JP2006163683A - 眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を提供する。
【解決手段】被認証者を撮影する第１の撮影部３と、縦方向に回動可能な第２の撮影部４と、被認証者までの距離を測定する距離算出部５１と、被認証者までの距離および第１の撮影部３で撮影された被認証者の画像から、被認証者の眼の位置情報を算出する高さ情報算出部５２と、高さ情報算出部５２で算出された被認証者の眼の位置情報から、被認証者が接近したときに、被認証者の眼が第２の撮影部４の焦点位置に位置するように、第２の撮影部４を向けるべき方向を予測する方向予測部５３と、第２の撮影部４を方向予測部５３で予測された第２の撮影部４を向けるべき方向に向けるチルト駆動部５とを備えた。
【選択図】図７

Description

本発明は、被認証者の少なくとも眼を含む画像を撮影する眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置に関する。

近年、入退出管理装置や個人情報等の重要な情報が記憶された情報装置等、高いセキュリティ性が求められる装置におけるアクセス時の本人認証の方法として、人体の指紋、虹彩、眼底血管、顔の特徴、手や腕の血管パターン等、その被認証者固有の情報、いわゆるバイオメトリクス情報を用いた様々な認証方法が実用化されてきている。

その中でも、本人認証率の高さや、他人受入率の低さ等の信頼性の高さから、眼の虹彩部分の皺の模様の違いを利用した認証方法（以下、このような方法を虹彩認証方法と記す）が提案され、特に高いセキュリティ性を必要とする機器において実用化されている（例えば、特許文献１を参照。）。

このような虹彩認証方法は、被認証者の眼の部分の画像（以下、この画像を眼画像と記す）から虹彩の部分を選択的にコード化し、得られた情報を認証情報として、あらかじめ登録された情報（以下、登録認証情報と記す）と比較照合し、互いに一致すると判定された場合には、被認証者があらかじめ登録された者であると認証する方法である。

一般的に、虹彩認証方法においては、望遠レンズを搭載したカメラによって、被認証者の鮮明な眼画像を撮影する必要がある。しかしながら、入退室管理装置等の据え置き型の装置においては、複数の被認証者が認証を受けることとなり、その際、被認証者毎の身長差が大きいので、一台のカメラを用いて、その撮影方向を固定した状態では、背の高い被認証者や逆に背の低い被認証者の眼画像を撮影することが難しかった。

このような課題を解決するために、例えば、複数の望遠カメラを被認証者の高さ方向に複数台配置して、それぞれのカメラで撮影された複数の画像の中から、眼画像が含まれていると判定された画像を選択して、その画像から認証情報を作成することにより、前述の被認証者毎の身長差の影響を受けにくくした認証方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特許第３３０７９３６号公報 特開２００１−１８４４８３号公報

しかしながら、前述のような従来の認証方法においては、多数の望遠カメラを配置する必要があるので装置が大掛かりなものとなってしまう可能性が高いという課題があった。

また、前述のような従来の認証方法においては、複数の画像の中から眼画像を検出するという負荷の大きな処理を行う必要があるので、迅速な処理が難しいという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を提供することを目的とする。

本発明の眼画像撮影装置は、被認証者を撮影する第１の撮影部と、少なくとも被認証者の高さ方向に回動可能な第２の撮影部と、被認証者までの距離を測定する距離測定部と、距離測定部によって測定された被認証者までの距離および第１の撮影部で撮影された被認証者の画像から、被認証者の眼の高さを示す位置情報を算出する眼位置情報算出部と、眼位置情報算出部で算出された被認証者の眼の位置情報から、被認証者が接近したときに、被認証者の眼が第２の撮影部の焦点位置に位置するように、第２の撮影部を向けるべき方向を予測する方向予測部と、第２の撮影部を方向予測部で予測された第２の撮影部を向けるべき方向に向ける駆動部とを備え、第２の撮影部は、被認証者の少なくとも眼を含む画像を撮影することを特徴としている。

このような構成によれば、距離測定部での距離および第１の撮影部によって撮影された被認証者の画像から、被認証者の眼の位置を算出して、接近した際に被認証者の眼が第２の撮影部の焦点位置に位置するように、第２の撮影部を向けるので、身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な構成を実現できる。

また、第１の撮影部が広角カメラであり、第２の撮影部が第１の撮影部よりも狭い画角の画像を撮影する望遠カメラである構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、第１の撮影部として広角カメラを用いるので、比較的広い画角内で被認証者の撮影を行うことができるとともに、第２の撮影部として狭角カメラを用いることにより鮮鋭な眼画像を撮影することができる。

また、距離測定部は、第１の撮像部で撮影された被認証者の画像における両眼の間の距離情報を検出し、距離情報にもとづいて被認証者までの距離を測定する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、第１の撮影部で撮影した画像から被認証者の両眼の間の距離を検出するという簡易な方法で、被認証者までの距離を測定することのできる構成を実現できる。

さらに、距離測定部は、測距センサ部を有し、第１の撮像部で撮影された被認証者の画像において、両眼の間の距離情報を検出することができない場合に、測距センサ部からの出力にもとづいて被認証者までの距離を測定する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、被認証者が眼を閉じている等のなんらかの原因で両眼を撮影できない場合にも、被認証者までの距離を測定することができる。

また、第２の撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備え、第２の撮影部は被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、画質判定部で画質が良いと判定された画像を出力する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、駆動部が第２の撮影部を回動させた際に、第２の撮影部が撮影を繰り返して行い、画質の良い画像が出力されるので、例えば、被認証者が接近してきた場合のような移動中においても、画質の良い画像を撮影できる可能性の高い構成を実現できる。

さらに、画質判定部は、第２の撮影部で撮影された画像の合焦度を算出する合焦度算出部を有し、第２の撮影部は被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、画質判定部は、合焦度算出部で算出された合焦度が所定の閾値よりも高い画像を出力する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、駆動部が第２の撮影部を回動させた際に、第２の撮影部が撮影を繰り返して行うので、例えば、被認証者が接近してきた場合のような移動中においても、焦点の合った画像を撮影できる可能性の高い構成を実現できる。

また、第２の撮影部で撮影された画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備え、第２の撮影部は被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、眼検出部で眼が撮影されていると判定された画像を出力する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、駆動部が第２の撮影部を回動させた際に、第２の撮影部が撮影を繰り返し行うので、例えば、被認証者がまばたきを行っているような状態においても、眼の充分開かれた画像、すなわち認証処理に適した画像を撮影することが可能となる。

さらに、第２の撮影部が繰り返し撮影を行っても、眼検出部で眼が撮影されていると判定された画像が得られない場合には、駆動部に対して、第２の撮影部の方向を所定の範囲内で移動させるように指示する制御部を備えた構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、第２の撮影部で撮影された画像の中に眼が見つからなかったような場合に、その周辺部分を撮影することができるので、被認証者の眼が第２の撮影部の画角とある程度ずれているような場合にも、眼画像を撮影することのできる可能性の高い構成を実現することができる。

また、被認証者に対して眼の位置を第２の撮影部の焦点位置に配置させるように誘導する誘導部を備えた構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、例えば被認証者が接近してきたときに、誘導部の誘導によって、自らの眼の位置を第２の撮影部の焦点位置に位置させるように移動することが可能になるので、より確実に眼画像を撮影することができる。

また、誘導部は、被認証者の眼を映す鏡部を有する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、被認証者が自らの眼を鏡部に映すように移動することにより、確実に眼画像を撮影することができる。

さらに、誘導部は、鏡部に、被認証者の両眼がその枠内に配置されるように被認証者を誘導するマーク部を有する構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、被認証者の両眼を簡易に誘導することの可能な構成を実現できる。

次に、本発明の認証装置は、本発明の眼画像撮影装置と、第２の撮影部で撮影された被認証者の少なくとも眼を含む画像から、所定の認証情報を作成する認証情報作成部と、あらかじめ登録された登録認証情報と認証情報作成部で作成された認証情報とを比較照合する照合部と、照合部での比較照合の結果、登録認証情報と認証情報作成部で作成された認証情報とが一致すると判定された場合に、被認証者があらかじめ登録された者であると認証する認証部とを備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な眼画像撮影装置を用いて、その撮影された画像を用いて認証処理を行うので、簡易な構成で迅速な処理を行うことのできる構成を実現できる。

また、認証情報作成部は、被認証者の少なくとも眼を含む画像から、所定の方法で眼の虹彩部分の画像から認証情報を作成し、登録認証情報は、あらかじめ登録された者の眼の虹彩部分の画像から所定の方法で作成された情報である構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、眼の虹彩の部分の画像を用いて認証情報を作成して、その認証情報を用いて認証処理を行うので、高精度な認証の可能な構成を実現することができる。

以上述べたように、本発明の眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を用いれば、身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態）
まず、本発明の実施の形態における認証装置１について説明する。図１および図２は、本発明の実施の形態における認証装置１の機能について説明するための図である。なお、本発明の実施の形態においては、説明を簡単にするために、図面中に互いに直交する３つの軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）を示している。なお、Ｘ軸方向は、認証装置１から認証を受けるべき者（以下、この者のことを被認証者と記す）３０を見て水平方向（認証装置１から被認証者３０に向かって右方向が正方向）を示し、Ｙ軸方向は、被認証者３０の身長の高さ方向（認証装置１から被認証者３０に向かって上方向が正方向）を示し、Ｚ軸方向は、被認証者３０と認証装置１とを結ぶ距離方向（認証装置１から被認証者３０に向かう方向が正方向）をそれぞれ示す。

本発明の実施の形態では、被認証者３０が認証装置１に対して接近してくる場合（被認証者３０が図１における方向Ａに移動している場合）を例として説明する。図１は、被認証者３０が認証装置１から比較的遠くに位置する場合（図面における距離Ｄ_２の位置にいる場合）を示す。また、図２は、被認証者３０が認証装置１の比較的近くに位置し、眼画像の撮影を行い、認証処理を受けている状態（図面における距離Ｄ_３の位置にいる場合）を示す。

図１または図２に示したように、本発明の実施の形態における認証装置１は壁面部６０に取り付けられており、被認証者３０までの距離を測定する測距センサ部２（図１および図２には図示せず）、被認証者３０の少なくとも両眼が撮影される程度の広角画像を撮影する第１の撮影部３、被認証者３０の眼３１周辺の眼画像を撮影する第２の撮影部４、測距センサ部２および第２の撮影部４を搭載するチルト部６、チルト部６を少なくともチルト方向（図１におけるα方向であり、被認証者３０の高さ方向）に回転させるチルト駆動部５、測距センサ部２からの出力値または第１の撮影部３で撮影された広角画像から被認証者３０までの距離Ｄ_２を算出する距離算出部５１、その距離Ｄ_２を用いて床面から被認証者３０の眼３１までの高さの高さＤ_１を算出する高さ情報算出部５２、高さＤ_１から、チルト部６に搭載された第２の撮影部４を、被認証者３０が図２に示した状態に接近した場合に、その眼３１の位置の撮影に適するように向けるべき方向（図２における角度θ）を予測する方向予測部５３、ならびに、チルト部６を前述の角度θチルト方向に回転させるようにチルト駆動部５を制御する制御部５０を備えている。

ここで、本発明の実施の形態における認証装置１の各構成要素について詳細に説明する。

まず、測距センサ部２としては、赤外線を用いて物体までの測定することのできるセンサを用いることができる。本発明の実施の形態においては、２０ｃｍから１００ｃｍまでの距離の測定が可能なセンサを用いる。本発明の実施の形態における測距センサ部２は、その発する赤外線の光軸が、第２の撮影部４の撮影光軸の方向と略同じ方向を向くようにチルト部６に配置されている。よって、測距センサ部２の測距光軸は、チルト部６の回転に伴って被認証者３０の高さ方向に変化する。

第１の撮影部３としては、被認証者３０が認証装置１から約１．５ｍ程度の位置にあるときに、その両方の眼３１を撮影できるようなカメラであれば、監視用カメラ等各種公知のカメラを用いることができる。本発明の実施の形態においては、水平画角５１°、最大口径比Ｆ２．１、焦点距離３．７ｍｍの固定焦点（３０ｃｍから無限遠まで撮影可能）のレンズ系を搭載し、解像度がＶＧＡ（水平６４０画素×垂直４８０画素）のＣＣＤを搭載したカラーカメラを第１の撮影部３として用いた。なお、本発明の実施の形態における認証装置１においては、できるだけ幅広く身長差を有する被認証者３０の眼画像を撮影するために、被認証者３０の眼３１の高さが１２００ｍｍ〜１８２０ｍｍ程度の範囲を撮影できるように、第１の撮影部３の光軸の位置が、床面からその中間値である約１５１０ｍｍ程度になるような位置に認証装置１を壁面部６０に取り付けている。また、本発明の実施の形態においては、認証装置１の第１の撮影部３の光軸方向を水平方向（Ｚ軸方向）としている。

また、第２の撮影部４としては、被認証者３０の眼３１の虹彩部分をコントラスト良く撮影するために、望遠レンズを搭載し、光源部７（図１および図２には図示せず）によって被認証者３０の眼３１に照射された近赤外光を撮影可能な白黒カメラを用いることができる。本発明の実施の形態においては、水平画角６．８°、最大口径比１１．０の固定焦点の望遠レンズ系を搭載し、解像度がＶＧＡのＣＣＤを搭載した白黒カメラを二台（右眼用と左眼用）用いた。本発明の実施の形態における第２の撮影部４は、図２に示した、第２の撮影部４から被認証者３０の眼３１までの望ましい撮像距離Ｄが３５０ｍｍであり、そのときの撮影範囲は、水平４１．６ｍｍ×垂直３１．２ｍｍである。

チルト部６を回転駆動するチルト駆動部５としては、ステッピングモータや超音波モータ等の公知のモータを用いることができるが、エンコーダ等を有する構成とすることにより、その回転角度が制御可能なモータを用いる。本発明の実施の形態においては、チルト部６はチルト駆動部５の駆動によって、回転可能に設けられている。

本発明の実施の形態における認証装置１は、チルト部６の回転角度と認証装置１の設置高さとを調整することによって、被認証者３０の身長の許容範囲を調整することができる。なお、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６の回転角度は、仰角方向（上方向）に３５°、俯角方向（下方向）に１５°である。

ここで、本発明の実施の形態におけるチルト部６の構成について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６の構成を示す正面図であり、図４（ａ）は、本発明の実施の形態におけるチルト部６の構成を示す側面図であり、図４（ｂ）は、その平面図である。

図３、図４（ａ）および図４（ｂ）に示したように、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６は、中空の略半円筒形状であり、その内側に測距センサ部２、一対の第２の撮影部４および一対の光源部７が格納されている。また、チルト部６の両端部（図面におけるＸ軸方向の両端部）には、チルト駆動部５によって回転駆動されるときの軸となる駆動軸９と、その反対側には軸８が形成されている。駆動軸９はチルト駆動部５によって軸支されており、軸８は認証装置１の筐体に設けられた軸受（図示せず）によって軸支されている。駆動軸９と軸８との中心軸は略一致しており、中心軸（以下、この軸のことをチルト軸と記す）の位置は、図３に示したように、被認証者３０から見た場合に、第２の撮影部４のレンズ光軸を通るような位置に設けられている。

このような構成により、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６は、チルト駆動部５の回転により、被認証者３０に対して高さ方向に第２の撮影部４のレンズ光軸を通る位置を回転中心として、チルト方向に回転することが可能となる。

さらに、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６は、その内部に測距センサ部２、第２の撮影部４および光源部７を格納して、その被認証者３０に対向すべき面には、パネル部３５を配置している。パネル部３５は、近赤外領域の光線を透過し、可視光領域の光線をある程度吸収する光学フィルタであり、被認証者３０から測距センサ部２、第２の撮影部４および光源部７の構造が見えないようにする機能を有する。これは、被認証者３０から測距センサ部２、第２の撮影部４および光源部７の構造が見えると、被認証者３０に威圧感を与えてしまい、安心して認証を行うことが難しいからである。

また、本発明の実施の形態における認証装置１は、虹彩認証装置であり、被認証者３０の眼３１の虹彩の模様を鮮明に撮影する必要がある。そこで、本発明の実施の形態における認証装置１の光源部７としては、被認証者３０の眼３１付近を照射するように配置された、近赤外光（波長約７００〜１０００ｎｍ程度の光線のことをいう）を照射する光源を二台（右眼用と左眼用）用いた。

さらに、本発明の実施の形態における認証装置１のチルト部６は、パネル部３５の略中央部分に、被認証者３０に対して自らの眼３１の位置を適切な位置に誘導させるための誘導部１０を備える。誘導部１０は、被認証者３０が自らの眼３１を映すための鏡部１２と、被認証者３０が自らの眼３１の黒目の部分の像をその中の領域に入るように移動させるための略楕円形状のマーク部１１を有している。マーク部１１は、鏡部１２の表面に印刷等の方法で形成されている。

ここで、本発明の実施の形態における認証装置１の誘導部１０による被認証者３０の眼３１の誘導方法について詳細に説明する。図５（ａ）は、本発明の実施の形態における認証装置１の誘導部１０の構成を示す図であり、図５（ｂ）は、その誘導部１０による被認証者３０の誘導方法について説明するための図である。

図５（ｂ）に示したように、本発明の実施の形態における認証装置１においては、被認証者３０は、自らの両方の眼３１で誘導部１０のマーク部１１を見る。すると、鏡部１２における反射の影響で、図５（ｂ）に示したように、右眼３３では、鏡部１２の向こう側の虚像３８を見ることとなり、一方、左眼３２では、鏡部１２の向こう側の虚像３７を見ることとなる。このような状態で、被認証者３０が自らの右眼３３および左眼３２それぞれの黒目の部分がマーク部１１の楕円形状に入るような位置に移動することにより、被認証者３０の右眼３３および左眼３２は、図５中におけるＸ軸方向およびＹ軸方向に誘導されて、一対の第２の撮影部４それぞれの正面付近に右眼３３および左眼３２がそれぞれ位置することとなる。なお、Ｚ軸方向についての誘導は、測距センサ部２からの出力を用いて、被認証者３０までの距離が第２の撮影部４の最適な撮影距離になるように被認証者３０を誘導することによって行うことができる。この状態で第２の撮影部４で撮影を行うことにより、右眼３３および左眼３２の良好な眼画像を撮影することができる。図６は、本発明の実施の形態における認証装置１の第２の撮影部４で撮影された、右眼３３の眼画像４１および左眼３２の眼画像４０の一例を示す図である。このように、本発明の実施の形態における認証装置１の誘導部１０を用いることにより、被認証者３０の右眼３３および左眼３２を一対の第２の撮影部４それぞれの正面付近に位置させることができるので、被認証者３０の右眼３３および左眼３２の眼画像を撮影することが可能である。なお、本発明の眼画像撮影装置および認証装置は、その誘導部１０の構成を前述の例に限定されるものではなく、被認証者３０の眼３１の位置（片眼、両眼を問わず）の誘導が可能であれば、他の公知の方法を用いることができる。例えば、特開２００４−４６４５１号公報に示されたような、マークを被認証者３０に両眼で見させた状態で、光軸を交差させた一対の撮影部により両眼の撮影を行う方法を用いることも可能である。

ここで、本発明の実施の形態における認証装置１内における処理の内容について詳細に説明する。図７は、本発明の実施の形態における認証装置１の機能ブロックを示すブロック図である。

図７に示したように、本発明の実施の形態における認証装置１は、前述の構成要素、すなわち、測距センサ部２、第１の撮影部３、チルト部６、チルト部６に搭載された一対の第２の撮影部４および一対の光源部７、チルト部６をチルト方向に回転させるチルト駆動部５、制御部５０、距離算出部５１、高さ情報算出部５２ならびに方向予測部５３の他に、第２の撮影部４で撮影された眼画像４０，４１を用いて認証に用いることのできる画像を選択して認証処理部１７に送る処理（以下、この処理をキャプチャ処理と記す）を行うキャプチャ処理部１４、キャプチャ処理部１４でキャプチャ処理された画像を用いて虹彩認証処理を行う認証処理部１７、および、認証処理部１７で認証処理された結果、被認証者３０があらかじめ登録された者であるか否かの出力を行う出力部２３を備えている。なお、キャプチャ処理部１４および認証処理部１７の処理は、制御部５０によって制御されており、制御部５０の指示により、それぞれの処理を繰り返して行うことが可能である。

キャプチャ処理部１４は、一対の第２の撮影部４から入力される眼画像４０，４１からその画質を判定する画質判定部１５、および、画質判定部１５で画質が良いと判定された画像の中に眼があるか否かを検出する眼検出部１６を有している。

画質判定部１５としては、例えば、眼画像４０，４１の中から所定の高周波成分を積算して、その高周波成分の量が所定の閾値よりも大きければ、眼画像４０，４１の焦点が合っていると判定する合焦度判定部を用いることができる。他にも、画質判定部１５としては、眼画像４０，４１の平均輝度を測定して画像が明るすぎたり暗すぎたりしないか等の評価を行う輝度評価部等、各種の画質評価を行う処理ブロックを用いることが可能である。さらに、これらの処理ブロックを組み合わせて用いることも可能である。

また、眼検出部１６の機能を実現する方法としては、例えば、眼画像４０，４１中に、瞳孔や黒目の部分と推定される丸い領域（例えば、丸くて周辺と比較して輝度の低下した領域）が存在するか否かを、眼画像４０，４１と所定の大きさの黒い（輝度の低い）画像とのパターンマッチング処理を行う方法や、眼画像４０，４１の中から瞳孔候補の位置を検出する瞳孔候補検出部と、瞳孔候補の中心座標を中心とし所定の半径を持つ円の円周上における眼画像の輝度の最大値と最小値との差を求める輝度差算出部とを備え、輝度差算出部の出力が所定の閾値以内の場合にその瞳孔候補が瞳孔であると判定する方法等を用いることができる。なお、詳細な説明は省略するが、画質判定部１５および眼検出部１６それぞれの処理は、ソフトウェアおよびハードウェアのいずれによっても実現することが可能であり、ハードウェア化することにより、約３３ｍｓの周期でキャプチャ処理を行うことが可能となる。なお、眼検出部１６として、瞳孔候補の中心座標を中心とし所定の半径を持つ円の円周上における眼画像の輝度の最大値と最小値との差が所定範囲内にある場合に、瞳孔候補が瞳孔であると判定する方法を用いた場合には、この眼画像の円周上における輝度の最大値と最小値との差の値を、画質判定部１５の画質判定に用いることも可能である。

認証処理部１７は、キャプチャ処理部１４において、画質判定部１５で画質が良いと判定され、かつ、眼検出部１６で画像の中に瞳孔や黒目の部分が存在すると判定された画像について処理を行う。本発明の実施の形態における認証装置１の認証処理部１７は、キャプチャ処理部１４から出力された画像から虹彩の部分を切り出す虹彩検出部１８、虹彩検出部１８で切り出された虹彩の部分の画像から、所定の方法で認証処理に用いるべき認証情報を作成する認証情報作成部１９、あらかじめ登録された者の登録認証情報を記憶する記憶部２１、記憶部２１に記憶された登録認証情報と認証情報作成部１９によって作成された認証情報とを比較照合する照合部２０、および、照合部２０での照合結果にもとづいて、被認証者３０があらかじめ登録された者であるとして認証できるか否かを判定する認証結果判定部２２を有する。なお、詳細な説明は省略するが、虹彩検出部１８、認証情報作成部１９、照合部２０および認証結果判定部２２それぞれの処理は、ソフトウェアおよびハードウェアのいずれによっても実現することが可能であり、ハードウェア化することにより、約２００ｍｓの周期で認証処理を行うことが可能となる。

ここで、虹彩検出部１８における画像から虹彩を検出する方法、認証情報作成部１９において虹彩部分の画像から認証情報を作成する方法、照合部２０における比較照合の方法、および、認証結果判定部２２における認証結果の判定方法については、例えば前述の特許文献１に開示された方法を用いることができる。なお、本発明の認証装置は、認証処理部１７における認証処理の方法を上述の方法に限定されるものではない。例えば、認証処理部１７において、認証情報を作成せずに、キャプチャ処理部１４から送られた画像と記憶部２１にあらかじめ記憶された画像とを直接比較して照合を行う方法を用いることも可能である。しかしながら、処理の迅速性や信頼性等に鑑みると、実用的には前述の特許文献１に記載された方法を用いることが望ましい。

なお、本発明の実施の形態における認証装置１において、認証処理部１７における認証結果判定部２２は、被認証者３０の右眼３３および左眼３２のいずれかが登録認証情報と一致する場合に、被認証者３０があらかじめ登録された者であると認証する構成であってもよいし、被認証者３０の右眼３３および左眼３２のいずれもが登録認証情報と一致する場合に、被認証者３０があらかじめ登録された者であると認証する構成であってもよい。前者の場合には、本人拒否率を下げることのできる認証装置１を提供できるし、後者の場合には、他人受入率を下げることのできる認証装置１を提供できるので、認証装置１を用いるシステムの要求に応じて選択することができる。

また、本発明の実施の形態における認証装置１の出力部２３としては、例えば、液晶ディスプレイ装置等の公知の表示手段や、音声にて認証結果を被認証者３０に報知することのできる手段や、さらに、外部に接続されたサーバ装置等に対して信号を送信することのできる手段等、各種の公知の出力手段を用いることが可能である。

さらに、本発明の実施の形態における認証装置１は、制御部５０に接続され、光源部７を点灯、消灯または点滅駆動させる光源駆動部１３を備える。

また、図７に示したように、第１の撮影部３、測距センサ部２および距離算出部５１で距離測定部５４を構成する。

本発明の実施の形態における認証装置１においては、光源駆動部１３によって被認証者３０の眼３１を照射する際に、連続的に照射を行うよりも、第２の撮像部４の電子シャッタと同期させて点滅させながら照射を行うことが、消費電力を低減する観点から望ましい。

ここで、本発明の実施の形態における認証装置１の距離算出部５１および高さ情報算出部５２の機能について、詳細に説明する。図８（ａ）、図８（ｂ）および図９は、それぞれ本発明の実施の形態における認証装置１の距離算出部５１および高さ情報算出部５２の機能について説明するための図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、本発明の実施の形態における認証装置１の距離算出部５１および高さ情報算出部５２の機能について説明するための座標系を説明する図であり、図９は、その機能について説明するための第１の撮影部３で撮影された広角画像６５の一例を示す図である。

本発明の実施の形態における認証装置１は、被認証者３０が接近して図２のような状態に位置したときに、第２の撮影部４が眼３１の方向に向くように、制御部５０によってチルト駆動部５を制御して、チルト部６をチルト方向に回転させる。このために、被認証者３０の眼３１の床面からの高さＤ_１を推測することが必要となるが、その前提として、距離算出部５１が、図１に示した状態における認証装置１から被認証者３０の眼３１までの距離Ｄ_２を算出する。

ここで、人の右眼３３と左眼３２との間の距離が、おおよそ一定であると仮定する。そうすると、広角画像６５で撮影された画像の右眼３３と左眼３２との横方向（Ｘ軸方向）の座標の差より、距離Ｄ_２を算出することが可能である。

今、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すような座標系を仮定する。角度γが第１の撮影部３の水平方向（Ｘ軸方向）の画角を示し、角度δが第１の撮影部３の垂直方向（Ｙ軸方向）の画角を示す。さらに、被認証者３０の実際の右眼３３および左眼３２の間の距離が距離Ｄ_４であり、第１の撮影部３から被認証者３０の眼３１までの距離を距離Ｄ_２で示す。

また、前述のように、第１の撮影部３で撮影される広角画像６５はＶＧＡサイズであり、距離Ｄ_２において、図９に示すような広角画像６５が撮影されたとする。図９に示すように、広角画像６５において、右眼３３と左眼３２との座標上の距離が距離ｐであり、画面の一番上から右眼３３および左眼３２までの距離それぞれの平均値がｙであるとする。

このような前提において、
Ｄ_２×ｔａｎ（γ／２）×２：６４０＝Ｄ_４：ｐ （１）
が成り立ち、
Ｄ_２＝６４０×Ｄ_４／（２×ｐ×ｔａｎ（γ／２）） （２）
が成り立つ。

ここで、距離Ｄ_４は、前述のように、個体差がないものと仮定して、一例としては、平均値である６４．１ｍｍを式（２）に代入する。また、角度γとしては、第１の撮影部３の光学系の水平画角（本実施の形態においては、５１°）を式（２）に代入すればよい。このようにして、距離算出部５１は距離Ｄ_２を算出することが可能である。

なお、本発明は、距離算出部５１における右眼３３と左眼３２との座標上の距離ｐを算出する方法を限定するものではないが、パターンマッチングにより画像から両方の眼を検出して、その眼の中心間の距離を算出する距離算出方法等各種の公知の方法を用いて距離ｐを算出することが可能である。一例としては、特開２００４−３０５５２号公報に示された方法を用いることが可能である。

次に、高さ情報算出部５２は、被認証者３０の眼３１の高さ（両眼の平均値）を算出する。ここで、距離Ｄ_１が床面から被認証者３０の眼３１までの高さを表わし、角度δが第１の撮影部３の垂直方向（Ｙ軸方向）の画角を表わし、高さｈが床面から第１の撮影部３の光軸中心までの高さを表わすものとする。

このような前提において、まず、図９に示した広角画像６５における一画素あたりの実際の距離は、（Ｄ_４／ｐ）で表わされる。

次に、第１の撮影部３の光軸中心から眼３１までの高さＨ_１は、
Ｈ_１＝（２４０−ｙ）×（Ｄ_４／ｐ） （３）
が成り立つ。よって、
Ｄ_１＝ｈ＋（２４０−ｙ）×（Ｄ_４／ｐ） （４）
が成り立つ。

ここで、高さｈ、距離Ｄ_４、距離ｐの値はそれぞれ既知であるので、（４）式に代入することにより、距離Ｄ_１を算出することが可能である。

よって、高さ情報算出部５２は、上記のように、第１の撮影部３で撮影された広角画像６５から、被認証者３０の眼３１の高さＤ_１を算出することができる。

高さ情報算出部５２は、前述の方法によって算出された高さＤ_１の情報を方向予測部５３に送る。方向予測部５３では、得られた距離Ｄ_１の情報から、第２の撮影部４を搭載したチルト部６を回転させるべき角度θを算出して、制御部５０を介してチルト駆動部５に送出する。チルト駆動部５はチルト部６を角度θだけチルト方向に回転させることにより、第２の撮影部４によって眼３１の画像を撮影することが可能となる。

ここで、図２を用いて、方向予測部５３における距離Ｄ_１から角度θを算出する方法について説明する。

図２に示したように、第２の撮影部４の最適な撮影距離（厳密には、チルト軸から被写体までの最適な撮影距離）を距離Ｄとして、チルト部６のチルト軸の中心の、床面からの高さを高さｈ’で示す。すると、
Ｄ_１−ｈ’＝Ｄ×ｓｉｎθ （５）
が成り立ち、よって、
θ＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｄ_１−ｈ’）／Ｄ） （６）
が成り立つ。

ここで、高さＤ_１は高さ情報算出部５２から出力され、高さｈ’は認証装置１を壁面部６０に取り付けた際に決定され、距離Ｄも第２の撮影部４の光学系から決定される。よって、これらの値を式（６）に代入することによって、チルト部６をチルトさせるべき角度θを決定することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態においては、認証装置１の第１の撮影部３の光軸方向が水平方向（Ｚ軸方向）に設置された場合を例として説明したが、本発明の認証装置は、第１の撮影部３の光軸方向に限定されるものではない。例えば、設置上の制約から、壁面部６０の上部または下部に設置したほうが実用的に望ましい場合もある。そのような場合には、例えば、第１の撮影部３の光軸方向が水平方向となす角度を角度σとすると、
Ｄ_１＝（（２４０−ｙ）×（Ｄ_４／ｐ）×ｃｏｓσ）＋（６４０×Ｄ_４／２×ｐ×ｔａｎ（γ／２））×ｓｉｎσ＋ｈ） （７）
が成り立ち、式（７）を用いることにより、この場合にも眼３１の高さＤ_１を算出することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態における認証装置１の動作について説明する。図１０は、本発明の実施の形態における認証装置１の動作ステップを示すフローチャートである。

図１０に示したように、本発明の実施の形態における認証装置１は、まず、起動すると、第１の撮影部３の撮影を開始し（Ｓ１）、それとともに、測距センサ部２による距離測定を開始する（Ｓ２）。第１の撮影部３での撮影が開始されると、距離測定部５１による被認証者３０までの距離Ｄ_２の測定も開始される（Ｓ４）。

制御部５０は、距離算出部５１から距離Ｄ_２の情報が出力されるまで、ステップＳ１からステップＳ４までの処理を続ける（Ｓ５）。なお、ここで、距離Ｄ_２の情報を得るためには、距離測定部５４に必ずしも測距センサ部２を用いる必要はなく、距離算出部５１によって、第１の撮影部３で撮影された広角画像６５の眼３１の間の距離から距離Ｄ_２の情報を得ることができる。測距センサ部２から、距離Ｄ_２の情報が得られた場合には、ステップＳ１０へ進む（Ｓ３）。測距センサ部２を併用することにより、距離算出部５１での演算処理に時間を要するような場合に、眼３１を閉じた状態で被認証者３０が接近してくるような場合や、第１の撮影部３の画角から外れた斜めの方向から被認証者３０が接近してくるような場合には、被認証者３０が第２の撮影部４の最適な撮影距離に接近する前に広角画像６５から両眼の位置が取得できない可能性もあるので、測距センサ部２の出力を併用したほうが実用性に優れた構成を実現できる。

制御部５０は、距離算出部５１から距離Ｄ_２の情報が出力されたら、高さ情報算出部５２に、第１の撮影部３で撮影された広角画像６５を用いて床面から被認証者３０の眼３１までの高さ方向の距離Ｄ_１を検出させる（Ｓ６）。

高さ情報算出部５２から、距離Ｄ_１の情報が出力されたら、次のステップに進み、出力されない場合には、ステップＳ１およびステップＳ２に戻って、第１の撮影部３による広角画像６５の撮影または測距センサ部２による距離の測定を再度行う（Ｓ７）。

ステップＳ７において、高さ情報算出部５２から、距離Ｄ_１の情報が出力された場合には、方向予測部５３は、距離Ｄ_１の情報を用いて、式（６）を用いてチルト部６をチルト回転させるべき角度θの算出を行い、制御部５０に出力する（Ｓ８）。次いで、制御部５０は、チルト部６を角度θチルト回転させるべく、チルト駆動部５に指示を行い、チルト駆動部５は、チルト部６を角度θチルト回転させる（Ｓ９）。ここで、被認証者３０は認証装置１にさらに図２に示したような状態にまで接近して、誘導部１０によって、自らの眼３１を第２の撮影部４に撮影させることのできる位置に移動させる。なお、ステップＳ３において、測距センサ部２によって、距離Ｄ_２の情報が得られた場合には、被認証者３０は、手動でチルト部６をチルトさせることにより、自らの眼３１を第２の撮影部４に撮影させることができる。

次に、制御部５０は、第２の撮影部４に被認証者３０の眼画像４０，４１の撮影を開始させる（Ｓ１０）。第２の撮影部４によって撮影された眼画像４０，４１は、キャプチャ処理部１４に送られて、画質判定部１５による画質判定処理および眼検出部１６による眼検出処理が行われる（Ｓ１１）。

キャプチャ処理部１４から、画質が良く、画像中に眼が存在すると判定された画像が出力された場合には、次のステップに進み、出力されない場合には、ステップＳ１０に戻って、制御部５０は、第２の撮影部４に対して、キャプチャ処理部１４から画像が出力されるまで、撮影を続けさせる（Ｓ１２）。なお、所定の時間画像がキャプチャされない場合には、制御部５０が所定の角度（例えば±５°程度）第２の撮影部４をチルト方向に回転させる構成とすれば、少し高さ情報算出部５２で算出された眼の距離Ｄ_１に誤差が生じた場合（例えば歩行による誤差）にも、眼画像を確実に撮影することが可能となる。

ステップＳ１２において、キャプチャ処理部１４から画質が良く、画像中に眼が存在すると判定された画像が出力されたと判断された場合には、画像は認証処理部１７に送られて、所定の認証処理が行われる（Ｓ１３）。

ステップＳ１３において、認証処理部１７における認証処理が正常に終了した場合には、出力部２３が認証結果を出力して、認証装置１は処理を終了する（Ｓ１５）。一方、ステップＳ１３において、認証処理部１７における認証処理が正常に終了しない場合には、制御部５０は、ステップＳ１０に戻って、第２の撮影部４に被認証者３０の眼画像４０，４１の撮影を再開させる（Ｓ１４）。

以上述べたように、本発明の実施の形態における認証装置１によれば、被認証者１が比較的遠くに位置するときに、その被認証者３０の眼３１の高さ情報を算出する。そして、その眼３１の高さ情報から、被認証者３０がさらに接近したときに、もっとも認証を行いやすいような角度にあらかじめチルト部６をチルト回転させておくので、被認証者３０は、迅速に誘導部１０による誘導を行うことができる。これにより、迅速な認証処理を行うことが可能となる。

なお、本発明の実施の形態における認証装置１によれば、チルト部６のチルト回転を自ら手動で行う場合と比較して、前もって自動的に回転させておくことにより、ユーザに使用に際する抵抗感を低減することが可能となる。

さらに、被認証者３０が誘導部１０による誘導を行いやすいので、本人拒否率も下げることが可能となる。

なお、本発明の実施の形態においては、認証装置１が虹彩認証方法を用いて本人認証を行う例を挙げて説明を行ったが、本発明の認証装置は、虹彩認証装置に限定されるものではない。例えば、被認証者が自らの顔を用いて認証を行うような認証装置、例えば、顔認証や網膜認証等にも適用可能である。

以上述べたように、本発明にかかる眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を用いれば、身長差を有する複数の被認証者に対して、簡易な構成で迅速な処理を行うことの可能な眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置を提供することができるという優れた効果を有するので、被認証者の少なくとも眼を含む画像を撮影する眼画像撮影装置およびそれを用いた認証装置等として有用である。

本発明の実施の形態における認証装置の機能を説明するための図 本発明の実施の形態における認証装置の機能を説明するための他の図 本発明の実施の形態における認証装置のチルト部の構成を示す正面図 （ａ）は本発明の実施の形態におけるチルト部の構成を示す側面図（ｂ）は本発明の実施の形態におけるチルト部の構成を示す平面図 （ａ）は本発明の実施の形態における認証装置の誘導部の構成を示す図（ｂ）は本発明の実施の形態における認証装置の誘導部による被認証者の誘導方法について説明するための図 本発明の実施の形態における認証装置の第２の撮影部で撮影された右眼の眼画像および左眼の眼画像の一例を示す図 本発明の実施の形態における認証装置の機能ブロックを示すブロック図 本発明の実施の形態における認証装置の距離算出部および高さ情報算出部の機能について説明するための座標系を説明する図 本発明の実施の形態における認証装置の距離算出部および高さ情報算出部の機能について説明するための第１の撮影部で撮影された広角画像の一例を示す図 本発明の実施の形態における認証装置の動作ステップを示すフローチャート

符号の説明

１ 認証装置
２ 測距センサ部
３ 第１の撮影部
４ 第２の撮影部
５ チルト駆動部
６ チルト部
７ 光源部
８ 軸
９ 駆動軸
１３ 光源駆動部
１４ キャプチャ処理部
１５ 画質判定部
１６ 眼検出部
１７ 認証処理部
１８ 虹彩検出部
１９ 認証情報作成部
２０ 照合部
２１ 記憶部
２２ 認証結果判定部
２３ 出力部
３０ 被認証者
３１ 眼
３２ 左眼
３３ 右眼
３５ パネル部
４０，４１ 眼画像
５０ 制御部
５１ 距離算出部
５２ 高さ情報算出部
５３ 方向予測部
５４ 距離測定部
６０ 壁面部
６５ 広角画像

Claims (13)

1. 被認証者を撮影する第１の撮影部と、
   少なくとも前記被認証者の高さ方向に回動可能な第２の撮影部と、
   前記被認証者までの距離を測定する距離測定部と、
   前記距離測定部によって測定された前記被認証者までの距離および前記第１の撮影部で撮影された前記被認証者の画像から、前記被認証者の眼の高さを示す位置情報を算出する眼位置情報算出部と、
   前記眼位置情報算出部で算出された前記被認証者の眼の位置情報から、前記被認証者が接近したときに、前記被認証者の眼が前記第２の撮影部の焦点位置に位置するように、前記第２の撮影部を向けるべき方向を予測する方向予測部と、
   前記第２の撮影部を前記方向予測部で予測された前記第２の撮影部を向けるべき方向に向ける駆動部とを備え、
   前記第２の撮影部は、前記被認証者の少なくとも眼を含む画像を撮影することを特徴とする眼画像撮影装置。
2. 前記第１の撮影部が広角カメラであり、
   前記第２の撮影部が前記第１の撮影部よりも狭い画角の画像を撮影する望遠カメラであることを特徴とする請求項１に記載の眼画像撮影装置。
3. 前記距離測定部は、前記第１の撮像部で撮影された前記被認証者の画像における両眼の間の距離情報を検出し、前記距離情報にもとづいて前記被認証者までの距離を測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼画像撮影装置。
4. 前記距離測定部は、測距センサ部を有し、前記第１の撮像部で撮影された前記被認証者の画像において、両眼の間の距離情報を検出することができない場合に、前記測距センサ部からの出力にもとづいて前記被認証者までの距離を測定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の眼画像撮影装置。
5. 前記第２の撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備え、
   前記第２の撮影部は前記被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、前記画質判定部で画質が良いと判定された画像を出力することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の眼画像撮影装置。
6. 前記画質判定部は、前記第２の撮影部で撮影された画像の合焦度を算出する合焦度算出部を有し、
   前記第２の撮影部は前記被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、前記画質判定部は、前記合焦度算出部で算出された合焦度が所定の閾値よりも高い画像を出力することを特徴とする請求項５に記載の眼画像撮影装置。
7. 前記第２の撮影部で撮影された画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備え、
   前記第２の撮影部は前記被認証者の少なくとも眼を含む画像の撮影を繰り返して行い、前記眼検出部で眼が撮影されていると判定された画像を出力することを特徴とする請求項１から請求項６までいずれか１項に記載の眼画像撮影装置。
8. 前記第２の撮影部が繰り返し撮影を行っても、前記眼検出部で眼が撮影されていると判定された画像が得られない場合には、前記駆動部に対して、前記第２の撮影部の方向を所定の範囲内で移動させるように指示する制御部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の眼画像撮影装置。
9. 前記被認証者に対して眼の位置を前記第２の撮影部の焦点位置に配置させるように誘導する誘導部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の眼画像撮影装置。
10. 前記誘導部は、前記被認証者の眼を映す鏡部を有することを特徴とする請求項９に記載の眼画像撮影装置。
11. 前記誘導部は、前記鏡部に、前記被認証者の両眼がその枠内に配置されるように前記被認証者を誘導するマーク部を有することを特徴とする請求項１０に記載の眼画像撮影装置。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の眼画像撮影装置と、
    前記第２の撮影部で撮影された前記被認証者の少なくとも眼を含む画像から、所定の認証情報を作成する認証情報作成部と、
    あらかじめ登録された登録認証情報と前記認証情報作成部で作成された認証情報とを比較照合する照合部と、
    前記照合部での比較照合の結果、前記登録認証情報と前記認証情報作成部で作成された認証情報とが一致すると判定された場合に、前記被認証者があらかじめ登録された者であると認証する認証部とを備えたことを特徴とする認証装置。
13. 前記認証情報作成部は、前記被認証者の少なくとも眼を含む画像から、所定の方法で眼の虹彩部分の画像から認証情報を作成し、
    前記登録認証情報は、あらかじめ登録された者の眼の虹彩部分の画像から前記所定の方法で作成された情報であることを特徴とする請求項１２に記載の認証装置。

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