JP6676569B2 - 認証システム、認証装置および認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、認証システム、認証装置および認証方法に関する。

リストバンド型のウェアラブル端末等のＩｏＴデバイスやスマートフォンの普及に伴って、複数の端末を一人で所持するユーザーは珍しくない。また、商用のＰＯＳシステムやハンディターミナル、社内システムへの接続端末等は、従来、専用ハードウェアや専用ソフトウェアで実装されていたが、昨今ではスマートフォンやタブレット端末等の汎用製品に置き換わりつつある。また、業務の電子化に伴って、業務用の端末として利用されるスマートフォンやタブレット端末の数も年々増加しており、業務の従事者が一人で複数の業務用の端末を利用することも珍しくない。

一般に、個人情報や機密情報が保持されている端末や、業務用の共用端末は、不正利用を防止するため、利用時に認証が求められる。認証の方式には、例えば、ＩＤおよびパスワード等のユーザー本人しか知り得ない情報を用いる知識認証や、ＩＣカード等の所有物を用いる所持認証等がある。また、認証は、端末を変更する度に、あるいは、一定のセッション継続時間が経過する度に必要となる。しかし、複数の端末を利用する場合には、明示的な認証が度々求められるため、ユーザーの利便性が低下してしまう。そのため、現実には、利用する端末に対して適切な認証を省略したり、簡易な認証情報を設定したり、認証情報を端末に貼付したり、認証情報を複数の端末で共用したりする運用例が報告されている。すなわち、端末の不正利用に対して適切にリスク対策が取られているとはいえない状況にある。

そこで、煩雑な認証を簡便にするための技術や製品が提案されている。例えば、Ａｎｄｒｏｉｄ端末では、ＳｍａｒｔＬｏｃｋ（登録商標）と呼ばれる機能を搭載して認証の頻度を低下させている。すなわち、認証情報として、事前に登録された端末が近接通信の圏内に存在すること、あるいは事前に登録された自宅のｗｉ−ｆｉ（登録商標）に接続されていることが利用され、認証された場合に自動的に端末のロックが解除される。

また、煩雑なパスワード等の入力に替えて、人間の生体的な特徴を用いて行う生体認証が知られている。例えば、カメラを用いて指紋や虹彩等の情報を検出したり、カメラで顔を撮影したりして認証に用いる方式が知られている。これらの認証方式は、認証情報を記憶する必要がなく所持品が増加することもないため、利便性が高い。

また、端末の着脱を特殊なセンサを用いて検出したり、装着時に心電図等の生体信号による生体認証を行ったりして、ウェアラブル端末がユーザーに装着されていることを保証する技術が知られている（非特許文献１，２参照）。これらの技術において、端末がユーザーに装着されている場合にのみ、この端末のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の通信圏内にある事前に登録された他の端末のロックが解除され、使用可能とされる。また、端末の脱着すなわち装着が解除されて端末に生体信号が入力されなくなった場合に、認証された状態を解除して非認証の状態にすることで、安全性の向上が図られている。

"Safeband:Ultimate Security System.Bracelet&Tags"、[Online]、Indiegogo、［２０１７年１月２４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.indiegogo.com/projects/1267504＞ "Nymi|Convenient Authentication Anywhere"、[Online]、［２０１６年８月５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://nymi.com/＞

しかしながら、上記のような従来の認証方式では、原理的に測定誤差が伴うために認証の精度は１００％にはなり得ず、精度高く利用できるシーンが限定されてしまう恐れがある。例えば、顔認証では、適用がカメラに映る範囲に限定され、光量や背景、対象の撮影角度等に認証精度が左右されてしまう。また、指紋認証では、端末毎に専用の認証装置が必要となってしまう。また、生体信号を用いた生体認証では、行動に伴う身体活動等のノイズが生じている場合に測定誤差が増大し、精度の高い認証を行うことができないため、常時継続して認証を行うことは困難である。

また、生体認証等により端末のユーザーが正当と認証されていても、生体認証を行う機器と、認証対象端末とが分離されている場合、この生体認証機器の近接通信の通信圏内にあることのみを認証情報として用いて他の端末が認証されれば、他者に操作され不正に利用される可能性は否定できない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一人物が同時に所持している複数の端末を認証精度を下げることなく、利便性高く利用可能にすることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る認証システムは、生体認証端末と、端末と、認証装置とを有する認証システムであって、前記生体認証端末は、ユーザーの生体信号を取得する生体信号センサと、前記生体認証端末の加速度を測定する加速度センサと、取得されたユーザーの生体信号と、測定された加速度の時系列信号とを前記認証装置に送信する送信部と、前記認証装置から前記ユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末を使用可能にする認証部と、を備え、前記端末は、前記端末の加速度を測定する加速度センサと、測定された加速度の時系列信号を前記認証装置に送信する送信部と、前記認証装置から使用可能と通知された場合に、自端末を使用可能にする認証部と、を備え、前記認証装置は、前記生体認証端末の正当なユーザーの生体信号のテンプレートを記憶する記憶部と、前記生体認証端末からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が前記テンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを前記生体認証端末に通知する生体認証処理を実行する生体認証部と、前記生体認証端末および前記端末の加速度の時系列信号を取得して、取得した前記加速度から抽出した身体活動に由来する加速度成分の時系列変化の前記生体認証端末と前記端末との間の類似度合いが所定の閾値より高い場合に、該端末を該生体認証端末と同一の人物が所持していると判定し、該端末に使用可能と通知する行動判定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、同一人物が同時に所持している複数の端末を認証精度を下げることなく、利便性高く利用可能にすることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る認証システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態の認証装置の処理概要を説明するための説明図である。 図３は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。 図４は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。 図５は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。 図６は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。 図７は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。 図８は、認証プログラムを実行するコンピュータを例示する図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［認証システムの構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る認証システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る認証システムの概略構成を示す模式図である。図１に例示するように、本実施形態に係る認証システム１は、生体認証により正当なユーザーを認証するウェアラブル端末等の生体認証端末１０と、この生体認証端末１０とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の近接通信が可能な通信圏内の端末２０と、認証装置３０とを有する。

この認証システム１において、後述する認証処理により、認証装置３０は、認証済みの生体認証端末１０と同一人物が所持していると判定した端末２０に通知して、端末２０にロックを解除して使用可能とする認証を実行させる。

図２は、本実施形態の認証装置３０の処理概要を説明するための説明図である。図２に示すように、まず。生体認証端末１０は、生体信号センサで取得したユーザーの生体信号を認証装置３０に送信し、認証装置３０が登録済みのテンプレートと対比する生体認証を行い、一致した場合に正当なユーザーによる使用と判定してこのユーザーを認証する。

このユーザーが歩行等の身体活動を伴って、認証された生体認証端末１０と同時に、この生体認証端末１０のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の近接センサの通信範囲内にある端末２０を所持した場合を想定する。その場合に、認証装置３０は、この端末２０および生体認証端末１０のそれぞれの加速度センサから信号を取得し、身体活動に由来する行動情報を抽出する。認証装置３０は、生体認証端末１０および端末２０の行動情報が一致する場合に、端末２０を生体認証端末１０と同一人物が所持していると判定し、端末２０のユーザーを認証する。認証装置３０は、その際に併せて、近接センサの信号強度から測定された生体認証端末１０と端末２０との間の端末間距離を記憶部に登録しておく。

認証装置３０は、定期的に生体認証端末１０および端末２０から取得した行動情報を比較する処理を繰り返し、同一人物が所持していると判定した場合に、同一の正当なユーザーによる使用と判定して、端末２０の認証された状態を継続させる。

また、認証装置３０は、ユーザーがデスクワーク等の安静時に身体活動が伴わず、行動情報を取得できない場合に、上記のように行動情報に基づいて同一人物が所持しているか否かを判定することができない。その場合に、認証装置３０は、まず、生体認証端末１０の生体認証を行って、正当なユーザーによる使用と判定したら、生体認証端末１０の認証された状態を継続させる。次に、認証装置３０は、測定された端末間距離と記憶部に登録されている端末間距離とを比較して、一致する場合に、生体認証端末１０と同一の正当なユーザーによる使用と判定して、端末２０の認証された状態を継続させる。

［生体認証端末の構成］
図１の説明に戻る。生体認証端末１０は、生体認証機能を備えたパソコン、タブレット、スマートフォン、ウェアラブル端末またはＩｏＴデバイス等で実現され、図１に例示するように、入出力部１１、近接通信機能部１２、通信制御部１３、記憶部１４、制御部１５、加速度センサ１６および生体信号センサ１７を備える。

入出力部１１は、タッチパネル等で実現され、操作者による入力操作に対応して制御部１５に対して各種指示情報を入力したり、また、後述する認証処理の結果等を操作者に対して出力したりする。通信制御部１３は、ＮＩＣ（Network Interface Card）等で実現され、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどの電気通信回線を介した認証装置３０等の外部の装置と制御部１５との通信を制御する。

記憶部１４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または光ディスク等の記憶装置によって実現される。本実施形態において、記憶部１４には、端末情報１４ａが記憶されている。端末情報１４ａは、自端末の情報を表す。例えば、端末情報１４ａには、自端末の名称および端末固有のＩＤ（IDentifier）、登録されたユーザーのＩＤ等が含まれ、予め登録される。なお、複数のユーザーが登録されている場合に、例えば、使用開始時等に選択することにより使用するユーザーのＩＤが特定される。

近接通信機能部１２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈやｗｉ−ｆｉ等の近接通信の通信圏内にある端末２０と、該近接通信で相互に情報通信可能に接続する。

加速度センサ１６は、生体認証端末１０の加速度を測定する。例えば、加速度センサ１６は、自端末１０の位置の変化を検出することにより、自端末１０の加速度を算出する。

制御部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置がメモリに記憶された処理プログラムを実行することにより、図１に例示するように、送信部１５ａおよび認証部１５ｂとして機能する。

送信部１５ａは、取得されたユーザーの生体信号と、測定された加速度の時系列信号を認証装置３０に送信する。具体的に、送信部１５ａは、生体信号センサ１７により取得されたユーザーの生体信号を、通信制御部（１３，３３）を介して認証装置３０に送信する。また、送信部１５ａは、加速度センサ１６により測定された自端末１０の加速度の時系列信号を、通信制御部（１３，３３）を介して認証装置３０に送信する。その際、送信部１５ａは、自端末１０の端末情報１４ａに含まれるユーザーＩＤを付加して送信する。

認証部１５ｂは、認証装置３０から生体信号に対応するユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末１０を使用可能にする。具体的に、認証部１５ｂは、後述する認証処理において認証装置３０から生体信号に対応するユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末１０のロックを解除してユーザーが操作可能にする認証処理を行って、自端末１０を認証された状態にする。

［端末の構成］
端末２０は、パソコン、タブレット、スマートフォン、ウェアラブル端末またはＩｏＴデバイス等で実現され、図１に例示するように、入出力部２１、近接通信機能部２２、通信制御部２３、記憶部２４、制御部２５および加速度センサ２６を備える。

入出力部２１は、タッチパネル等で実現され、操作者による入力操作に対応して制御部１５に対して各種指示情報を入力したり、また、後述する認証処理の結果等を操作者に対して出力したりする。通信制御部２３は、ＮＩＣ等で実現され、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介した認証装置３０等の外部の装置と制御部２５との通信を制御する。

記憶部２４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または光ディスク等の記憶装置によって実現される。本実施形態において、記憶部２４には、端末情報２４ａが記憶されている。端末情報２４ａは、自端末の情報を表す。例えば、端末情報２４ａには、生体認証端末１０の端末情報１４ａと同様に、自端末の名称および端末固有のＩＤ、登録されたユーザーのＩＤ等が含まれ、予め登録される。なお、複数のユーザーが登録されている場合に、例えば、使用開始時等に選択することにより、使用するユーザーのＩＤが特定される。

近接通信機能部２２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈやｗｉ−ｆｉ等の近接通信の通信圏内にある生体認証端末１０や他の端末２０と、該近接通信で相互に情報通信可能に接続する。

加速度センサ２６は、端末２０の加速度を測定する。例えば、加速度センサ２６は、自端末２０の位置の変化を検出することにより、自端末２０の加速度を算出する。

制御部２５は、ＣＰＵ等の演算処理装置がメモリに記憶された処理プログラムを実行することにより、図１に例示するように、送信部２５ａおよび認証部２５ｂとして機能する。

送信部２５ａは、測定された加速度の時系列信号を認証装置３０に送信する。具体的に、送信部２５ａは、加速度センサ２６により測定された自端末２０の加速度の時系列信号を、通信制御部（２３，３３）を介して認証装置３０に送信する。その際、送信部２５ａは、自端末２０の端末情報２４ａに含まれるユーザーＩＤを付加して送信する。

認証部２５ｂは、認証装置３０から使用可能と通知された場合に、自端末２０を使用可能にする。具体的に、認証部２５ｂは、後述する認証処理において認証装置３０から使用可能と通知された場合に、自端末２０のロックを解除してユーザーが操作可能にする認証処理を行って、自端末２０を認証された状態にする。なお、認証装置３０から使用可能ではないと通知された場合に、認証部２５ｂは、パスコード認証あるいはパターン認証等の通常の認証を実行する。

また、認証部２５ｂは、自端末２０が使用可能である場合に、自端末２０と同一の人物が所持していると判定された生体認証端末１０との間の距離を近接通信を用いて測定して認証装置３０に通知する。例えば、認証部２５ｂは、近接通信機能部２２が生体認証端末１０の近接通信機能部１２との間で送受したＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の信号強度あるいはｗｉ−ｆｉの信号強度を取得することにより、生体認証端末１０との間の距離すなわち端末間距離を算出する。

なお、生体認証端末１０と端末２０との間の端末間距離を、生体認証端末１０の認証部１５ｂが測定して認証装置３０に通知してもよい。その場合に、認証部２５ｂは、生体認証端末１０と端末２０との間の距離を測定して認証装置３０に通知する処理を行わなくてもよい。

［認証装置の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る認証装置３０は、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現され、入力部３１と出力部３２と通信制御部３３と、記憶部３４と、制御部３５とを備える。

入力部３１は、キーボードやマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者による入力操作に対応して、制御部３５に対して各種指示情報を入力する。出力部３２は、液晶ディスプレイなどの表示装置、プリンター等の印刷装置、情報通信装置等によって実現され、後述する認証処理の結果等を操作者に対して出力する。

通信制御部３３は、ＮＩＣ等で実現され、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介した生体認証端末１０や端末２０等の外部の装置と制御部３５との通信を制御する。

記憶部３４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部３４には、認証装置３０を動作させる処理プログラムや、処理プログラムの実行中に使用されるデータなどが予め記憶され、あるいは処理の都度一時的に記憶される。記憶部３４は、通信制御部３３を介して制御部３５と通信する構成でもよい。

本実施形態において、記憶部３４には、生体認証情報３４ａと端末間距離３４ｂとが記憶される。生体認証情報３４ａは、生体認証端末２０の正当なユーザーのＩＤと、このユーザーの生体信号のテンプレートとが対応付けされた情報であり、予め、あるいは後述する認証処理により記憶される。また、端末間距離３４ｂは、近接通信を用いて測定された生体認証端末１０と端末２０との間の距離であり、後述する認証処理において端末２０から通知されて記憶される。

制御部３５は、ＣＰＵ等の演算処理装置がメモリに記憶された処理プログラムを実行することにより、図１に例示するように、生体認証部３５ａ、行動判定部３５ｂおよび距離判定部３５ｃとして機能する。

生体認証部３５ａは、生体認証端末２０からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が生体認証情報３４ａのテンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを生体認証端末１０に通知する生体認証処理を実行する。

具体的に、生体認証部３５ａは、生体認証端末２０から使用するユーザーのＩＤと生体信号とを取得する。また、生体認証情報３４ａを参照し、取得したユーザーのＩＤに対応するテンプレートと取得した生体信号とを対比して、例えばパターンがマッチする場合に、同一人物のものと判定する。その場合に、生体認証部３５ａは、このユーザーが生体認証端末１０の正当なユーザーであって該生体認証端末１０を使用可能と判定して、生体認証端末１０に通知する。

また、生体認証部３５ａは、後述するように、行動判定部３５ｂが加速度の時系列信号を取得できない場合に、再度、生体認証処理を実行する。

行動判定部３５ｂは、生体認証端末１０および端末２０の加速度の時系列信号を取得して、取得した加速度から抽出した身体活動に由来する加速度成分の時系列変化の生体認証端末１０と端末２０との間の類似度合いが所定の閾値より高い場合に、該端末２０を該生体認証端末１０と同一の人物が所持していると判定して、該端末２０に使用可能と通知する。

具体的に、行動判定部３５ｂは、生体認証端末１０および端末２０のそれぞれから、同一のユーザーＩＤが付加されている加速度の時系列信号を取得する。すなわち、行動判定部３５ｂは、生体認証端末１０の送信部１５ａから通信制御部（１３，３３）を介して送信された加速度の時系列信号を取得する。また、行動判定部３５ｂは、端末２０の送信部２５ａから通信制御部（２３，３３）を介して送信された加速度の時系列信号を取得する。

次に、行動判定部３５ｂは、取得された加速度から、人間の身体活動に由来する加速度成分を抽出する。ここで、取得した各端末（１０，２０）の加速度の時系列信号には、乗り物等の外部環境に由来する加速度成分と人間の身体活動に由来する加速度成分とが含まれる。

エレベータや電車等の乗り物では、加減速の制御が電子的に行われるため、加速度の時系列信号は、人間の筋骨格系が制御する歩行等によるものとは異なる変化を示す。すなわち、乗り物等における電子的な加減速の制御では、多くの場合、乗客の不快感を低減するために、緩やかな正弦波曲線を描くことを理想として設計されている。そこで、特徴量として、例えば躍度すなわち加速度の微分値の変化等の指標を用いることにより、外部環境に由来する加速度成分と、人間の身体活動に由来する加速度成分とを弁別することができる。

具体的に、パワースペクトル解析による周波数成分を比較すると、外部環境に由来する加速度成分は、乗り物の加減速のような低周波成分と、振動ノイズ等の高周波成分とに分布する。一方、人間の身体活動に由来する加速度成分は、概ね０．２５〜２．５ヘルツの周波数帯域に分布する。したがって、外部環境に由来する加速度成分の低周波数帯域と高周波数帯域とを除外するフィルタを設計することにより、人間の身体活動に由来する加速度成分を抽出することが可能となる。

そこで、行動判定部３５ｂは、例えば、パワースペクトル解析による周波数成分を比較し、ＨＦ（High-pass Filter）、ＬＦ（Low-pass Filter）、ＢＦ（Band-pass Filter）等のフィルタによる信号処理を行って、人間の身体活動に由来する加速度成分を抽出する。

また、例えば各端末（１０，２０）の落下や接触に伴うノイズは、身体活動に由来する加速度成分より大きい。一方、エレベータの昇降等、乗り物等の加速度成分は、乗客に不快感を与えないよう小さい値を採るよう制御されている。したがって、行動判定部３５ｂは、所定の閾値を用いて、人間の身体活動に由来する加速度成分と外部環境に由来する加速度成分とを弁別することができる。

また、行動ログを収集するため、身体に装着もしくは所持した加速度計から得られる加速度を用いて、姿勢や歩行、走行、階段の昇降、自転車走行等の行動状態を判定する技術が開示されている。そこで、行動判定部３５ｂは、この技術を適用して人間の身体活動に由来する加速度成分を抽出することも可能である。

また、行動判定部３５ｂは、生体認証端末１０および端末２０からそれぞれ抽出された身体活動に由来する加速度成分の時系列変化を、身体活動に由来する行動情報として比較する。そして、行動判定部３５ｂは、生体認証端末１０および端末２０の間での行動情報の類似度合いが所定の閾値より高い場合に、この生体認証端末１０および端末２０を同一の人物が所持していると判定し、端末２０に使用可能であることを通知する。

例えば、生体認証端末１０と端末２０とを同一の人物が所持している場合、人間の身体活動に由来する加速度成分には、時間領域や周波数領域において類似性が認められる。例えば、時間領域でピークの出現する周期が一致したり、周波数領域でピークの位置が一致したりする。

具体的に、歩行に伴って同一人物が所持する各端末（１０，２０）に加わる加速度について考える。歩行の遊脚期から立脚期へ遷移した際、手首に装着されたウェアラブル端末等の端末とポケットに入れられたスマートフォン等の端末とに接地の衝撃に由来する加速度が加わる。ここで加わる加速度は下肢から伝播するため、一歩ごとの加速度の時系列変化は、ポケットの端末より手首の端末で常に遅れる。したがって、行動判定部３５ｂは、例えば、加速度の時系列信号の正負のピークの出現タイミングを解析し、ピークが出現する周期の一致する度合いすなわち類似度合いが所定の閾値より高ければ、同一人物が所持していると判定することができる。

なお、行動判定部３５ｂは、定期的に生体認証端末１０および端末２０から取得した行動情報を比較する処理を繰り返し、同一人物が所持していると判定した場合に、同一の正当なユーザーによる使用と判定して、端末２０の認証された状態を継続させる。

また、行動判定部３５ｂは、端末２０のユーザーが生体認証端末１０の正当なユーザーと同一の人物ではないと判定した場合に、端末２０に通知して、端末２０のパスコード認証あるいはパターン認証等の通常の認証を実行させる。

距離判定部３５ｃは、生体認証端末１０と同一の人物が所持していると判定された端末２０から通知された該端末２０と生体認証端末１０との間の距離を記憶部３４の端末間距離３４ａに保存する。

また、行動判定部３５ｂが加速度の時系列信号を取得できない場合に、距離判定部３５ｃは、端末２０から通知された該端末２０と生体認証端末１０との間の距離と、記憶部３４の端末間距離３４ａに記憶されている距離とが一致する場合に、該端末２０に使用可能と通知する。

具体的に、ユーザーの安静時等に行動判定部３５ｂが行動情報を抽出できない場合に、生体認証端末１０と端末２０との行動情報が一致することによって同一ユーザーが所持していると判定することができない。その場合に、認証装置３０では、まず、生体認証部３４ａが再度生体認証を行うことにより、生体認証端末１０のユーザーが正当であることを判定し、生体認証端末１０の認証された状態を継続させる。

次に、距離判定部３５ｃが、端末２０から通知された該端末２０と生体認証端末１０との間の距離と、直近の行動情報が抽出された際に登録された記憶部３４の端末間距離３４ａに記憶された距離とを比較する。距離判定部３５ｃは、例えば、２つの距離が同一の範囲内にある場合、あるいは２つの距離の差が所定の範囲内である場合に、２つの距離が一致したものとみなす。その場合に、距離判定部３５ｃは、端末２０のユーザーが生体認証端末１０と同一の正当なユーザーと判定し、端末２０に使用可能であることを通知することにより、端末２０の認証された状態を継続させる。

また、距離判定部３５ｃは、上記の２つの距離が一致しない場合に、端末２０に通知して、パスコード認証あるいはパターン認証等の通常の認証を実行させる。

［認証処理］
次に、図３〜図７を参照して、認証装置３０の認証処理手順について説明する。図３〜図７は、本実施形態の認証処理手順を示すシーケンス図である。まず、図３は、生体認証端末１０の生体認証に用いられる生体認証情報３４ａを認証装置３０に登録する処理の処理手順を示す。図３のシーケンスは、例えば、開始を指示するユーザーの操作入力があったタイミングで開始される。

ユーザーは、予め、認証装置３０にアクセスしてアカウントすなわちユーザーＩＤを登録する（ステップＳ１〜Ｓ３）。次に、ユーザーが、生体認証端末１０を装着すると（Ｓ４）、生体認証端末１０は、生体信号センサ１７が計測した生体信号のテンプレートを認証装置３０に送信する（ステップＳ５）。認証装置３０の生体認証情報３４ａにユーザーＩＤに対応付けして生体信号のテンプレートの登録が完了した（ステップＳ６〜Ｓ８）後、ユーザーが認証装置３０にアクセスして、使用する端末の端末情報１４ａを登録する（ステップＳ９〜Ｓ１０）。

次に、図４は、ユーザーが生体認証端末１０および端末２０を初回に使用する場合の処理手順を示す。図４のシーケンスは、例えば、ユーザーが生体認証端末１０を装着した（ステップＳ１１）タイミングで開始される。

生体認証端末１０は、生体信号センサ１７が計測した生体信号とユーザーＩＤを含む端末情報とを認証装置３０に送信する（ステップＳ１２）。認証装置３０では、生体認証部３５ａが、生体認証情報３４ａを参照し、このユーザーに対応付けて登録されている生体信号のテンプレートと、受信した生体信号とを比較する。生体認証部３５ａは、生体信号のテンプレートと受信した生体信号とが一致すると判定した場合に、正当なユーザーによる使用と判定したことを示す判定結果を生体認証端末１０に通知する（ステップＳ１３）。

ここで、生体認証端末１０および端末２０はそれぞれ、加速度センサで計測された行動情報を含む信号と、ユーザーＩＤを含む端末情報とを定期的に認証装置３０に送信している（ステップＳ１５）。このユーザーが生体認証端末１０の近接通信圏内にある端末２０を把持した場合に（ステップＳ１４）、認証装置３０の行動判定部３５ｂは、受信したユーザーＩＤが同一の信号から抽出した行動情報を比較する。行動判定部３５ｂは、行動情報の人物が一致すると判定した場合に、端末２０が使用可能であることを示す判定結果を端末２０に通知する（ステップＳ１６）。

使用可能であることを示す判定結果を通知された端末２０は、ログイン処理を行ってこのユーザーの端末２０の使用を開始する（ステップＳ１７）。

また、端末２０または／および生体認証端末１０は、近接通信を利用して相対距離（端末間距離）を測定し、認証装置３０に送信する（ステップＳ１８）。認証装置３０は、受信した相対距離を端末間距離３４ｂに登録する（ステップＳ１９）。

図５は、図４に示した処理に後続する認証処理手順を示す。図５の処理は、例えば、図４に示した処理で認証された端末２０を再び把持したタイミング（ステップＳ２１）で開始される。

生体認証端末１０および端末２０はそれぞれ、加速度センサで計測された行動情報を含む信号と、ユーザーＩＤを含む端末情報とを定期的に認証装置３０に送信している（ステップＳ２２）。ユーザーが端末２０を把持した場合に（ステップＳ２１）、認証装置３０の行動判定部３５ｂは、受信したユーザーＩＤが同一の信号から行動情報を抽出し、行動情報の有無を確認する（ステップＳ２３）。その際、行動判定部３５ｂは、例えば、加速度センサから収集される加速度情報の各軸の値もしくは各軸の合成値に対して、絶対値や平均値、分散等を算出し、適切な閾値を設定して行動の有無を判定してもよい。あるいは、行動判定部３５ｂは、その他のセンサから取得される情報を用いて行動の有無を判定してもよい。

行動情報がある場合（ステップＳ２３、行動有）、行動判定部３５ｂは、抽出した行動情報を比較して、行動情報の人物が一致すると判定した場合に、端末２０が使用可能であることを示す判定結果を端末２０に通知する（ステップＳ２４）。

使用可能であることを示す判定結果を通知された端末２０は、認証された状態を継続する処理を行ってこのユーザーの端末２０の使用を継続する（ステップＳ２５）。

また、端末２０または／および生体認証端末１０は、近接通信を利用して相対距離（端末間距離）を測定し、認証装置３０に送信する（ステップＳ２６）。認証装置３０は、受信した相対距離を端末間距離３４ｂに登録する（ステップＳ２７）。

図６は、図５に示した処理から分岐する認証処理手順を示す。上記のステップＳ２３の処理で、行動情報がなかった場合に（ステップＳ２３、行動無）、生体認証端末１０が、生体信号センサ１７が計測した生体信号とユーザーＩＤを含む端末情報とを認証装置３０に送信する（ステップＳ３１）。認証装置３０では、生体認証部３５ａが、生体認証情報３４ａを参照し、このユーザーに対応付けて登録されている生体信号のテンプレートと、受信した生体信号とを比較する。生体認証部３５ａは、生体信号のテンプレートと受信した生体信号とが一致すると判定した場合に、正当なユーザーによる使用と判定したことを示す判定結果を生体認証端末１０に通知する（ステップＳ３２）。判定結果を通知された生体認証端末１０は、認証された状態を継続する処理を行って、この生体認証端末１０のユーザーによる使用を継続する。

また、端末２０または／および生体認証端末１０は、近接通信を利用して相対距離を測定し、認証装置３０に送信する（ステップＳ３３）。認証装置３０では、距離判定部３５ｃが、受信した相対距離と端末間距離３４ｂに登録されている距離とを比較して、一致すると判定した場合に、端末２０が使用可能であることを示す判定結果を端末２０に通知する（ステップＳ３４）。

使用可能であることを示す判定結果を通知された端末２０は、認証された状態を継続する処理を行ってこのユーザーの端末２０の使用を継続する（ステップＳ３５）。

図７は、ユーザーが生体認証端末１０の脱着すなわち装着を解除した場合の認証処理手順を示す。ユーザーが生体認証端末１０を脱着した場合（ステップＳ４１）、生体認証端末１０において、生体センサからの生体信号が欠損し、認証装置３０に送信される生体信号が欠損する（ステップＳ４２）。その場合に、認証装置３０の生体認証部３５ａは、生体信号の欠損を判定し、判定結果を生体認証端末１０に通知する（ステップＳ４３）。判定結果を通知された生体認証端末１０は、ユーザーのログアウト処理を行って、認証された状態を解除して非認証の状態にする（ステップＳ４４）。

なお、認証装置３０の生体認証部３５ａは、装着の解除に伴って発生するノイズ等、人体に正常に装着されている場合には発生し得ない異常値が収集された場合にも、装着が解除されたとみなしてもよい。その場合にも、認証装置３０の生体認証部３５ａは、ステップＳ４３の処理を実行する。

以上、説明したように、本実施形態の認証システム１において、生体認証端末１０では、送信部１５ａが、生体信号センサ１７で取得した取得したユーザーの生体信号と、加速度センサ１６が測定した生体認証端末１０の加速度の時系列信号とを認証装置３０に送信し、認証部１５ｂが、認証装置３０からユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末１０を使用可能にする。端末２０では、送信部２５ａが、加速度センサ２６が測定した端末２０の加速度の時系列信号を前記認証装置に送信し、認証部２５ｂが、認証装置３０から使用可能と通知された場合に、自端末２０を使用可能にする。

また、認証装置３０では、生体認証部３５ａが、生体認証端末１０からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が、記憶部３４に記憶されている正当なユーザーのテンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを生体認証端末１０に通知する生体認証処理を実行する。また、行動判定部３５ｂが、生体認証端末１０および端末２０の加速度の時系列信号を取得して、取得した加速度から抽出した身体活動に由来する加速度成分の時系列変化すなわち行動情報の生体認証端末１０と端末２０との間の類似度合いが所定の閾値より高い場合に、該端末２０を該生体認証端末１０と同一の人物が所持していると判定し、該端末２０に使用可能と通知する。

これにより、本実施形態の認証装置３０は、利便性の高い生体認証により認証された生体認証端末１０を所持した正当なユーザーが、業務用の共用端末等の端末２０を所持していることを保証することにより、端末２０を簡易に認証することができる。また、認証装置３０は、所定の時間間隔で常時、行動情報を含む加速度の時系列信号を取得して、端末２０のユーザーが生体認証端末１０の正当なユーザーと同一であることにより、端末２０の認証された状態を継続することができる。このように、生体認証端末１０および端末２０の認証精度を下げることなく、利便性高く利用できる。

また、端末２０の認証部２５ｂは、該端末２０が使用可能である場合に、さらに、自端末２０と同一の人物が所持していると判定された生体認証端末１０との間の距離を、近接通信を用いて測定して認証装置に通知する。認証装置３０では、距離判定部３５ｃが、端末１０から通知された該端末１０と生体認証端末２０との間の距離を記憶部３４に記憶させ、行動判定部３４ｂが、加速度の時系列信号を取得できない場合に、生体認証部３５ａが再度、生体認証処理を実行し、距離判定部３５ｃが、端末２０から通知された該端末２０と生体認証端末１０との間の距離と、記憶部３４に記憶されている距離とが一致する場合に、該端末２０に使用可能と通知する。

これにより、身体活動が生じていないデスクワーク等の安静時や、電車、車、エレベータ等に乗車中で他のユーザーが使用する端末と加速度が一致する場合等、身体活動に由来する行動情報を取得できない場合にも、端末２０の認証を簡易に行って認証された状態を継続することができる。

したがって、例えば、不正なユーザーが生体認証端末１０を奪取した場合に、生体信号が正当なユーザーのものと異なることにより認証に失敗する。また、ユーザーが生体認証端末１０を所持せずに他の端末２０を利用しようとした場合、認証された生体認証端末１０が近接通信の通信圏にないため、パスコード認証あるいはパターン認証等の通常の認証が求められる。この場合に、端末２０は、通常の認証により認証された正当なユーザーのみが利用できる。つまり、不正利用に対するセキュリティの強度は、従来の認証方式と同等であり低下することはない。

また、生体認証端末１０の正当なユーザーαがこの生体認証端末１０を他のユーザーβに引き渡した場合には、まず、ユーザーαによる装着の解除すなわち脱着に伴い、生体認証端末１０は非認証の状態になる（図７参照）。ついで、受け取ったユーザーβの生体信号のテンプレートを認証装置３０に事前に登録しておく（図３参照）ことにより、ユーザーβがこの生体認証端末１０の正当なユーザーとして認証される。そして、ユーザーβが生体認証端末１０と同時に業務用の共用端末等の他の端末２０を所持した場合に、上記実施の形態の認証処理により、端末２０のユーザーβによる使用が認証され、かつ、両端末（１０，２０）の認証された状態が継続される。このように、正当なユーザーαβ間で受け渡しがあった場合にも、従来必要だった煩雑な認証を回避して端末（１０，２０）を継続して使用することができる。

なお、端末２０は１台に限定されず、複数台に対しても本実施形態の認証処理は適用できる。例えば、生体認証端末１０および端末２０を所持する同一の正当なユーザーが、さらに別の端末２０を所持した場合に、３台の端末の身体活動に由来する行動情報を取得して所持するユーザーの同一性を判定する。あるいは、認証済みの２台の端末のうちのいずれか一方と、さらに所持した端末との２台の端末の身体活動に由来する行動情報を取得して所持するユーザーの同一性を判定してもよい。

また、行動判定部３５ｂの処理は、加速度を用いた処理に限定されない。加速度に代えて、あるいは加速度に加えて、温度、湿度、または光量等の外部環境情報や、ＧＰＳのログまたはｗｉ−ｆｉ（登録商標）のログ等の移動情報、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈのＰｒｏｘｉｍｉｔｙプロファイルやＲＳＳＩ等の信号強度を用いた距離情報等を用いてもよい。

例えば、生体認証端末１０と端末２０とののＧＰＳによる移動軌跡が一致し、かつ、ＧＰＳの単位時間当たりの移動量から算出された速度が、所定の閾値より小さく車両等による移動が排除される場合に、同一人物が所持しているものとみなしてもよい。

あるいは、上記した加速度の変化の類似性に加え、生体認証端末１０と端末２０との間の距離が所定の閾値より小さい場合に、同一人物が所持しているものとみなしてもよい。これにより、多種多様な端末２０の認証を簡便に行うことが可能となる。

［プログラム］
上記実施形態に係る認証システム１の端末１０および認証装置３０が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。一実施形態として、端末１０および認証装置３０は、パッケージソフトウェアやオンラインソフトウェアとして上記の認証処理を実行する認証プログラムを所望のコンピュータにインストールさせることによって実装できる。例えば、上記の認証プログラムを情報処理装置に実行させることにより、情報処理装置を端末１０または認証装置３０として機能させることができる。ここで言う情報処理装置には、デスクトップ型またはノート型のパーソナルコンピュータが含まれる。また、その他にも、情報処理装置にはスマートフォン、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの移動体通信端末、さらには、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などのスレート端末などがその範疇に含まれる。また認証装置３０は、アウトソーシングによって上記の認証処理に関するサービスを提供するクラウドとして実装することとしてもかまわない。また、認証装置３０の機能を生体認証端末１０または端末２０のいずれかに内包させてもかまわない。例えば、生体認証端末１０で計測された加速度の時系列信号を端末２０に送信し、生体認証端末１０との所持するユーザーの同一性を端末２０内で判定してもよい。以下に、生体認証端末１０、端末２０および認証装置３０と同様の機能を実現する認証プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。

図８に示すように、認証プログラムを実行するコンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０と、ＣＰＵ１０２０と、ハードディスクドライブインタフェース１０３０と、ディスクドライブインタフェース１０４０と、シリアルポートインタフェース１０５０と、ビデオアダプタ１０６０と、ネットワークインタフェース１０７０とを有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１およびＲＡＭ１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０３１に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１０４１に接続される。ディスクドライブ１０４１には、例えば、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０には、例えば、マウス１０５１およびキーボード１０５２が接続される。ビデオアダプタ１０６０には、例えば、ディスプレイ１０６１が接続される。

ここで、図８に示すように、ハードディスクドライブ１０３１は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４を記憶する。上記実施形態で説明した各データは、例えばハードディスクドライブ１０３１やメモリ１０１０に記憶される。

また、認証プログラムは、例えば、コンピュータ１０００によって実行される指令が記述されたプログラムモジュール１０９３として、ハードディスクドライブ１０３１に記憶される。具体的には、上記実施形態で説明した認証装置３０が実行する各処理が記述されたプログラムモジュール１０９３が、ハードディスクドライブ１０３１に記憶される。

また、認証プログラムによる情報処理に用いられるデータは、プログラムデータ１０９４として、例えば、ハードディスクドライブ１０３１に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、ハードディスクドライブ１０３１に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して、上述した各手順を実行する。

なお、認証プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０３１に記憶される場合に限られず、例えば、着脱可能な記憶媒体に記憶されて、ディスクドライブ１０４１等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、認証プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide Area Network）等のネットワークを介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 認証システム
１０ 生体認証端末
１１ 入出力部
１２ 近接通信機能部
１３ 通信制御部
１４ 記憶部
１４ａ 端末情報
１５ 制御部
１５ａ 送信部
１５ｂ 認証部
１６ 加速度センサ
１７ 生体信号センサ
２０ 端末
２１ 入出力部
２２ 近接通信機能部
２３ 通信制御部
２４ 記憶部
２４ａ 端末情報
２５ 制御部
２５ａ 送信部
２５ｂ 認証部
２６ 加速度センサ
３０ 認証装置
３１ 入力部
３２ 出力部
３３ 通信制御部
３４ 記憶部
３４ａ 生体認証情報
３４ｂ 端末間距離
３５ 制御部
３５ａ 生体認証部
３５ｂ 行動判定部
３５ｃ 距離判定部

Claims (4)

1. 生体認証端末と、端末と、認証装置とを有する認証システムであって、
   前記生体認証端末は、
   ユーザーの生体信号を取得する生体信号センサと、
   前記生体認証端末の加速度を測定する加速度センサと、
   取得されたユーザーの生体信号と、測定された加速度の時系列信号とを前記認証装置に送信する送信部と、
   前記認証装置から前記ユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末を使用可能にする認証部と、を備え、
   前記端末は、
   前記端末の加速度を測定する加速度センサと、
   測定された加速度の時系列信号を前記認証装置に送信する送信部と、
   前記認証装置から使用可能と通知された場合に、自端末を使用可能にする認証部と、を備え、
   前記認証装置は、
   前記生体認証端末の正当なユーザーの生体信号のテンプレートを記憶する記憶部と、
   前記生体認証端末からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が前記テンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを前記生体認証端末に通知する生体認証処理を実行する生体認証部と、
   前記生体認証端末および前記端末の加速度の時系列信号を取得して、取得した前記加速度の時系列信号から身体活動に由来する加速度成分の時系列変化を抽出し、抽出した該加速度成分の時系列変化の前記生体認証端末と前記端末との間の類似度合いが所定の閾値より高いと判定した場合に、該端末を該生体認証端末と同一の人物が所持していると判定し、該端末に使用可能と通知する行動判定部と、を備える
   ことを特徴とする認証システム。
2. 前記端末の前記認証部は、該端末が使用可能である場合に、さらに、自端末と同一の人物が所持していると判定された前記生体認証端末との間の距離を、近接通信を用いて測定して前記認証装置に通知し、
   前記認証装置は、前記生体認証端末と同一の人物が所持していると判定された前記端末から通知された該端末と前記生体認証端末との間の距離を前記記憶部に保存する距離判定部をさらに備え、
   前記行動判定部が、前記加速度の時系列信号を取得できない場合に、前記生体認証部が再度、前記生体認証処理を実行し、前記距離判定部が、前記端末から通知された該端末と前記生体認証端末との間の距離と、前記記憶部に記憶されている前記距離とが一致する場合に、該端末に使用可能と通知することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
3. 生体認証端末の正当なユーザーの生体信号のテンプレートを記憶する記憶部と、
   前記生体認証端末からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が前記テンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを前記生体認証端末に通知する生体認証処理を実行する生体認証部と、
   前記生体認証端末および端末の加速度の時系列信号を取得して、取得した前記加速度の時系列信号から身体活動に由来する加速度成分の時系列変化を抽出し、抽出した該加速度成分の時系列変化の前記生体認証端末と前記端末との間の類似度合いが所定の閾値より高いと判定した場合に、該端末を該生体認証端末と同一の人物が所持していると判定し、該端末に使用可能と通知する行動判定部と、
   を備えることを特徴とする認証装置。
4. 生体認証端末と、端末と、認証装置とを有する認証システムで実行される認証方法であって、
   前記生体認証端末における、ユーザーの生体信号を取得する生体信号センサにより取得したユーザーの生体信号と、前記生体認証端末の加速度を測定する加速度センサにより測定された加速度の時系列信号とを前記認証装置に送信する送信工程と、
   前記認証装置における、前記生体認証端末からユーザーの生体信号を取得して、該生体信号が記憶部に記憶されている前記生体認証端末の正当なユーザーの生体信号のテンプレートのユーザーと同一のユーザーのものと判定した場合に、該ユーザーが正当であることを前記生体認証端末に通知する生体認証工程と、
   前記生体認証端末における、前記認証装置から前記ユーザーが正当であることを通知された場合に、自端末を使用可能にする認証工程と、
   前記端末における、前記端末の加速度を測定する加速度センサにより測定された加速度の時系列信号を前記認証装置に送信する送信工程と、
   前記認証装置における、前記生体認証端末および前記端末の加速度の時系列信号を取得して、取得した前記加速度の時系列信号から身体活動に由来する加速度成分の時系列変化を抽出し、抽出した該加速度成分の時系列変化の前記生体認証端末と前記端末との間の類似度合いが所定の閾値より高いと判定した場合に、該端末を該生体認証端末と同一の人物が所持していると判定し、該端末に使用可能と通知する行動判定工程と、
   前記端末における、前記認証装置から使用可能と通知された場合に、自端末を使用可能にする認証工程と、
   を含んだことを特徴とする認証方法。

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