(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）目の第二屈折の画像を取得し、
（ｂ）特性を取得して各個体における屈折表面に関するパラメータを区別するために、標準化表面に対する前記目の第二屈折の表面マップの不規則性を数値化する、
ことを含む生体認証方法。
【請求項２】
前記目の第二屈折の表面マップの不規則性を数値化するために取得された写真記録から抽出された目に関するパラメータを利用することで他の任意の生体認証方法と組み合わされる、請求項１に記載の生体認証方法。
【請求項３】
目に関する他のパラメータは、角膜半径、光線屈折力、角膜の屈折力など角膜に関するもの、並びに網膜や虹彩に関するものである、請求項２に記載の生体認証方法。
【請求項４】
シャインプルーフ回転カメラと、標準化表面に対する角膜後面の不規則性に関するデータを分析及び処理するためのシステムとを含む、生体認証装置。
【請求項５】
個人認証又は個人識別のために使用される、請求項４に記載の生体認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュリティ及び個人認証に適用される生体認証の分野に関する。特に、本発明は、第二光学屈折による生体認証方法及び装置に関する。
【０００２】
本発明の目的は、生体認証用定数及び個人の決定要素として、各個体で異なる角膜後面のマップの不規則性を取り入れた個人認証のための方法及びそれに対応する装置にある。
【背景技術】
【０００３】
各種タイプの生体認証による個人認証システムは、識別対象のユーザの身体的特性に基づく。生体認証技法によるユーザの識別は、固有の、測定可能な任意の個体特徴を利用して実施可能であるが、虹彩、網膜、指紋、掌形、筆跡及び声紋の、大きく分けて６つのグループが従来利用されている。
【０００４】
目のパターンに基づく生体認証モデルは、網膜パターンを分析するものと虹彩の形態学的特性を分析するもの、の２種の異なる技術に分けられる。
【０００５】
虹彩は人間の目の最も可視的な部位である。虹彩は、襞、アーチ状の靱帯、頂部（クレスト）又は環状部などの多種多様な特徴を持つ複雑なパターンを有する。虹彩画像は適切な距離（１ｍ）から高精度で取得可能である。そのためには、最小解像度が７０画素のカメラが必要である。画像精度レベルが高く、処理時間が長かったとしても、人がカメラ近傍におらず、又は識別されることを望まない場合には画像取得は困難である。また、医療処置によっても虹彩の色は多少変化することがある（なお、紋様（テクスチャ）は数十年間安定して保持される）。虹彩は高湿度の部位であって、これにより反射を生じる。虹彩はコンタクトレンズを利用して被覆され、操作可能であり、虹彩のサイズは瞳孔散大により変化するという問題がある。
【０００６】
網膜走査は、個人を識別するために網膜中に存在するパターンを利用する生体認証技法である。網膜による認証は、網膜の血管構造（人間の網膜の血管形状）を予め記録しておくことで実行可能である。網膜の血管構造は他の人のそれとは異なる、各個体の特徴的要素を有する。
【０００７】
これらのシステムでは、識別対象のユーザは接眼装置を覗き込み、頭部の距離及び動きを調節し、所定の固定点を見つめ、最後に分析の準備が整ったことを装置に知らせるべくボタンを押下する。有効な記録を取得するためには、システムが瞳孔を入力するために必要とされる網膜の散瞳や拡張が起こるまで５分間待つか、又は散瞳薬を使わなければならない。続いて、網膜は螺旋状の低強度赤外線を使用して走査され、画像中の網膜節及び分岐が検出され、データベースに格納されたものと比較される。本人であることを主張するユーザについて、格納されているデータとサンプルとが一致する場合、認証は有効である。
【０００８】
こうした技法は、個人間で一致する可能性が実質上ゼロであることから、何百万という潜在的なユーザの集団についてより有効であると一般的に考えられている。認証プロセスにおける極めて重要な更なる特徴として、個人が死亡すると眼組織の劣化が急速に進むため、侵入者が偽装のため死体からこの器官を持ち去っても侵入者による偽装は困難となる点が挙げられる。当該技術に関連する他の特許が知られている。米国特許第４，１０９，２３７号には、網膜血管パターンにより個人を識別するための装置が記載されている。米国特許第４，４８７，３２２号には、眼底血中酸素濃度を測定する装置が記載されている。米国特許出願第２００４／２３３０３８号には、搭乗口で網膜認識を行うためのシステム及び方法が記載されている。更に、韓国特許第２００３００３４２５８号、国際公開特許第０２／０７５６３９号、国際公開特許第２００７／０２３９４６号、国際公開特許第２００６／０７３７８１号、米国特許出願第ＵＳ２００１／０２２８５０号及び英国特許第１５９９０１５号には、網膜又は虹彩からの画像を取得するための別のシステムが含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、虹彩や網膜による認識には同様の限界があり、こうした現行の限界を克服すべく新たなシステムが依然求められている。
【００１０】
近年、パターンとして角膜を中心とする、目のパターンに基づく生体認証モデルが開発されている。即ち、米国特許出願第２００７／０２９１９９７号「角膜による生体認証装置及び方法」には、角膜画像形成技術を利用して個人の同一性を有効とするための装置及び方法が記載されている。当該技術では、角膜を一式として評価し、角膜の半径や光線屈折力などのパラメータを測定する。これらの変数は、時間や疾病、手術、レンズの有無などにより変化するものであり、とりわけ例えばコンタクトレンズを使用して外的に操作可能である。米国特許出願第２００６／０２１０１２２号には、ユーザを識別するために眼球の表面（角膜の外表面並びに強膜）のトポグラフィに基づいた方法及びシステムが記載されている。当該方法及びシステムは、上記表面に対する変化を検出し、上記表面が生ずる反射を測定して理想的な球体が生ずる反射と比較することに基づく。このパラメータも、例えばコンタクトレンズを利用して操作可能である。
【００１１】
角膜画像を取得するための種々の装置が存在する。これらの装置には、目の後部の多重断面像を取得し、涙液層とは無関係に角膜周辺部と同一精度で角膜中心部を走査することを可能とするシャインプルーフ（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）回転カメラに基づくものもある。既知の装置としてＰＥＮＴＣＡＭ（登録商標）（Ｏｃｕｌｕｓ社）及びＯＲＢＳＣＡＮ  ＩＩ（登録商標）（Ｂａｕｓｃｈ&Ｌｏｍｂ社）のものが挙げられる。これらは第一の場合に角膜表面の高度マップを決定し、あるいは第二の器具を利用して角膜表面の高度マップを計算することができる。
【００１２】
これらの高度マップ又はトポグラフィは、角膜の密度及び厚みを測定するため、並びに目の第二屈折の曲率半径及び非球面度を決定するために広く使用されている（例えば、Ｄｕｂｂｅｌｍｎｎ  Ｍ他、”Ｒａｄｉｕｓ  ａｎｄ  ａｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｃｏｒｎｅａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｂｙ  ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ  Ｓｃｈｅｉｍｐｌｕｇ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ（補正されたシャインプルーフ写真により決定される後部角膜表面の半径及び非球面度）”、Ａｃｔａ  Ｏｐｈｔａｌｍｏｌｏ．Ｓｃａｎｄ．２００２：８０：３７９-３８３ページ、及びＣｈａｒｌｅｓ他、”Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｏｒｂｓｃａｎ  ＩＩ  ｓｌｉｐ-ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ  ｉｎ  ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｅｄ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  Ｋｅｒａｔｏｃｏｎｕｓ（外接後部円錐角膜の表面及びＯＲＢＳＣＡＮ  ＩＩによるスリップスキャントポグラフィー画像）”、Ｊ  ｏｆ  Ｃａｔａｒａｃｔ  ａｎｄ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｅｒｙ，２００５：３１（３）：６３６-６３９ページを参照。）これらの調査は、角膜に屈折矯正手術を施した後の後面の変化を判定し、あるいは患者が円錐角膜やその他の拡張症を罹患しているか否か、及びその進行を判定するための角膜研究に対して行われる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の不都合を克服するため、本発明は、標準化表面に対する第二光学屈折マップの不規則性の分析に基づいた生体認証方法及びシステムを提供する。当該方法及びシステムの主な利点として、外部の個人あるいは認識対象の個人のいずれによっても、上記マップを操作することは（目の内側に存在するために）不可能である点が挙げられる。また、本発明の方法は非侵襲的であり、迅速であり、安価であり、使いやすく、定数（この定数も操作不可能である）に基づくものであり、記録が容易であり、疾病に罹患したり手術を受けたりした後であっても経時的変化が比較的少ない。
【００１４】
本発明は、標準化表面（球体、楕円体、円環体など）に対する目の第二屈折の表面マップの不規則性を決定する目的で、目の第二屈折の画像のみを取得し、これを数値化し、認証システムとして利用される、各個体に特徴的な１組の属性を生成すること、すなわち、変動及びそれを利用して実施される計算を生体認証の特徴として利用することに基づく。画像取得は、一切の適用禁忌がない限りにおいて安全であることが証明されており、必要に応じて何度も取得可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像（１）、レンズ（２）及び対象面（３）の異なる配置を示す図である。図１（ａ）において、３つの面は平行である。図１（ｂ）において、対象面は画像面及びレンズ面と平行でなく、焦点領域（４）と被写界深度（５）とが示されている。図１（ｃ）において、３つの面は共通の交差点（６）を有する。
【図２】目の第二屈折の表面マップを表すカラーマップを示す図である。
【図３】目の第二屈折の表面の不規則性の測定を示す概略図である。角膜（４）の内側表面の一部及び目の第二屈折（１）を記録する場合、目の第二屈折の表面は標準面（２）と比較され、各個体の目の第二屈折の表面上の不規則性（３）が決定される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の目的は、生体認証用定数及び目の第二屈折の表面マップの不規則性を取り入れた個人認証のための方法及び装置にある。
【００１７】
目に関するモデル研究の大半において角膜後面は完全な球状であると考えられており、単純化が図られている。しかし、本発明は、第二の面のみに関して研究を行い、個別の表面のマップを決定する。
【００１８】
対応する曲率はプルキンエ像により測定した。後面の非球面度は角膜鏡とカリパスを組み合わせることにより決定できるが、この決定は精度が高くなく、時間のかかる測定を伴う。しかし、角膜は透明であるため、シャインプルーフカメラを利用すれば、この媒体を実際の写真として取得することにより単一パスで角膜の前後面並びに角膜の厚みを記録することが可能である。
【００１９】
記録の光学的原理を対応する図において説明する。通常、画像面、カメラのレンズ面及び対象面は、相互に平行とされている（図１（ａ））。通常のカメラを利用する目の写真（ｅｙｅ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）において生じるように、対象面が画像面と平行でない場合、被写界深度内に位置する部分に対応する、中心の小さい領域のみに焦点が合う（図１（ｂ））。この問題を解決するため、広い焦点深度が得られることから対象全体を取得することが可能な、シャインプルーフの原理に基づく回転カメラを使用する（図１（ｃ））。
【００２０】
シャインプルーフの原理とは、レンズ面が画像面と平行でない場合における光学系の焦点面の向きを示す幾何学的原理である。
【００２１】
この概念は、垂直方向の収束を補正するための拡張を行うことを記載した英国特許においてＣａｒｐｅｎｔｉｅｒ（１９０１）が提唱した。Ｃａｒｐｅｎｔｉｅｒは、ネガ面（negative plane）とレンズの光学軸の傾きとの間の相関について研究し、各面を延長すると、各面はレンズの光学的中心の近傍を通る軸に垂直な平面と交差することを発見した（シャインプルーフの原理）。この条件によれば、画像面と平行でない対象物に完全に焦点を合わせることが可能である。
【００２２】
この特許に基づき、シャインプルーフは先行特許（１９０４）において、単純なレンズの組み合わせのみならず、歪みを補正するための多焦点、ミラー及びレンズとミラーの組合せに基づく光学系の使用をも記載して、被写界深度が最も大きいとみなされる対象物について研究した。
【００２３】
本発明では、個人認証は、目の第二屈折の画像をリアルタイムで取得することにより行われる。該システムは、角膜の正確な三次元画像を記録する回転シャインプルーフカメラを含む。この画像から、正確な高度マップによる目の光学系の第一及び第二屈折のマップが生成される（図２）。
【００２４】
シャインプルーフカメラで取得された写真は、第二屈折の表面マップの分析に入る前に、撮影された第二屈折の画像における第一屈折の光学的影響を考慮して数学的に補正される（Ｄｕｂｂｅｌｍａｎ  ＆  Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｈｅｉｄｅ，２００１，Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ,４１  及び  Ｄｕｂｂｅｌｍａｎ  ＆  Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｈｅｉｄｅ，２００５，Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，４５）.
【００２５】
最後に、目の第二屈折の表面マップをテンプレート表面（図３）と比較して、各個体に特徴的な、固有のパラメータが決定される。このためには、データ解析及びシステム処理を通じてこれらの変動を数値化し、特定の個人にのみ特徴的であり、他と区別できるもののみが決定される。このように、この不規則性は「角膜の指紋」とも言えるものであり、生体認証の特徴として使用できる。
【００２６】
単一のシャインプルーフ写真から目の前部に関する多くの情報が得られることから、生体認証用定数、すなわち本発明の目的（目の第二屈折の表面マップの不規則性）は、角膜の半径や光線屈折力といった目に関する他のパラメータと結びつけることができる。同様に、虹彩や網膜に基づく他の生体認証用定数とも結びつけることができる。これにより、該システムにおいて必要であれば、目との接触及び瞳孔散大を必要としない、数秒間で実施でき危険な放射線を使用しない単一の写真を用いて、第二屈折の不規則性を補完すると共に方法の精度を高めるいくつかの生体認証用定数を決定できる。
【００２７】
本発明の方法の実施例
以下に実施例を示して本発明を説明する。実施例は本発明の範囲を制限しない。
実施例１
【００２８】
器具もしくは場所へのアクセスに関するセキュリティシステムとして使用されるユーザ認証方法への適用を示す。
【００２９】
まず、情報処理装置に接続された従来のシャインプルーフカメラを使用してユーザの角膜画像を取得する。
【００３０】
システムは、個体毎に予め選択された生体認証の特徴を、専用ソフトウエアを使用して暗号化されたコードに変更する。
【００３１】
暗号化されたコードは、パスワードを要求する器具又は場所に衛星、ケーブル又は他の手段によって送られ、個人認証又は識別が実施される。コードは、すぐにアクセス認証に入るために、あるいはユーザ認証又は個人認証を要する器具の使用を開始するために、予め確立されたデータと比較される。
【図１（ａ）】
0005502081.tif 000002
【図１（ｂ）】
0005502081.tif 000003
【図１（ｃ）】
0005502081.tif 000004
【図２】
0005502081.tif 000005
【図３】
0005502081.tif 000006