指紋認証システムの仕組みと導入するメリット

企業や住宅の出入口などでは、解除方法にパスワードやカード認証利用していることがあります。パスワードやカード認証は、企業の情報漏えい、個人情報の保護などの観点から、パスワードの共有やカードの「なりすまし」による情報漏えい対策をする必要があります。そのような情報漏洩対策として、企業や住宅でも指紋認証機器の導入が増えています。この記事では、指紋認証においての指紋認証方法の種類や、指紋認証システムの導入メリット及び活用事例をご紹介します。

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◎指紋認証システムとは

顔や指紋などの身体的特徴や行動的特徴の情報を使って、個人認識をする技術を生体認証といいます。身近な機器だと、スマートフォンやパソコンなどのOSログインなどで活用されています。指紋認証は、誰ひとりとして同じ形がない指の指紋の身体的特徴を使用した認証方法です。唯一無二の個人の情報を用いるため、セキュリティ性の高さからマンションなどの賃貸住宅のほかにも、最近では戸建て住宅にも生体認証を導入するケースが増えており、防犯とセキュリティ対策に欠かせない技術のひとつです。生体認証は新たな鍵として個人認証の技術が急速に発展しています。生体認証の主な種類は顔認証、指紋認証、掌紋認証、虹彩認証、静脈認証、音声認識などがあり、別名「バイオメトリクス認証」と呼ばれています。指紋認証は、生体認証のなかで最も早く国内で導入されました。指紋認証は、指先の指紋を用いて本人であることを認証することによって、ロックや鍵を解錠する技術です。指紋は1人ひとり異なり、ほかの人と全く同じ型がないため、セキュリティ性の高い個人情報といえます。第三者のなりすましによる不正侵入が不可能なことから、パソコンやスマートフォン、玄関ドアなどの指紋認証システムのロック解除方法に利用されています。指紋認証は、インドや中国では古くから指紋照合を行われて歴史がありますが、20世紀初期には日本でも警察が犯罪なども捜索のために、犯人の指紋を照合するために導入されるようになりました。1960年代に、コンピューターを利用した指紋認証の自動照合が行われるようになり、本格的に技術の研究がはじまり、1982年には警察庁の指紋認証システム導入が実用化されています。生体認証のなかで、歴史が長い指紋認証はほかの生体認証方式に比べると、技術の進歩や改善が繰り返されているため、最新の指紋認証の技術では認証精度や認証方法が進化しており、安全性と利便性が向上しています。高度なセキュリティが求められる銀行ATMや研究施設などに導入されていますが、テクノロジーの進歩と共に、私たちの暮らしの身近なスマートフォンやパソコンのロック解除、入室管理システムなどにも導入されており、指紋認証方法は一般的になっています。指紋の形状はさまざまな種類があり、大別すると弓状紋（アーチ型）、蹄状紋（ループ型）、渦状紋（ホール型）の3種類があります。弓状紋は指紋の中心で弓なりになっている形状で、指の横線のように片方から出て反対方向で終わります。中心の三角洲があるタイプや無いタイプ、高いタイプ、馬蹄形が右や左に閉塞されている模様などに区分されます。蹄状紋は、馬のひづめに形が似ており、馬蹄形が右に向かっている模様や、左に向かっている模様、馬蹄形が右や左に閉塞されている模様などに分けられます。渦状紋とは、中央が渦を巻いているような形状で、指紋の全体が左巻や右巻、中心の円が縦に細長いタイプ、中央の線がマルク円を描いている形などがあります。指によって蹄状紋や渦状紋が混ざっている場合や、同種紋様の2個以上の指紋が混合していることもあり、蹄状紋や渦状紋は日本人に多くみられる形状といわれています。手のひらなどに皮膚が盛り上がっている多くの線状の隆起があります。その皮膚が盛り上がっている部分を「隆線」といい、皮膚がへこんでいる凸の部分を「谷線」といいます。指紋認証は、指紋の全ての隆線を取り出して照合をしているわけではなく、隆線の特徴点である端点と分岐点を用いて指紋照合を行う認証方法を導入しています。指紋の隆線が行き止まりになっているポイントを「端点」といい、隆線が枝分かれしているポイントを「分岐点」と呼ばれます。指紋認証では、指紋の隆線の特徴点の位置や方向を利用する照合方式で行われ、指紋の特徴点はおおよそ20～40個ほどあれば照合が可能と言われています。一方で指紋が偶然に一致されていることがあると、セキュリティ面で安全ではありません。それを防止するために、「リレーション」と言った、ひとつの特徴点とほかの特徴点との間に通る隆線の数を照合する技術を導入した、指紋認証システムもあります。一般的な特徴点の位置や方向の照合方式に「リレーション」をプラスすることによって、高度な照合精度を取得し、信頼性の高い指紋認証システムを実現することが可能です。指紋認証システムの認証を行うときの照合時間が早く、平均照合時間は0.3秒です。パスワードを入力する場合と比べると、指紋認証の照合する時間がスピーディーであることがわかります。指紋認証システムを複数人が利用するオフィスや工場などで導入すると、朝の混み合う出勤時間も円滑に通過することができます。

◎指紋認証の種類

指紋認証は、指紋に模様を識別して照合する指紋認証システムですが、指紋の認証には静電容量方式、光学方式、超音波方式の3つの方式があります。それぞれの方式は異なる特徴があり、導入する場所や利用法によって指紋認証システム導入での最適な使い方が異なります。静電容量方式は、現在主流となっている方法で、スマートフォンの指紋認証にホームボタンや電源ボタンなどで行うタイプの認証方法に導入され、さまざまな所で活用されています。人や物に含まれる電子が、接触により移動する性質の仕組みを利用した方式です。指紋センサーに指が触れると指紋の隆線部分に対して電極が反応し、その部分に多くに電荷が移動してマッピングすることで指紋の情報を照合する仕組みです。静電容量方式のメリットのひとつは、センサーの感度が良く認証精度が高いことです。センサーを読み取るスペースの確保が必要ですが、認証の読み取り操作が小型なため、指紋認証システムの導入コストを抑えることが可能です。静電容量方式は、光学方式や超音波方式に比べて消費電力が少ないため、携帯できるタイプの画面操作が行えるタッチパネルなどにも導入されています。認証センター部分に指を乗せる際に、濡れた手や汗を多くかいている手で触ると電気の動きが正しく反応せずに、認証失敗する可能性があります。スマートフォンの操作でロック解除を行う際に、濡れた手では反応しない経験をした方もいるのではないでしょうか。一方で、乾燥する季節にも指の水分が抜けて指紋認証が通りづらい場合もあります。光学方式とは、指の指紋を2次元画像として認識する方式です。指の表面の凹凸部分がプリズム面に接触すると光源を充て、凸部分と凹部分の反射具合が異なり、反射する光の屈折の状態を基に認証する方法です。光学方式は画面内に内蔵することができるため、スマートフォンのディスプレイに光学式センターを導入しているものもあります。指紋認証システムの光学方式は、超音波方式と同様に認証精度や速度が高い点が特徴です。超音波方式より光学方式は、組み込みにかかるコストが比較的低いため、認証精度が高い光学方式が多く導入されています。その反面、光学センサーの接触面に汚れたが付着していると光が反射するときに影響を及ぼすことがあります。2次元画像のため実際の手ではなく偽造された写真でも照合してロック解除をされることがあるので注意をしなければなりません。超音波方式は指紋認証方法のなかでも最も新しい認証方式で、2次元画像の光学式と異なり、指紋の凹凸部分を3Dにより立体的に捉えて照合する認証方法です。超音波センサーに指の指紋をあてて跳ね返ってきた超音波の強さや角度などで指紋を検出します。指紋認証システムの超音波方式は、プリズム面に指をあて指紋の凹部分は全反射するので光が強く伝わり、凸部分は乱反射するので光が弱く伝わり、その光の陰影を記録して認証照合する仕組みになっています。指紋認証システムの超音波方式は認証速度が早いため、素早く正確な情報を読み取ることができ、かつ高い認証精度で認証エリアを広域で照合が行うなどの優れた特徴を有しています。超音波センサーに指を置いた瞬間に、指紋の凹凸の形以外にも詳細な情報を検出することができ、指紋だけでなく指の内部の血流までも認証することが可能なため、本人の確認性が高い認証方式です。指紋認証システムの超音波方式は、静電容量方式や光学方式のように汚れや水分などの影響受けることがなく、手が汚れているときや、手が濡れていても認証することが可能なので、認証する際のストレス負荷がかかりません。さらに、超音波センサーに直接、指が触れなくても認識することができるタイプもあり、非接触対応機器として衛生面でも安全に使用できることができます。ただし超音波方式を導入している指紋認証システム機器は、まだ普及率が低く、高価になる傾向があります。超音波方式の指紋認証システムは3Dを物体として認識するため、セキュリティ性が高まることから超音波方式による技術の進化が期待できます。

◎指紋認証システムを導入するメリット

指紋認証システムを導入することは企業や施設にとってさまざまな運用メリットがあります。ロックシステムに使用されているカード認証やパスワードのロック解除方法では、第三者によって解錠される可能性があります。たとえばパスワードを入力した際に見られることや、一時的に伝えたパスワードが第三者に伝わっている場合もあります。本人ではない人がなりすましてパスワードを入力し認証を行っている場合や、カードの貸し借りなどで解除を行っているケースも想定されます。カード認証やパスワードのロック解除方法に比べて、指紋認証は身体の一部を用いて認証するという性質上、情報が盗まれたり貸し借りしたりする可能性が低くなります。指紋の形状は一生変わらないとものとされています。子どもから大人へ、年月と共に成長し指もその影響で大きくなりますが、指が成長しても指紋の形状は変化しないことから、年月が経っても個体の指紋データとして認証することができます。指紋はほかの人と一致することはほとんどないといわれており、顔が似ている双子の場合でも1人ひとり指紋の形状は異なることから、指紋で誤認識することは極めて低いとされています。指紋の読み取りの性能が低い以前の指紋認証システムでは、偽造して認証を突破されることがありましたが、指紋認証は、生体認証のなかでも歴史が古いことから、指紋認証システム技術の進化によって指紋の読み取りや精度が向上しています。現在の指紋認証システムでは、第三者のなりすましによる不正な侵入のリスクを抑えることが可能です。指紋認証システムの指紋認証センサーには鍵穴がないため、ピッキングといったシリンダー錠の鍵から特殊工具を使って不法に侵入する被害に遭うリスクがなく、防犯性が高いといえます。暗証番号キーの場合は、パスワードを覚えておかなくてはいけません。オフィスや住居などの出入口のパスワードを忘れてしまうと、扉の解錠が困難になります。指紋認証システムを導入するのであればパスワードを覚えなくても、指紋認証センサーに指が添えるだけでロック解錠することが可能になります。住宅の玄関ドアやオフィスの出入口などに設置されている電気錠の解除方法に、使用されているカードや金属の鍵は、外出する際には常にカードや鍵を携帯しなければなりません。鍵は貴重品のため紛失されないように保管場所にも気を配り、バックなどから取り出すときにもバックのそこから鍵を探す手間や、荷物が多く両手が塞がっているときなどはひと苦労します。指紋認証システムを導入することで身体がひとつあれば認識でき、帰宅してカバンから探すといった毎回の一連の流れの手間から解放され、指紋認証は利便性が高いといえます。指紋認証センサーは、指の指紋で触れたり、近づけたりするだけで、素早く本人と確認することができ、住宅の玄関ドアはもちろん、オフィスや工場などの複数人が出入する扉に導入することでスムーズに通過することができます。指紋認証システム導入は身体の一部を活用して認証するので、物理的な鍵の必要がなく紛失のリスクもありません。シリンダー錠の鍵の場合、紛失すると鍵交換になることやシリンダー錠の内側が破損しているときは、シリンダー錠ごとの交換になると費用が高額になることもあります。カードの紛失した場合では、再発行にかかる手数料や手間がかかります。しかし指紋認証システムは、カードや、金属の鍵のような物理的な鍵が不要なため、鍵を紛失するリスクがなく鍵の紛失のよる費用や手間がありません。指紋認証システム導入では、合鍵を人数分や予備の分を作らなくてよいこともメリットです。金属の鍵の場合は、家族の人数分の鍵やオフィス、事務所などで必要になる鍵の本数の合鍵の作成が必要です。また合鍵代のコストもかかり、鍵の本数が多いとその分紛失するリスクも高くなります。指紋認証システムを導入すれば、複数人の登録が可能ため、オフィスや施設などで運用が可能です。指紋認証システムの導入は、企業の効率的な経費削減に貢献することができるのです。

◎指紋認証を用いた入退室管理システム

指紋認証システムの導入は、不正打刻の防止やスピーディーな打刻が実現できるため、オフィスや工場などさまざまな業態で、入退室管理システムを導入し活用している企業が増えています。入退室管理システムとは、テンキー認証、カード認証、生体認証、スマートフォン認証などの解除方法で、特定の部屋や建物の入退室を認証方法で管理するシステムのことです。インターネット上で入退室の履歴に確認ができ、扉の鍵をパソコンから遠隔操作で行うことができるものもあります。指紋認証の解除方法を利用した入退室管理システム導入は、認証精度が高いため、防犯性や高度なセキュリティレベルはもちろん、高い精度や処理能力も重要視されています。企業等での指紋認証導入の入退室管理システムにおいては、重要度が高い施設や入室者を限定したい場所に導入されています。大規模な企業などでは多くの人の入退室の管理できることから入退室管理システム導入はとても有効です。昨今では、小規模事業所タイプや工事が不要なタイプ製品もあり、導入しやすいクラウド型の入退室管理システムも増えています。個々の入退室が記録できる入退室管理システムであれば、いつ、だれがエリアや部屋に入退室したのかを記録、保管することができます。入退室管理をチェックが厳しく、高いセキュリティレベルが求められる病院や医薬品を取り扱っている施設では、指紋認証対応の入退室管理システムを導入することで、入退室ログで管理することができ、入退室に制限を設けることが可能です。そのため、入退室管理システム導入は企業外部、内部からの持ち出しを防ぐ効果もあり、指紋認証導入の入退室管理システムはさらに、施設内での盗難や従業員のよる機密情報の持ち出しなどの不正な防止に役立ち、セキュリティの強化につながります。防犯カメラとの連動することで、規制を設けることもできます。1回の認証で、2人以上入退室があるとアラートや警告メッセージで知らせる機能の製品もあります。指紋認証導入の入退室管理システムは勤怠管理と連動することにより、従業員の勤務時間や出退勤打刻なども正確に管理することができます。そうすることで本人確認が確実でより信頼性の高い記録になります。企業ではタイムカードや社内システム管理を活用して、勤怠管理と兼ねて入退室管理を行っている企業も多くあります。一般的なタイムカードの打刻では、押し忘れや本人以外が打刻してもわかりません。出退勤の際に本人に代わってほかの人が打刻をしているケースや、あるいは打刻を押し忘れて、後に偽りの勤務時間を申告していることもあるかもしれません。その点、指紋認証を採用した入退室管理システムでは、従業員の不正な打刻などを防ぐことができ、本人の正確な勤務状況を管理することが可能です。生体認証の顔認証や虹彩認証は導入には初期費用が高めになりますが、それに比べて指紋認証システムの導入においての初期費用はコストが比較的に安いため、さまざまな企業で導入されています。また入退室管理システムをクラウド型にするとさらに、導入コストの低減が見込めます。アナログ管理していた企業が事業拡大などで切り替えを検討している場合にも、指紋認証の入退室管理システムは導入しやすいことが魅力です。タイムカードは、人事が行っている従業員の労働時間の集計などに手間がかかりますが、指紋認証の入退室管理システムを導入すると、従業員数が多い企業ほど事務処理にかかる時間や人員のコストを大幅に削減するなどの効率化が図れます。指紋認証導入の入退室管理システムは、セキュリティ性が高く広く普及されて、経済的にも導入しやすい管理システムです。

◎指紋認証システムを導入する際のポイント

指紋認証は、指の怪我や指先が汚れているなどで、指紋が変化すると読み取れなくなることがあるので、指に汚れが付着している場合はきれいにふき取りましょう。指紋認証センサーは、複数人が利用するため本体が汚れている可能性もあります。高齢になると、指紋の隆線の凹凸部分が薄くなることがあり、指紋認証の認証精度が落ちるケースがあります。指紋を認識して照合する指紋認証システムは、指紋を登録している部分をセンサーに密着させないと認識されないときがあるため、指をしっかり接触させて認識ができないようであれば、指紋認証の再登録を行います。女性は男性より皮膚が薄いため、指紋認証センサーに反応しないことがあります。子どもは指紋を読み取る面積が狭いので、指紋認証センサーが反応しにくくなるケースがあります。子どもの指紋の形状は生涯変わりませんが、成長に従って指が大きくなるので、誤認識を避けるために成長と共に指紋認証の登録を再度行うことが理想的といえます。指紋認証システムの認証ができない場合、複数の指を登録しておくと、既に登録した指が認証できない場合は、ほかの指で認証することができます。指紋認証センサー機器にはパスワードの認証もできるタイプもあり、指紋認証で認識ができない場合にパスワードを入力して解錠を行うことができます。指紋認証は、本人ではなく他人が偽造されたものを使い、なりすまして認証を解錠される可能性は低いとされています。静電容量方式や光学方式は、平面的に指紋の情報を読み取るためなりすましの被害に遭う可能性は否定できません。超音波方式の場合は3Dの立体的に照合するため、不正の認証照合されることは難しく、重要度が高いエリアなどに活用するのであれば、超音波方式が適しています。指紋認証センサーに指を触れるタイプは、指紋認証センサー本体に残っている指紋をシリコンなどで読み取られてしまうと、個人情報データを盗まれてしまこともあるかもしれません。指紋認証システムに登録した指紋情報を定期的に変更するなどの工夫が必要です。

◎指紋認証システムの活用事例

○シニア向け賃貸マンションへの導入

指紋認証は身近な仕組みとして取り入れやすいことから、建物の玄関や出入口のセキュリティや利便性を高めるために、指紋認証システムを導入する賃貸住宅や企業が増えています。近年は高齢化が進み、暮らしの安全と将来の安心を兼ね備えた「シニア向け賃貸マンション」に指紋認証システムの導入が増えています。シニア向け賃貸マンションとは、60歳以上の元気で介護の必要としない方が、安心して暮せるように配慮された賃貸マンションです。物件によっては、定期的に訪問見守りや安否確認、生活支援のサービスが導入されている所もあります。将来的に必要になった時の、訪問介護、訪問医療、家事代行などのサポートが充実しているシニア向け賃貸マンションもあり、いま注目されています。物理的な鍵を利用しているオートロック式マンションでは、鍵を持たずにゴミを出しに行ってマンション内に入れなくなってしまうケースや、鍵を忘れてしまい入室できないといった場合があります。指紋認証システムを導入すると、カードや金属の鍵などの物理的な鍵が必要ないため、指ひとつで指紋認証を行うことで簡単に入室することができます。シニア向け賃貸マンションの入居理由のひとつに「子どもや身内の近所に引っ越したい」ことがあげられます。近所に住む親族も指紋認証システムに指紋登録を追加しておくことで、たとえば具合が悪くなったときに、物理的な鍵がなくても指紋認証で訪問してもらうことができます。

○幼稚園や保育園のセキュリティ対策で導入

幼稚園や保育園などのさまざまな施設では、セキュリティ対策の強化が見直されています。「お迎えの際に保護者かどうか確認したい」「子どもたちの安全を守るために不審者の入室を防止したい」などの問題の解決策として、入退室管理システムに指紋認証の導入は事故や犯罪の防止につながります。指紋認証導入の入退室管理システムは、お迎えの保護者を事前に指紋認証の登録することで保護者を識別するため、なりすましや第三者への貸与が難しく、不法侵入者対策としてのセキュリティの強化を図ることができます。最近は、カメラ付き入退室管理システムの導入も増加しています。幼稚園や保育園の入口に設置することで、登園時やお迎えのときに指紋認証を行い解除することができます。日によってお迎えに来る保護者が異なる場合は、段階的な認証方法が適しています。いつも送迎に来る保護者は、指紋認証システム導入に事前登録すると自動解錠しますが、通常と異なる人物がお迎えに来た場合は、スタッフがインターフォンなどで解錠をします。次回以降は、対象の園児の関係者として指紋認証の追加で登録を行うことで対応できます。幼稚園や保育園での指紋認証導入の入退室管理システムは、教室の園児や帰宅園児の様子を見ながら、保護者の確認と言った業務をこなす保育士にとっても、負担の軽減に役立つシステムのひとつです。

○全従業員の入退室や勤怠管理のために導入

企業では、1972年の労働安全衛生法の改正に伴い、客観的方法による労働時間の把握が求められるようになりました。入退室管理システムの導入で、入退出管理を勤怠管理に活用するなど、パソコンで一元管理する企業も多くあります。入退室管理システム導入は勤怠管理のほか、オフィス内の会議室の利用状況なども自動で管理するなど、ハイレベルなセキュリティの指紋認証は盗難や偽造のリスクが極めて低く、不正入室を未然に防ぐことから指紋認証の入退室管理システム導入は効果的です。規模が大きく企業では、オフィスに出入りする人も多いため、サーバーが置かれている部屋や機密情報が管理されている重要な部屋を、指紋認証導入の入退室管理システムで、部外者が入らないように精通する人のみが入室できるように制限を設けることができます。指紋認証導入の入退室管理システムでは、オフィスの電気錠のドアなどにも導入されています。指紋認証は身近に利用されていることから、導入への心理的なハードルが低く従業員へのストレスも少なく、多く企業などで指紋認証の入退室管理システムの導入がされています。指紋認証導入は認証が早いため、朝の出勤時の渋滞が緩和される点もメリットのひとつです。指紋認証センサーは、設置場所に困らないコンパクトサイズなので、狭いスペースでも設置が可能で、価格が比較的安くスタートアップ企業などでも導入しやすい入退室管理システムです。

◎まとめ

最近では指紋認証システムの導入はあらゆる分野で目にするようになりました。大規模企業や小規模事業所、公共施設、オートロック付きマンションなどで、セキュリティ強化と利便性が高いことから指紋認証システムの導入が広まっています。指紋認証システムの認証方法には短所や長所があるので、指紋認証の仕組みや特性を理解した上で、指紋認証システムを導入しましょう。指紋認証システムのトラブルや、電気錠などの指紋認証システムの導入を検討している方は、年中無休24時間で対応しているカギ舎にぜひお問い合わせください。

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