備えたものであり、例えば、フォトダイオードが用いられる。フォトダイオードの光検知面のサイズは、例えば、５ｍｍφと小型である。すなわち、受光素子１１５は、従来のイメージセンサのように、複数の光検知面が２次元に配列されたものとは異なるものを用いている。本実施形態では、赤外光源１２５から出射される光を２次元的に走査するため、従来のように一度に血管パターンを取得するときに生じる２次元的な歪みを低減する必要がないため、レンズ１２０としては、指Ｆを透過した光を受光素子１１５の光検知面に結像できるだけの簡単な構成のレンズを用いることができるため、装置を小型化することができる。
【００１９】
赤外光は、血液のヘモグロビンで吸収されるため、指を透過した赤外光の強度は、血管のない部分を透過した場合は明るく、血管のある部分を透過した場合は吸収されて暗くなる。受光素子１１５では、光電変換されて、受光強度に応じた出力電気信号が出力される。
【００２０】
マイコン１１０は、走査回路１４０による赤外光源１２５から出射する光の２次元走査を指示するとともに、この２次元走査と同期して、内蔵されたアナログ・デジタル変換器Ａ／Ｄを介して、受光素子１１５の出力信号を取り込むことにより、赤外光源１２５の走査方向信号とその方向に対応する受光強度とから、図２に示すように透過光強度の２次元分布，すなわち、指Ｆの血管のパターン（主として、静脈パターン）の信号を得ることができる。ここで、赤外透過フィルタ１３０は、血管パターンを得るのにノイズとなる可視光をカットし、血管パターンが含まれる赤外光のみを透過させるために用いられている。赤外透過フィルタ１３０としては、例えば、９００ｎｍ以上の光を透過する特性を持つものを用いる。受光素子であるフォトダイオードは、およそ１０００ｎｍ以下の波長の光に対して感度を有する。また、赤外光源の発光スペクトルは、中心波長がおよそ９４５ｎｍで、半値幅が４０ｎｍ程度である。
【００２１】
ここで、図２を用いて、血管パターンの一例について説明する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による個人認証装置で検出される血管パターンの説明図である。
【００２３】
例えば、指Ｆを受光素子１１５の撮像範囲ＩＡの中心に置いた場合、図２に示すように、受光素子１１５によって検出される像としては、指Ｆの輪郭と、血管パターンＢＶが得られる。血管パターンＢＶは個人により異なるので、予め血管パターンＢＶを不揮発性メモリ１５０に登録しておき、認証時に登録パターンと認証パターンの一致，不一致を判定することにより個人を特定することができる。認証時には、指Ｆの輪郭を基準とし、その輪郭内に血管パターンＢＶがどのように配置されているかによって認証を行うようにしている。
【００２４】
マイコン１１０は、受光素子１１５によって検出された指Ｆの血管パターンと、メモリ１５０内に予め登録されている血管パターンを比較して、両者が近似していれば登録されている本人であると判断し、相違が大きければ未登録の他人であると判断する。
【００２５】
電源回路１５５には、外部の電源ＶBから電力が供給されている。更に、個人認証装置１００とドアロック制御ユニット２００は、ＬＡＮでつながれている。
【００２６】
マイコン１１０は、一致を検出すると、一致情報をドアロック制御ユニット２００に転送する。ドアロック制御ユニット２００は、一致情報が入力すると、車両のドアロックを解除する。
【００２７】
次に、図３を用いて、本実施形態によるアクチュエータ１３５を用いた光照射方向の第１の制御方法について説明する。なお、図３は、２次元走査の１方向（例えば、Ｘ方向）の光走査の原理を示している。Ｙ方向（紙面に垂直方向）も、同様の原理により走査される。  
図３は、本発明の第１の実施形態による個人認証装置によるアクチュエータを用いた光照射方向の第１の制御原理の説明図である。
【００２８】
赤外光源１２５は、アクチュエータ１３５によって、レンズ１２２の光軸ＬＡを挟んで上下方向に距離Ｌ１だけ移動可能である。赤外光源１２５が、実線で示すように、光軸ＬＡよりも上の位置に位置付けられると、赤外光源１２５から出射した光は、光軸ＬＡに平行に進み、レンズ１２２によって光軸ＬＡから遠ざかる方向に屈折される。また、赤外光源１２５が、破線で示すように、光軸ＬＡよりも下の位置に位置付けられると、赤外光源１２５から出射した光は、光軸ＬＡに平行に進み、レンズ１２２によって光軸ＬＡから遠ざかる方向に屈折される。したがって、アクチュエータ１３５によって赤外光源１２５を光軸ＬＡと直交する方向に距離Ｌ１だけ平行移動すると、指Ｆが置かれる位置では、光は距離Ｌ２の範囲に照射可能である。レンズ１２２の設計により、Ｌ２／Ｌ１＝２０程度にすることができる。
【００２９】
指Ｆに対する光の走査範囲は、例えば、指の長手方向に４０ｍｍ，指の幅方向に２０ｍｍ程度である。従って、図３に示した走査機構を指の長手方向に適用する場合には、距離Ｌ１を２ｍｍとすることにより、指の長手方向に光ビームを４０ｍｍ走査することができる。距離Ｌ１が２ｍｍとなると、その移動距離は小さいため、アクチュエータ１３５としては、圧電素子を用いることができる。
【００３０】
次に、図４を用いて、本実施形態によるアクチュエータ１３５を用いた光照射方向の第２の制御方法について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態による個人認証装置によるアクチュエータを用いた光照射方向の第２の制御原理の説明図である。
【００３１】
赤外光源１２５は、アクチュエータ１３５によって、レンズ１２２の光軸ＬＡを中心に上下方向に角度θ１だけ回転可能である。また、レンズ１２２として、ｆθレンズを用いてもよいものである。赤外光源１２５が、実線で示すように、光軸ＬＡよりも上向きに位置付けられると、赤外光源１２５から出射した光は、レンズ１２２によって光軸ＬＡからさらに遠ざかる方向に屈折される。また、赤外光源１２５が、破線で示すように、光軸ＬＡよりも下向きに位置付けられると、赤外光源１２５から出射した光は、レンズ１２２によって光軸ＬＡからさらに遠ざかる方向に屈折される。したがって、アクチュエータ１３５によって赤外光源１２５を角度θ１だけ回転すると、指Ｆが置かれる位置では、光は距離Ｌ２の範囲に照射可能である。
【００３２】
次に、図５を用いて、本実施形態による個人認証装置の動作について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態による個人認証装置の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
認証装置１００による自動車のドアロック解除の動作は、マイコン１１０に記憶されたプログラムにより制御される。
【００３４】
ステップＳ１０において、マイコン１１０は、認証すべき指Ｆが所定の位置に置かれたかどうかを判定する。この判定は、指Ｆを置く位置にスイッチを設け、このスイッチがオンしたかどうかなどにより行われる。もし、指Ｆが置かれていなければ、ステップＳ１０に戻り、置かれた場合はステップＳ２０に移行する。
【００３５】
ステップＳ２０において、マイコン１１０は、指の血管パターンＢＶの特徴パラメータ抽出処理を行なう。
【００３６】
血管パターンＢＶの特徴パラメータ抽出処理においては、最初に、ステップＳ２２において、指Ｆを照明する赤外光源１２５を駆動回路１４５により点灯する。
【００３７】
次に、ステップＳ２４において、走査回路１４０でアクチュエータ１３５駆動し赤外光源１２５を２次元に走査させながら、受光素子１１５で透過光強度を光電変換して、マイコン１１０に取り込む。
【００３８】
次に、ステップＳ２６において、赤外光源１２５を消灯する。
【００３９】
次に、ステップＳ２８において、取得された透過光強度の２次元分布に対して、演算処理を行ない、血管パターンＢＶの特徴パラメータを抽出する。なお、本ステップにおける処理の方法については、特開２００１−１８４５０７号公報に開示されているように、積分処理，微分処理を組み合わせたフィルタ処理を行なうことにより実現が可能である。
【００４０】
次に、ステップＳ３０において、抽出された特徴パラメータが、あらかじめ不揮発性メモリ１５０に記憶された単数もしくは複数のパラメータとの照合を行なう。
【００４１】
次に、ステップＳ４０において、照合結果の判定を行う。もし、合致するパラメータが無ければ、未登録者、または照合失敗として、ステップＳ１０に戻る。照合結果が合致すれば、正規の運転者として認証されたことになる。
【００４２】
そして、ステップＳ５０に移行し、ドアロック制御装置に対して、ＬＡＮを経由して、ドアロック開錠許可のコマンドを発行し、ドアロックが解除される。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、赤外光源から出射される光を２次元的に走査し、受光素子としては、単一の光検知面を有するフォトダイオード等を用いるため、受光素子に結像するためのレンズを小型なものとすることができ、個人認証装置を小型化することができる。
【００４４】
次に、図６を用いて、本発明の第２の実施形態による個人認証装置の構成及び動作について説明する。  
図６は、本発明の第２の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４５】
本実施形態において、個人認証装置１００Ａの基本的な構成は、図１に示したものと同様である。図１に示したものでは、指Ｆの血管による透過光を検出していたのに対して、本実施形態では、反射光を検出するようにしている。
【００４６】
被認証物である指Ｆが指置き部である赤外透過フィルタ１３０の位置に置かれると、マイコン１１０は駆動回路１４５により赤外光源１２５をオンすることにより、赤外光源１２５が出射した赤外光が、レンズ１２２を介して指Ｆに照射される。アクチュエータ１３５は、走査回路１４０からの指令信号に応じて、赤外光源１２５から出射する光の方向を、Ｘ方向及びこのＸ方向に直交するＹ方向の２次元方向に走査する。指Ｆから反射した光は、レンズ１２０により、受光素子１１５に結像し、電気信号に変換される。
【００４７】
マイコン１１０は、走査回路１４０による赤外光源１２５から出射する光の２次元走査を指示するとともに、この２次元走査と同期して、受光素子１１５の出力信号を取り込むことにより、赤外光源１２５の走査方向信号とその方向に対応する受光強度とから、図２と同様にして、反射光強度の２次元分布，すなわち、指Ｆの血管のパターン（静脈パターン）の信号を得ることができる。
【００４８】
本実施形態においても、受光素子に結像するためのレンズを小型なものとすることができ、個人認証装置を小型化することができる。
【００４９】
次に、図７を用いて、本発明の第３の実施形態による個人認証装置の構成及び動作について説明する。  
図７は、本発明の第３の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５０】
本実施形態では、個人認証装置１００Ｂの赤外光源１２５とレンズ１２２の間の光路中に設置されたミラーＭを、アクチュエータ１３５Ａで回転させることにより、照射方向を制御している。他の構成動作は、図１に示したものと同様である。
【００５１】
本実施形態においても、受光素子に結像するためのレンズを小型なものとすることができ、個人認証装置を小型化することができる。
【００５２】
次に、図８を用いて、本発明の第４の実施形態による個人認証装置の構成及び動作について説明する。  
図８は、本発明の第４の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５３】
本実施形態においては、個人認証装置１００Ｃの赤外光透過フィルタ１３０Ａは、フレネルレンズ機能を持つものとして、図１に示した赤外光透過フィルタ１３０と、レンズ１２０を兼用させている。上述の実施形態によれば、赤外光源から出射される光を２次元的に走査し、受光素子としては、単一の光検知面を有するフォトダイオード等を用いるため、受光素子に結像するためのレンズを小型なものとすることができる。したがって、フレネルレンズのような薄型のレンズを用いることができるため、赤外光透過フィルタ１３０Ａにフレネルレンズ機能を持つものを用いることができる。したがって、レンズ１２０を不要として、安価に構成することができる。
【００５４】
本実施形態においても、受光素子に結像するためのレンズを小型なものとすることができ、個人認証装置を小型化することができる。
【００５５】
次に、図９を用いて、本発明の第５の実施形態による個人認証装置の構成及び動作について説明する。  
図９は、本発明の第５の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
本実施形態は、図８に示した構成を有する個人認証装置１００Ｃを、自動車のドアハンドル部分に取り付けたものである。赤外光源１２５は、ドアＤの内部に配置し、受光素子１１５はドアハンドルＨの内部に置かれている。
【００５７】
ドアＤの内部の赤外光源１２５を外部からの雨やほこりから防ぐために、赤外光を透過させる性質を持っている保護窓ＰＷを取りつけている。また、ドアハンドルＨの受光素子１１５の保護には、赤外光透過フィルタ１３０Ａを兼用させる構成としている。さらに、赤外光透過フィルタ１３０Ａは、フレネルレンズ機能を持たせている。なお、保護窓ＰＷと赤外光透過フィルタ１３０Ａの外部との表面は、雨水が残らないように撥水処理されていてもよいものである。
【００５８】
指Ｆは、ドアＤを開ける時、ドアハンドルＨに指Ｆをかけるので、指Ｆをかけたことを検出し、認証処理を行なって登録者であれば、解錠させる。
【００５９】
このように構成した認証装置１００Ｃは、認識待ちのときは常に指Ｆの検出を行う処理としていても良く、また、ドアハンドルＨを操作してドアＤを開けるようにする動作を検出することにより、マイコン１１０を動作開始させても良く、また、さらには、登録者に携帯型の小型無線機を持たせておき、登録者がドアに近づくと、無線信号によりマイコン１１０が動作開始するようにしても良いものである。
【００６０】
本実施形態によれば、個人認証装置を小型化できるため、自動車のドア部に容易に取付可能なものとできる。
【００６１】
なお、以上の各実施形態では、指の血管パターンを利用した個人認証装置を自動車のドアロック解除システムに適用した例について説明したが、住宅やビルなどの入室管理用の個人認証装置などにも応用が可能である。また、指の血管パターンを利用した個人認証装置を例にとり説明したが、指紋認証などの生体の光学的な特徴パターンを利用した個人認証装置にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による個人認証装置で検出される血管パターンの説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による個人認証装置によるアクチュエータを用いた光照射方向の第１の制御原理の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による個人認証装置によるアクチュエータを用いた光照射方向の第２の制御原理の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による個人認証装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【図９】本発明の第５の実施形態による個人認証装置の全体構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…個人認証装置
１１０…マイコン
１１５…受光素子
１２５…赤外光源
１３５…アクチュエータ
１４０…走査回路
Ｆ…指
ＶＢ…血管パターン
【図１】
2005107634.tif 000003
【図２】
2005107634.tif 000004
【図３】
2005107634.tif 000005
【図４】
2005107634.tif 000006
【図５】
2005107634.tif 000007
【図６】
2005107634.tif 000008
【図７】
2005107634.tif 000009
【図８】
2005107634.tif 000010
【図９】
2005107634.tif 000011