JP4123686B2

JP4123686B2 - 個体認証装置

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Publication number: JP4123686B2
Application number: JP2000160744A
Authority: JP
Inventors: 一之塚本; 克己坂巻; 伸竹内; 浩一郎岡村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001344035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個体の能動的な動作における特徴を検出して個体認証を行う個体認証装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器のネットワーク化やインターネットの普及などにより、利用者（個体）を識別するための個体認証技術の重要性が高まっている。例えば、近年では、インターネットに接続することができる携帯電話機が登場しており、このような携帯電話機の利用者はインターネットを介して銀行取引きや物品購入などを容易に行うことができる。このとき、利用者は、例えばパスワードや暗証番号を入力することで本人であることを相手に通知して取引き等を行う。しかし、パスワードまたは暗証番号とともに携帯電話機が悪意の第三者の手に渡ると、この第三者は本人になりかわって不正な取引きなどを行うことができ、本人は甚大な被害を受ける場合がある。そこで、認証力が高くセキュリティ性が優れた個体認証技術の開発が求められている。
【０００３】
例えば、指紋や網膜などのような個体に生来特有の情報を用いた個体認証技術がある。この個体認証技術は、暗証番号を用いる場合よりも認証力が高いものの、やはり、本人の指紋や網膜を取得した悪意の第三者が不正に利用することが可能であり、セキュリティ性が充分であるとは言えない。一方、個体の能動的な動作における特徴を検出して個体認証を行う個体認証技術が知られている。例えば、特開昭６２−２８７３８７号公報や特開平４−２３８５８２号公報に開示された個体認証技術は、電子ペンを用いて入力面に署名する際の位置や筆圧などのデータに基づいて個体認証を行うものである。また、特開平３−２２５４０６号公報に開示された個体認証技術は、キーボードにおいてキー入力する際の速さや圧力などのデータに基づいて個体認証を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各公報に開示された個体認証技術は、個体に生来特有の静的な情報を用いるのではなく、個体の能動的な動作における特徴を検出して個体認証を行うものであり、また、その能動的な動作を各個体が任意に決定することができることから、セキュリティ性が優れ認証力が高いとされている。また、署名の際の文字数や字画数などを多くすることにより、或いは、キー入力の際の文字数を多くすることにより、更にセキュリティ性および認証力を高めることができると期待され得る。しかしながら、署名やキー入力に要する時間は一定ではなく長くなることもある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、セキュリティ性および認証力が高く一定の時間内に個体認証を行うことができる個体認証装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る個体認証装置は、(1) 時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号を出力する出力部と、(2) 出力部が出力信号を出力しているときに、出力信号が有する所定の出力パターンに対して個体が能動的に応答する応答パターンを検出して、この検出した応答パターンを表す応答信号を出力する検出部と、(3) 所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンを登録パターンとして記憶する記憶部と、(4) 検出部が出力した応答信号が表す応答パターンと記憶部が記憶している登録パターンとの一致度を求め、この求めた一致度に基づいて個体認証を行う演算部と、を備えることを特徴とする。さらに、出力部は、所定平面に対して平行な方向に移動可能な可動部材の動きを出力パターンとして有する出力信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る個体認証装置によれば、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号が出力部から出力され、この出力部が出力信号を出力しているときに上記所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンが検出部により検出される。そして、演算部により、検出部が検出した応答パターンと記憶部が記憶している登録パターンとの一致度が求められ、この求められた一致度に基づいて個体認証が行われる。このように、本発明に係る個体認証装置は、個体に生来特有の静的な情報を用いるのではなく、個体の動作（出力パターンに対する応答）における特徴（応答パターン）を検出して、この応答パターンと登録パターンとの一致度に基づいて個体認証を行うものであり、また、その動作を各個体が任意に決定することができることから、セキュリティ性に優れ認証力が高い。また、本発明に係る個体認証装置は、出力部による出力パターンの出力および検出部による応答パターンの検出を同時に行い、これに要する時間を一定にすることができることから、一定の時間内に個体認証を行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る個体認証装置では、出力部は、固定部材に対して所定平面に平行な方向に移動可能な可動部材と、所定の出力パターンに応じて可動部材を移動させる駆動部とを有し、検出部は、駆動部により移動されている可動部材に対する個体の力学的な応答を検出して応答信号を出力するのが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る個体認証装置は、出力部が複数の出力パターンのうちの何れかの出力パターンを有する出力信号を出力することを特徴とする。このとき、複数の出力パターンのうちから所定の出力パターンを利用者が選択してもよく、また、複数の出力パターンのうちから所定の出力パターンを個体認証装置がランダムに選択してもよい。このようにすることで、セキュリティ性および認証力が更に高くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
先ず、本発明に係る個体認証装置の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の構成図である。この個体認証装置１は、出力部１１、検出部１２、記憶部１３、演算部１４および制御部１５を備える。
【００１３】
出力部１１は、制御部１５による制御の下で、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号を出力するものである。本実施形態の出力部１１は、略平板状の固定部材１１１と、この固定部材１１１に対して移動可能な略平板状の可動部材１１２と、所定の出力パターンに応じて可動部材１１２を移動させる駆動部１１３とを有する。そして、出力部１１は、可動部材１１２の動きを出力パターンとして有する出力信号（例えば、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位、移動速度または力など）を出力する。なお、この図で固定部材１１１および可動部材１１２については断面が示されている。
【００１４】
検出部１２は、制御部１５による制御の下で、出力部１１が出力信号を出力しているときに、出力信号が有する所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンを検出して、この検出した応答パターンを表す応答信号を出力する。検出部１２は、固定部材１１１に対する可動部材１１２の相対的な変位を検出する位置検出センサ１１４とともに、この位置検出センサ１１４からの出力信号に基づいて、可動部材１１２の動きに対する個体の力学的な応答（例えば、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位、移動速度または力など）を検出して応答信号を出力する。
【００１５】
記憶部１３は、所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンを登録パターンとして予め記憶しておく。また、記憶部１３は、出力部１１が出力する出力信号が有する所定の出力パターンを記憶しておき、また、検出部１２が出力した応答信号に基づいて応答パターンを記憶する。なお、記憶部１３は、１つのメモリであってもよいが、出力パターンおよび登録パターンを記憶するメモリとして書き換え可能な不揮発性のメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなど）を用い、応答パターンを記憶するメモリとして揮発性のメモリ（例えばＤＲＡＭなど）を用いてもよい。
【００１６】
演算部１４は、制御部１５による制御の下で、検出部１２が出力した応答信号に基づいて記憶部１３に記憶された応答パターンと、記憶部１３が記憶している登録パターンとを入力し、応答パターンと登録パターンとの一致度を求めて、この求めた一致度に基づいて個体認証を行う。制御部１５は、上記の出力部１１、検出部１２および演算部１４それぞれの動作を制御するものであり、利用者の指示を受けて各々の動作の開始を指示する。
【００１７】
次に、出力部１１の構成について図２〜図６を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）中におけるＡ−Ａ線での断面図である。この出力部１１は、側縁部が上方に突出した略板状の固定部材１１１と、この固定部材１１１に対して所定平面に平行な方向に移動可能な可動部材１１２と、固定部材１１１の側縁部と可動部材１１２との間に両者を連結する弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄとを有する。弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄそれぞれは、弾性を有する樹脂やバネなどであり、可動部材１１２の周囲の４個所に設けられており、一端が可動部材１１２に接合され、他端が固定部材１１１の側縁部に接合されている。
【００１８】
また、可動部材１１２には４つのコイル１１６Ａ〜１１６Ｄが固定されている。同図（ａ）の平面図において、中心を原点とし、右方向をＸ軸方向とし、上方向をＹ軸方向とすると、コイル１１６ＡはＸ座標値が正の領域にＸ軸をまたいで設けられており、コイル１１６ＢはＸ座標値が負の領域にＸ軸をまたいで設けられており、コイル１１６ＣはＹ座標値が正の領域にＹ軸をまたいで設けられており、また、コイル１１６ＤはＹ座標値が負の領域にＹ軸をまたいで設けられている。
【００１９】
図３は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における駆動力発生機構を説明する平面図である。固定部材１１１には４つの磁石１１７Ａ〜１１７Ｄが固定されている。磁石１１７Ａは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値も正である領域に、その磁束がコイル１１６Ａおよび１１６Ｄの双方を貫くように設けられている。磁石１１７Ｂは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値が正である領域に、その磁束がコイル１１６Ｂおよび１１６Ｄの双方を貫くように設けられている。磁石１１７Ｃは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値も負である領域に、その磁束がコイル１１６Ｂおよび１１６Ｃの双方を貫くように設けられている。また、磁石１１７Ｄは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値が負である領域に、その磁束がコイル１１６Ａおよび１１６Ｃの双方を貫くように設けられている。これらのうち磁石１１７Ａおよび１１７Ｃそれぞれは、可動部材１１２に対向する側がＳ極となるように配置され、磁石１１７Ｂおよび１１７Ｄそれぞれは、可動部材１１２に対向する側がＮ極となるように配置されている。
【００２０】
コイル１１６Ａ〜１１６Ｄと磁石１１７Ａ〜１１７Ｄとの間の相対的な位置関係について換言すれば以下のとおりである。コイル１１６Ａは、磁石１１７Ａおよび１１７Ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１１６Ｂは、磁石１１７Ｂおよび１１７Ｃそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１１６Ｃは、磁石１１７Ｃおよび１１７Ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。また、コイル１１６Ｄは、磁石１１７Ａおよび１１７Ｂそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。
【００２１】
コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれは、銅線を用いてもよいし、また、軽量化のためにアルミニウム線を用いてもよく、さらに、銅メッキされたアルミニウム線を用いるのも好適である。磁石１１７Ａ〜１１７Ｄそれぞれは、保磁力および残留磁束密度が大きいものが好ましく、例えばネオジ磁石が好適である。
【００２２】
駆動部１１３はコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに対して独立に電流を流すことができる。そして、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに流れる電流の大きさ及び方向と、磁石１１７Ａ〜１１７Ｄそれぞれが作る磁界との間で、フレミングの左手の法則に応じた相互作用が生じる。これに因り、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに推力が生じて、これらの推力と弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄそれぞれの応力とに応じて、固定部材１１１に対して可動部材１１２が移動する。
【００２３】
図４は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における固定部材１１１と可動部材１１２との摺動機構を説明する断面図である。磁石１１７Ａ〜１１７Ｄが固定された固定部材１１１の下面、および、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄが固定された可動部材１１２の上面それぞれに、両者が互いに摺動可能なように、摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂが設けられている。摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂそれぞれは、摩擦係数が小さいフッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、潤滑油が含浸された樹脂および金属などが好適に用いられる。摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂの間に、潤滑油を塗布するのも好適であり、また、非磁性体の球体を介在させて、この球体の転がりによって摺動させるようにしてもよい。
【００２４】
なお、図４には、摺動機構だけでなく、可動部材１１２の上面にある表面層１１９、および、この表面層１１９の中央付近に設けられた感圧部１２０も示されている。図５は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における感圧部１２０を説明する断面図である。表面層１１９は、人の指や掌などの受容器官が接離可能なように平坦に仕上げられている。感圧部１２０は、表面層１１９に人の指などが触れたことを検知するものである。感圧部１２０は、シリコーンゴムおよび導電性粉末を混合した材料を用いた感圧導電性ゴム１２０Ａを導電性プラスティック層１２０Ｂおよび１２０Ｃで挟んだ構成となっている。そして、導電性プラスティック層１２０Ｂと導電性プラスティック層１２０Ｃとの間に電圧を印加し、感圧部１２０に人の指などが触れたときの接触圧に因る電気抵抗値の変化を検出して、これにより接触の有無を検知する。この感圧部１２０から出力される接触検知信号は制御部１５に送られ、その後に制御部１５による制御の下に認証動作が開始される。
【００２５】
この他、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検知する方法として以下のものがある。すなわち、可動部材１１２に所定の電荷を蓄積して保持する電荷蓄積部を設け、人の指などが接触したときに電荷蓄積部に保持されていた電荷を人の指などに流出させ、電荷蓄積部に蓄積されている電荷の量の変化を検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検知するのも好適である。また、可撓性を有する２つの電極を相互間距離が一定となるように支持し、人の指などが接触したときに、これら２つの電極の相互間距離が変化して両電極間に存在する静電容量が変化するのを検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検知するのも好適である。さらに、可動部材１１２の上面に受光素子を設けるとともに、固定部材１１１の側縁部の上面にも受光素子を設け、各々の受光素子からの出力信号の値の変化に基づいて、可動部材１１２の上面の受光素子からの出力信号の値が低下したことを検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検知するのも好適である。
【００２６】
図６は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における位置検出センサ１１４を説明する断面図である。位置検出センサ１１４は、固定部材１１１に固定された発光素子（例えば発光ダイオード）１１４Ａおよび受光素子（例えばフォトダイオード）１１４Ｂ、ならびに、可動部材１１２の下面に描かれた光学模様（例えば、等間隔の濃淡模様、市松模様、など）１１４Ｃを含む。発光素子１１４Ａから出射された光は光学模様１１４Ｃ上に照射され、光学模様１１４Ｃで反射された光は受光素子１１４Ｂにより受光される。受光素子１１４Ｂによる受光量は、発光素子１１４Ａから出射された光が光学模様１１４Ｃ上に入射する位置における反射率に応じたものである。
【００２７】
したがって、受光量に応じて受光素子１１４Ｂから出力される電気信号の変化に基づいて、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位量を検出することができる。また、このような位置検出センサ１１４をＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれについて設けることにより、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出することができる。この位置検出センサ１１４からの出力信号は検出部１２に送られ、検出部１２において、可動部材１１２に対する個体の力学的な応答が検出されて応答信号が出力される。
【００２８】
この他、可動部材１１２に対する個体の力学的な応答を検出する方法として以下のものがある。すなわち、可動部材１１２の下面に形成された細かい凹凸に対してレーザ光を照射してスペックル模様を生じさせ、このスペックル模様を２次元イメージセンサにより観察することで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出するのも好適である。また、可動部材１１２に接触する回転体を設け、この回転体の回転量をエンコーダにより検出することで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位量を検出するのも好適である。さらに、固定部材１１１および可動部材１１２のうちの一方に発光素子を設け他方に２次元光学的位置検出素子（ＰＳＤ: position sensitive detector）を設けることで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出するのも好適である。
【００２９】
次に、出力部１１の動作について説明する。駆動部１１３より駆動されてコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに電流が流れると、フレミングの左手の法則に従って、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに推力が働き、これにより可動部材１１２が移動する。
【００３０】
先ず、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれについて考えると、固定部材１１１に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＸ軸方向に電流が流れると、Ｙ軸方向への推力が生じる。コイル１１６Ａに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには＋Ｙ軸方向の推力が働く。また、コイル１１６Ｂに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｂには＋Ｙ軸方向の推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００３１】
同様に、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれについて考えると、固定部材１１１に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＹ軸方向に電流が流れると、Ｘ軸方向への推力が生じる。コイル１１６Ｃに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｃには＋Ｘ軸方向の推力が働く。また、コイル１１６Ｄに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｄには＋Ｘ軸方向の推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００３２】
固定部材１１１に対して可動部材１１２を平行移動させるだけでよい場合には、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれを互いに結線して、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれに同一方向の推力を与え、また、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれを互いに結線して、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれに同一方向の推力を与えればよい。
【００３３】
また、Ｚ軸をほぼ中心として固定部材１１１に対して可動部材１１２を回転させる方向に推力を生じさせることもできる。すなわち、コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには＋Ｙ軸方向の推力が働き、コイル１１６Ｂには−Ｙ軸方向の推力が働くので、固定部材１１１に対して可動部材１１２を反時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには−Ｙ軸方向の推力が働き、コイル１１６Ｂには＋Ｙ軸方向の推力が働くので、固定部材１１１に対して可動部材１１２を時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。また、コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに流れる電流の値の比を変えることで、回転中心を変えることができる。コイル１１６Ｃおよびコイル１１６Ｄそれぞれについても同様である。
【００３４】
以上のような可動部材１１２の移動は、制御部１５により制御された駆動部１１３によりコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに供給される電流により駆動される。また、この制御部１５による制御に際しては、例えば、位置偏差と位置偏差の微分量とに応じてなされるＰＤ制御（比例・微分制御）が用いられる。図７は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における可動部材１１２の動作例を説明する図である。同図（ａ）に示すように、可動部材１１２は、全体的には−Ｙ軸方向に向かいつつ、左右に細かく振動している。同図（ｂ）に示すように、可動部材１１２は、時計回り方向に平行移動で回転している。同図（ｃ）に示すように、可動部材１１２は、時計回り方向に平行移動で回転しつ、その進行方向に対して左右に細かく振動している。また、同図（ｄ）に示すように、可動部材１１２は、平行移動で揺動している。さらに、可動部材１１２は、「８」や「Ｗ」などの文字を描くような動きも可能である。また、可動部材１１２は、一定の速さの動きだけでなく、加速または減速を伴う動きも可能である。
【００３５】
可動部材１１２の動きは、駆動部１１３によりコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに供給される電流に応じたものであって、可動部材１１２に人の指が軽く接触しているときには、その指は、この可動部材１１２の動きを感じ取ることができる。また、可動部材１１２の動きに対して、人の指が何等かの応答をする場合には、可動部材１１２の動きは、駆動部１１３によりコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに供給される電流に応じたものとはならない場合があり、人の指の応答により異なる。そして、位置検出センサ１１４は、固定部材１１１に対する可動部材１１２の相対的位置を検出し、検出部１２は、位置検出センサ１１４からの出力信号に基づいて、可動部材１１２の動きに対する応答を検出して応答信号を出力する。
【００３６】
本実施形態に係る個体認証装置１は、このような出力部１１の動作（特に可動部材１１２の動き）とこれに対する応答を利用したものである。ここで、可動部材１１２の動き（すなわち、出力部１１が出力する出力信号が有する出力パターン）とは、時間の経過に対して位置または速度が変化する場合だけでなく、時間の経過に対して位置または速度が一定である場合をも含む。また、応答とは、可動部材１１２の動きを妨げること、可動部材１１２の動きを更に促進すること、可動部材１１２の動きに他方向の動きを加えること、などを含み、作為だけでなく不作為をも含み、また、意識的であるか否かを問わない。意識的ではなくとも、指の関節の硬さに応じた応答がなされる。
【００３７】
次に、本実施形態に係る個体認証装置１の動作について説明する。図８および図９は、第１の実施形態に係る個体認証装置１の動作（特に出力部１１の可動部材１１２の動作）を説明する図である。図８は、出力部１１の可動部材１１２の動きＸＹ平面上で示したものである。図９は、出力部１１の可動部材１１２のＸ軸方向変位を時間経過に対して示したものである。ここでは、図８および図９それぞれにおいて破線で示したように、出力パターンに従う可動部材１１２の動きは、ＸＹ平面上における反時計回り方向への平行移動での一定速さの１回転であり、時間経過に対するＸ軸方向変位が正弦波状であるとする。
【００３８】
出力部１１の可動部材１１２にある感圧部１２０に人の指が触れると、感圧部１２０は、その旨を検知して、接触検知信号を制御部１５に送る。制御部１５は、この接触検知信号を受信すると、出力部１１、検出部１２および演算部１４それぞれの動作の開始を指示する。そして、出力部１１、検出部１２および演算部１４それぞれは、制御部１５による制御の下に、以下のように動作する。
【００３９】
出力部１１では、記憶部１３に記憶されている所定の出力パターンを駆動部１１３が読み出し、この出力パターンに応じて駆動部１１３がコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに電流を供給することで、この出力パターンを有する出力信号を可動部材１１２の動きとして出力する。これにより、可動部材１１２は、固定部材１１１に対して相対的に移動しようとし、或いは、可動部材１１２に接触している指に対して力を加える。
【００４０】
可動部材１１２に接触している指が可動部材１１２の動きに対して応答すると、位置検出センサ１１４は、固定部材１１１に対する可動部材１１２の相対的位置を検出し、検出部１２は、位置検出センサ１１４からの出力信号に基づいて、可動部材１１２の動きに対して応答する応答パターンを検出して、この応答パターンを表す応答信号を出力する。そして、記憶部１３は、この応答信号を入力して、上記応答パターンを記憶する。図８および図９それぞれにおいて実線で示したように、この応答パターンは、出力パターンと異なる場合があり、可動部材１１２の動きに対する応答に応じて異なる。
【００４１】
以上のようにして出力部１１による出力パターンの出力、検出部１２による応答パターンの検出、および、記憶部１３による応答パターンの記憶が終了すると、演算部１４は、記憶部１３に記憶されている応答パターンと登録パターンとを読み出して、両者の一致度を求める。ここで、図８および図９それぞれにおいて点線で示したように、登録パターンとは、出力部１１が出力する所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンであり、記憶部１３により予め記憶されている。また、応答パターンと登録パターンとの一致度を求めるには、例えば、出力パターンの出力開始の時点を基準とする各時刻においてＸ座標値およびＹ座標値それぞれについて応答パターンと登録パターンとの偏差を求め、この偏差の総和をもって一致度とするのが好適である。この場合には、上記総和が小さいほど一致度が高いことになる。そして、演算部１４は、一致度が所定値以上であるか否か（すなわち、上記総和が所定値以下であるか否か）に基づいて、応答した個体の認証を行う。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る個体認証装置１によれば、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号が出力部１１の可動部材１１２の動きとして出力され、この出力部１１が出力信号を出力しているときに上記所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンが検出部１２により検出されて、この検出された応答パターンが記憶部１３により記憶される。そして、演算部１４により、検出部１２が検出した応答パターンと記憶部１３が記憶している登録パターンとの一致度が求められ、この求められた一致度に基づいて個体認証が行われる。
【００４３】
このように、本実施形態に係る個体認証装置１は、個体に生来特有の静的な情報を用いるのではなく、個体の動作（出力パターンに対する応答）における特徴（応答パターン）を検出して、この応答パターンと登録パターンとの一致度に基づいて個体認証を行うものであり、また、その動作を各個体が任意に決定することができることから、セキュリティ性に優れ認証力が高い。また、本実施形態に係る個体認証装置１は、出力部１１による出力パターンの出力および検出部１２による応答パターンの検出を同時に行い、これに要する時間を一定にすることができることから、一定の時間内に個体認証を行うことができる。
【００４４】
なお、以上に説明した動作例に加えて、記憶部１３が複数組の出力パターンおよび応答パターンを記憶しておき、出力部１１は、これら複数の出力パターンのうちから何れかの出力パターンを選択して出力信号を出力するのが好適である。複数の出力パターンのうちから所定の出力パターンを利用者が選択してもよい。この場合には、利用者は、自ら選択した出力パターンに応じた応答をすることになる。また、複数の出力パターンのうちから所定の出力パターンを制御部１５がランダムに選択してもよい。この場合には、利用者は、出力信号が出力開始された後の一定期間に出力パターンを識別して、その後に、その識別した出力パターンに応じた応答をするのが好適である。或いは、出力部１１が出力信号を繰り返して２回出力することとして、利用者は、第１回目の出力信号の出力の際に出力パターンを識別して、第２回目の出力信号の出力の際に、その識別した出力パターンに応じた応答をするのも好適である。このようにすることで、セキュリティ性および認証力が更に高くなる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る個体認証装置の第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る個体認証装置２の構成図である。この個体認証装置２は、出力部２１、検出部２２、記憶部２３、演算部２４および制御部２５を備える。
【００４６】
出力部２１は、制御部２５による制御の下で、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号を出力するものである。本実施形態の出力部２１は、光（可視光、紫外光、赤外光の他、より長波長の電磁波であってもよい。）を出力する発光素子２１１と、発光素子２１１と対向して配されており到達した光を受光する受光素子２１２と、所定の出力パターンに応じて発光素子２１１を発光させる駆動部２１３と、発光素子２１１および受光素子２１２それぞれの相対的位置を固定して指示する架台２１４とを有する。発光素子２１１と受光素子２１２との間には、人の指が挿入できるほどの間隙が設けられている。そして、出力部２１は、発光素子から出力される光の信号を出力信号として出力する。なお、この図で出力部２１については断面が示されている。
【００４７】
検出部２２は、制御部２５による制御の下で、出力部２１が出力信号を出力しているときに、出力信号が有する所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンを検出して、この検出した応答パターンを表す応答信号を出力する。検出部２２は、受光量を検出する受光素子２１２とともに、この受光素子２１２からの出力信号に基づいて、発光素子２１１から出力された光に対する個体の応答を検出して応答信号を出力する。
【００４８】
記憶部２３は、所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンを登録パターンとして予め記憶しておく。また、記憶部２３は、出力部２１が出力する出力信号が有する所定の出力パターンを記憶しておき、また、検出部２２が出力した応答信号に基づいて応答パターンを記憶する。なお、記憶部２３は、１つのメモリであってもよいが、出力パターンおよび登録パターンを記憶するメモリとして書き換え可能な不揮発性のメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなど）を用い、応答パターンを記憶するメモリとして揮発性のメモリ（例えばＤＲＡＭなど）を用いてもよい。
【００４９】
演算部２４は、制御部２５による制御の下で、検出部２２が出力した応答信号に基づいて記憶部２３に記憶された応答パターンと、記憶部１２が記憶している登録パターンとを入力し、応答パターンと登録パターンとの一致度を求めて、この求めた一致度に基づいて個体認証を行う。制御部２５は、上記の出力部２１、検出部２２および演算部２４それぞれの動作を制御するものであり、利用者の指示を受けて各々の動作の開始を指示する。
【００５０】
なお、発光素子２１１から出力される光の信号は、例えば、光の強度、偏光または波長などである。発光素子２１１の光出力パターンは、時間の経過に対して光の強度などが変化する場合だけでなく、時間の経過に対して光の強度などが一定である場合をも含む。また、応答とは、例えば、発光素子２１１と受光素子２１２との間に指を挿入して光を遮断すること、発光素子２１１と受光素子２１２との間で偏光子を回転させること、などを含み、作為だけでなく不作為をも含む。
【００５１】
次に、本実施形態に係る個体認証装置２の動作について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る個体認証装置２の動作を説明する図である。図１１（ａ）は、発光素子２１１から出力される出力信号（光の強度）の出力パターン（時間の経過に対する発光量変化のパターン）を示す。この図に示すように、出力パターンは、時刻ｔ₀，ｔ₂，ｔ₅およびｔ₈それぞれで発光量が０であり、時刻ｔ₁，ｔ₃およびｔ₇それぞれ発光量が極値Ｉ_maxとなり、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁まで発光量が一定速度で増加し、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂まで発光量が一定速度で減少し、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃まで発光量が一定速度で増加し、時刻ｔ₃から時刻ｔ₅まで発光量が一定速度で減少し、時刻ｔ₅から時刻ｔ₇まで発光量が一定速度で増加し、時刻ｔ₇から時刻ｔ₈まで発光量が一定速度で減少するものとする。図１１（ｂ）は、発光素子２１１と受光素子２１２との間における指の上下方向の位置を示す。この図に示すように、時刻ｔ₀から時刻ｔ₂まで指が光を遮断することなく、時刻ｔ₂から時刻ｔ₄まで指が一定速度で降りてきて光を遮断するようになり、時刻ｔ₄から時刻ｔ₆まで指が光を全く遮断し、時刻ｔ₆から時刻ｔ₇まで指が一定速度で上がっていき、時刻ｔ₇以降では指が光を遮断することがないものとする。図１１（ｃ）は、検出部２２により検出される応答パターン（時間の経過に対する受光量変化のパターン）を示す。
【００５２】
この個体認証装置２に対して利用者が動作の開始を指示すると、制御部２５は、この指示を受けて、出力部２１、検出部２２および演算部２４それぞれの動作の開始を指示する。そして、出力部２１、検出部２２および演算部２４それぞれは、制御部２５による制御の下に、以下のように動作する。
【００５３】
出力部２１では、記憶部２３に記憶されている所定の出力パターンを駆動部２１３が読み出し、この出力パターンに応じて駆動部２１３が発光素子２１１に電流を供給することで、この出力パターンを有する出力信号を発光量として出力する（図１１（ａ））。そして、利用者は、この出力パターンに対して、発光素子２１１と受光素子２１２との間に指を挿入する動作により応答する（図１１（ｂ））。
【００５４】
受光素子２１２は、発光素子２１１より到達した光を受光し、検出部２２は、受光素子２１２からの出力信号に基づいて、出力パターンに対して応答する応答パターンを検出して、この応答パターンを表す応答信号を出力する。そして、記憶部２３は、この応答信号を入力して、上記応答パターンを記憶する（図１１（ｃ）。この応答パターンは、出力パターンと異なる場合があり、出力パターンに対する応答に応じて異なる。
【００５５】
以上のようにして出力部２１による出力パターンの出力、検出部２２による応答パターンの検出、および、記憶部２３による応答パターンの記憶が終了すると、演算部２４は、記憶部２３に記憶されている応答パターンと登録パターンとを読み出して、両者の一致度を求める。ここで、登録パターンとは、出力部２１が出力する所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンであり、記憶部２３により予め記憶されている。また、応答パターンと登録パターンとの一致度を求めるには、例えば、出力パターンの出力開始時刻ｔ₀から出力終了時刻ｔ₈までの各時刻において応答パターンと登録パターンとの偏差を求め、この偏差の総和をもって一致度とするのが好適である。この場合には、上記総和が小さいほど一致度が高いことになる。そして、演算部２４は、一致度が所定値以上であるか否か（すなわち、上記総和が所定値以下であるか否か）に基づいて、応答した個体の認証を行う。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る個体認証装置２によれば、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号が出力部２１の発光素子２１１による発光の強度として出力され、この出力部２１が出力信号を出力しているときに上記所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンが検出部２２により検出されて、この検出された応答パターンが記憶部２３により記憶される。そして、演算部２４により、検出部２２が検出した応答パターンと記憶部２３が記憶している登録パターンとの一致度が求められ、この求められた一致度に基づいて個体認証が行われる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る個体認証装置２は、個体に生来特有の静的な情報を用いるのではなく、個体の動作（出力パターンに対する応答）における特徴（応答パターン）を検出して、この応答パターンと登録パターンとの一致度に基づいて個体認証を行うものであり、また、その動作を各個体が任意に決定することができることから、セキュリティ性に優れ認証力が高い。また、本実施形態に係る個体認証装置２は、出力部２１による出力パターンの出力および検出部２２による応答パターンの検出を同時に行い、これに要する時間を一定にすることができることから、一定の時間内に個体認証を行うことができる。
【００５８】
また、可動部を有しない本実施形態の個体認証装置２は、可動部を有する第１の実施形態のものと比べて、耐久性が優れ、また、軽量化を図る上で好適である。
【００５９】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、第１の実施形態では、出力信号が有する出力パターンは、可動部材１１２の位置に関するものであったが、可動部材１１２が人の指に与える力に関するものであってもよい。可動部材１１２が人の指に与える力を制御するには、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに流れる電流を制御すればよい。この力は、一定方向に一定の大きさであってもよいし、方向および大きさの双方または何れか一方が時間経過に対して変化するものであってもよい。
【００６０】
また、第１の実施形態では、応答信号が有する応答パターンは、可動部材１１２の位置に関するものであったが、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに流れる電流に関するものであってもよい。この場合、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに流れる電流の値を検出して応答パターンを求める。
【００６１】
また、第１の実施形態において、応答信号が有する応答パターンは、人の指が可動部材１１２に与える力に関するものであってもよい。この場合、人の指が可動部材１１２に与える力を検出して応答パターンを求めるには、出力部１１を図１２に示すような構成とする。同図（ａ）は、Ｚ軸を含む面で切断したときの断面図であり、同図（ｂ）は、Ｚ軸に垂直な面で柱状部材１２１を切断したときの断面図である。この図に示すように、上面側に磁石１１７Ａ〜１１７Ｄが固定された固定部材１１１の上方に、下面側にコイル１１６Ａ〜１１６Ｄが固定された可動部材１１２を設け、可動部材１１２の上面側に柱状部材１２１を挟んで板状部材１２２を固定するとともに、柱状部材１２１の四方それぞれに歪みゲージ１２３Ａ〜１２３Ｄを貼り付ける。板状部材１２２に触れている人の指などが可動部材１１２に与える力（ＸＹ平面に平行な方向の力）は、柱状部材１２１に機械的歪みを与えるので、この柱状部材１２１の四方に貼り付けられた歪みゲージ１２３Ａ〜１２３Ｄにより検出され、歪みゲージ１２３Ａ〜１２３Ｄに接続されたブリッジ回路により電気信号として出力される。この電気信号の値は、力の大きさに比例する。
【００６２】
また、第１の実施形態において出力部１１は固定部材の動きを出力パターンとして有する出力信号を出力するアクチュエータであったが、他のタイプのアクチュエータであっても構わない。例えば、ジョグダイアル型のアクチュエータ、ジョイスティック型のアクチュエータ、トラックボール型のアクチュエータおよびアーム型のアクチュエータなどであってもよい。ジョグダイアル型のアクチュエータは、１つの中心軸の回りに回転が自在な円盤状部材を有し、この円盤状部材の回転角位置や回転速度などの時間的変化を出力パターン、応答パターンおよび登録パターンとして用いる。ジョイスティック型のアクチュエータは、一点が固定されて傾斜が自在な棒状部材を有し、この棒状部材の傾斜方向や傾斜角度などの時間的変化を出力パターン、応答パターンおよび登録パターンとして用いる。トラックボール型のアクチュエータは、１つの中心点の回りに回転が自在な球状部材を有し、この球状部材の回転方向や回転角度などの時間的変化を出力パターン、応答パターンおよび登録パターンとして用いる。また、アーム型のアクチュエータは、複数の棒状部材が互いに連結されて一端が３次元平行移動可能なものであり、この一端の３次元位置や移動速度などの時間的変化を出力パターン、応答パターンおよび登録パターンとして用いる。
【００６３】
また、以上に説明した第１および第２の実施形態それぞれでは、所定の出力パターンを有する出力信号を出力する部品（第１の実施形態における可動部材１１２等、第２の実施形態における発光素子２１１）と、この出力パターンに対する応答を検出する部品（第１の実施形態における位置検出センサ１１４等、第２の実施形態における受光素子２１２）とは、互いに一体のものとしたが、別体であってもよい。別体である場合には、例えば、一方の手または指で出力パターンを受け取り、他方の手または指で応答することとしてもよい。しかし、上記実施形態のように一体化すれば、個体認証装置を小型化する上で好適であり、例えば携帯電話機に個体認証装置を搭載または接続することも可能である。インターネット接続機能を有する携帯電話機に上記実施形態の個体認証装置を搭載することにより、片手のみの簡易な操作で、より安全に銀行取引きや物品購入などを行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る個体認証装置によれば、時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号が出力部から出力され、この出力部が出力信号を出力しているときに上記所定の出力パターンに対して個体が応答する応答パターンが検出部により検出される。そして、演算部により、検出部が検出した応答パターンと記憶部が記憶している登録パターンとの一致度が求められ、この求められた一致度に基づいて個体認証が行われる。このように、本発明に係る個体認証装置は、個体に生来特有の静的な情報を用いるのではなく、個体の動作（出力パターンに対する応答）における特徴（応答パターン）を検出して、この応答パターンと登録パターンとの一致度に基づいて個体認証を行うものであり、また、その動作を各個体が任意に決定することができることから、セキュリティ性に優れ認証力が高い。また、本発明に係る個体認証装置は、出力部による出力パターンの出力および検出部による応答パターンの検出を同時に行い、これに要する時間を一定にすることができることから、一定の時間内に個体認証を行うことができる。
【００６５】
また、出力部は、可動部材の動きを出力パターンとして有する出力信号を出力するのが好適である。
【００６６】
また、出力部が複数の出力パターンのうちの何れかの出力パターンを有する出力信号を出力する場合には、セキュリティ性および認証力が更に高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る個体認証装置１の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１の構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における駆動力発生機構を説明する平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における固定部材１１１と可動部材１１２との摺動機構を説明する断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における感圧部１２０を説明する断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における位置検出センサ１１４を説明する断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る個体認証装置１の出力装置１１における可動部材１１２の動作例を説明する図である。
【図８】第１の実施形態に係る個体認証装置１の動作を説明する図である。
【図９】第１の実施形態に係る個体認証装置１の動作を説明する図である。
【図１０】第２の実施形態に係る個体認証装置２の構成図である。
【図１１】第２の実施形態に係る個体認証装置２の動作を説明する図である。
【図１２】変形例の個体認証装置の出力装置において力を検出する機構を説明する図である。
【符号の説明】
１，２…個体認証装置、１１…出力部、１２…検出部、１３…記憶部、１４…演算部、１５…制御部、１１１…固定部材、１１２…可動部材、１１３…駆動部、１１４…位置検出センサ、１１５Ａ〜１１５Ｄ…弾性部材、１１６Ａ〜１１６Ｄ…コイル、１１７Ａ〜１１７Ｄ…磁石、１１８Ａ，１１８Ｂ…摺動部材、１１９…表面層、１２０…感圧部、２１…出力部、２２…検出部、２３…記憶部、２４…演算部、２５…制御部、２１１…発光素子、２１２…受光素子、２１３…駆動部、２１４…架台。

Claims

時間の経過に対して所定の出力パターンを有する出力信号を出力する出力部と、
前記出力部が前記出力信号を出力しているときに、前記出力信号が有する前記所定の出力パターンに対して個体が能動的に応答する応答パターンを検出して、この検出した応答パターンを表す応答信号を出力する検出部と、
前記所定の出力パターンに対する個体の特有の応答パターンを登録パターンとして記憶する記憶部と、
前記検出部が出力した応答信号が表す応答パターンと前記記憶部が記憶している登録パターンとの一致度を求め、この求めた一致度に基づいて個体認証を行う演算部と、
を備え、
前記出力部は、所定平面に対して平行な方向に移動可能な可動部材の動きを前記所定の出力パターンとして有する前記出力信号を出力する、
ことを特徴とする個体認証装置。
前記出力部は、固定部材に対して所定平面に平行な方向に移動可能な前記可動部材と、前記所定の出力パターンに応じて前記可動部材を移動させる駆動部とを有し、
前記検出部は、前記駆動部により移動されている前記可動部材に対する個体の力学的な応答を検出して前記応答信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１記載の個体認証装置。
前記出力部は複数の出力パターンのうちの何れかの出力パターンを有する出力信号を出力することを特徴とする請求項１記載の個体認証装置。