WO2017073595A1 - 個人認証装置 - Google Patents

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WO2017073595A1
WO2017073595A1 PCT/JP2016/081686 JP2016081686W WO2017073595A1 WO 2017073595 A1 WO2017073595 A1 WO 2017073595A1 JP 2016081686 W JP2016081686 W JP 2016081686W WO 2017073595 A1 WO2017073595 A1 WO 2017073595A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finger
personal authentication
unit
authentication device
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/081686
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸三 須下
Original Assignee
バイオニクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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Application filed by バイオニクス株式会社 filed Critical バイオニクス株式会社
Publication of WO2017073595A1 publication Critical patent/WO2017073595A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing

Definitions

  • the present invention relates to a personal authentication device that performs identity verification based on a finger vein pattern, and more particularly, to a personal authentication device in which a reading means for reading a finger vein pattern is thinned.
  • the vein pattern which is biometric information, is in-vivo information and is difficult to forge. Further, since the vein pattern is not determined by human genetic information (DNA base sequence), even if identical twins having the same genetic information have different vein patterns, they can be identified. Therefore, the personal authentication based on the vein pattern has high identification accuracy.
  • a light source such as an LED (: light emitting diode) is arranged on the inner surface of a case where a specific person inserts a finger, and a CCD (: charge-coupled device) image sensor is arranged on the inner surface facing the LED.
  • a CCD image sensor charge-coupled device
  • a two-dimensional optical sensor such as a CMOS (complementary-metal-oxide-semiconductor) image sensor can be used.
  • the light emitted from the LED is transmitted through the finger, the transmitted light image of the vein pattern is captured by a CCD image sensor, converted into a digital signal, and if there is authentication data corresponding to the database, the person is identified as the person. .
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional contact-type vein pattern reading means (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-5854 (Patent Document 1)).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-5854
  • the light source 43 irradiates the finger 41 with infrared rays, and the infrared rays pass through the inside of the fingers 41, To reach.
  • the infrared rays that reach the opening 40 the infrared rays that are emitted to the outside of the finger 41 pass through the opening 40, the acrylic plate 44, and the infrared transmission filter 47, reach the imaging device 49, and image the reaching infrared rays.
  • the acrylic plate 44 is transparent to infrared rays, and prevents a finger or a foreign object from entering the reading unit 42.
  • the opening 40 is described as being able to reduce the size of the reading means 42 by making the distance in the longitudinal direction of the finger 41 shorter than the length of the finger 41.
  • the reading means 42 has a long and thick distance L from the surface with which the finger 41 abuts to the imaging device 49, so that the mounting position of the reading means is limited and attachment processing is not easy. .
  • An object of the present invention is to provide a personal authentication apparatus in which a finger vein pattern reading means is thinned. Another object of the present invention is to provide a personal authentication device including a reading unit that can collect a wide range of vein pattern information with a single lens.
  • the present invention relates to a personal authentication device that reads a vein pattern of a finger abutting and identifies the person based on the vein pattern, and includes a reading unit that reads information including the finger vein pattern and authentication data for the finger vein pattern.
  • Authentication means having a pre-recorded database.
  • the reading unit includes a pair of light source units and an imaging unit that are arranged in parallel in the longitudinal direction of the abutting finger.
  • the imaging unit includes a close-up wide-angle lens, a lens holder, and an imaging device.
  • the lens holder has a shape that opens toward the photographing direction, has an inner surface that expands toward the photographing direction, and holds the close-up type wide-angle lens at a root portion having a short inner dimension.
  • the imaging unit images light that has entered the finger from the light source unit, passes through the finger, and passes through the close-up type wide-angle lens.
  • the authentication unit is configured to be able to receive imaging information from the imaging unit.
  • the authentication unit extracts a vein pattern from the imaging information, and authentication data corresponding to the extracted vein pattern If is in the database, confirm that you are the person. Since the reading means constituting the personal authentication apparatus of the present invention is provided with a close-up type wide-angle lens, a wide range of information can be collected by one lens, and the reading means can be made thin.
  • the close-up type wide-angle lens preferably has an angle of view of 100 ° to 150 °, and the focal length is preferably 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the reading means preferably has a thinned aspect in which the distance from the contact surface of the finger to the imaging element is 8.5 mm or less when the finger is in contact, and the light source has an optical axis of light to be irradiated, A structure that is inclined outward as viewed from the imaging unit in parallel with the light source unit is preferable for obtaining a vein pattern with good contrast. It is preferable that the reading unit has a plurality of light source units centered on the imaging unit in that the light emitted from the light source unit is uniformly filled inside the finger.
  • the reading unit has two light source units in the longitudinal direction of the finger centering on the imaging unit, and further has two light source units in the width direction of the finger centering on the imaging unit.
  • the fingerprint of the finger becomes difficult to see and a vein that could not be captured can be captured as compared with an aspect in which the light source unit and the imaging unit are arranged only on one straight line. .
  • the reading means includes a concave finger placement guide, and if the light source section and the imaging section are arranged on the finger placement guide, the accuracy of personal authentication can be increased. Further, an aspect in which the reading unit is arranged for each finger so that the vein pattern can be read from a plurality of fingers is also preferable in terms of improving the accuracy of personal authentication. On the other hand, when the reading unit is provided with a light-shielding partition wall between the light source unit and the imaging unit, a high-contrast vein pattern can be obtained.
  • the lens holder preferably has a shape in which the inner surface expands in a trumpet shape in the shooting direction.
  • the reading means can be arranged on a door lever, a steering wheel of a vehicle, a mobile phone or a case of a mobile phone.
  • the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin, there are few restrictions on the installation place, and the installation work is easy. Further, since a wide range of vein pattern information can be collected by one lens, a finger vein pattern can be obtained without arranging many lenses and many image sensors as in the prior art, and it is inexpensive. A personal authentication device can be provided.
  • the personal authentication device of the present invention reads the vein pattern of a specific person's finger that contacts the personal authentication device, and performs personal authentication based on the vein pattern.
  • Personal authentication is a process of confirming and certifying that a specific person is really the person.
  • the personal authentication device of the present invention includes a reading unit and an authentication unit, and the reading unit reads information including a finger vein pattern. Specifically, an image of a finger that is in contact with the reading unit is taken.
  • the authentication means has a database in which authentication data for finger vein patterns is recorded in advance.
  • the authentication unit extracts a vein pattern from the imaging information acquired by the reading unit, and performs personal authentication based on the extracted vein pattern and authentication data.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing functions of the personal authentication device of the present invention.
  • a reading unit that is an input unit 111 acquires imaging information of a finger including a vein pattern, and inputs the imaging information. Further, the input means 111 inputs the authentication data for the static membrane pattern using a CD-ROM or the like.
  • the control unit 112 records the authentication data input by the input unit 111 in the storage unit 114.
  • the display unit 113 displays the recorded information and the like on the display as necessary.
  • the output means 115 transmits the result of personal authentication to the outside of the personal authentication device, for example.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the hardware configuration of the personal authentication device of the present invention.
  • a CPU 122 is a control unit, and an input circuit 121 and a reading unit 130 are input units.
  • the database 124 is a storage unit, and records authentication data 134 necessary for performing personal authentication based on a vein pattern, an operating system (OS) 131, and the like.
  • OS operating system
  • a CPU 122, an input circuit 121, a display 123, a reading unit 130, an output circuit 125, a database 124, and a memory 126 are connected to each other, and these hardware cooperate to perform personal authentication.
  • the CPU 122 executes personal authentication based on a program recorded in the memory 126.
  • the CPU 122 records the input imaging information in the memory 126.
  • the CPU 122 extracts a vein pattern from the image information recorded in the memory 126 and records the extracted vein pattern in the memory 126.
  • the CPU 122 acquires the authentication data 134 from the database 124 and records the authentication data 134 in the memory 126.
  • the CPU 122 compares the vein pattern extracted from the image information with the authentication data, and authenticates the specific person with the corresponding person when there is corresponding information.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication device of the present invention.
  • FIG. 5A shows a structure when the reading unit 1 is cut in the longitudinal direction of the finger 9, and shows a state immediately before the abdomen of the finger 9 contacts the reading unit 1.
  • the reading unit 1 includes a set of light source unit 2 and imaging unit 3 arranged in parallel in the longitudinal direction of the finger 9 that abuts.
  • the embodiment illustrated in FIG. 5 is a built-in reading unit in which the light source unit 2 and the imaging unit 3 are arranged inside a member to which the reading unit 1 is attached.
  • the reading unit 1 includes two light source units 2 with the image pickup unit 3 as the center. Even in a mode in which only one of the light source units 2 is arranged, that is, a mode in which one light source unit and one imaging unit are arranged, personal authentication can be effectively performed. However, as shown in FIG. 5A, in the aspect in which the reading unit 1 includes the plurality of light source units 2 around the imaging unit 3, the near infrared light emitted from the light source unit 2 is uniformly in the finger 9. It is preferable at the point which can be filled.
  • the reading unit has two light source units in the longitudinal direction of the finger centering on the imaging unit, and further has two light source units in the width direction of the finger centering on the imaging unit.
  • the fingerprint of the finger becomes difficult to see and a vein that could not be captured can be captured as compared with an aspect in which the light source unit and the imaging unit are arranged only on one straight line. .
  • the light source unit is composed of a light source that emits light including near-infrared light.
  • Near-infrared light is an electromagnetic wave having a wavelength of 0.7 to 2.5 ⁇ m, and is the same as the electromagnetic wave employed in an infrared camera, a remote controller for household electrical products, and the like.
  • an LED is preferable in terms of energy saving and long life.
  • the reading unit 1 illustrated in FIG. 5A includes a light shielding partition 4 between the light source unit 2 and the imaging unit 3.
  • the reading unit 1 illustrated in FIG. When the opaque partition wall 4 is disposed, it is possible to prevent a reflected wave transmitted through the surface of the finger 9 from entering the imaging unit 3 among the light emitted from the light source unit 2 and to increase the contrast of the vein pattern in the captured image. preferable.
  • the partition 4 As shown in FIG. 5 (a), the partition 4 is preferably configured such that the top reaches the surface of the reading means in terms of effectively blocking the reflected wave.
  • the reading unit 1 illustrated in FIG. 5A includes a transparent protective plate 5. It is preferable to dispose the protective plate 5 in that foreign matter such as dust can be prevented from entering the reading device 1 and the light source unit 2 and the imaging unit 3 can be protected.
  • the protective plate for example, a transparent acrylic plate can be used.
  • FIG. 5 (b) and 5 (c) show the structure of the imaging unit 3
  • FIG. 5 (b) is a front view
  • FIG. 5 (c) is a plan view.
  • the imaging unit 3 includes a close-up type wide-angle lens 3a, a lens holder 3b that holds the close-up type wide-angle lens 3a, and an imaging element 3c. After the abdomen of the finger 9 comes into contact with the reading unit 1, the imaging element 3c picks up the light that has entered the finger 9 from the light source unit 2 and passes through the finger and passes through the close-up type wide-angle lens 3a. To do.
  • a mode in which the personal authentication device is started by a contact sensor, a temperature sensor or the like when the finger 9 of the specific person contacts the reading unit 1 is preferable in that the personal authentication can be automated.
  • the angle of view is preferably 100 ° or more, more preferably 110 ° or more, and 120 ° or more, in that image information including a wide range of vein patterns can be acquired with one lens. Is particularly preferred.
  • the angle of view of the close-up type wide-angle lens 3a is preferably 150 ° or less, more preferably 145 ° or less, and particularly preferably 140 ° or less.
  • the imaging unit constituting the personal authentication apparatus of the present invention can obtain image information including a wide range of vein patterns with one lens by using a wide-angle lens. Therefore, a finger vein pattern can be obtained without arranging many lenses and many image sensors as in the prior art, and an inexpensive personal authentication device can be provided.
  • the personal authentication device of the present invention performs personal authentication based on the finger vein pattern, but finger veins are often distributed in the dermis layer, and the dermis layer is distributed in a large amount from 1.5 mm to 3.0 mm from the surface of the finger.
  • the depth of the subject (the distance from the finger surface to the subject) is preferably set to 1.5 mm to 3.0 mm.
  • the reading unit 1 since the reading unit 1 includes the protection plate 5, the distance L ⁇ b> 1 from the surface of the protection plate 5 to the close-up wide-angle lens 3 a, i.e., the finger 9, as shown in FIG. 5B.
  • the distance L1 from the surface of the finger 9 to the close-up type wide-angle lens 3a when contacting the protective plate 5 is preferably 7 mm or less, and more preferably 6 mm or less in terms of reducing the thickness of the reading unit 1.
  • the subject distance of the close-up type wide-angle lens 3a (the distance from the close-up type wide-angle lens to the vein pattern as the subject) is preferably 10 mm or less, more preferably 9.0 mm or less, and particularly preferably 7.5 mm. It is as follows.
  • the close-up type wide-angle lens 3a is not necessarily a single lens, and for example, three or four combination lenses can be used.
  • the focal length of the close-up wide-angle lens is preferably 1.5 mm or less, more preferably 1.2 mm or less, and particularly preferably 1.0 mm or less from the viewpoint of providing a thin reading means.
  • the focal length of the close-up type wide-angle lens 3a is preferably 0.5 mm or more, and more preferably 0.7 mm or more in terms of reducing distortion of the captured image. With this mode, as shown in FIG.
  • the thin reading means 1 having a distance L of preferably 8.5 mm or less, more preferably 8.0 mm or less, and particularly preferably 7.0 mm or less can be provided.
  • a lens diameter of 4 mm to 5 mm can be preferably used.
  • the lens holder 3b has a shape that opens toward the photographing direction, has an inner surface that expands toward the photographing direction, and holds the close-up type wide-angle lens 3a at a root portion having a short inner dimension.
  • FIG. 5B illustrates a lens holder whose inner surface expands in a trumpet shape in the shooting direction.
  • the lens holder 3b is preferably a trumpet shape as illustrated in FIG. 5B in that the lens to be held is a wide-angle lens and a wide angle of view is effectively secured.
  • the development angle ⁇ is preferably 50 ° or more, more preferably 55 ° or more, and more preferably 60 ° or more in that image information including a wide range of vein patterns can be acquired with one lens. Particularly preferred.
  • the development angle ⁇ is preferably 75 ° or less, more preferably 73 ° or less, and more preferably 70 ° or less from the viewpoint of obtaining a highly accurate vein pattern.
  • the inner surface of the lens holder is preferably mirror-finished in terms of increasing the light collection efficiency.
  • a CCD image sensor or a CMOS image sensor can be used for the imaging device 3c.
  • the imaging unit 3 illustrated in FIG. 5B includes an infrared transmission filter 3d. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 5B, only the infrared rays of the light passing through the close-up type wide-angle lens 3a are selectively transmitted by the infrared transmission filter 3d and reach the image sensor 3c. Since the vein specifically absorbs near infrared rays, the region where the vein exists appears as a dark line with low luminance. On the other hand, since the region where no vein exists does not absorb near infrared rays, the luminance is maintained. Therefore, by providing the infrared transmission filter 3d and blocking light of wavelengths other than infrared rays, a vein (dark line) pattern with less noise and good contrast can be acquired.
  • the infrared transmission filter 3d exhibits its function by being provided before the transmitted light from the finger reaches the image sensor 3c. Therefore, in addition to the embodiment illustrated in FIG. 5B, the infrared transmission filter 3d is disposed on the close-up type wide-angle lens 3a. The mode of arrangement is also effective.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication device of the present invention
  • FIG. 11 (a) shows the structure when viewed from the side
  • FIG. 11 (b) is from above. Shows the structure when viewed.
  • the lens holder 3b opens toward the photographing direction 3g, and the inner surface of the lens holder 3b faces toward the photographing direction 3g. It has an expanding shape. That is, the lens holder 3b has an inner surface dimension L2 that increases toward the photographing direction 3b.
  • the close-up type wide-angle lens 3a is held at the root portion where the inner dimension of the lens holder 3b is short. Since the lens holder 3b has such a shape, it is possible to increase the effectiveness of the wide angle of view of the close-up type wide-angle lens 3a and to enlarge image information that can be collected by one lens.
  • the lens holder 3 b has a finger surface out of the light emitted from the light source unit 2 when the opening end 3 e protrudes from the top of the light source unit 2 in the photographing direction 3 g.
  • the distance L3 from the opening end 3e of the lens holder 3b to the top of the light source unit 2 is preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more.
  • the distance L3 is preferably 1.5 mm or less, and more preferably 1.0 mm or less.
  • FIG. 11A illustrates a mode in which a plate-like body to which a black paint is applied is arranged as the light-absorbing light shielding material 3f.
  • the plate-like body absorbing light-shielding material 3f
  • FIG. 11B illustrates an example in which the light source unit 2 and the lens holder 3b are rectangular, and the lens holder 3b holds a close-up type wide-angle lens 3a.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means 1 constituting the personal authentication device of the present invention, and shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the finger 9.
  • the embodiment illustrated in FIG. 6 is an external reading unit in which the light source unit 2 and the imaging unit 3 are arranged outside the member to which the reading unit 1 is attached.
  • the light source unit 2 and the imaging unit 3 have the top surface protected by the protection plate 5 and the side surfaces protected by the housing 6.
  • the externally attached reading means is preferable in that it can be easily installed compared to the built-in reading means.
  • the distance L from the surface with which the finger 9 abuts to the imaging element is 8.5 mm or less, and a personal authentication device including a thinned reading unit is provided. can do.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means 1 constituting the personal authentication apparatus of the present invention, and FIG. 8A shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the finger 9.
  • FIG. 8B shows a structure when the reading unit 1 is cut in the direction IXB-IXB orthogonal to the longitudinal direction of the finger 9 in FIG. 8A.
  • the reading unit 1 illustrated in FIG. 8 includes a concave finger placement guide 7, and the light source unit 2 and the imaging unit 3 are arranged on the finger placement guide 7.
  • the concave shape means a shape in which the central portion of the finger placement guide is depressed. Since the vein pattern in the finger 9 varies depending on the position of the finger, as shown in FIG.
  • a finger placement guide 7 is provided, and the finger is placed along the finger placement guide so that the finger 9
  • the distance D to the imaging unit 3 can be kept constant, and a vein pattern located at a distance D from the tip of the finger can be imaged. Therefore, the accuracy of personal authentication can be increased.
  • the imaging location is constant in the finger width direction, and the location is constant.
  • a certain vein pattern can be imaged. For this reason, the accuracy of personal authentication can be improved.
  • the finger placement guide 7 is formed of an opaque body, the effect of blocking ambient ambient light during imaging is enhanced, so that a vein pattern with less noise and good contrast can be acquired.
  • FIG. 8 illustrates an external reading unit, but the same applies to a built-in reading unit in which the light source unit 2 and the imaging unit 3 are arranged inside a member to which the reading unit 1 is attached.
  • the finger placement guide is not limited to a mode in which the finger placement guide is disposed inside the member to which the reading means is attached, and also in a mode in which part of the finger placement guide is exposed to the outside of the member. Works effectively.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication device of the present invention, and shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the finger 9.
  • the light source unit 2 is configured such that the optical axis A of the irradiated light is inclined outward as viewed from the imaging unit 3 that is parallel to the light source unit.
  • the reflected light that reaches the imaging unit 3 along the surface of the finger 9 out of the light emitted by the light source unit 2 is reduced. Therefore, noise in the imaging unit 3 is reduced, and a vein pattern with good contrast can be acquired.
  • an angle formed by the imaging direction of the imaging unit 3 and the optical axis A of the light source unit 2 is defined as an inclination angle ⁇ .
  • the inclination angle ⁇ is usually preferably 30 ° to 50 °, although it depends on the presence or absence of the light shielding partition 4.
  • the mode in which the reading means is arranged for each finger so that each vein pattern can be read from a plurality of fingers can perform more accurate personal authentication based on the vein patterns of the plurality of fingers. This is preferable.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing an example in which the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is attached to the door lever.
  • the built-in type reading means 21 is attached to the door lever 25 disposed on the door 20.
  • the embodiment is similarly effective in an aspect in which an external type reading means is attached.
  • the reading means 21 are arranged in a total of three, and the reading means 21a is designed to acquire a vein pattern from the index finger (: index finger), the reading means 21b is the middle finger, and the reading means 21c is obtained from the ring finger (: ring finger). Yes. For this reason, more accurate personal authentication is possible based on a plurality of finger vein patterns.
  • the reading unit 21a includes three light source units 22 and an imaging unit 23, and the reading units 21b and 21c have the same configuration.
  • the personal authentication is possible when a specific person grips the door lever illustrated in FIG. 9 with a finger, and the door can be unlocked after the personal authentication.
  • the driver's personal authentication is possible by attaching a reading means as shown in FIG.
  • the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin and can be easily attached to a door lever, a steering wheel of a vehicle, or the like because the attachment place is not selected.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example in which the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is attached to a case of a mobile phone such as a smartphone.
  • the built-in reading means 31 is attached to the case 30 of the mobile phone, but the same applies to the case where an external reading means is attached.
  • One reading means 31 is attached for the index finger (index finger).
  • the reading unit 31 includes a light source unit 32, an imaging unit 33, and a light blocking partition 34, and has a concave finger placement guide 37 around it.
  • the authentication means can be mounted on a mobile phone.
  • the personal authentication is possible when a specific person holds the case 30 shown in FIG. 10 with a finger, and the mobile phone can be set to be activated after the personal authentication is completed. Further, since the reading unit 31 includes the concave finger placement guide 37, the accuracy of personal authentication can be increased.
  • FIG. 10 shows an example in which the reading unit is attached to the case of the mobile phone, but personal authentication can be performed by attaching the reading unit to the casing of the mobile phone as in FIG.
  • the reading means constituting the personal authentication apparatus of the present invention is thin, has few restrictions on the mounting location, and can be easily attached to a mobile phone, a case of a mobile phone, or the like.
  • FIG. 3 is an example of a flowchart for implementing the personal authentication device of the present invention, and the personal authentication device performs personal authentication in cooperation with hardware.
  • the reading unit first acquires imaging information of a specific person's finger (step S21), and transmits the acquired imaging information to the authentication unit (step S22).
  • the authentication unit is configured to be able to receive imaging information from the imaging unit of the reading unit.
  • the CPU records the imaging information in a memory, and then A vein pattern is extracted from the imaging information (step S2), and the vein pattern is recorded in the memory.
  • Extraction of vein patterns from imaging information is performed by a method of repeatedly performing dark line tracking or a method of enhancing a pattern by filter processing.
  • the method of repeatedly performing the tracking of the dark line since the hemoglobin constituting the red blood cells flowing in the vein has a property of absorbing near infrared rays, the vein has a dark line having darker brightness than the surroundings in the photographed image of the finger. And appear. Therefore, the movement is performed pixel by pixel along the dark line from an arbitrary point in the photographed image until the line cannot be detected. This operation is repeated and the number of times traced for each pixel is recorded. Thereafter, the vein pattern is extracted by labeling the vein region and the background region.
  • the method of emphasizing a pattern by filter processing is a method of extracting features of a vein pattern by filtering imaging information and enhancing contrast.
  • the authentication means searches whether there is authentication data corresponding to the extracted vein pattern (step S3), and if the corresponding authentication data is in the database, the authentication means is the person himself / herself. This is confirmed (personal authentication) (step S4).
  • the CPU accesses the database and acquires the authentication data recorded in advance in the database.
  • the authentication data is recorded in the memory, and the authentication data corresponding to the extracted vein pattern is retrieved from the recorded authentication data.
  • “data corresponds” means not only the case where both data match, but also the case where the matching rate of both data is equal to or higher than a predetermined threshold value by the matching process. If there is no authentication data corresponding to the extracted vein pattern, personal authentication is not performed because it is not possible to confirm the identity.
  • the template matching method is used to match the vein pattern extracted by the dark line tracking method or the like with the authentication data recorded in the database.
  • binarization processing is performed on the extracted vein pattern image to emphasize the vein pattern.
  • the corresponding pixel values are compared between the binarized image and the authentication data, and the coincidence rate is calculated.
  • the matching rate is the ratio of the number of pixels having a corresponding pixel value to the total number of pixels. If the match rate is equal to or higher than a predetermined threshold, the user is authenticated. Further, when performing personal authentication, the matching rate between the extracted vein pattern and the authentication data varies due to the position of the finger being displaced.
  • the extracted vein pattern image is binarized and then subjected to a spatial compression process in order to increase the processing speed.
  • Table 1 is an example of a database constituting authentication means in the personal authentication device of the present invention. As shown in Table 1, authentication data related to a vein pattern of a specific person's finger is recorded in the database in advance, and an index is assigned to each specific person. The authentication data shown in Table 1 is input to the database in advance using an optical disk, a magnetic disk, or the like. Also, it is possible to transmit the imaging information of the finger of the specific person acquired by the reading unit to the authentication unit, extract a vein pattern from the imaging information, and register the extracted vein pattern in the database as authentication data.
  • An index is input in advance when performing personal authentication.
  • the CPU accesses the database and obtains only the authentication data to which the same index is assigned from the authentication data recorded in advance in the database.
  • the CPU records the single authentication data in the memory, confirms the correspondence between the single authentication data and the extracted vein pattern, and performs personal authentication. This aspect is preferable in that the personal authentication can be made efficient.
  • the mode of notifying that the personal authentication is completed after the personal authentication is completed is preferable in that the completion of the authentication can be objectively confirmed.
  • a notification means for example, notification by voice saying “Personal confirmation has been completed”, generation of a melody such as a chime, lighting of a display lamp, display on a display, etc. can be used and used together. Further, it is possible to transmit the fact that the personal authentication is completed to the outside of the personal authentication device, for example, a security company or a living person.
  • the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin, it can be easily attached to a door lever, a steering wheel of a vehicle, a mobile phone or a case of a mobile phone, and personal authentication is possible.

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Abstract

指の静脈パターンの読取手段を薄型化した個人認証装置を提供する。　本発明の個人認証装置は、指の静脈パターンを含む情報を読み取る読取手段と、指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する認証手段とを備える。読取手段は、当接する指の長手方向に並列に配置した１組の光源部と撮像部とを有し、撮像部は、接写型広角レンズと、レンズホルダと、撮像素子とを有する。レンズホルダは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で接写型広角レンズを保持する。

Description

個人認証装置
　本発明は、指の静脈パターンに基づき本人確認を行う個人認証装置に関し、特に、指の静脈パターンを読み取る読取手段を薄型化した個人認証装置に関する。
　生体情報である静脈パターンは、体内情報であるため、偽造が難しい。また、静脈パターンは、ヒトの遺伝情報（ＤＮＡの塩基配列）により定まるものではないため、遺伝情報が同一である一卵性双生児同士であっても、静脈パターンが異なり、識別ができる。したがって、静脈パターンに基づく個人認証は、識別精度が高い。
　指の静脈パターンに基づく個人認証のメカニズムを概略する。指に（近）赤外線を入射すると、指の内部を透過する（近）赤外線が、指の静脈内を流れるヘモグロビンによって吸収されやすい性質があるため、指の外部へ出射する透過光を撮像すると、指の静脈パターンが黒い影となって表れる。したがって、特定人の静脈パターンを認証用データとして予めデータベースに記録しておき、認証をする際、個人認証装置の読取手段から得られる特定人の静脈パターンと、記録してある静脈パターン（認証用データ）とを比較することにより、個人認証をすることができる。
　個人認証装置の具体的な構成態様を例示する。特定人が指を挿入する筐体の内面に、ＬＥＤ（：light emitting diode：発光ダイオード）等の光源を配置し、ＬＥＤに対向する内面に、ＣＣＤ（：charge-coupled device）イメージセンサを配置する。ＬＥＤとしては、（近）赤外線ＬＥＤを使用し、ＣＣＤイメージセンサのほかに、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサなどの２次元光センサを使用することができる。ＬＥＤが照射する光が指を透過し、静脈パターンの透過光画像をＣＣＤイメージセンサで捉え、デジタル信号に変換し、データベースに対応する認証用データがあるときは、本人であるとして個人認証をする。
　図４は、従来の接触型の静脈パターン読取手段を示す模式図である（特開２００８－５８５４号公報（特許文献１）参照）。図４に示すように、特定人が指置き台４５の表面に指４１を当接すると、光源４３は、指４１に赤外線を照射し、赤外線は指４１の内部を透過し、開口部４０上に到達する。開口部４０上に到達する赤外線のうち、指４１の外部に出射する赤外線は、開口部４０、アクリル板４４、赤外線透過フィルタ４７を通り、撮像装置４９に到達し、到達する赤外線を撮像する。アクリル板４４は、赤外線に対して透明であり、読取手段４２の内部に、指や異物が進入することを防ぐ。かかる読取手段４２において、開口部４０は、指４１の長手方向の距離を指４１の長さより短くすることにより、読取手段４２を小型化できると記載されている。しかし、図４に示すように、この読取手段４２は、指４１が当接する面から撮像装置４９までの距離Ｌが長く、分厚いため、読取手段の取り付け場所が制限され、取り付け加工が容易ではない。
特開２００８－５８５４号公報
　本発明の課題は、指の静脈パターンの読取手段を薄型化した個人認証装置を提供することにある。また、本発明は、１つのレンズにより広範囲の静脈パターン情報を収集できる読取手段を備える個人認証装置を提供することを課題とする。
　本発明は、当接する指の静脈パターンを読み取り、静脈パターンに基づき本人確認をする個人認証装置であって、指の静脈パターンを含む情報を読み取る読取手段と、指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する認証手段とを備える。読取手段は、当接する指の長手方向に並列に配置した１組の光源部と撮像部とを有し、撮像部は、接写型広角レンズと、レンズホルダと、撮像素子とを有する。レンズホルダは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で接写型広角レンズを保持する。また、撮像部は、光源部から指に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズを通過する光を撮像する。
　一方、認証手段は、撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、撮像部から撮像情報を受信すると、撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンに対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認する。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は、接写型広角レンズを配置するため、１つのレンズにより広範囲の情報を収集でき、また読取手段を薄型化することが可能である。
　接写型広角レンズは、画角が１００°～１５０°である態様が好適であり、焦点距離は０．５ｍｍ～１．５ｍｍが好ましい。読取手段は、指を当接したときに、指の当接面から撮像素子までの距離が、８．５ｍｍ以下である薄型化した態様が好ましく、光源部は、照射する光の光軸が、光源部と並列する撮像部から見て外側に傾斜する構造が、コントラストの良好な静脈パターンを得る上で好ましい。読取手段は、撮像部を中心に複数個の光源部を有する態様が、光源部から照射する光を指の内部で均一に充満する点で好ましい。また、読取手段は、撮像部を中心に指の長手方向に２個の光源部を有し、さらに撮像部を中心に指の幅方向に２個の光源部を有する態様が好ましい。かかる態様は、光源部と撮像部とが１本の直線上にのみ配置する態様と比較して、指の指紋が見えにくくなり、また捉えることができなかった静脈を捉えることができる点で好ましい。
　読取手段は、凹状の指置きガイドを備え、指置きガイドに光源部と撮像部とを配置すると、個人認証の精度を高めることができる。また、読取手段は、複数の指から静脈パターンを読み取れるように、指毎に配置する態様も、個人認証の精度を高める点で好ましい。一方、読取手段は、光源部と撮像部との間に遮光用の隔壁を設けると、コントラストの高い静脈パターンを得ることができる。レンズホルダは、内面が撮影方向に向かってラッパ状に拡大する形状が好ましい。また、レンズホルダの開口端が、光源部の頂上部より０．３ｍｍ～１．５ｍｍ撮影方向に突出する態様と、レンズホルダの開口端の内側に吸光性の遮光材を備える態様は、いずれも静脈パターンのコントラストを高めて、精度の高い個人認証を行う上で好ましい。読取手段は、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースに配置することができる。
　本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であるため、取り付け場所の制限が少なく、取り付け施工が容易である。また、１つのレンズにより広範囲の静脈パターン情報を収集することができるため、従来のように多くのレンズや多くの撮像素子を配置しなくても、指の静脈パターンを取得することができ、安価な個人認証装置を提供できる。
本発明の個人認証装置の機能を示す概念図である。 本発明の個人認証装置のハードウェア構成を例示する説明図である。 本発明の個人認証装置を実施するフローチャートである。 従来の接触型の静脈パターン読取手段を示す模式図である。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である（内蔵型の読取手段）。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である（外付け型の読取手段）。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である（傾斜する光源部）。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である（指置きガイド）。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段をドアレバーに取り付けた例を示す説明図である。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段を携帯電話機のケースに取り付けた例を示す説明図である。 本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である。
　本発明の個人認証装置は、個人認証装置に当接する特定人の指の静脈パターンを読み取り、静脈パターンに基づき個人認証をする。個人認証とは、特定人が本当に本人であることを確認し、証明するプロセスである。本発明の個人認証装置は、読取手段と認証手段とを備え、読取手段は、指の静脈パターンを含む情報を読み取る。具体的には、読取手段に当接する指の画像を撮影する。認証手段は、指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する。また、認証手段は、読取手段が取得した撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンと認証用データに基づき個人認証を行う。
　図１は、本発明の個人認証装置の機能を示す概念図である。図１において、入力手段１１１である読取手段は、静脈パターンを含む指の撮像情報を取得し、撮像情報を入力する。また、入力手段１１１は、静膜パターンの認証用データをＣＤ－ＲＯＭ等により入力する。制御手段１１２は、入力手段１１１が入力した認証用データ等を記憶手段１１４に記録する。表示手段１１３は、記録した情報等を必要に応じてディスプレイに表示する。一方、出力手段１１５は、たとえば、個人認証の結果を個人認証装置の外部へ送信する。
　図２は、本発明の個人認証装置のハードウェア構成を例示する説明図である。図２において、ＣＰＵ１２２は、制御手段であり、入力回路１２１と読取手段１３０は、入力手段である。データベース１２４は、記憶手段であり、静脈パターンに基づく個人認証を行う際に必要な認証用データ１３４と、オペレーティングシステム（ＯＳ）１３１等を記録する。図２に示すように、ＣＰＵ１２２、入力回路１２１、ディスプレイ１２３、読取手段１３０、出力回路１２５、データベース１２４、メモリー１２６とは互いに接続し、これらのハードウェアが協働して個人認証を行う。
　ＣＰＵ１２２は、メモリー１２６に記録するプログラムに基づき個人認証を実行する。図２に示す個人認証装置において、読取手段１３０が特定人の静脈パターンを含む撮像情報を取得し、入力すると、ＣＰＵ１２２は、入力された撮像情報をメモリー１２６に記録する。つぎに、ＣＰＵ１２２は、メモリー１２６に記録された画像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンをメモリー１２６に記録する。また、ＣＰＵ１２２は、データベース１２４から認証用データ１３４を取得し、認証用データ１３４をメモリー１２６に記録する。その後、ＣＰＵ１２２は、画像情報から抽出した静脈パターンと、認証用データとを比較し、対応する情報があるときは、特定人を本人と認証する。
　図５は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である。図５（ａ）は、読取手段１を指９の長手方向に切断したときの構造を示し、指９の腹部が読取手段１に当接する直前の状態を示す。読取手段１は、当接する指９の長手方向に並列に配置した１組の光源部２と撮像部３とを有する。図５に例示する態様は、読取手段１を取り付ける部材の内部に、光源部２と撮像部３とを配置する内蔵型の読取手段である。
　図５（ａ）に示す例では、読取手段１は、撮像部３を中心に２個の光源部２を有する。いずれか一方の光源部２のみを配置する態様、即ち１個の光源部と１個の撮像部を配置する態様であっても有効に個人認証をすることができる。しかし、図５（ａ）に示すように、読取手段１が、撮像部３を中心に複数個の光源部２を有する態様は、光源部２から照射する近赤外光を指９内に均一に充満できる点で好ましい。撮像部を中心に複数個の光源部を有する態様の中には、指の長手方向に配置する１個の撮像部と１個の光源部のほかに、この撮像部を中心に、さらに１個～３個等の複数個の光源部を配置する態様が含まれる。特に、読取手段は、撮像部を中心に指の長手方向に２個の光源部を有し、さらに撮像部を中心に指の幅方向に２個の光源部を有する態様が好ましい。かかる態様は、光源部と撮像部とが１本の直線上にのみ配置する態様と比較して、指の指紋が見えにくくなり、また捉えることができなかった静脈を捉えることができる点で好ましい。
　指の静脈内を流れる赤血球を構成するヘモグロビンは、近赤外光を特異的に吸収するため、光源部は、近赤外光を含む光を放射する光源により構成する。近赤外光とは、波長が０．７～２．５μｍの電磁波であり、赤外線カメラ、家庭用電気製品のリモートコントローラ等に採用されている電磁波と同様である。かかる光源としては、ＬＥＤが、省エネルギと長寿命である点で好ましい。
　図５（ａ）に例示する読取手段１は、光源部２と撮像部３との間に、遮光用の隔壁４を備える。不透明な隔壁４を配置すると、光源部２が照射した光のうち、指９の表面を伝わる反射波が撮像部３へ入るのを防ぎ、撮像画像における静脈パターンのコントラストを高めることができる点で好ましい。隔壁４は、効果的に反射波を遮断する点で、図５（ａ）に示すように、頂上部が読取手段の表面にまで到達している態様が好ましい。図５（ａ）に例示する読取手段１は、透明な保護板５を備える。保護板５を配置すると、読取装置１内へのゴミ等の異物の進入を防ぎ、光源部２や撮像部３等を保護することができる点で好ましい。保護板としては、たとえば透明なアクリル板を使用することができる。
　図５（ｂ）と図５（ｃ）は、撮像部３の構造を示し、図５（ｂ）は、正面図であり、図５（ｃ）は、平面図である。撮像部３は、接写型広角レンズ３ａと、接写型広角レンズ３ａを保持するレンズホルダ３ｂと、撮像素子３ｃとを有する。指９の腹部が読取手段１に当接した後、撮像素子３ｃは、光源部２から指９に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズ３ａを通過する光を撮像する。特定人の指９が読取手段１に接触すると、接触センサや温度センサ等により、個人認証装置が始動する態様は、個人認証を自動化できる点で好ましい。
　図５（ｂ）における接写型広角レンズ３ａは、１つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を取得できる点で、画角が１００°以上が好ましく、１１０°以上がより好ましく、１２０°以上が特に好ましい。一方、レンズの画角が大きくなると、画像の周辺部が外に流れるように変形し、周辺部ほど画像が暗くなる傾向がある。このため、精度の高い静脈パターンを得る点で、接写型広角レンズ３ａの画角は、１５０°以下が好ましく、１４５°以下がより好ましく、１４０°以下が特に好ましい。本発明の個人認証装置を構成する撮像部は、広角レンズを使用することにより、１つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を得ることができる。このため、従来のように多くのレンズや多くの撮像素子を配置しなくても、指の静脈パターンを取得することができ、安価な個人認証装置の提供が可能である。
　本発明の個人認証装置は、指の静脈パターンに基づき個人認証をするが、指の静脈は、真皮層に多く、真皮層は指の表面から１．５ｍｍ～３．０ｍｍに多く分布するため、被写体深度（：指の表面から被写体までの距離）は、１．５ｍｍ～３．０ｍｍに設定するのが好ましい。図５に例示する態様では、読取手段１は、保護板５を有するため、図５（ｂ）に示すように、保護板５の表面から接写型広角レンズ３ａまでの距離Ｌ１、即ち指９を保護板５に当接したときに、指９の表面から接写型広角レンズ３ａまでの距離Ｌ１は、読取手段１を薄型化する点で、７ｍｍ以下が好ましく、６ｍｍ以下がより好ましい。かかる態様では、接写型広角レンズ３ａの被写体距離（：接写型広角レンズから、被写体である静脈パターンまでの距離）は、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは９．０ｍｍ以下、特に好ましくは７．５ｍｍ以下である。
　接写型広角レンズ３ａは、必ずしも１枚レンズとする必要はなく、たとえば３枚又は４枚の組み合わせレンズを用いることができる。接写型広角レンズの焦点距離は、薄型の読取手段を提供する観点から、１．５ｍｍ以下が好ましく、１．２ｍｍ以下がより好ましく、１．０ｍｍ以下が特に好ましい。一方、接写型広角レンズ３ａの焦点距離は、撮像画像の歪を低減する点で、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．７ｍｍ以上がより好ましい。かかる態様により、図５（ｂ）に示すように、保護板５の表面から撮像素子３ｃまでの距離Ｌ、即ち指９を当接したときに、指９の当接面から撮像素子３ｃまでの距離Ｌが、好ましくは８．５ｍｍ以下、より好ましくは８．０ｍｍ以下、特に好ましくは７．０ｍｍ以下の薄型の読取手段１を提供することができる。レンズ径は、たとえば４ｍｍ～５ｍｍのものを好適に使用することができる。
　レンズホルダ３ｂは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で接写型広角レンズ３ａを保持する。図５（ｂ）には、内面が撮影方向に向かってラッパ状に拡大するレンズホルダを例示する。レンズホルダ３ｂは、保持するレンズが広角レンズであり、広い画角を有効に確保する点で、図５（ｂ）に例示するようなラッパ形状が好適である。図５（ｂ）に示すように、展開角αは、１つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を取得できる点で、５０°以上が好ましく、５５°以上がより好ましく、６０°以上が特に好ましい。一方、撮像画像の周辺領域は、変形が大きく、輝度も低いため、精度の高い静脈パターンを得る観点から、展開角αは、７５°以下が好ましく、７３°以下がより好ましく、７０°以下が特に好ましい。レンズホルダの内面は、集光効率を高める点で、鏡面加工した態様が好ましい。撮像素子３ｃには、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサを使用することができる。
　図５（ｂ）に例示する撮像部３は、赤外線透過フィルタ３ｄを備える。したがって、図５（ｂ）に示す態様では、接写型広角レンズ３ａを通過する光は、赤外線透過フィルタ３ｄにより、赤外線だけが選択的に透過して撮像素子３ｃに到達する。静脈は、近赤外線を特異的に吸収するため、静脈の存在する領域は、輝度が低い暗線となって表れる。一方、静脈が存在しない領域は近赤外線を吸収しないため、輝度が保たれる。したがって、赤外線透過フィルタ３ｄを設けて、赤外線以外の波長の光を遮断することにより、ノイズが少なく、コントラストの良好な静脈（暗線）パターンを取得することができる。赤外線透過フィルタ３ｄは、指からの透過光が撮像素子３ｃに到達する前に設けることにより、機能を発揮するから、図５（ｂ）に例示する態様のほか、接写型広角レンズ３ａの上に配置する態様も有効である。
　図１１は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図であり、図１１（ａ）は、横から見たときの構造を示し、図１１（ｂ）は、上から見たときの構造を示す。図１１（ａ）に示すように、本発明の個人認証装置を構成する撮像部３において、レンズホルダ３ｂは、撮影方向３ｇに向かって開口し、レンズホルダ３ｂの内面が撮影方向３ｇに向かって拡大する形状を有する。即ち、レンズホルダ３ｂは、内面の寸法Ｌ２が、撮影方向３ｂに向かって大きくなる。また、レンズホルダ３ｂの内寸が短い根元部位で、接写型広角レンズ３ａを保持する。レンズホルダ３ｂが、かかる形状を有することにより、接写型広角レンズ３ａの広い画角の有効性を高め、１つのレンズで収集できる画像情報を拡大することが可能である。
　レンズホルダ３ｂは、図１１（ａ）に示すように、開口端３ｅが、光源部２の頂上部より撮影方向３ｇに突出していると、光源部２から照射される光のうち、指の表面を伝わる反射光を抑制し、静脈パターンのコントラストが高まる点で、好ましい。かかる観点から、レンズホルダ３ｂの開口端３ｅと、光源部２の頂上部までの距離Ｌ３は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。一方、距離Ｌ３が大きくなると、光源部２からの光量が減少するため、距離Ｌ３は、１．５ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下がより好ましい。
　レンズホルダ３ｂは、図１１（ａ）に示すように、開口端３ｅの内側に吸光性の遮光材３ｆを備えると、光源部２から照射される光のうち、指の表面を伝わる反射光を抑制し、静脈パターンのコントラストが高まる点で、好ましい。図１１には、吸光性の遮光材３ｆとして、黒色塗料を塗布した板状体を配置する態様を例示する。この板状体（：吸光性の遮光材３ｆ）は、図１１（ｂ）に示す態様では、レンズホルダ３ｂの開口端３ｅのうち、光源部２側の開口端に配置している。図１１（ｂ）では、光源部２と、レンズホルダ３ｂとが角型である態様を例示し、レンズホルダ３ｂは接写型広角レンズ３ａを保持している。
　図６は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段１の構造を示す概念図であり、読取手段１を指９の長手方向に切断したときの構造を示す。図６に例示する態様は、読取手段１を取り付ける部材の外部に、光源部２と撮像部３を配置する外付け型の読取手段である。図６に示す読取手段１では、光源部２と撮像部３は、天面が保護板５により保護され、側面が筐体６により保護されている。外付け型の読取手段は、内蔵型の読取手段と比較して取り付け施工が容易である点で好ましい。また、図６に例示する外付け型の読取手段１において、指９が当接する表面から撮像素子までの距離Ｌは、８．５ｍｍ以下であり、薄型化した読取手段を備える個人認証装置を提供することができる。
　図８は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段１の構造を示す概念図であり、図８（ａ）は、読取手段１を指９の長手方向に切断したときの構造を示す。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）において、指９の長手方向に直交する方向ＩＸＢ－ＩＸＢで、読取手段１を切断したときの構造を示す。図８に例示する読取手段１は、凹状の指置きガイド７を備え、指置きガイド７に光源部２と撮像部３を配置する。凹状とは、指置きガイドの中央部が窪んでいる形状をいう。指９内の静脈パターンは、指の位置により異なるから、図８（ａ）に示すように、指置きガイド７を設け、指置きガイドに沿って指を配置することにより、指９の先端から撮像部３までの距離Ｄを一定に保ち、指の先端から距離Ｄの位置にある静脈パターンを撮像することができる。したがって、個人認証の精度を高めることができる。
　同様に、図８（ｂ）に示すような凹状の指置きガイド７を設け、指置きガイドに沿って指を配置することにより、指の幅方向においても撮像場所が一定となり、一定の場所にある静脈パターンを撮像できる。このため、個人認証の精度を高めることができる。また、指置きガイド７を不透明体で形成すると、撮像時に、周囲の外光を遮断する効果が高まるため、ノイズが少なく、コントラストの良好な静脈パターンを取得することができる。
　凹状の指置きガイドを設けない態様においても、指の当接する場所を表示することにより、指の撮像場所を一定にすることが可能である。しかし、凹状の指置きガイドがなく、指を当接する表面が平面状である読取手段の場合、指を当接面に押し付けると、加圧された領域の血液が減少するため、静脈パターンのコントラストが低下する虞がある。これに対して、凹状の指置きガイドを備える態様では、指の形状に即した凹部を有するため、指への圧力が分散し、コントラストの高い静脈パターンを取得することができる。
　図８には、外付け型の読取手段を例示したが、読取手段１を取り付ける部材の内部に光源部２と撮像部３とを配置する内蔵型の読取手段についても同様である。また、内蔵型の読取手段では、指置きガイドが、読取手段を取り付ける部材の内部に配置する態様のほか、指置きガイドの一部が部材の外部に暴露している態様においても、指置きガイドは有効に機能する。
　図７は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図であり、読取手段１を指９の長手方向に切断したときの構造を示す。図７に例示する態様では、光源部２は、照射する光の光軸Ａが、光源部と並列する撮像部３から見て外側に傾斜する。撮像部３から見て外側に光源部２を傾斜することにより、光源部２が照射する光のうち、指９の表面に沿って撮像部３に到達する反射光が少なくなる。したがって、撮像部３におけるノイズが小さくなり、コントラストの良い静脈パターンを取得することができる。
　また、光源部２を外側に傾斜することにより、光源部から指の中に入射した光のうち、静脈が少ない指の浅い領域で散乱した光が撮像部に到達する態様を減らすことができる。このため、ノイズが少なく、コントラストの良い静脈パターンを得ることができる。撮像部３の撮影方向と、光源部２の光軸Ａとのなす角度を傾斜角βとする。傾斜角βが大きいと、光源部２により照射する光源量を大きくする必要があるため、遮光用の隔壁４の有無によっても異なるが、傾斜角βは、通常、３０°～５０°が好ましい。一方、読取手段を部材に取り付けるとき、複数の指からそれぞれの静脈パターンを読み取れるように、指毎に読取手段を配置する態様は、複数の指の静脈パターンに基づき、より正確な個人認証ができる点で好ましい。
　読取手段は、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースに取り付けることにより、これらを把持する特定人の個人認証をすることが可能となる。図９は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段をドアレバーに取り付けた例を示す説明図である。図９に示す例では、ドア２０に配置するドアレバー２５に、内蔵型の読取手段２１を取り付けているが、外付け型の読取手段を取り付ける態様においても、同様に有効である。読取手段２１は、合計３個配置し、読取手段２１ａは示指（：人差し指）、読取手段２１ｂは中指、読取手段２１ｃは環指（：薬指）から、それぞれ静脈パターンを取得するように設計している。このため、複数の指の静脈パターンに基づき、より正確な個人認証が可能である。読取手段２１ａは、３個の光源部２２と撮像部２３とを備え、読取手段２１ｂ，２１ｃも同様の構成を有する。
　図９に例示するドアレバーを、特定人が指で把持することにより、個人認証が可能であり、個人認証後、ドアのロック解除等を行うことができる。また、ドアレバーと同様に指で把持して操作する車両のステアリングホイールにおいても、図９に示すように読取手段を取り付けることにより、運転者の個人認証が可能である。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であり、取り付け場所を選ばないため、ドアレバーや車両のステアリングホイール等に容易に取り付けることができる。
　図１０は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段をスマートフォン等の携帯電話機のケースに取り付けた例を示す説明図である。図１０に示す例では、携帯電話機のケース３０に、内蔵型の読取手段３１を取り付けているが、外付け型の読取手段を取り付ける場合も同様である。読取手段３１は、示指（：人差し指）用に１個取り付けているが、図９に示すように、複数の指から情報を取得するために複数の読取手段を取り付ける態様も可能である。読取手段３１は、光源部３２、撮像部３３、遮光用の隔壁３４とを備え、周囲に凹状の指置きガイド３７を有する。また、認証手段は、携帯電話機に搭載することができる。
　図１０に示すケース３０を特定人が指で把持することにより、個人認証が可能であり、個人認証完了後に、携帯電話機を起動する等の設定をすることができる。また、読取手段３１は、凹状の指置きガイド３７を備えるため、個人認証の精度を高めることができる。図１０では、携帯電話機のケースに読取手段を取り付ける例を示すが、図１０と同様に、携帯電話機の筐体に読取手段を取り付けて、個人認証をすることができる。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であり、取り付け場所の制限が少なく、携帯電話機や携帯電話機のケース等に容易に取り付けることができる。
　図３は、本発明の個人認証装置を実施するフローチャートの例であり、個人認証装置は、ハードウェアと協働して個人認証を行う。図３に示すように、まず読取手段が特定人の指の撮像情報を取得し（ステップＳ２１）、取得した撮像情報を認証手段に送信する（ステップＳ２２）。認証手段は、読取手段の撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、認証手段が、撮像情報を受信すると（ステップ１）、ＣＰＵは、撮像情報をメモリーに記録し、その後、撮像情報から静脈パターンを抽出し（ステップＳ２）、静脈パターンをメモリーに記録する。
　撮像情報からの静脈パターンの抽出は、暗線の追跡を反復的に実施する方法やフィルタ処理によりパターンを強調する方法等により行う。たとえば、暗線の追跡を反復的に実施する方法は、静脈内を流れる赤血球を構成するヘモグロビンは、近赤外線を吸収する性質があるため、指の撮影画像では、静脈は周囲より暗い輝度を有する暗線となって表われる。そこで、撮影画像の任意の点から暗線に沿って１画素ずつ移動し、線が検出できなくなるまで行う。この作業を反復し、画素毎に辿った回数を記録する。その後、静脈領域と背景領域をラベリングして、静脈パターンを抽出する。一方、フィルタ処理によりパターンを強調する方法は、撮像情報をフィルタリングした上でコントラストを強調し、静脈パターンの特徴を抽出する方法である。
　その後、図３に示すように、認証手段は、抽出した静脈パターンに対応する認証用データがあるかどうかを検索し（ステップＳ３）、対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認（個人認証）する（ステップＳ４）。対応する認証用データの検索（ステップＳ３）は、ＣＰＵが、データベースにアクセスし、データベースに予め記録している認証用データを取得する。つぎに、認証用データをメモリーに記録し、記録した認証用データの中から、抽出した静脈パターンに対応する認証用データを検索することにより行う。本明細書において、データが対応するとは、両データが一致する場合のほか、マッチング処理により、両データの一致率が所定の閾値以上である場合をいう。抽出した静脈パターンに対応する認証用データがないときは、本人であることが確認できないため、個人認証は行われない。
　暗線追跡法等により抽出した静脈パターンと、データベースに記録されている認証用データとの照合は、たとえばテンプレートマッチング法により行う。まず、抽出した静脈パターン画像に対して２値化処理を行い、静脈パターンを強調する。つぎに、２値化処理後の画像と認証用データとの間で対応する画素値を比較し、一致率を計算する。一致率とは、全画素数に対する、対応する画素値を持つ画素数の比率である。一致率が所定の閾値以上であるときは、本人であると認証する。また、個人認証をするときに、指の位置がずれることにより、抽出した静脈パターンと認証データとの一致率が変動する。このため、複数回の照合をし、各回の一致率を計算し、その最大値により照合する方法を採用することができる。抽出した静脈パターン画像を２値化処理した後、空間圧縮化処理を施すと、処理の高速化が図れる点で好ましい。
　表１は、本発明の個人認証装置における認証手段を構成するデータベースの例である。データベースには、表１に示すように、特定人の指の静脈パターンに関する認証用データが予め記録され、各特定人にはインデックスが付与されている。表１に示す認証用データは、光ディスクや磁気ディスク等により、予めデータベースに入力する。また、読取手段が取得した特定人の指の撮像情報を認証手段に送信し、撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンを認証用データとしてデータベースに登録することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すインデックスを利用すると、つぎのような利点がある。個人認証をするときに、予めインデックスを入力する。ＣＰＵは、データベースにアクセスし、データベースに予め記録している認証用データの中から、同一のインデックスが付与されている認証用データのみを取得する。ＣＰＵは、この単一の認証用データをメモリーに記録し、単一の認証用データと、抽出した静脈パターンとの対応を確認し、個人認証をする。かかる態様は、個人認証を効率化できる点で好ましい。
　個人認証が完了した後、完了した旨を通知する態様は、認証の完了を客観的に確認できる点で好ましい。通知手段としては、たとえば「本人確認が完了しました。」との音声による通知、チャイムなどのメロディーの発生、表示ランプの点灯、ディスプレイへの表示等を利用し、また併用することができる。また、個人認証装置の外部、たとえば警備保障会社や同居人へ、個人認証が完了した旨を送信する態様も可能である。
　本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であるため、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースへの取り付けが容易であり、個人認証が可能である。
　１　読取手段
　２　光源部
　３　撮像部
　３ａ　接写型広角レンズ
　３ｂ　レンズホルダ
　３ｃ　撮像素子
　３ｄ　赤外線透過フィルタ
　３ｅ　開口端
　３ｆ　吸光性の遮光材
　３ｇ　撮影方向
　４　（遮光用の）隔壁
　５　保護板
　７　指置きガイド
　９　指
　２０　ドア
　２５　ドアレバー
　３０　（携帯電話機の）ケース
　４０　開口部
　４１　指
　４２　読取手段
　４３　光源
　４４　アクリル板
　４５　指置き台
　４７　赤外線透過フィルタ
　４９　撮像装置
　１１１　入力手段
　１１２　制御手段
　１１３　表示手段
　１１４　記憶手段
　１１５　出力手段
　１２１　入力回路
　１２２　ＣＰＵ
　１２３　ディスプレイ
　１２４　データベース
　１２５　出力回路
　１２６　メモリー
　１３０　読取手段
　１３１　ＯＳ
　１３４　認証用データ

Claims (14)

  1. 　当接する指の静脈パターンを読み取り、静脈パターンに基づき本人確認をする個人認証装置であって、
    　指の静脈パターンを含む情報を読み取る読取手段と、
    　指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する認証手段と、
    を備え、
    　前記読取手段は、
    　当接する指の長手方向に並列に配置した１組の光源部と撮像部とを有し、
    　該撮像部は、
    　接写型広角レンズと、レンズホルダと、撮像素子とを有し、
    　前記レンズホルダは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で前記接写型広角レンズを保持し、
    　前記撮像部は、光源部から指に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズを通過する光を撮像し、
    　前記認証手段は、
    　撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、
    　撮像部から撮像情報を受信すると、
    　撮像情報から静脈パターンを抽出し、
    　抽出した静脈パターンに対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認する
    　個人認証装置。
  2. 　接写型広角レンズは、画角が１００°～１５０°である請求項１に記載の個人認証装置。
  3. 　接写型広角レンズは、焦点距離が０．５ｍｍ～１．５ｍｍである請求項１に記載の個人認証装置。
  4. 　読取手段は、指を当接したときに、指の当接面から撮像素子までの距離が、８．５ｍｍ以下である請求項１に記載の個人認証装置。
  5. 　光源部は、照射する光の光軸が、前記光源部と並列する撮像部から見て外側に傾斜する請求項１に記載の個人認証装置。
  6. 　読取手段は、撮像部を中心に複数個の光源部を有する請求項１に記載の個人認証装置。
  7. 　読取手段は、撮像部を中心に指の長手方向に２個の光源部を有し、さらに撮像部を中心に指の幅方向に２個の光源部を有する請求項６に記載の個人認証装置。
  8. 　読取手段は、凹状の指置きガイドを備え、指置きガイドに光源部と撮像部とを配置する請求項１に記載の個人認証装置。
  9. 　読取手段は、複数の指から静脈パターンを読み取れるように、指毎に配置する請求項１に記載の個人認証装置。
  10. 　読取手段は、光源部と撮像部との間に遮光用の隔壁を備える請求項１に記載の個人認証装置。
  11. 　レンズホルダは、内面が撮影方向に向かってラッパ状に拡大する請求項１に記載の個人認証装置。
  12. 　レンズホルダの開口端が、光源部の頂上部より０．３ｍｍ～１．５ｍｍ撮影方向に突出する請求項１に記載の個人認証装置。
  13. 　レンズホルダは、開口端の内側に吸光性の遮光材を備える請求項１に記載の個人認証装置。
  14. 　読取手段は、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースに配置する請求項１に記載の個人認証装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7349891B2 (ja) * 2019-12-04 2023-09-25 株式会社 日立産業制御ソリューションズ 生体認証装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353014A (ja) * 2004-05-14 2005-12-22 Sony Corp 撮像装置
JP2009009354A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Hitachi Ltd 指静脈認証装置および情報処理装置
JP2009110132A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Hitachi Ltd 指静脈認証装置
JP2009165731A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Hitachi Maxell Ltd 生体情報取得装置
JP2010097483A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Ltd 指静脈認証装置
JP2010250466A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Hitachi Ltd 個人認証装置
JP2011022860A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Sony Corp 生体認証装置
JP2011129004A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 個人認証装置及び移動通信端末

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353014A (ja) * 2004-05-14 2005-12-22 Sony Corp 撮像装置
JP2009009354A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Hitachi Ltd 指静脈認証装置および情報処理装置
JP2009110132A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Hitachi Ltd 指静脈認証装置
JP2009165731A (ja) * 2008-01-18 2009-07-30 Hitachi Maxell Ltd 生体情報取得装置
JP2010097483A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Ltd 指静脈認証装置
JP2010250466A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Hitachi Ltd 個人認証装置
JP2011022860A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Sony Corp 生体認証装置
JP2011129004A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Hitachi Media Electoronics Co Ltd 個人認証装置及び移動通信端末

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