(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、
前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、
を具備し、
前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すことを特徴とするアイリス情報センサー。
【請求項２】
前記中心位置誤差検出手段は、複数の受光素子を備え、各受光素子の受光量の差に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさを求めることを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサー。
【請求項３】
前記複数の受光素子は４分割フォトダイオードからなることを特徴とする請求項２に記載のアイリス情報センサー。
【請求項４】
前記中心位置誤差検出手段は、前記撮像センサーを接線方向に走査することにより得られた画像信号が入力され特徴抽出信号を出力するためのバンドパスフィルタと、前記特徴抽出信号が入力されるローパスフィルタとを備え、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求め、該誤差に基づきアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項１に記載のアイリス情報センサー。
【請求項５】
アイリス領域の画像情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｄ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査してアイリス領域の情報に対応する出力値を得るための読取走査手段と、
を具備することを特徴とするアイリス情報取得装置。
【請求項６】
さらに、目に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の目からの反射光を受光する受光素子群とを具備し、
前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、
ことを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項７】
前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置されたミラーを動かすことによりに前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項８】
前記光軸操作制御手段は前記撮像センサーを動かすことにより前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項９】
前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置された頂角可変プリズムによって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１０】
前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置された複数のレンズを互いに平行移動させることによって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１１】
さらに、前記読取走査手段で読み取った前記出力値に基づきアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段を具備することを特徴とする請求項５に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１２】
前記アイリスコード生成手段は、前記出力値を受けるバンドパスフィルタおよび該バンドパスフィルタの出力を所定のしきい値と比較するための比較手段を具備することを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１３】
前記アイリスコード生成手段は、連続する複数個の画素の出力値と注目画素の出力とを比較することによりアイリスコードを生成することを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１４】
前記アイリスコードにアイリス領域の有効範囲を示す情報を付加したことを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１５】
前記アイリスコードに前記撮像センサーの解像度を示す情報を付加したことを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１６】
前記アイリスコードに目の傾きに関する情報を付加したことを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１７】
前記アイリスコードに右目のアイリスコードか左目のアイリスコードかに関する情報を付加したことを特徴とする請求項１１に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項１８】
目のアイリス領域の情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定する領域決定手段と、
（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取る読取走査手段と、
を具備することを特徴とするアイリス情報取得装置。
【請求項１９】
前記領域決定手段は前記撮像センサーの接線方向走査によって得られた画像信号をバンドパスフィルタに通して得られた特徴抽出信号の振幅にもとづきアイリス領域を決定することを特徴とする請求項１８に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２０】
前記領域決定手段は前記撮像センサーの半径方向走査によって得られた画像信号のレベル変化にもとづきアイリス領域を決定することを特徴とする請求項１８に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２１】
さらに、目に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の目からの反射光を受光する受光素子群を具備し、
前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、
ことを特徴とする請求項１８に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２２】
目のアイリス領域の画像情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、
（ｄ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に可視光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、
（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の画像情報を読み取る読取走査手段と、
を具備することを特徴とするアイリス情報取得装置。
【請求項２３】
前記照明手段が照射する光の目からの反射光を受光する受光素子群を具備し、
前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、
ことを特徴とする請求項２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２４】
前記撮像センサーの各画素は、極座標における半径方向および接線方向に対角線を有する略菱型形状の受光領域を有することを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２５】
前記撮像センサーの各画素は、前記略菱型形状の受光領域で囲まれる略菱型形状の領域にも画素配置されることを特徴とする請求項２４に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２６】
前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２７】
前記中心位置誤差検出手段は前記撮像センサーを接線方向に走査することにより得られた画像信号をバンドパスフィルタに通して得られた特徴抽出信号をさらにローパスフィルタに通すことにより、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求め、該誤差に基づきアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２８】
前記撮像センサーは、半径方向に画素が配置されたリニアセンサーと該リニアセンサーを前記極座標の極を中心に同期回転させる回転駆動手段とを備えて構成され、
前記回転駆動手段によるリニアセンサーの回転によって前記極座標状の画素群と等価な機能を達成することを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項２９】
前記撮像センサーを構成する各画素は、ＭＯＳセンサーまたはＣＣＤセンサーで構成されることを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項３０】
前記撮像センサーを構成する各画素は、エッジ情報を電気的または光学的に検出する素子で構成されることを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項３１】
前記撮像センサーの各画素の半径方向に向かう画素密度は、アイリスの伸縮率に対応していることを特徴とする請求項１８または２２に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項３２】
前記撮像センサーは、半径方向に広がる渦巻状に配置された画素群から構成されることを特徴とする請求項１〜２７のうちのいずれか１項に記載のアイリス情報取得装置。
【請求項３３】
目のアイリス領域の情報を表わすアイリスコードを取得し、この取得したアイリスコードと予め登録されているアイリスコードとを比較照合するアイリス識別装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定する領域決定手段と、
（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取る読取走査手段と、
（ｆ）前記出力値に基づきアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段と、
（ｇ）この生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合する比較手段と、
を具備することを特徴とするアイリス識別装置。
【請求項３４】
目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、
（ｄ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、
（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取る読取走査手段と、
（ｇ）前記読取走査手段で読み取られたアイリス領域の情報と予め登録されたアイリス領域の情報とをパターンマッチングにより照合する照合手段と、
を具備することを特徴とするアイリス識別装置。
【請求項３５】
目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別装置であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、
（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、
（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、
（ｄ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、
（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、
（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取る読取走査手段と、
（ｇ）前記読取走査手段で読み取った情報をもとにアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段と、
（ｈ）前記アイリスコード生成手段が生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合する照合手段と、
を具備することを特徴とするアイリス識別装置。
【請求項３６】
さらに、予め登録されたアイリスコードを記憶しておくための不揮発性メモリを具備することを特徴とする請求項３３または３５に記載のアイリス識別装置。
【請求項３７】
前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする請求項３３〜３６のうちのいずれか１項に記載のアイリス識別装置。
【請求項３８】
前記照合手段は瞼で隠れているアイリスの領域をも含めて照合を行うことを特徴とする請求項３３〜３７のうちのいずれか１項に記載のアイリス識別装置。
【請求項３９】
さらに、セキュリティ確保のため照合結果を符号化あるいは暗号化する手段を具備することを特徴とする請求項３８に記載のアイリス識別装置。
【請求項４０】
目のアイリス領域の情報を表わすアイリスコードを取得し、この取得したアイリスコードと予め登録されているアイリスコードとを比較照合するアイリス識別方法であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、
（ｂ）撮像光学系手段を介して前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像し、
（ｃ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、
（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定し、
（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取り、
（ｆ）アイリスコード生成手段によって前記出力値からアイリスコードを生成し、
（ｇ）この生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合して個人認証を行う、
ことを特徴とするアイリス識別方法。
【請求項４１】
目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別方法であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、
（ｂ）撮像光学系手段を介して前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像し、
（ｃ）照明手段によって前記アイリスを有する目に照明光を照射し、
（ｄ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、
（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御し、
（ｆ）読取走査手段によって前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取り、
（ｇ）前記読取走査手段で読み取られたアイリス領域の情報と予め登録されたアイリス領域の情報とをパターンマッチングにより照合して個人認証を行う、
ことを特徴とするアイリス識別方法。
【請求項４２】
目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別方法であって、
（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、
（ｂ）撮像光学系手段によって前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像させ、
（ｃ）照明手段によって前記アイリスを有する目に照明光を照射し、
（ｄ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、
（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御し、
（ｆ）読取走査手段によって前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取り、
（ｇ）アイリスコード生成手段により前記読取走査手段で読み取った情報をもとにアイリスコードを生成し、
（ｈ）前記アイリスコード生成手段が生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合することによって個人認証を行う、
ことを特徴とするアイリス識別方法。
【請求項４３】
さらに、前記予め登録されたアイリスコードは不揮発性メモリに記憶されていることを特徴とする請求項４０または４２に記載のアイリス識別方法。
【請求項４４】
前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする請求項４０〜４３のうちのいずれか１項に記載のアイリス識別方法。
【請求項４５】
前記照合は瞼で隠れているアイリスの領域をも含めて行うことを特徴とする請求項４０〜４４のうちのいずれか１項に記載のアイリス識別方法。
【請求項４６】
さらに、セキュリティ確保のため照合結果を符号化あるいは暗号化することを特徴とする請求項４５に記載のアイリス識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイリス情報取得装置およびアイリス識別装置その他に関し、特にアイリス画像の撮像からアイリスコードの生成までにかかる時間を格段に短縮し、かつアイリス情報取得装置およびアイリス識別装置などの簡略化を可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化の進展に伴うセキュリティシステムには、高い信頼性と高い利便性とが要求される。このセキュリティシステムには、例えば鍵、暗証番号、ＩＤカード、ＩＣカード、署名、声紋、指紋、動物学的な特徴（顔型、歯並び、網膜、アイリスパターン等）が認証の手段として用いられる。ここで、一般的に、鍵→暗証番号→ＩＤカード→ＩＣカード→署名→声紋→指紋→動物学的な特徴（顔型、歯並び、網膜、アイリス（虹彩）パターン等）の順序で、これらの認証の手段は、持ち歩かなければならない、忘れてしまう、操作が面倒、紛失する、偽造される等の問題の度合いが小さくなり、高い信頼性が得られるが、システムが複雑になり、コストもかかることになる。
【０００３】
これらの認証の手段のうちの指紋は、従来から世界中の警察等で採用され、最も一般的な個人識別手段となっている。ところが、指先が柔らかいため、指紋の登録時と指紋の照合時とのパターンが全く同じものとならず、また、指紋自体が変形し易いため、指紋のパターンが違うはずなのに一致したと判定する確率である誤認率及び指紋のパターンが同じであるはずなのに不一致として判定する確率である誤拒絶率がともに１０〜２０％程度になるといわれている。
【０００４】
また、網膜上の血管パターンを照合するシステムでは、この血管パターンを検出するために、この血管パターンを検出する装置を覗き込む動作が強要されるとともに、網膜炎（眼底出血、白斑、滲出）等の影響で誤拒絶率が高くなる。
【０００５】
これに対し、アイリスパターンは、瞼によりアイリスが隠されてしまうものの、２歳を過ぎると死ぬまでほとんど変化が無いといわれ、このアイリスパターンを用いた個人認識率の信頼性は高く、最も優れた個人識別システムであると言える。ここで、アイリスとは、図１５に示すように瞳１００の外側で放射状に描かれるパターンを有する領域１０１をいう。
【０００６】
このようなアイリスパターンを用いた個人識別システムに関しては例えば米国特許第５，２９１，５６０号に開示されている。また実用システムとしては、米国のセンサー（ＳＥＮＳＡＲ）社の「ＩｒｉｓＩｄｅｎｔ」（登録商標）システムがある。このシステムは、図１６に示すように、大きくは２つの照明部１１０、カメラ部１１１、処理部１１２、およびカメラ部１１１と処理部１１２とを接続する接続ケーブル１１３とからなり、処理部１１２は図示しないホストコンピュータに接続される。このシステムによる個人認証処理は、概略次のような手順によって行われる。すなわち、
（１）まず、カメラ部１１１内の２つの広角カメラによる立体視をもとにカメラ部１１１の前部に位置する人の目の３次元位置を算出する。この算出は、広角カメラから送られた撮像情報をもとに処理部１１２が行う。
（２）次に、カメラ部１１１内のズームカメラが処理部１１２から送られた３次元位置に合焦するとともに、ズーム倍率を距離に反比例させる。
（３）これにより、ズームカメラが捉えたアイリス画像を該ズームカメラのＣＣＤ撮像素子によって撮像し、処理部１１２に送出する。
（４）処理部１１２は、瞳径の変化に影響されないようにするため、撮像されたアイリス画像におけるアイリス部（アイリスの内周から外周までの領域）を８つの同心円状のバンドに分割する。これは、瞳の変化によってアイリス部の内側が伸縮し、アイリスパターン自体が伸縮するからである。但し、アイリス部の外側は変化しない。
（５）この分割された各バンド毎に特徴抽出用２次元ガーバーフィルタ（２Ｄ−Ｇａｂｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）による畳み込み演算を行ってバンドパスフィルタリングし、その結果を２値化する。
（６）各バンド毎の２値化情報から、２５６ビットのアイリスコードを算出する。
（７）処理部１１２は、算出されたアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとの一致、不一致を判別することによって、個人識別を行う。この個人識別は、処理部１１２に接続される図示しないホストコンピュータを介して行うようにしてもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアイリスパターンを用いた個人認証システムでは、アイリス画像を取得する際、格子状に配置された通常のＣＣＤ撮像素子を用いているため、このＣＣＤ画像素子が撮像したアイリス画像のうちのアイリス部を直交座標系から極座標系に座標変換する必要があり、さらには座標変換された各バンドに対して畳み込み演算を行う必要がある。この座標変換あるいは畳み込み演算にかかる処理時間が膨大であることから、認証処理全体の処理時間の遅延に大きな影響を与えるという問題点があった。
【０００８】
このことは、逆に処理部１１２の演算能力を向上させることによって解決することができるが、この演算能力の向上は、コストがかかるのはもちろん、処理部１１２を含む個人認証システムの小型軽量化を阻害するという問題点を生じさせる。
【０００９】
そこで、本発明はかかる問題点を除去し、アイリス画像の撮像からアイリスコード生成までにかかる時間を格段に短縮することができるとともに、装置の簡略化を図ることができるアイリス認識／識別方法およびそのシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、アイリス情報センサーにおいて、極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記中心位置誤差検出手段は、複数の受光素子を備え、各受光素子の受光量の差に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさを求めることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、前記複数の受光素子は４分割フォトダイオードからなることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明において、前記中心位置誤差検出手段は、前記撮像センサーを接線方向に走査することにより得られた画像信号が入力され特徴抽出信号を出力するためのバンドパスフィルタと、前記特徴抽出信号が入力されるローパスフィルタとを備え、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求め、該誤差に基づきアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、アイリス領域の画像情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｄ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査してアイリス領域の情報に対応する出力値を得るための読取走査手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第５の発明において、さらに、目に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の目からの反射光を受光する受光素子群とを具備し、前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、ことを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第５の発明において、前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置されたミラーを動かすことによりに前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第５の発明において、前記光軸操作制御手段は前記撮像センサーを動かすことにより前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第５の発明において、前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置された頂角可変プリズムによって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００１９】
第１０の発明は、第５の発明において、前記光軸操作制御手段は被写体アイリスの目と前記撮像センサーとの間の光路に配置された複数のレンズを互いに平行移動させることによって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００２０】
第１１の発明は、第５の発明において、さらに、前記読取走査手段で読み取った前記出力値に基づきアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段を具備することを特徴とする。
【００２１】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコード生成手段は、前記出力値を受けるバンドパスフィルタおよび該バンドパスフィルタの出力を所定のしきい値と比較するための比較手段を具備することを特徴とする。
【００２２】
第１３の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコード生成手段は、連続する複数個の画素の出力値と注目画素の出力とを比較することによりアイリスコードを生成することを特徴とする。
【００２３】
第１４の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコードにアイリス領域の有効範囲を示す情報を付加したことを特徴とする。
【００２４】
第１５の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコードに前記撮像センサーの解像度を示す情報を付加したことを特徴とする。
【００２５】
第１６の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコードに目の傾きに関する情報を付加したことを特徴とする。
【００２６】
第１７の発明は、第１１の発明において、前記アイリスコードに右目のアイリスコードか左目のアイリスコードかに関する情報を付加したことを特徴とする。
【００２７】
第１８の発明は、目のアイリス領域の情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定する領域決定手段と、（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取る読取走査手段と、を具備することを特徴とする。
【００２８】
第１９の発明は、第１８の発明において、前記領域決定手段は前記撮像センサーの接線方向走査によって得られた画像信号をバンドパスフィルタに通して得られた特徴抽出信号の振幅にもとづきアイリス領域を決定することを特徴とする。
【００２９】
第２０の発明は、第１８の発明において、前記領域決定手段は前記撮像センサーの半径方向走査によって得られた画像信号のレベル変化にもとづきアイリス領域を決定することを特徴とする。
【００３０】
第２１の発明は、第１８の発明において、さらに、目に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の目からの反射光を受光する受光素子群を具備し、前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、ことを特徴とする。
【００３１】
第２２の発明は、目のアイリス領域の画像情報を得るためのアイリス情報取得装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、（ｄ）前記中心位置誤差検出手段によって得られた誤差信号に基づき前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に可視光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の画像情報を読み取る読取走査手段と、を具備することを特徴とする。
【００３２】
第２３の発明は、第２２の発明において、前記照明手段が照射する光の目からの反射光を受光する受光素子群を具備し、前記中心位置誤差検出手段は、前記受光素子群の受光量をもとにアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との間の誤差を求める、ことを特徴とする。
【００３３】
第２４の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像センサーの各画素は、極座標における半径方向および接線方向に対角線を有する略菱型形状の受光領域を有することを特徴とする。
【００３４】
第２５の発明は、第２４の発明において、前記撮像センサーの各画素は、前記略菱型形状の受光領域で囲まれる略菱型形状の領域にも画素配置されることを特徴とする。
【００３５】
第２６の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする。
【００３６】
第２７の発明は、第１８または２２の発明において、前記中心位置誤差検出手段は前記撮像センサーを接線方向に走査することにより得られた画像信号をバンドパスフィルタに通して得られた特徴抽出信号をさらにローパスフィルタに通すことにより、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求め、該誤差に基づきアイリス画像の中心と撮像センサーの極座標の極との一致を制御することを特徴とする。
【００３７】
第２８の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像センサーは、半径方向に画素が配置されたリニアセンサーと該リニアセンサーを前記極座標の極を中心に同期回転させる回転駆動手段とを備えて構成され、前記回転駆動手段によるリニアセンサーの回転によって前記極座標状の画素群と等価な機能を達成することを特徴とする。
【００３８】
第２９の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像センサーを構成する各画素は、ＭＯＳセンサーまたはＣＣＤセンサーで構成されることを特徴とする。
【００３９】
第３０の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像センサーを構成する各画素は、エッジ情報を電気的または光学的に検出する素子で構成されることを特徴とする。
【００４０】
第３１の発明は、第１８または２２の発明において、前記撮像センサーの各画素の半径方向に向かう画素密度は、アイリスの伸縮率に対応していることを特徴とする。
【００４１】
第３２の発明は、第１〜２７の発明において、前記撮像センサーは、半径方向に広がる渦巻状に配置された画素群から構成されることを特徴とする。
【００４２】
第３３の発明は、目のアイリス領域の情報を表わすアイリスコードを取得し、この取得したアイリスコードと予め登録されているアイリスコードとを比較照合するアイリス識別装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定する領域決定手段と、（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取る読取走査手段と、（ｆ）前記出力値に基づきアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段と、（ｇ）この生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合する比較手段と、を具備することを特徴とする。
【００４３】
第３４の発明は、目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、（ｄ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取る読取走査手段と、（ｇ）前記読取走査手段で読み取られたアイリス領域の情報と予め登録されたアイリス領域の情報とをパターンマッチングにより照合する照合手段と、を具備することを特徴とする。
【００４４】
第３５の発明は、目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別装置であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーと、（ｂ）前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像する撮像光学系手段と、（ｃ）前記アイリスを有する目に照明光を照射するための照明手段と、（ｄ）前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させるための光軸操作制御手段と、（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御する調光制御手段と、（ｆ）前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取る読取走査手段と、（ｇ）前記読取走査手段で読み取った情報をもとにアイリスコードを生成するアイリスコード生成手段と、（ｈ）前記アイリスコード生成手段が生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合する照合手段と、を具備することを特徴とする。
【００４５】
第３６の発明は、第３３または３５の発明において、さらに、予め登録されたアイリスコードを記憶しておくための不揮発性メモリを具備することを特徴とする。
【００４６】
第３７の発明は、第３３〜３６の発明において、前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする。
【００４７】
第３８の発明は、第３３〜３７の発明において、前記照合手段は瞼で隠れているアイリスの領域をも含めて照合を行うことを特徴とする。
【００４８】
第３９の発明は、第３８の発明において、さらに、セキュリティ確保のため照合結果を符号化あるいは暗号化する手段を具備することを特徴とする。
【００４９】
第４０の発明は、目のアイリス領域の情報を表わすアイリスコードを取得し、この取得したアイリスコードと予め登録されているアイリスコードとを比較照合するアイリス識別方法であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、（ｂ）撮像光学系手段を介して前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像し、（ｃ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、（ｄ）前記撮像センサーによって得られたアイリス画像信号をもとにアイリスの外径および内径を取得してアイリス領域を決定し、（ｅ）決定されたアイリス領域を所定の同心円状のリング帯に分割すると共に、各リング帯の半径方向の画素数を決定し、この画素数をもとに重み付け平均を行なった各リング帯の情報に対応する出力値を読み取り、（ｆ）アイリスコード生成手段によって前記出力値からアイリスコードを生成し、（ｇ）この生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合して個人認証を行う、ことを特徴とする。
【００５０】
第４１の発明は、目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別方法であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、（ｂ）撮像光学系手段を介して前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像し、（ｃ）照明手段によって前記アイリスを有する目に照明光を照射し、（ｄ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御し、（ｆ）読取走査手段によって前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取り、（ｇ）前記読取走査手段で読み取られたアイリス領域の情報と予め登録されたアイリス領域の情報とをパターンマッチングにより照合して個人認証を行う、ことを特徴とする。
【００５１】
第４２の発明は、目のアイリス領域の情報を取得し、この取得したアイリス領域の情報と予め登録されているアイリス領域の情報とを比較照合するアイリス識別方法であって、（ａ）極座標状に配列された光電変換画素群からなる撮像センサーと、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極との間の誤差の方向と大きさとを求めるための中心位置誤差検出手段と、を具備し、前記中心位置誤差検出手段で求めた前記誤差の方向と大きさとを用いて、目のアイリス領域からの画像光を、前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とが一致するように前記撮像センサー上に結像させ、前記撮像センサーの光電変換画素を順次走査してアイリス画像信号を読出すアイリス情報センサーを使用し、（ｂ）撮像光学系手段によって前記アイリス領域からの画像光を前記撮像センサー上に結像させ、（ｃ）照明手段によって前記アイリスを有する目に照明光を照射し、（ｄ）光軸操作制御手段によって前記撮像センサー上に結像されたアイリス画像の中心と前記撮像センサーの極座標の極とを一致させ、（ｅ）前記照明手段から前記アイリスを有する目に光を照射し、この光の光量を調整して瞳径を一定にすることで前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の内径を一定に制御し、（ｆ）読取走査手段によって前記撮像センサーを接線方向および半径方向に走査して前記アイリス領域の情報を読み取り、（ｇ）アイリスコード生成手段により前記読取走査手段で読み取った情報をもとにアイリスコードを生成し、（ｈ）前記アイリスコード生成手段が生成したアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合することによって個人認証を行う、ことを特徴とする。
【００５２】
第４３の発明は、第４０または４２の発明において、さらに、前記予め登録されたアイリスコードは不揮発性メモリに記憶されていることを特徴とする。
第４４の発明は、第４０〜４３の発明において、前記撮像光学系手段はズームレンズを含み、該ズームレンズによって前記撮像センサー上に結像されるアイリス画像の外径をも一定に保つことを特徴とする。
第４５の発明は、第４０〜４４の発明において、前記照合は瞼で隠れているアイリスの領域をも含めて行うことを特徴とする。
第４６の発明は、第４５の発明において、さらに、セキュリティ確保のため照合結果を符号化あるいは暗号化することを特徴とする。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００５４】
図１は、本発明の第１の実施の形態であるアイリス認識システムすなわちアイリス情報取得装置の全体構成を示す。図１において、このアイリス認識システムは、まず２つの広角カメラ１ａ，１ｂおよびズームカメラ７を具備する。広角カメラ１ａ，１ｂは、認識対象の人の目の画像を各ＣＣＤ２ａ，２ｂによって撮像し、撮像した信号のノイズをＣＤＳ回路３ａ，３ｂによって低減して得た画像信号をアイリス獲得コントローラ６に送出する。なお、広角カメラ１ａ，１ｂは、制御部４ａ，４ｂが生成する同期制御信号をもとに、ＣＣＤ２ａ，２ｂを駆動制御するＣＣＤドライバ５ａ，５ｂを制御するとともに、ＣＤＳ回路３ａ，３ｂの処理動作を制御している。
【００５５】
図１のシステムはまたアイリス獲得コントローラ６を具備する。アイリス獲得コントローラ６は、広角カメラ１ａ，１ｂから入力された画像信号をもとに、認識対象の人の目の３次元位置を特定し、この特定した結果を示す信号またはデータをズームカメラ７に出力する。
【００５６】
ズームカメラ７は、この３次元位置をもとに、ステアリングモータ７ｂを駆動制御してミラー８ｃを動かし、ズームカメラ７の撮像方向を人の目の方向に向ける。また、ズームカメラ７は、ズームレンズ光学系８を駆動するズーム／フォーカスモータ７ａを制御して人の目の３次元位置に合焦させるとともに、撮像対象のアイリス画像がセンサー１０の撮像領域に一致するようにズーム量を調整する制御を行う。ズームカメラ７内のアイリスセンサー部９は、センサー１０が撮像したアイリス画像とセンサーとの位置誤差およびフォーカス誤差情報をアイリス獲得コントローラ６に送出する。
【００５７】
アイリス獲得コントローラ６は、上述したアイリス部の情報が得られるまで上述したカメラ系各部をサーボコントロールする。アイリス部の情報が得られると、この情報、すなわちアイリスコードを内臓あるいは図示しないホストコンピュータが保持している予め登録されたアイリスコードと照合し、あるいはホストコンピュータに照合させる。なお、ホストコンピュータがカメラ系各部の制御を行なってもよいし、アイリスセンサー部９の各誤差信号によりセンサー部自身で制御を行なってもよい。
【００５８】
ここで、アイリス獲得コントローラ６がアイリスセンサー部９から受けるアイリス部の情報は、アイリスセンサー部９によって２値化されたアイリスコードとなっている。このアイリスセンサー部９の詳細構成について図２および図３を参照して説明する。
【００５９】
図２は、アイリスセンサー部９の詳細な構成を示す。アイリスセンサー部９は、センサー１０を有する。このセンサー１０は、図３に示すような極座標型の画素配列パターンを有し、各画素は、例えば半径方向（ｒ方向）に延びる直線と周方向の円とで区切られた形状をもち、半径方向外側に向かうに従ってその受光領域が大きくなっている。センサー１０は、ＣＣＤ撮像素子によって構成してもよいし、ＭＯＳ型の撮像素子としてもよい。そして、この画素配列パターンの形状は、アイリスコードを取得する際の各リングの形状に適合したものとなっている。
【００６０】
画素配列パターンの外周縁の円Ｌ１は、撮像されるアイリスの外周縁に一致しまたは外周縁よりやや大きくなるように合焦、ズーミング制御がなされ、アイリス画像が撮像された際に必要な解像度が得られる大きさとされる。内周縁Ｌ２の大きさは、アイリスの外周縁が円Ｌ１に一致するときに、瞳が最も小さくなる大きさ未満に設定されている。瞳の領域は無くなることがないため、画素配列パターンは円Ｌ２に囲まれた中心部Ｅ１の領域を有することになる。ここで、図３に示すような極座標型の画素配列パターンをもつセンサー１０によってアイリス画像が撮像されるため、アイリスの中心と画素配列パターンの中心とを一致させる制御が必要となる。
【００６１】
アイリス内径検出回路１１は、撮像したアイリス画像における半径方向の瞳とアイリスとの境界をレベル変化によって、すなわちエッジ検出を行い、その結果からアイリスの内径を求める。一方、アイリス外径検出回路１２も同様に、撮像したアイリス画像におけるアイリスの外周縁をレベル変化によって、すなわちエッジ検出を行い、その外径を求める。そして、アイリス内径検出回路１１およびアイリス外径検出回路１２は、その内径および外径の位置をもとにステアリング誤差信号、すなわち結像位置誤差を表わす信号、をアイリス獲得コントローラ６に出力する。また、アイリス外径検出回路１２は、ズーム誤差信号をアイリス獲得コントローラ６に出力する。
【００６２】
また、アイリス内径検出回路１１は、アイリスの外径とセンサー１０の外径（外周縁である円Ｌ１）とが一致したとの前提で、センサー１０の外径から当該検出した内径との差を求め、この差に対応するセンサー１０の半径方向の画素数を求め、この画素数をリング帯の数、例えば８、で除算した画素数を１つのリングに割り当てられる半径方向の画素数ｉとして加重平均処理部１３に供給する。例えば、図３では、画素数ｉが「３」となっている。なお、必ずしもアイリスの外径とセンサー１０の外径とを一致させなくてもよい。この場合、ズーム光学系は不要で画素数ｉは、アイリス外径検出回路１２が検出した外径とアイリス内径検出回路１１が検出した内径との差をもとに求めるようにする。但し、センサー１０の外径をアイリスの外径よりも大きくする必要がある。
【００６３】
加重平均処理部１３は、画素数ｉ個からの画素出力信号を受け取ると、この画素数ｉの信号の加重平均を演算する。この加重平均の演算を行うのは、図３に示すように、センサー１０の画素が外側になるに従って画素の大きさが大きくなり、受光面積が増大することによる感度の補正を行う必要があるからであるとともに、各リングの中心に重み付けを行うことで、瞳径の変化による各リングの分割位置の微妙な誤差およびステアリング誤差によって生じる影響を減少させるためである。
【００６４】
この加重平均処理部１３によって演算された値は画像出力信号としてハイパスフィルタ１４に送られる。ハイパスフィルタ１４から画像出力信号の高域成分レベルを取り出し、フォーカス制御信号として出力する。
【００６５】
このようなステアリング誤差信号、ズーム誤差信号、およびフォーカス制御信号は、それぞれアイリス獲得コントローラ６に送られる。アイリス獲得コントローラ６は、上述したようにズームカメラ７内のステアリングモータ７ｂ及びズーム／フォーカスモータ７ａを制御することによって撮像対象のアイリスをセンサー１０の中心に一致させるとともに、アイリスの外径をセンサー１０の外周縁に一致させ、かつ合焦処理を行わせる。
【００６６】
タイミングジェネレータ２０は、センサー１０のドライバ２１を駆動させ、各リング毎にθ方向（回転方向）に画素を出力させる走査を行なっている。前述のフィードバック処理による微調整を行うことによって適正な撮像が可能な状態になると、各画素からの出力信号は加重平均処理部１３によって演算されて前述のように加重平均が施され、バンドパスフィルタ１５に送られる。バンドパスフィルタは、送られた画素出力信号の変化点、すなわちアイリスパターンのθ方向の変化を抽出する。さらに、２値化回路１６は、抽出された信号に対して、内在するコンパレータによって２値化処理を行ったアイリスコードを生成する。そして、このアイリスコードは、ラッチ回路１７を介してアイリス獲得コントローラ６に送られる。アイリス獲得コントローラ６は、上述したように各リング帯のアイリスコードと、ホストコンピュータに予め登録されたアイリスコードとの比較を行い、個人認証を行う。なお、アイリスコードはセキュリティ確保のために暗号化または符号化して各回路装置間を伝送することが好ましい。
【００６７】
なお、通常、瞼によってアイリスの上下部分が隠されてしまうため、アイリス外径有効範囲検出回路１８は、瞼とアイリスとの境を半径方向のレベル変化から検出し、撮像されるアイリスの上限および下限を求める。調整部１９はこれら上限および下限の範囲外を無効とすべく、例えばタイミングジェネレータ２０を制御する。例えば、ＭＯＳセンサーの場合は、範囲外はアドレス指定をとばすことができる。あるいは、瞼で隠れている領域も像があるものとして、隠れを無視して、処理してもよい。この場合、瞼部分ではアイリスの特徴パターンが存在しないので、アイリス識別の際、瞼同志の比較部は一致するので多少相関度が低下するが問題はない。
【００６８】
また、アイリスコードのヘッダ部にこの上限および下限の情報を付加しておくと、アイリスコードの比較の際、有効なアイリスコードのみの比較、あるいはアイリスコード内の有効なコード部分のみの比較を行うことによって、瞼の影響を除去することができる。すなわち、登録されたアイリスコードのうちの有効な部分のみを比較対象とする。もちろん、アイリスコードの登録時には、できる限りアイリスが瞼に隠れないように、目を見開いた状態とすることが好ましい。
【００６９】
さらに、このアイリスコードに付加されるヘッダ部に解像度情報、例えばセンサーの一周あたりの画素数またはリング帯の数を示すデータを付加しておくことにより、解像度が異なるセンサー間で取得されたアイリスコードの比較が容易となる。
【００７０】
もちろん、アイリスコードのフッタ部にチェックサムやＣＲＣコード等の誤り検出コードを付加しておくことにより、登録されたアイリスコードの信頼性を高めることができる。なお、前述のようなヘッダ部およびフッタ部は登録されたアイリスコードに付加しておいてもよく、あるいはセンサー１０から取得したアイリスコードに付加するようにしてもよい。また、両方のアイリスコードに付加することもできる。
【００７１】
ここで、アイリスコードの比較についてさらに詳述すると、比較は、目の傾きがなければ、単に排他的論理和（ＥＸＯＲ）演算でよいが、一般には傾きがあるので、登録されたアイリスコードと検出したアイリスコードとの相関をとって、最も相関の高い値をもとに、検出されたアイリスコードをもつ人物が登録された人物であるか否かを判断する。この相関は、検出されたアイリスコードのθ＝０°の位置を例えば±１０°の範囲で振ってみて、その内の最も相関の高い値を選択することによって行われる。
【００７２】
比較開始ポイントの振り方は、例えばいわゆる山登り法等を用い、前後に１ポイントずつずれた相関値と比較して、相関の高い方向へと山登りさせる。一方、撮像される目のθ方向の傾きを検出することができれば、比較の際に相関処理を行わなくても直ちにアイリスコードの比較を行うことができる。
【００７３】
なお、目の傾きすなわち顔の傾きは、広角カメラ１ａ，１ｂで撮像される両眼に映った照明の輝点（図１５のＰ１，Ｐ２等）を結ぶ直線が形成する水平面、正しくはズームカメラ７の水平面（θ＝０°）との傾きとして捉えることができる。従って、アイリスコードが、アイリスコードのヘッダ部分に目の傾きを補正して登録されたものであるか、例えば覗き込み方式のような単眼登録であるために目の傾きを補正しないで登録されたものであるかの情報を記憶しておくことにより、無駄な相関処理を行う必要が無くなり、比較速度の向上を図ることができる。なお、どちらの目の登録かをヘッダ部に付加しておくと、両眼登録の場合にいずれの目であるかを判断する必要がないため、比較速度を向上することができる。
【００７４】
ここで、アイリス内径検出回路１１及びアイリス外径検出回路１２の他の実施例として、バンドパスフィルタ１５の出力を利用することによってアイリスの内径および外径の検出を容易に行なうことが可能になる。また、ローパスフィルタ２２を付加し、このローパスフィルタ２２の出力を用いることによってステアリング誤差信号を容易に出力することができる。このステアリング誤差信号を直接ステアリングモータ７ｂにフィードバックすることによってズームカメラ７のステアリングを直接にサーボコントロールすることができる。
【００７５】
すなわち、ドライバ２１がセンサー１０の画素信号をセンサー１０の内周縁から半径方向外側にスキャンしていくと、最初、バンドパスフィルタ１５からの出力信号レベルは、図４（ａ）に示すように、回転方向の角度θには無関係にほとんどゼロである。その後、徐々に半径方向に向かってスキャンされると、図４（ｂ）に示すように、アイリス部を検出した出力信号レベルが現れる。この出力信号は、アイリス部のアイリスパターンに依存した信号である。さらに、半径方向に向かってスキャンされると、図４（ｃ）に示すように、出力信号レベルは、ある一定レベルに飽和し、各画素の受光面積比で決定される傾斜に漸近する。
【００７６】
従って、アイリス内径検出回路１１は、このバンドパスフィルタ１５からの出力信号レベルがある一定レベルになった時、例えば出力信号レベルが現れた時や出力信号レベルが飽和に達した時のセンサー１０上の位置をアイリスの内径として検出する。同様にして、アイリス外径検出回路１２は、バンドパスフィルタ１５からの出力信号レベルがあるレベルから所定レベル以下になったことでアイリスの外径を検出することができる。但し、スキャンを半径方向外側に行う場合には、出力信号レベルが一定レベル以下になった時の直前のスキャン位置をアイリスの外径として検出する。もちろん、センサー１０の外周縁から半径方向内側にスキャンしてもよい。また、アイリスの内径は半径方向外側にスキャンして求め、外径は半径方向内側にスキャンして求めることもでき、この方式ではより高速に内径、外径を求めることができる。このようにバンドパスフィルタ１５の出力信号を用いることによって、複雑な画像処理を行うことなくアイリスの内径および外径を容易に検出することができる。
【００７７】
さらに、図４（ｃ）に示すように、回転方向の角度θに対する出力信号レベルの包絡線Ｌ１０は、回転方向の角度θに対して変化する場合があり、この包絡線Ｌ１０のレベル変化はズームカメラ７が撮像対象の目の方向に向いていないことを意味する。従って、ローパスフィルタ２２を設け、このローパスフィルタ２２によって、スキャンされた画素信号の包絡線レベルの信号を出力することができ、この信号のレベル差をステアリング誤差信号として用いることができる。この場合も、複雑な画像処理を行うことなくステアリング誤差信号を簡易な処理によって出力することができる。しかも、このステアリング誤差信号を用いてステアリングを直接サーボコントロールすることができる。
【００７８】
なお、図２では、バンドパスフィルタ１５およびローパスフィルタ２２は、加重平均処理部１３を介した信号を受け入れてフィルタリング処理するようにしているが、アイリス内径検出回路１１およびアイリス外径検出回路に供給する信号としては、センサー１０からの直接の画素信号をフィルタリングして用いるのが好ましい。
【００７９】
このように第１の実施の形態では、センサー１０を、図３に示すような極座標型の画素配列パターンをもつ画素配置としているため、直交座標型の画素配置をもつセンサーによって画像を取得した場合のように直交座標系から極座標系に座標変換する処理がなくなり、アイリスコードの取得処理速度が格段に向上する。
【００８０】
なお、図３に示す画素配列パターンは、同心円の半径の間隔を同じにして半径方向の画素長を同一にしているが、半径方向の画素長をアイリスの伸縮率に対応させて変化させるようにしてもよい。すなわち、アイリスの伸縮率は、アイリスの厚みによって変り、通常アイリスの中心程厚みがうすく伸び縮みし易いので、これに対応させて、中心に近い画素の半径方向の画素長を長くするようにするとよい。このような半径方向の画素長の変化によって認識率を向上させることができる。
【００８１】
次に、図５を参照して第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態であるアイリス認識システムのアイリスセンサー部９ａの構成を示す。アイリスセンサー部９ａが図２に示すアイリスセンサー部９と異なるのは、センサー１０に代えてセンサー１０ａを使用し、加重平均処理部１３の構成を削除した構成とした点である。その他の構成は第１の実施の形態と同様な構成であり、同一符号を付している。
【００８２】
センサー１０ａは、センサー１０と同様に極座標型の画素配列パターンをもつ画素配置を有するとともに、センサー光軸上に設置され人間の目を可視光で照明する照明用のＬＥＤ（発光ダイオード）３１を有する。なお、ＬＥＤ３１の発光面はセンサー１０ａの受光面と光学的に位置をずらすことにより、ＬＥＤ３１が人間の目を的確に照明できるように構成すると好都合である。なお、照明手段としてはＬＥＤ３１の他に、ＥＬ（電界発光）素子その他任意のものが使用できる。
【００８３】
一方、アイリス内径検出回路１１は、アイリスの内径を検出するが、この検出した内径とセンサー１０ａの内周縁とのずれ、すなわち瞳径誤差信号を生成し、アイリス獲得コントローラ６に送出する。
【００８４】
アイリス獲得コントローラ６は、この瞳径誤差信号がなくなるようにＬＥＤ３１の明るさを制御する。すなわち、瞳径がセンサー１０ａの内周縁よりも大きい場合には、ＬＥＤ３１の明るさを増し、瞳径がセンサー１０ａの内周縁よりも小さい場合には、ＬＥＤ３１の明るさを減じる制御を行う。
【００８５】
これにより、瞳径は、常にセンサー１０ａの内周縁に一致し、また、ステアリング誤差信号、ズーム誤差信号等によって、センサー１０ａの外周縁はアイリスの外径に一致するため、撮像対象のアイリス部は、センサー１０ａ上の画素配列パターンに常に一致して撮像されることになる。
【００８６】
従って、センサーの各画素の半径方向幅を必要な分解能例えば８等分に分割しておけばよく、センサー１０ａからの撮像信号を用いてそのままアイリスコードを生成することができる。
【００８７】
また、各リング帯に分割する必要がなく、しかもアイリスの中心が決定されているので、アイリス画像を予め登録しておくことにより、非常に簡単なパターンマッチングによって認証処理を行うことができる。すなわち、アイリスの内径と外径とが既知であるので、アイリスの中心で回転することのみによってパターンマッチングを行うことができ、比較速度を格段に向上させることができる。
【００８８】
あるいは、図５において、センサー１０ａの中心部にフォトダイオード３２のアレイを設けて位置誤差検出手段を構成し、ズームカメラ７のステアリング制御を行うようにしてもよい。すなわち、ＬＥＤ３１が発光した光が目の表面で反射されフォトダイオード３２で受光される。各フォトダイオード３２の配置位置における受光量の差をステアリング誤差信号としてアイリス獲得コントローラ６に送ってステアリング制御を行う。この中心部Ｅ１を有効利用したフォトダイオード３２のアレイを用いることによって、アイリス内径検出回路１１におけるステアリング誤差信号の生成に代えることができる。特に、フォトダイオード３２のアレイの出力を直接ステアリングモータ７ｂにフィードバックしてアナログサーボの制御を行うことが可能となり、システムの小型、軽量化を図ることができる。
【００８９】
なお、図６は、図５の装置におけるセンサー１０ａなどと目の位置関係の一例を示す。同図に示されるように、照明用のＬＥＤ３１から放射された照明光３３は撮像レンズ８ｂを介して目に照射される。この照射された光の強さに応じて目の瞳径が制御される。制御された瞳径を有するアイリスの像が撮像レンズ８ｂを介してセンサー１０ａ上に結像される。また、反射光３４はＬＥＤ３１からの目による反射光がフォトダイオード上に照射される様子を示す。
【００９０】
なお、上述したフォトダイオード３２は、センサー１０ａの中心光軸上付近に配置するのが好ましいが、画素配列パターンの外周縁の外側に設けるようにしてもよい。この場合、ＬＥＤ３１は例えばフォトダイオード３２と対になる光軸外の位置に配置することができる。
【００９１】
また、前記第１の実施形態（図２）においても、第２の実施形態のＬＥＤ３１と同様の位置に、例えば赤外線（ＩＲ）のような、目に見えない光を放射する発光素子およびこの発光素子の光の目からの反射光を受けるフォトダイオード３２を設けることができる。このような発光素子とフォトダイオード３２の組合わせによって位置誤差検出手段を構成し、ステアリング誤差信号を得てアイリス画像とセンサー１０との位置合わせを行なうことができる。
【００９２】
次に、第２の実施の形態における変形例について図７を参照して説明する。第２の実施の形態を構成するセンサー１０ａの画素配列パターンは、センサー１０と同様に極座標型の画素配列パターンであり、しかも所定の角度毎の半径方向の直線と、所定の半径毎の同心円とで分割された、いわば方形に近似した形状の画素の集合であった。
【００９３】
これに対しこの変形例では、、画素配列パターンを、図７に示すように、極座標型ではあるが、各画素を円周方向と半径方向に対角線を有する菱型形状に近似した形状の画素の集合としたセンサー１０ｂとしている。但し、この画素配列パターンでは、各画素が菱型であるがゆえに、菱型の各画素間に空き領域が生ずるため、この空き領域を有効利用するため、この空き領域にも菱型の画素を配列している。従って、同心円上の菱型の画素とこれに隣接する同心円上の菱型の画素とは、互いに半画素分θ方向にずれていることになるが、解像度を向上することが可能となる。もちろん、画素間の空き領域に画素を埋めるようにしない構成であってもよい。また画素の形状は菱型に限らない。
【００９４】
このような円周方向と半径方向に対角線を有する菱型の画素をもつ画素配列パターンとすることにより、各画素は、半径方向に対する各リング帯内の感度の重み付けをその受光部の形状自体から自動的に行って出力することができる。この重み付けの度合いは、ステアリング誤差が多少あっても、すなわちセンサー１０ｂの中心とアイリス画像の中心とが多少ずれていても、識別の誤拒絶率を増加させず、誤拒絶率の抑制効果をもたらすことになる。
【００９５】
なお、図８は、画素の形状を楕円形にしたセンサの一例を示す。
【００９６】
また、図９は、センサの形状を四角形または正方形とし、各センサの大きさを同じにした構成例を示す。この構成では、各画素の大きさがセンサの半径方向の位置にかかわりなく一定であるため、各リング帯による感度の差はなくなる。
【００９７】
次に、図１０を参照して第３の実施の形態について説明する。図１０は、第３の実施の形態であるアイリス認識システムのアイリスセンサー部９ｂの構成を示す。アイリスセンサー部９ｂが、第２の実施の形態である、図５に示すアイリスセンサー部９ａと異なるのは、センサー１０ａに代えて回転駆動されるセンサー１０ｃを用いた点である。その他の構成は第２の実施の形態と同様な構成であり、同一符号を付している。
【００９８】
図１０において、センサー１０ｃは、センサー１０，１０ａ，１０ｂのようなエリアセンサーではなく、ラインセンサーまたはリニアセンサーである。センサー１０ｃは、センサー駆動モータ４０によって、センサー１０，１０ａ，１０ｂの中心に対応する軸を中心に同期回転し、一周することによってセンサー１０，１０ａ，１０ｂのエリアセンサーと同等な検出を行う。この同期回転は、タイミングジェネレータ２０から供給されるタイミングパルスなどに同期させて回転させる。なお、センサー１０ｃからの画素信号を取り出す場合、センサー１０ｃが回転しているため、ロータリートランスや摺動ブラシ等を用いて出力することになる。
【００９９】
センサー１０ｃの画素形状は、図７と同様に、半径方向に対角線を有する菱型を形成している。この菱型の形状を採用したのは、上述したように、重み付けの演算処理を削除するためである。
【０１００】
また、上述したように菱型の画素の半径方向の長さをアイリスの伸縮率に対応させて変化させるようにしてもよい。
【０１０１】
この第３の実施の形態では、第１および第２の実施の形態に比較してやや構成が複雑になるものの、センサー１０ｃの構成がセンサー１０，１０ａ，１０ｂに比較して簡単でかつ容易となる。
【０１０２】
なお、このリニアセンサーを用いた構成は、第１の実施の形態にも適用することができる。この場合、リニアセンサーの各画素は菱型ではなくてもよく、例えば方形その他の形状とすることができる。
【０１０３】
次に、第４の実施の形態について説明する。第１から第３の実施の形態では、すべて撮像信号をそのままセンサー１０，１０ａ〜１０ｃから出力し、バンドパスフィルタ１５を介してエッジ画像を得て、２値化回路１６によって２値化されたアイリスコードを出力するようにしていた。これに対し、第４の実施の形態では、センサーによって直接エッジ画像を出力し、この出力信号を２値化回路１６によって２値化したアイリスコードを出力しようとするものである。従って、第４の実施の形態では、第１から第３の実施の形態におけるバンドパスフィルタ１５を不要とするとともに、エッジ画像をもとに処理するアイリス内径検出回路１１、アイリス外径検出回路１２、ハイパスフィルタ１４、アイリス外径有効範囲検出回路１８の構成も簡単となり処理負荷も軽減される。
【０１０４】
この直接にエッジ画像を出力するセンサーの構成は人工網膜レンズによる光学的なエッジ処理によって達成される（例えば、特開平５−２９７３２５号公報参照）。すなわち、第１から第３の実施の形態のセンサーの各画素に入力される光を空間周波数フィルタを介して受光させる構成である。いわば、「目には目を」という着想である。
【０１０５】
以上の例では光学的にアイリスの特徴抽出を行なうが、これを電気的に行なうこともできる。この目的に使用できるものとしては、例えば、カリフォルニア工科大学のＣ．Ａ．Ｍｅａｄ氏らの考案（Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ  ａｎｄ  Ｍ．Ａ．Ｍａｈｏｗａｌｄ，“Ａ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  Ｅａｒｌｙ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｖｏｌ．１，ｐｐ．９１−９７（１９８８）参照）したニューロチップに採用された人の初期視覚を模倣した輪郭検出回路がある。
【０１０６】
図１１は、このようなセンサを使用したアイリスセンサ部の構成例を示す。図１１の構成では、画像変換およびエッジ画像を抽出する構成がなく、センサから得られた画像エッジ信号を２値化回路１６により直接２値化してアイリスコードラッチに入力している。したがって、図５の構成のようなバンドパスフィルタ１５は必要とされない。
【０１０７】
なお、上述した各実施形態では、いずれも極座標型の画素配置パターンを有するセンサーとしたが、これに限らず、例えば図１２に示すように、画素ＰＰが、センサーのアイリス内径から渦巻状に配列されたパターンをもつセンサーとしてもよい。この渦巻状の配列パターンをもつセンサーの場合、１次元センサーとしての機能を有するため、例えば外周から各画素に連番を振って、Ｎ番目の画素までがアイリス部であることを検出し、このＮ番目までの画素をＮによって正規化を行うことにより、瞳径の変化による影響を受けないようにすることが可能となる。この場合、特に各画素の読取制御が簡易となる。また、極座標状のセンサーであっても渦巻状のセンサーと同様にして、各同心円の画素を連結して一次元の読取スキャンを実現するようにしてもよい。
【０１０８】
さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの３本の渦巻状に画素を配置したカラーセンサーとしてアイリス画像を撮像する場合にも、アイリス部を形成する各画素の指定が容易になる。
【０１０９】
これまでの説明では、アイリス認識システム用のセンサ部からアイリスコードが得られるような構成について述べてきた。これに対し、検出したアイリスコードを所定のコードと比較するための比較回路をもセンサチップ自体に内蔵し、かつ同時にある程度の量の比較用のアイリスコードを登録しておける不揮発性メモリも内蔵することにより、センサ部からアイリスコードではなく比較結果すなわち識別結果を、例えばＯＫ／ＮＧとして出力するように構成することもできる。この場合、セキュリティ確保のためにこの出力は暗号化または符号化して送出するのが好ましい。このような構成により、小規模な識別、例えば、家または室や自動車の鍵の代わりとしての識別装置がこのようなチップのみで実現可能になるなど、応用範囲が広げられる。
【０１１０】
また、このような用途においては、対面式のアイリス検出とすることが可能と考えられるから、前述のような広角カメラによるアイリス位置出しなどの前処理を行なう代わりに、ＶＡＰ（頂角可変プリズム）または複数のレンズの相対的な平行移動を使用して構成を簡略化することができる。例えばＶＡＰを使用する場合は図１３に示されるように、頂角可変プリズム８ａとズームレンズ８ｂを含む光学系とアイリスセンサ部９ｃなどを含むズームカメラのみの制御でアイリス画像を得ることができる。なお、同図において７ｃは頂角可変プリズム８ａを駆動するためのパン／チルトモータであり、７ｄはズーム／フォーカスモータを示す。また、６ａはアイリス獲得コントローラを示し、図１のアイリス獲得コントローラ６のように広角カメラの制御部分が必要ではなく、簡略化されたものである。
【０１１１】
さらに、図１４は、頂角可変プリズム８ａおよびズームレンズ８ｂの駆動制御を行なうコントローラ５０と、比較用のアイリスコードを記憶するためのメモリ５１と、検出されたアイリスコードとメモリに記憶されたアイリスコードとを比較する比較回路５２、さらには暗号化回路５３をも一体化して１つのチップに集積した構成を示す。このような構成によって、アイリス認識システムのさらなる低コスト化を図ることができる。メモリ５１としては不揮発性半導体メモリの他、任意のメモリ装置、例えばハードディスク装置、光磁気ディスク装置、その他、を使用できる。
【０１１２】
上述の対面式の形態では、広角カメラ１ａ，１ｂによって行なわれていたズームレンズ８ｂに対する３次元位置出し処理を、被験者に装置から所定の距離および位置の近傍に来てもらうことによって行なわせ、ズームレンズ８ｂの光軸を正確に目の位置に向かせるように周知の頂角可変プリズム８ａを用いて位置合わせしたり、フォーカス合わせしたりする微調整のみをアイリス獲得コントローラあるいはセンサー部自身で制御するように構成することができる。このような所定の位置範囲は装置から２５〜３０ｃｍの距離のいわゆる明視距離においては±３ｃｍ程度の余裕がある。
さらに、センサー光軸上に照明用のＬＥＤが設けられている場合、このＬＥＤを見つめてもらうようにすれば、瞳径の調整も同時に行なうことができる。
【０１１３】
なお、明視距離に対面する方式でなくとも、人がズームレンズ８ｂを例えば所定の窓から覗き込む方式を採用することができるのは明らかである。このような対面方式と覗き込み方式の違いは、撮像レンズ８ｂの焦点距離が異なるのみとすることができる。また、撮像レンズ８ｂは必ずしもズームレンズでなくてもよく、単焦点レンズまたは焦点距離を切換可能なレンズでもよい。
【０１１４】
特に、電子商取引での個人認証のように、パソコンの画面を使用できるで場合には、画面にアイリス画像と十字線を表示してステアリングを行ない、例えば「もう少し画面に近付いて下さい」などの表示を行なうことにより、例えば固定焦点カメラを使用しても焦点合わせすることができる。
【０１１５】
この場合、現実的には、このアイリス認識システムに専用カメラをつける方法の他に、パソコンに付属またはオプションとして取り付けられる通常のカメラにアダプタレンズを付けることによりアイリス像を得て、パソコンのソフトウェアにより座標変換しアイリスコードを得ることができる。あるいは、アイリス認識システムに専用のセンサと通常のＣＣＤ／ＭＯＳセンサをハーフミラーで結合して両方とも実装することでアイリスコードを得ることも可能になる。
【０１１６】
なお、通常のＬＣＲを用いてバンドパスフィルタを構成し、このバンドパスフィルタの出力を比較器で所定のしきい値と比較して２値化することは可能である。これに対し、連続するＮ個の画素の出力の平均値を取得し、この平均値と注目画素の出力とを比較することによりバンドパスフィルタおよび比較器を含む構成と同等の機能を達成することもできる。この場合、走査速度に影響されることなく比較処理を実行することができ、また前記値Ｎを選択することによりバンドパスフィルタの帯域幅を変えることができ、より柔軟性ある処理を行なうことができる。また、前記連続するＮ個の画素を比較すべき画素を含む範囲から選択してもよく、あるいは比較すべき画素を含む範囲の前後から選択してもよい。
【０１１７】
以上の説明では、主としてセンサーの接線方向への走査によってアイリスの接線方向の特徴を抽出する方法について述べた、しかしながら、本発明は半径方向に走査してその方向の特徴抽出も行なう事が望ましい。
ただし、アイリスパターンの特徴から、一般的には半径方向の空間周波数はあまり高くないので、それに伴って接線方向の加重平均をとることによって分解能を落として（例えば３２分割）半径方向への走査を実行するようにすれば冗長性を少なくすることができ好都合である。さらに、この場合半径方向の分解能もそれほど高くする必要はない（例えば１６分割）。いずれにしても、半径方向への走査をおこなうためにも接線方向の走査と同様の回路構成が使用できる。特に、バンドパスフィルタを前期Ｎ画素の平均値との比較により構成する場合には、そのま半径方向へのバンドパスフィルタとして使用することもできる。
【０１１８】
また、上述した各実施形態あるいはその変形例で記載した事項は、それぞれ任意に組合せが可能である。さらに、本発明は人間のみならず動物一般の目に適用して例えば個体識別などを行なうこともできる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、極座標状に配列された画素群からなる撮像センサーを使用しているので、アイリスコードを得るために直交座標系から極座標系に座標変換する必要がなく、専用プロセッサがなくてもアイリスコードの生成を高速に行うことができ、ひいては個人認証にかかる時間を短縮するとともに処理装置の負荷を軽減することができる効果を有する。
【０１２０】
また、座標変換を行うための装置を必要としないため、システムの小型軽量化を図ることができるという効果を有する。
【０１２１】
さらに、調光手段を用いることによって、常に同じ大きさのアイリス領域の画像を取得することができるので、アイリス領域の情報処理が容易となり、特にパターンマッチングを用いた照合処理も可能となるという効果を有する。
【０１２２】
また、エッジ情報を電気的または光学的に検出する素子を撮像センサーとして用いると、アイリスコードの生成処理にかかる負荷が軽減されるとともに高速処理が可能になり、さらにシステムの小型軽量化を促進することができるという効果を有する。
【０１２３】
さらに、撮像センサーの画素形状を略菱型形状とすることにより、感度補正と重み付けを行う必要が無くなり、この点からもアイリスコードの生成処理にかかる負荷を軽減し、時間を短縮することができる効果を有する。
【０１２４】
また、半径方向の画素密度をアイリスの伸縮率に応じて変化させるようにしているので、アイリスの伸縮に伴う認識率の低下を防止することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるアイリス認識システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係わるアイリス認識システムのアイリスセンサー部の構成例を示すブロック図である。
【図３】センサーの一例を示す説明図である。
【図４】図２のバンドパスフィルタ１５及びローパスフィルタ２２から出力される角度θに対する出力信号レベルを示す波形図である。
【図５】本発明に係わるアイリス認識システムのアイリスセンサー部の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５のアイリスセンサー部の使用状態の様子を示す説明図である。
【図７】センサーの構成例を示す平面図である。
【図８】センサーの他の構成例を示す平面図である。
【図９】センサーのさらに他の構成例を示す平面図である。
【図１０】アイリスセンサー部のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】アイリスセンサ部のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】センサーのさらに他の構成例を示す平面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態に係わるアイリス認識システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係わるアイリス認識システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１５】アイリスの位置を示す説明図である。
【図１６】従来のアイリス認識システムの概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  広角カメラ
６  アイリス獲得コントローラ
７  ズームカメラ
７ａ  ズーム／フォーカスモータ
７ｂ  ステアリングモータ
８  ズームレンズ光学系
９  アイリスセンサー部
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  センサー
１１  アイリス内径検出回路
１２  アイリス外径検出回路
１３  加重平均処理部
１４  ハイパスフィルタ
１５  バンドパスフィルタ
１６  ２値化回路
１７  ラッチ回路
１８  アイリス外径有効範囲検出回路
１９  調整部
２０  タイミングジェネレータ
２１  ドライバ
３１  発光ダイオード
３２  フォトダイオード
【図１】
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【図２】
0003610234.tif 000003
【図３】
0003610234.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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