(57)【要約】【課題】光学的手法で指紋パターンをイメージとして取り込む際に、生体の指に特有の電気的特性に基づく情報を同時に抽出し、これらを用いた確度の高い個人認証装置と認証方法を提供すること。【解決手段】光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証装置において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極、例えば、透明な電極が設けられていることを特徴とする個人認証装置と、それを用いた個人認証方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証装置において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極が設けられていることを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
電極が、透明電極であ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】
電極が、細い電極線であ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４】
一対の電極が、透明板の指が接する部分で、指紋パターンの認識を妨げることのない部位に設けられてい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５】
光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証方法において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極を設けておき、指紋パターンを認識するに際して、載置された指を介して電極間に流れる電流の電気的特性を検出し、あらかじめ設定された人間の指による標準的な特性値と比較し、人間の指とそれ以外の模擬指とを識別する機能を付加したことを特徴とする個人認証方法。
【請求項６】
電気的特性が、抵抗値、インピーダンス、交流信号又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５記載の個人認証方法。
【請求項７】
複数対の電極間へ異なる電圧を印加することを特徴とする請求項５記載の個人認証方法。
【請求項８】
複数対の電極間への印加電圧の組み合わせを、時間の経過によってランダムに変更させることを特徴とする請求項７記載の個人認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する技術において、電気的特性の検知機能を付加し、識別精度を向上させた個人認証装置とそれを用いる個人認証方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指紋による本人認証は古くからある目視による方法に代わって、レーザー等を用い、パターンを画像としてコンピュータに入力して解析する様々なシステムが今日まで開発されてきた。指紋を検出するセンサ部分も多数の手法が提案され、山と谷の散乱角の違いと全反射条件を組み合わせて、指紋パターンを直接イメージセンサに取り込む光学的方法や、接触面の電荷分布の差を検出する半導体センサを利用して、パターンを抽出する方法も実用化されている。また、指先や手のひらの静脈パターンを、近赤外光を利用して抽出して個人認証する方法も提案され、製品化も進んでいる（例えば、特許文献１〜３参照）。指紋パターンは静脈パターンより形状が複雑であるため、より確度の高い個人認証システムを構成できる可能性があるが、指紋をシリコンなどの材料の型に取るなど、指腹と同じ形状を偽造すれば、誤認証される危険がある。
【特許文献１】特開平５−７３６６６号公報
【特許文献２】特開平８−１６７５２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３１２６８号公報
【０００３】
一方、レーザーを生体に向けて照射すると、反射散乱光の強度分布は、血球などの移動散乱粒子によって動的なレーザースペックル（ランダムな斑点模様）を形成し、このパターンを、結像面においてイメージセンサで検出し、各画素における模様の時間変化を定量化し、マップ状に表示することで、生体表面近傍の毛細血管の血流分布を画像化できることが知られている。そして、かかる現象を利用して、皮膚の下や眼底の血流マップを測定する技術や装置は、本発明者らによっていくつか提案されている（例えば、特許文献４〜９参照）。
【特許文献４】特公平５−２８１３３号公報
【特許文献５】特公平５−２８１３４号公報
【特許文献６】特開平４−２４２６２８号公報
【特許文献７】特開平８−１１２２６２号公報
【特許文献８】特開２００３−１６４４３１号公報
【特許文献９】特開２００３−１８０６４１号公報
【０００４】
そして、本発明者は、上記文献で示された血流マップを、指紋パターンと結びつけて個人認証に用いるという発明を完成し、既に提案したところである（特許文献１０と１１参照）。
これらの特許文献では、レーザー血流画像化法によって指先の血流を画像化したときに、指紋の谷の部分の血流が山の部分よりも早いため血流マップ内に指紋パターンが現れることを利用して、生きたままの本人の指であることを認証している（特許文献１０）。また、近赤外レーザー光を用いることで、指内部の血流分布を検出し、本人認証と他人排除の精度を上げる方法や、あるいは、指先の血流が心拍に同期して変動するので、その波形を解析して生きた指か模擬指かを判定する方法も提案されている（特許文献１１）。
【０００５】
しかしこれらの方法をもってしても、例えば、非常に薄いシリコン膜に指紋の凹凸を模ったものを指の表面に貼り付けると、背後にある指の血流をセンサが拾ってしまい、生きていると判断してしまうという問題点がある。また、室温が下がる冬場においては、指先が冷たくなり、表面の血流が低下して拍動成分を検出できなくなり、模擬指と判断してしまう点も問題である。本発明者の知る限り、これらの弱点を克服する方法や装置は、まだ提案されていないのが現状である。    
【特許文献１０】国際公開第０５／１２２８９６号パンフレット
【特許文献１１】国際公開第０７／０９７１２９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、指紋パターン（画像）をイメージとして取り込む場合は、透明板の面上に指先を置き、各種の光学的手法により指紋パターンを取り込むが、そのような画像検出機能を妨げずに、指の電気的特性を測定し、追加的に認証に用いる方法や装置は、本発明者の知る限りこれまで提案されたことはない。従って、本発明の目的は、光学的手法で指紋パターン（画像）をイメージとして取り込む際に、生体の指に特有の電気的特性に基づく情報を同時に抽出し、これらを用いた確度の高い個人認証装置と認証方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のうち請求項１に記載された発明は、光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証装置において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極が設けられていることを特徴とする個人認証装置である。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、電極が、透明電極であることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置である。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、電極が、細い電極線であることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置である。
【００１０】
請求項４に記載された発明は、一対の電極が、透明板の指が接する部分で、指紋パターンの認識を妨げることのない部位に設けられていることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置である。
【００１１】
請求項５に記載された発明は、光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証方法において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極を設けておき、指紋パターンを認識するに際して、載置された指を介して電極間に流れる電流の電気的特性を検出し、あらかじめ設定された人間の指による標準的な特性値と比較し、人間の指とそれ以外の模擬指とを識別する機能を付加したことを特徴とする個人認証方法である。
【００１２】
請求項６に記載された発明は、電気的特性が、抵抗値、インピーダンス、交流信号又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５記載の個人認証方法である。
【００１３】
請求項７に記載された発明は、複数対の電極間へ異なる電圧を印加することを特徴とする請求項５記載の個人認証方法である。
【００１４】
そして、請求項８に記載された発明は、複数対の電極間への印加電圧の組み合わせを、時間の経過によってランダムに変更させることを特徴とする請求項７記載の個人認証方法である。
【発明の効果】
【００１５】
従来の指紋パターンを光学的手法により画像として取り込む認証装置では、シリコン樹脂などで指紋の凹凸を模った模擬指や、これを薄いシート状にして指に貼り付けたものを、本物の指と誤認識する欠点があった。本発明によれば、指紋を認識するに際し、同時に、指の電気的特性を検出することによって、これらの模擬指と標準的な人の指との間に明確な差があり、両者を区別することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の個人認証装置は、光学的手法により指紋パターンを認識して個人を識別する個人認証装置において、指を載置するための透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極が設けられているものである。そして、かかる装置を用いて個人を認証する方法は、指紋パターンを認識するに際して、載置された指を介して電極間に流れる電流の電気的特性を検出し、あらかじめ設定された人間の指による標準的な特性値と比較し、人間の指とそれ以外の模擬指とを識別する機能が付加されたものである。
【００１７】
本発明において、指紋パターンを光学的手法により認識する方法・装置としては、公知のどのような方法・手段であってもかまわない。例えば、レーザー等を用いて指紋パターンを画像としてコンピュータに入力して解析する方法・装置、あるいは、指紋を検出する各種センサで、山と谷の散乱角の違いと全反射条件を組み合わせて、指紋パターンを直接イメージセンサに取り込む光学的方法・装置が知られている。また、指紋パターンを光学的手法により認識する方法・装置に加えて、指先や手のひらの静脈パターンを近赤外光を利用して抽出し、個人認証する方法・装置が併用されているものでも良い。あるいはまた、
本発明者が既に提案した、レーザー血流画像化法によって指先の血流を画像化したときに、指紋の谷の部分の血流が山の部分よりも早いため血流マップ内に指紋パターンが現れることを利用した個人認証方法・装置等であっても良い。
【００１８】
従来の、光学的手法により指紋パターンを認識する装置においては、透明なガラスや樹脂の板の上に指を載置するが、本発明においては、かかる透明板の指が接する部分に、指紋パターンの認識を妨げることのない少なくとも一対の電極が設けられている。そして、指紋パターンの認識を妨げることのない電極とは、具体的には、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）薄膜などで作成される透明電極である。透明板の上で一対の電極を設ける位置は、例えば、図１に示したように（中央の四角の部分は指紋観察領域を示している。以下の図でも同じ。）、指が透明板の面と接触している部分の両サイドに透明電極を付け、リード線を経由して電気抵抗などの電気的特性を測定するようにしても良い。図２に示したように、透明電極（複数）の配置を、指が接する部分の先端と根本にしても良く、また、図３に示したように、指が接する部分の先端部に２箇所設けても良い。あるいは、透明電極の場合には、図４に示したように、一対の電極を、指が接する部分の中央部分の観察視野内を平行に横断して設けることもできる。更には、図５に示したように、指を置く場所の外周部の金属と他に一箇所に電極を設けるようにしても良い。電極の位置を認証装置ごとに変更したり、一定期間ごとに変更することによって、偽造に対する防御機能を高めることもできる。
【００１９】
指紋パターンの認識を妨げることのない電極は、細い電極線からなる一対の電極であっても良い。即ち、図６に示したように、透明板の指を置く部分に細い電極線を走らせ、その一部に導通性を持たせて、導通部と接触した指の電気的特性を測定するようにしても良い。
なお、不透明な電極線が指紋画像の一部に入っても、ソフトウェアによって、指紋パターンの線はつなげることができる。
【００２０】
また、指紋パターンの認識を妨げることのない電極は、電極の上に絶縁層を貼りその一部を開けて導通部分を露出させたものであっても良い。具体的には、例えば、図７に示したように、透明電極の上に絶縁層を貼り、その一部を開けて導通部分を表面に露出させ、その位置を装置毎に変えることで、模擬指に対する防御を強化しても良い。この場合、指に貼り付けたシリコンシートなどの一部に穴を空けて、指の電気特性を装置に読み込ませようとしても、触覚を失っているため指の露出した皮膚部分を、電極部に正確に当てることができないので、偽装を見破ることができる。また、図８に示したように、細い電極線の一部を絶縁層の上に出し、図７の場合と同様の効果が得られるようにしても良い。
【００２１】
本発明においては、指紋パターンを認識するに際して、載置された指を介して電極間に流れる電流の電気的特性を検出し、あらかじめ設定された人間の指による標準的な特性値と比較し、人間の指とそれ以外の模擬指とを識別する機能が付加されているものであるが、
電気的特性としては、例えば、抵抗値、インピーダンス、交流信号又はそれらの組み合わせを用いるのが好ましい。指先の抵抗（インピーダンス）や取り出される電気信号波形を解析し、生体ではない模擬指による数値や波形との差を解析し、生体認識精度を向上させることができる。
【００２２】
本発明の方法及び装置においては、図９、図１０及び図１１にその例を示したように、電極の対を複数用いることもできる。図において、１は電流計を、２は電源を、３はスイッチング回路を、４は多数の電極を示している。そしてこの場合には、複数対の電極間へ異なる電圧を印加するようにしても良い。この際において、複数対の電極間への印加電圧の組み合わせを、時間の経過によってランダムに変更させる方法を取れば、より偽造の難しいシステムを構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のごとく機能が強化された認証装置又は個人認証方法は、複雑な指紋パターンと生体に基づく情報を組み合わせているため、偽造が難しい。この利点を生かして、高度なセキュリティ管理を要求される施設の入退室監視や、出入国管理等の様々な分野で活用できると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】指の接触部分の両サイドに透明電極を設けた例を示す図。
【図２】指の接触部分の先端と根本に透明電極を設けた例を示す図。
【図３】指の接触部分の先端部に２箇所に透明電極を設けた例を示す図。
【図４】指の接触部分の中央部分の観察視野内に、平行に横断して透明電極を設けた例を示す図。
【図５】指の接触部分の外周部の金属と、他に一箇所に透明電極を設けた例を示す図。
【図６】指の接触部分に細い電極線を２本配置した例を示す図。
【図７】透明電極の上に絶縁層を貼り、その一部を空けて導通部分を表面に露出した例を示す図。
【図８】細い電極線の一部を絶縁層の上に露出した例を示す図。
【図９】複数の電極対を用いた例を示す図。
【図１０】複数の電極対を用いた他の例を示す図。
【図１１】複数の電極対を用いたもう一つの例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  電流計
２  電源
３  スイッチング回路
４  多数の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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