(57)【要約】【課題】撮影した画像と予め登録されている画像との照合を高精度に行うことのできるカメラを提供する。【解決手段】歪曲収差Ｘが、画角θが小さい領域では非常に小さく、画角θがその領域を超えると急激に大きくなるという特性を有する光学系を備えた。この光学系を用いることにより、光学系の望遠領域においては被写体の光像が大きく投影され、その結果、解像度の高い画像が得られることから、来訪者の出現を検出すると、該来訪者の目の虹彩を光学系の望遠領域で捉えるようにした。これにより、この虹彩を高い解像度で撮影することができ、この撮影画像と登録画像との照合を高精度に行うことができる。【選択図】      図８
2004272706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心領域に対してその周辺領域が大きな歪曲収差を有する光学系と、
前記光学系により投影された照合対象の光像を光電変換する撮像部と、
前記撮像部の出力信号に係る画像から、前記中心領域により投影されてなる画像を抽出し、この抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報と予め所定の記憶部に記憶されている固有情報とを照合する照合部と
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記照合対象の位置決めを誘導する誘導手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記光学系の光軸を移動させる駆動手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記光学系を複数備え、各光学系の光軸が交差するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカメラ。
【請求項５】
前記照合対象を照明する照明手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、認証機能を備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＴＭにおけるキャッシュカードの不正使用を防止することを目的として、操作者がＡＴＭにキャッシュカードを挿入して暗証番号を誤入力すると、
カメラにより操作者の顔画像データを取り込み、この顔画像データがデータベースに登録されているか否かを判定する認証装置が知られている（例えば下記特許文献参照）。
【０００３】
【特許文献】
特開２００１−３１２４６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の認証装置にあっては、操作者の画像の解像度がそれほど高いものではなかったので、撮影された顔画像とデータベースに登録されている画像との照合を高精度に行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影した画像と予め登録されている画像との照合を高精度に行うことのできるカメラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、中心領域に対してその周辺領域が大きな歪曲収差を有する光学系と、前記光学系により投影された照合対象の光像を光電変換する撮像部と、前記撮像部の出力信号に係る画像から、前記中心領域により投影されてなる画像を抽出し、この抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報と予め所定の記憶部に記憶されている固有情報とを照合する照合部とを備えることを特徴とするカメラである。
【０００７】
この発明によれば、光学系は、中心領域に対してその周辺領域が大きな歪曲収差を有するため、この光学系により投影された光像は、中心領域により投影された被写体の光像が、周辺領域により投影された被写体の光像に比して拡大されたものとなり、撮像部の出力信号に係る画像は、周辺側に位置する被写体に比して中心側に位置する被写体が大きく写った画像となる。
【０００８】
したがって、照合対象の光像を中心領域で撮像部に投影することにより、撮像部の出力信号に係る画像は、照合対象が大きく写った画像となり、すなわち、該照合対象が高い解像度で撮像される。
【０００９】
そして、この撮像部の出力信号に係る画像から、高い解像度で撮像された照合対象の画像を抽出し、この抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報と予め所定の記憶部に記憶されている固有情報とを照合するようにしたので、予め所定の記憶部に記憶されている固有情報との照合を高精度に行うことができる。
【００１０】
また、通常のレンズ（結像される光像の高さＹ、焦点距離ｆ、画角θの関係が、Ｙ＝ｆ・ｔａｎθで表されるレンズ）で、上記中心領域と同等のズーム倍率を得ようとする場合、ズーム機構等が必要となるが、本発明では、上記のような光学系を用いたことにより、ズーム機構等が不要となる。したがって、本発明のカメラは、通常のレンズを使用する場合に比して、ズーム機構等が不要となる分、耐久性やサイズの点で有利となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、前記照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記照合対象の位置決めを誘導する誘導手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記照合対象の位置決めを誘導するようにしたので、照合対象の所有者は、該照合対象の位置決めを容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカメラにおいて、前記照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記光学系の光軸を移動させる駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記光学系の光軸を移動させるようにしたので、照合対象の所有者に、照合対象の位置決め動作の負担をかけることなく、照合対象の位置決めを容易に行うことができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のカメラにおいて、前記光学系を複数備え、各光学系の光軸が交差するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、前記光学系を複数備え、各光学系の光軸が交差するように構成したので、各光学系を用いて生成された画像から、照合対象の３次元形状の情報を得ることができる。これにより、照合対象において３次元的に離間する複数の特徴点の位置関係に基づいて、照合対象の照合を行うことができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のカメラにおいて、前記照合対象を照明する照明手段を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、照合対象を照明するようにしたので、照合対象の画像をより精度の高いものとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカメラの一実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るカメラを搭載したインターホン１の一実施形態の概観図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、インターホン１は、例えば住戸の玄関ドア２に設置されるもので、図１（ａ）に示すように、平均的な身長の人間がこの玄関ドア２に対面したときに、その人間の顔と対向する位置に取り付けられている。
【００２２】
本実施形態のインターホン１には、コミュニケーション機能とセキュリティ機能とが備えられている。
【００２３】
コミュニケーション機能は、住戸内に設置された図略のインターホン１を介してその居住者とコミュニケーション等を行うことができる機能である。
【００２４】
セキュリティ機能は、該住戸の来訪者が現れたときに、該来訪者の生体情報（本実施形態では、目の虹彩情報）を取得するとともに、この生体情報を用いて、その来訪者がこの住戸の居住者であるか否かを照合し、該住戸の居住者であると判断した場合に、ドアの施錠を解除する機能である。生体情報は、経時的変化のない個々の人間に特有の肉体的な情報であって、個々の人間を識別可能な情報である。
【００２５】
なお、本実施形態のインターホン１は、後者のセキュリティ機能を備えた点に主たる特徴を有するため、このセキュリティ機能を実現する構成を中心に、以下説明する。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、インターホン１は、音声入力部３、音声出力部４、画像表示部５、センサ６及びカメラ７（図１（ｂ）においては、光学系の対物側が示されている）を備える。
【００２７】
音声入力部３は、来訪者の音声を入力したり、周囲の音を集音したりするためのものであり、音声を電気信号に変換するマイクロホン等で構成される。
【００２８】
音声出力部４は、住戸内に設置された図略の送受話器を介して入力された音声等を外部に出力するものであり、電気信号を音に変換するスピーカ等で構成される。
【００２９】
画像表示部５は、カメラ７で撮影された画像等を表示するものであり、例えばＣＲＴディスプレイやＬＣＤディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイなどで構成される。
【００３０】
カメラ７は、後述するように、センサ６により該住戸への来訪者が検出されると、該来訪者の目の虹彩に係る画像を取得すべく、撮影動作を行うものである。
【００３１】
図２は、カメラ７の構成を示す図である。
【００３２】
図２に示すように、カメラ７は、支持部材７１、カメラ７の光軸（監視方向）Ｌを上下方向（以下、チルト方向）に移動させるモータ７２、カメラ７の光軸Ｌを左右方向（以下、パン方向という）に移動させるモータ７３、及び光学系７４を備えて構成されている。
【００３３】
支持部材７１は、光学系７４を支持する球形の部材である。
【００３４】
モータ７２は、支持部材７１を回転軸Ｒ１を中心としてチルト方向に回転駆動するもので、該支持部材７１と一体的にパン方向に回動可能に構成されている。
【００３５】
モータ７３は、支持部材７１を回転軸Ｒ２を中心としてパン方向に回転駆動するもので、図略のインターホン本体に固定されている。
【００３６】
上記の構成において、モータ７３を動作させると、支持部材７１が回転軸Ｒ２の周りに回転し、これによりカメラ７の光軸Ｌがパン方向に移動する。一方、モータ７２を動作させると、カメラ７が回転軸Ｒ１の周りに回転し、これによりカメラ７の光軸Ｌがチルト方向に移動する。
【００３７】
カメラ７には、監視対象領域を撮影するための光学系として、以下に説明する特性を備えた光学系７４（図６参照）が採用されている。
【００３８】
図３（ａ）は、光学系７４の歪曲収差・画角特性を示すグラフであり、横軸は百分率で示す歪曲収差Ｘであり、縦軸は度（°）単位で示す画角θである。図３（ｂ）は、画角・像高特性を示すグラフであり、横軸は画角θであり、縦軸は像高Ｙである。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、光学系７４は、画角θが小さい領域（図３では約５度までの領域）では、歪曲収差Ｘが所定値Ｘｉであり、画角θがその領域を超えると急激に大きくなるという特性を有する。
【００４０】
ここで、歪曲収差Ｘにおける所定値Ｘｉは、光学系７４の中心領域を透過した被写体の光像による画像を人間が見た場合において相似形の歪みのない自然な画像に見える値であり、例えば３％である。勿論、所定値Ｘｉを３％以下の値、例えば約２％や約１％に設定したとしても、人間の見た目では相似形の歪みのない自然な画像に見える。
【００４１】
なお、図３（ａ）は、約５０度の半画角で約−７０％の歪曲収差を有する光学系７４の特性を示している。
【００４２】
この特性により、図３（ｂ）に示すように、光学系７４に結像される光像の高さ（以下、像高という）Ｙは、画角θが小さい領域（図３（ｂ）に示す点線より左側の領域）では、画角θに対して像高Ｙは、略線形であって、画角θの単位変化に対する変化量は大きい。
【００４３】
一方、画角θが大きい領域（図３（ｂ）に示す点線より右側の領域）では、画角θに対して像高Ｙは、非線形であって、画角θの単位変化に対する変化量は、画角θの増大に伴って徐々に小さくなり、像高Ｙは、略一定値となる。
【００４４】
換言すれば、画角θが小さい領域では解像度が高く、画角θが大きい領域では解像度が低くなる。
【００４５】
そして、光学系７４の曲率半径等を適切に設定することで、光学系７４は、大きな像高Ｙが得られる光学系７４の中心領域（「画角θが小さい領域」に相当）と同等のズーム倍率を、この光学系７４の代わりに通常のレンズを用いて得る場合に比して、広い視野を有するとともに、この広い視野を有する光学系７４の周辺領域（「画角θが大きい領域」に相当）と同等の視野を、この光学系７４の代わりに通常のレンズを用いて得る場合に比して、光学系７４の中心領域で被写体の光像を大きく投影する。
【００４６】
この意味で、以下の説明においては、光学系７４の中心領域を望遠領域、周辺領域を広角領域というものとする。
【００４７】
本実施形態では、光学系７４として、望遠領域が３５ｍｍカメラに換算して焦点距離ｆが８０ｍｍ、広角領域が３５ｍｍカメラに換算して焦点距離ｆが１６ｍｍに相当する中心窩レンズと呼ばれるレンズが採用されているが、これに限定されるものではない。
【００４８】
中心窩レンズは、視野における中心領域（望遠領域に相当）で画像を拡大し、その周辺領域（広角領域に相当）で画像を圧縮する機能を有するレンズであり、広い視野、望遠領域での高解像度及び望遠領域でひずみの目立たない自然な画像が得られる等の特徴を有する。
【００４９】
なお、上記にいう通常のレンズとは、像高Ｙ、焦点距離ｆ、画角θの関係が、Ｙ＝ｆ・ｔａｎθで表されるレンズのことをいう。
【００５０】
以上のような特性を有する光学系７４を用いて撮影を行うことにより、撮影画像は、例えば図４に示すように、光学系７４の広角領域に対応する部分が、広い領域の被写体が圧縮されたものとなる一方、光学系７４の望遠領域に対応する部分が、中心部分に位置する被写体がその周辺部分に位置する被写体に比して拡大されたものとなる。
【００５１】
したがって、カメラ７は、撮影領域のうち中心部分を高い解像度で撮影しつつ、広い視野で撮影することができるものである。
【００５２】
本実施形態におけるインターホン１は、この光学系７４の特性を利用した以下の機能を備えている。
【００５３】
すなわち、上述したように、光学系７４の広角領域により、広い視野で撮影することができることを利用して、住戸内の図略のインターホンに備えられる画像表示部に、カメラ７で撮影された画像を表示することによって、インターホン１は、住戸の外部を広く監視することができる。
【００５４】
また、光学系７４の望遠領域においては、被写体の光像が大きく投影され、その結果、解像度の高い画像が得られることから、来訪者の出現を検出すると、該来訪者の目の虹彩を光学系７４の望遠領域で捉えることで、この虹彩を高い解像度で撮影することができる。これにより、この撮影画像と後述する登録画像との照合を高精度に行うことができる。
【００５５】
なお、後述するように、目の虹彩の位置が広角領域で捉えられていたり、目が光学系７４によって捉えられていない場合には、目の虹彩を確実に望遠領域で捉えるため、光学系７４の光軸を移動したり、あるいは、図５に示すように、インターホン１の画像表示部５に、上記望遠領域に対応する領域（以下、高精細エリアという）を表示して、音声や後述する誘導マーカＭの表示により、この高精細エリアへの目の位置決めを誘導するようにしている。
【００５６】
図６は、カメラ７の構成を示すブロック図である。
【００５７】
カメラ７は、光学系７４、撮像素子７０１、信号処理部７０２、Ａ／Ｄ変換部７０３、画像処理部７０４、画像メモリ７０５、駆動部７０６及び制御部７０７を備えて構成されている。
【００５８】
光学系７４は、上述した光学系に相当するものである。
【００５９】
撮像素子７０１は、例えばフォトダイオード等の複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタが１：２：１の比率で配設されてなるＣＣＤカラーエリアセンサである。撮像素子７０１は、光学系７４により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。なお、撮像素子７０１は、モノクロの撮像素子でもよい。
【００６０】
撮像素子７０１は、図略のタイミングジェネレータ等により、撮像素子７０１の露出動作の開始及び終了や、撮像素子７０１における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。
【００６１】
信号処理部７０２は、撮像素子７０１から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部７０２は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路により画像信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路により画像信号のレベル調整を行う。
【００６２】
Ａ／Ｄ変換部７０３は、信号処理部７０２により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、複数のビットからなるデジタルの画像信号（以下、デジタル信号という）にそれぞれ変換するものである。
【００６３】
画像処理部７０４は、Ａ／Ｄ変換部７０３によりＡ／Ｄ変換されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル信号に、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換を行うホワイトバランス、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色のデジタル信号のγ特性を補正するγ補正を行うものである。
【００６４】
画像メモリ７０５は、画像処理部７０４から出力される画像を一時的に記憶するものである。
【００６５】
駆動部７０６は、モータ７２，７３を含んでなり、制御部７０７からの指令により、光学系７４の光軸Ｌをパン方向及びチルト方向に駆動するものである。
【００６６】
制御部７０７は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭからなる記憶部（後述する記憶部７０８０）が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、上述したカメラ７及びカメラ７本体内の各部材の駆動を有機的に制御して、カメラ７の撮影動作を統括的に制御するものである。
【００６７】
制御部７０７は、機能的に、抽出部７０７１、ずれ量算出部７０７２、判定部７０７３、誘導マーカ表示制御部７０７４、誘導音声出力制御部７０７５、駆動制御部７０７６、照合部７０７７、施錠制御部７０７８、再配置処理部７０７９及び記憶部７０８０を備える。
【００６８】
抽出部７０７１は、画像メモリ７０５に記憶された画像のうち、望遠領域によって大きく拡大された部分の画像（以下、高精細画像という）を抽出するものである。
【００６９】
ずれ量算出部７０７２は、抽出部７０７１により抽出された高精細画像に基づき、目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量を算出するものである。
【００７０】
図７は、目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量を算出する方法を説明するための図である。
【００７１】
図７に示すように、例えば、撮像素子７０１が縦横それぞれ７つの画素を有するものとし、この撮像素子７０１の中心に位置する画素を原点とする２次元座標系を設定するものとする。また、各画素は、２次元座標系の格子点上に位置するものとし、撮像素子７０１の中心（原点）は高精細エリアの中心と一致するものとする。
【００７２】
目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量を算出するに際し、撮像素子７０１の各画素には、係数が予め割り付けられている。この係数は、光学系７４の像高特性により決定するものであり、各係数の関係は、原点から各画素までの距離に比例したものとなる。
【００７３】
例えば図７に示すように、原点に位置する画素にはｋ０が割り付けられているとともに、Ｘ座標及びＹ座標がそれぞれ−１から１の範囲に位置する画素であって、上記原点に位置する画素を除く画素にはｋ１が割り付けられている。なお、厳密には、例えば座標（−１，１）に位置する画素は、例えば座標（−１，０）に位置する画素と原点からの距離が異なるが、本実施形態では、これらの距離は近似しているため、同一であるものとみなして同一の係数を割り付けている。
【００７４】
これと同様に、Ｘ座標及びＹ座標がともに−２から２の範囲に位置する画素であって、Ｘ座標及びＹ座標がそれぞれ−１から１の範囲に位置する画素を除く画素にはｋ２が、Ｘ座標及びＹ座標がそれぞれ−３から３の範囲に位置する画素であって、Ｘ座標及びＹ座標がそれぞれ−２から２の範囲に位置する画素を除く画素にはｋ３が割り付けられている。
【００７５】
ずれ量算出部７０７２は、抽出部７０７１により抽出された高精細画像から角膜（黒目）を検出して、その角膜の画像（以下、角膜画像という）を抽出し、角膜画像の重心位置を、角膜画像を構成する画素の座標と該画素に割り付けられた係数とから算出する。
【００７６】
例えば、図７に示すように、斜線部分の画素で角膜が撮像されたものとすると、この角膜画像の重心位置Ｇ（ＸＧ，ＹＧ）は、
2004272706.tif 000003
となる。
【００７７】
したがって、原点の座標をＯ（Ｘ０，Ｙ０）と表すものとすると、目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量（ΔＸ，ΔＹ）は、
ΔＸ＝Ｘ０−ＸＧ      …（３）
ΔＹ＝Ｙ０−ＹＧ      …（４）
となる。
【００７８】
判定部７０７３は、ずれ量算出部７０７２により算出された目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量に基づき、目の虹彩の位置が高精細エリア内に収まっているか否か、及び目の位置が高精細エリア内に収まっていない場合でも、目の位置と高精細エリアとの位置ずれ量が所定の閾値より大きいか否かを判定するものである。
【００７９】
本実施形態では、インターホン１の大型化を抑制するため、光学系７４の光軸の移動許容量をそれほど大きく設けることはできないことから、目の位置と高精細エリアとの位置ずれが比較的大きい場合（位置ずれ量が所定の閾値を超える場合）には、高精細エリアへの目の位置決めを音声及び誘導マーカＭにより誘導する。
【００８０】
このように、高精細エリアへの目の位置決めを音声及び誘導マーカＭにより誘導することにより、来訪者はその位置決めを容易に行うことができる。
【００８１】
そして、例えば図８（ａ）に示すように、目の一部が高精細エリアに収まっている場合など、目の位置と高精細エリアとの位置ずれが比較的小さくなる（位置ずれ量が所定の閾値以下になる）と、図８（ｂ）に示すように、目の虹彩の位置を、相対的に、高精細エリアのうち後述する照合対象の画像を得る領域（照合エリア）に位置決めするため、光学系７４の光軸を移動するようにしている。
【００８２】
誘導マーカ表示制御部７０７４は、目の位置と高精細エリアとの位置ずれ量が比較的大きい場合（位置ずれ量が所定の閾値を超える場合）に、図８（ａ）に示すように、複数の方向を指向する矢印Ａ〜Ｄを、画像表示部５の適所（図８（ａ）では左上）に表示させるとともに、目の位置の移動を指示する方向に対応する矢印の表示形態を、他の矢印の表示形態と異ならせることで、高精細エリアに対する目の位置の位置決めを誘導するものである。なお、図８（ａ）では、矢印Ａを矢印Ｂ〜Ｄと色を違えて点滅させていることを示す。
【００８３】
誘導音声出力制御部７０７５は、目の位置と高精細エリアとの位置ずれ量が比較的大きい場合（位置ずれ量が所定の閾値を超える場合）に、目の位置の移動を指示する方向について、「もう少し右です」、「あごを引いてください」、「その位置で止まってください」などの音声を音声出力部４に出力させることで、高精細エリアに対する目の位置の位置決めを誘導するものである。
【００８４】
駆動制御部７０７６は、図８（ａ）に示すように、目の位置と高精細エリアとの位置ずれ量が比較的小さい場合（位置ずれ量が所定の閾値以下の場合）に、モータ７２，７３の回転駆動を制御して光学系７４の光軸を移動させ、目の虹彩の位置を相対的に照合エリアに導くものである。
【００８５】
照合部７０７７は、目の虹彩の位置が照合エリア内に収まっている場合に、撮影した目の虹彩の画像と、予め記憶部７０８０に記憶された居住者の虹彩の画像（以下、登録画像という）とが一致するか否かを照合するものである。
【００８６】
施錠制御部７０７８は、撮影した目の虹彩の画像と居住者の虹彩の登録画像とが一致したとき、玄関ドア２に備えられるロック機構８（図６参照）に、該玄関ドア２の施錠を解除させるものである。
【００８７】
再配置処理部７０７９は、詳細には説明しないが、画像メモリ７０５に一時的に記憶された画像に生じている歪みを補正すべく、その画像から一部の画素を抽出し、この抽出した画素で１の画像（再配置画像）を生成すべくその抽出画素を配置することにより、歪みのない、もしくは歪みの少ない再配置画像を生成するものである。
【００８８】
なお、再配置画像は、歪みが補正されているため、画像表示部５での画像の視認性は良好となるが、再配置処理を行うようにすると、その分時間を要するため、画像表示部５への撮影画像の表示が遅延することとなり、その結果、目の位置決めに要する時間が増加する。
【００８９】
したがって、本実施形態では、再配置処理を行わないで、歪みのある画像を画像表示部５に表示するか、再配置処理を行って歪みの少ない画像を画像表示部５に表示するかを、図略のスイッチにより切替可能に構成して、居住者がいずれかを選択できるようにしている。
【００９０】
記憶部７０８０は、居住者の目の虹彩に係る画像を予め記憶する虹彩画像記憶部や、画像表示部５に表示する誘導マーカＭの画像を記憶する誘導マーカ画像記憶部、あるいは音声出力部４から出力する音声を記憶する音声記憶部を含むものである。
【００９１】
次に、本実施形態に係るカメラ７を搭載したインターホン１による一連の照合処理について説明する。
【００９２】
図９は、インターホン１の一連の照合処理を示すフローチャートである。
【００９３】
図９に示すように、センサ６により来訪者が検出される（ステップ♯１でＹＥＳ）と、カメラ７により撮影が開始される（ステップ♯２）。
【００９４】
そして、判定部７０７３により、虹彩の位置が高精細エリア内に収まっているか否かが判定され（ステップ♯３）、収まっていない場合（ステップ♯３でＮＯ）には、判定部７０７３により、高精細エリアに対する虹彩の位置の位置ずれ量が上記所定の閾値を超えているか否かが判定される（ステップ♯４）。
【００９５】
その結果、高精細エリアに対する虹彩の位置の位置ずれ量が、上記所定の閾値を超えている場合（ステップ♯４でＹＥＳ）には、誘導音声出力制御部７０７５により、「もう少し右です」などの音声が音声出力部４において出力されるとともに、誘導マーカ表示制御部７０７４により、誘導マーカＭの表示が画像表示部５において行われ、高精細エリアへの目の位置決めが誘導される（ステップ♯５）。
【００９６】
一方、高精細エリアに対する虹彩の位置の位置ずれ量が、上記所定の閾値以下である場合（ステップ♯４でＮＯ）には、駆動制御部７０７６により、目の虹彩の位置が照合エリア内に収まるまで、駆動部に対し光学系７４の光軸方向の移動が指示される（ステップ♯６）。
【００９７】
そして、虹彩の位置が照合エリア内に収まる（ステップ♯３でＹＥＳ）と、照合部７０７７により、撮影画像と記憶部７０８０に記憶された画像（登録画像）との照合が行われる（ステップ♯７）。
【００９８】
その結果、照合部７０７７により、来訪者が該住戸の居住者であると判明された場合（ステップ♯８でＹＥＳ）には、施錠制御部７０７８により、施錠が解除される（ステップ♯９）一方、来訪者が該住戸の居住者でないと判明された場合（ステップ♯８でＮＯ）には、施錠制御部７０７８により、施錠の解除が禁止される（ステップ♯１０）。
【００９９】
このように、光学系７４の望遠領域においては、被写体の光像が撮像素子７０１に大きく投影され、その結果、解像度の高い画像が得られることを用いて、来訪者の出現を検出すると、該来訪者の目の虹彩を光学系７４の望遠領域で捉えてこの虹彩を高い解像度で撮影するようにしたから、この撮影画像と登録画像との照合を高精度に行うことができる。
【０１００】
また、居住者の目の虹彩の画像を照合対象としたので、居住者が自らを証明する手段として、パスワードを設定して記憶したり、あるいはＩＤカードや鍵などを携帯したりする必要がなくなる。
【０１０１】
また、高精細エリアへの目の位置決めを音声及び誘導マーカＭにより誘導するようにしたので、来訪者は、その位置決めを容易に行うことができる。
【０１０２】
また、光学系７４の光軸Ｌをパン方向及びチルト方向に移動できるようにしたので、光学系７４の光軸が固定されている場合に比して、より広範囲の領域を監視することができるとともに、来訪者に、虹彩の位置決め動作の負担をかけることなく、照合対象の位置決めを容易に行うことができる。
【０１０３】
また、外部を監視する機能と、撮影画像と登録画像を照合する機能とを、同一の光学系７４や撮像素子７０１を兼用して実現したので、各機能ごとに光学系７４や撮像素子７０１を備える構成に比べて、インターホン１のコストアップや大型化を防止または抑制することができる。
【０１０４】
また、通常のレンズで、上記望遠領域と同等のズーム倍率を得ようとする場合、ズーム機構等が必要となるが、本実施形態では、上記のような光学系７４を用いたことにより、ズーム機構等が不要となるから、通常のレンズを使用する場合に比して、ズーム機構等が不要となる分、耐久性やサイズの点で有利となる。
【０１０５】
本発明は、上記実施形態に限らず、次の実施形態（１）〜（１１）が採用可能である。
【０１０６】
（１）上記実施形態では、照合の対象を、人間の目の虹彩としたが、これに限らず、例えば図１０に示すように、指紋や網膜などの他の生体情報でもよいし、この生体情報に限らず、筆跡や、すでに所有している例えば運転免許証やクレジットカード等でもよく、要は、固有の情報を有するものであれば照合の対象とすることができる。
【０１０７】
（２）目の位置の位置決めを誘導する音声だけでなく、「今、照合しています」とか「居住者であることを確認しました」などのインターホン１の動作を報知する音声を出力するようにしてもよい。
【０１０８】
（３）上記実施形態では、高精細エリアに対する目の位置決めの誘導を誘導マーカＭと音声との両方で行うようにしたが、いずれか一方のみで誘導を行うようにしてもよいし、光学系７４の光軸の移動許容量を比較的大きく設定できる場合には、音声や誘導マーカＭによる誘導を行わないで、照合エリアに対する相対的な目の位置決めを、光学系７４の光軸の移動のみで行うようにしてもよい。
【０１０９】
（４）本発明は、パーソナルコンピュータの周辺機器としてのＰＣカメラにも適用可能である。
【０１１０】
すなわち、例えば１台のパーソナルコンピュータが複数の使用者に使用される場合に、各使用者のプライバシーを保護するため、上記のような光学系７４や照合機能を備えるＰＣカメラを構成するとともに、該ＰＣカメラにより撮影した画像をパーソナルコンピュータのモニタに表示するようにする。
【０１１１】
そして、いずれかの使用者がパーソナルコンピュータを使用する際には、生体情報等をＰＣカメラで撮影し、その撮影画像の照合を行って、登録されたいずれかの使用者であると判別した場合に、パーソナルコンピュータが、各使用者のユーザ環境で動作するように構成することができる。
【０１１２】
なお、この場合、上述した再配置処理を含む各種の画像処理や照合処理等を実行するための機能を、必ずしもＰＣカメラに搭載する必要はなく、パーソナルコンピュータに搭載するようにしてもよい。
【０１１３】
（５）上記実施形態では、撮影画像と照合する対象の登録画像については、カメラ７に備えられた記憶部７０８０に記憶するようにしたが、これに限らず、カメラ７が通信ネットワークを介して所定のコンピュータと接続されている場合には、そのコンピュータのデータベースに記憶するようにしてもよい。
【０１１４】
（６）上記実施形態では、画像メモリ７０５に記録された画像または再配置画像を画像表示部５に表示するようにしているが、これに限らず、抽出部７０７１により抽出した高精細画像を、画像表示部５の表示サイズまで拡大する処理（デジタルズーム）を行って、該画像を画像表示部５に表示するようにしてもよい。
【０１１５】
（７）上記実施形態では、光学系７４の光軸Ｌをパン方向とチルト方向に移動できるようにしたが、次のように構成しても、カメラ７によって照合エリアに対する目の位置の位置決めを行うことができる。
【０１１６】
例えば、図１１に示すように、互いに直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）に沿って配設されたＸ軸ステージ１０１及びＹ軸ステージ１０２を備え、光学系７４の光軸をこれらのステージ１０１，１０２に対して垂直な方向に固定した状態で、光学系７４’及び支持部材７１’をＸ軸ステージ１０１に取り付けるとともに、このＸ軸ステージ１０１をＹ軸ステージ１０２にＸ軸方向に移動可能に取り付ける。
【０１１７】
また、Ｘ軸ステージ１０１をＸ方向に駆動するＸ軸駆動モータ１０３と、Ｙ軸ステージ１０２をＹ方向に駆動するＹ軸駆動モータ１０４とを備える。
【０１１８】
そして、Ｘ軸駆動モータ１０３によりＸ軸ステージ１０１をＸ方向に、Ｙ軸駆動モータ１０４によりＹ軸ステージ１０２をＹ方向にそれぞれ駆動することにより、光学系７４’の光軸を、Ｘ方向及びＹ方向に平行移動させるようにしてもよい。
【０１１９】
（８）図１２に示すように、変形形態（７）で述べたＸ・Ｙ軸駆動機構と上記実施形態におけるパン・チルト駆動機構とを組み合わせてもよい。
【０１２０】
図１２に示すように、図１１に示したＸ・Ｙ駆動機構と同様、互いに直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）に沿って配設されたＸ軸ステージ１０５及びＹ軸ステージ１０６を備え、図２に示したカメラ７をＸ軸ステージ１０５に取り付けるとともに、このＸ軸ステージ１０５をＹ軸ステージ１０６に取り付ける。
【０１２１】
また、Ｘ軸ステージ１０５をＸ方向に駆動するＸ軸駆動モータ１０７と、Ｙ軸ステージ１０６をＹ方向に駆動するＹ軸駆動モータ１０８とを備える。
【０１２２】
そして、Ｘ軸駆動モータ１０７によりＸ軸ステージ１０５をＸ方向に、Ｙ軸駆動モータ１０８によりＹ軸ステージ１０６をＹ軸方向にそれぞれ駆動することにより、光学系７４’の光軸を、Ｘ方向及びＹ方向に平行移動させるとともに、モータ７３’により支持部材７１’を回転軸Ｒ２’の周りに、モータ７２’により支持部材７１’を回転軸Ｒ１’の周りにそれぞれ回転駆動することにより、光学系７４’の光軸Ｌを、パン方向及びチルト方向に移動させるようにしてもよい。
【０１２３】
この場合、Ｘ・Ｙ軸駆動機構及び上記実施形態のパン・チルト駆動機構のいずれか一方のみを搭載している構成に比して、照合エリアに対する相対的な目の位置決めの自由度が大きく、より最適なアングルで照合対象を撮影することができる。その結果、登録画像と撮影画像との照合処理の負荷を軽減することが可能となる。
【０１２４】
（９）図１３に示すように、照合対象の画像をできるだけ正確に取得するために、カメラ７にあるいはカメラ７を搭載する装置に、照合対象を照明する１又は複数の照明装置１０９を備えるとよい。
【０１２５】
特に、光学系７４’の位置に対して略対称な位置に複数の照明装置１０９を備えると、照合対象の凹凸による陰影が、登録画像との照合に影響を与えるのを防止又は抑制することができる。
【０１２６】
（１０）照合対象の３次元形状の情報を取得するために、光軸Ｌ１，Ｌ２が交差する状態でそれぞれ固定された複数の光学系７４’及び支持部材７１’（図１４では２組の光学系７４’  及び支持部材７１’）を搭載したカメラを構成してもよい。
【０１２７】
この場合、照合対象の３次元形状の情報を取得できるため、虹彩や指紋だけに限らず、１つの光学系７４’では困難な、例えば目・鼻・口などの位置関係に基づいて顔の照合を行うことができる。
【０１２８】
また、この構成に対し、各光学系７４’に、図１５に示すように、モータ７２’，７３’を含むパン・チルト駆動機構を備え、各光学系７４の光軸Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ移動させ、光軸の交差角（輻輳角）を制御できるようにしてもよい。
【０１２９】
この場合、光学系７４’の光軸が固定された上記の構成に比して、撮影可能な照合対象の領域が広くなる。
【０１３０】
一方、光学系７４’の光軸が固定された上記の構成は、輻輳角を制御できる構成に比して、該輻輳角を制御する制御装置等が不要であるとともに、光学系７４’を駆動するモータ７２’，７３’を含む稼動部を有しないため、耐久性、コスト及びサイズの点で有利となる。
【０１３１】
（１１）カメラ７が、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、あるいはＤＶＤ−Ｒなどの外部の記録媒体との間でデータの読み書きを行う図略の装置を備えている場合には、この装置を用いて、カメラ７を、抽出部７０７１、ずれ量算出部７０７２、判定部７０７３、誘導マーカ表示制御部７０７４、誘導音声出力制御部７０７５、駆動制御部７０７６、照合部７０７７、施錠制御部７０７８及び再配置処理部７０７９として機能させるためのプログラムを記録した記録媒体から該プログラムをインストールするようにし、カメラ７はこのプログラムをインストールすることで、機能的に抽出部７０７１等を備えるように構成してもよい。
【０１３２】
なお、上述した本発明の実施形態には、特許請求の範囲に記載した発明以外にも、以下の付記１，２に示す発明を含む。
【０１３３】
［付記１］  前記抽出画像から得られる照合対象の固有情報と照合する固有情報を予め記憶する記憶部を備えることを特徴とする特許請求の範囲請求項１に記載のカメラ。
【０１３４】
この発明によれば、抽出画像から得られる照合対象の固有情報と照合する固有情報を予め記憶する記憶部を備えたので、この記憶部を他の機器を備える場合に比して、照合を行うシステムをコンパクト化することができる。
【０１３５】
［付記２］  照合対象の固有情報を予め記憶する記憶部を備えたコンピュータと、
中心領域に対してその周辺領域が大きな歪曲収差を有する光学系と、前記光学系により投影された照合対象の光像を光電変換する撮像部と、前記撮像部の出力信号に係る画像から、前記中心領域により投影されてなる画像を抽出し、この抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報と、前記コンピュータの記憶部に記憶された固有情報とを照合する照合部とを有するカメラとが通信ネットワークを介して接続されてなる照合システム。
【０１３６】
この発明によれば、光学系は、中心領域に対してその周辺領域が大きな歪曲収差を有するため、この光学系により投影された光像は、中心領域により投影された被写体の光像が、周辺領域により投影された被写体の光像に比して拡大されたものとなり、撮像部の出力信号に係る画像は、周辺側に位置する被写体に比して中心側に位置する被写体が大きく写った画像となる。
【０１３７】
したがって、照合対象の光像を中心領域で撮像部に投影することにより、撮像部の出力信号に係る画像は、照合対象が大きく写った画像となり、すなわち、該照合対象が高い解像度で撮像され、この撮像部の出力信号に係る画像から、高い解像度で撮像された照合対象の画像が抽出される。
【０１３８】
一方、カメラと通信ネットワークを介して通信可能に接続されたコンピュータが備えられており、このコンピュータに、照合対象の固有情報が予め記憶されている。そして、コンピュータに予め記憶されている固有情報と、抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報とが照合される。
【０１３９】
これにより、照合対象の固有情報とコンピュータに予め記憶されされている固有情報との照合を高精度に行うことのできる監視システムを構築することができる。
【０１４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、照合対象の光像を中心領域で撮像部に投影するようにしたので、該照合対象が高い解像度で撮像され、撮像部の出力信号に係る画像から、高い解像度で撮像された照合対象の画像を抽出し、この抽出画像から得られる前記照合対象の固有情報と予め所定の記憶部に記憶された固有情報とを照合するようにしたので、予め所定の記憶部に記憶されている固有情報との照合を高精度に行うことができる。
【０１４１】
請求項２に記載の発明によれば、照合対象の光像が前記中心領域で前記撮像部に投影されるように、前記照合対象の位置決めを誘導するようにしたので、照合対象の所有者は、該照合対象の位置決めを容易に行うことができる。
【０１４２】
請求項３に記載の発明によれば、照合対象の光像が光学系の中心領域で撮像部に投影されるように、前記光学系の光軸を移動させるようにしたので、照合対象の所有者に、照合対象の位置決め動作の負担をかけることなく、照合対象の位置決めを容易に行うことができる。
【０１４３】
請求項４に記載の発明によれば、光学系を複数備え、各光学系の光軸が交差するように構成したので、各光学系を用いて生成された画像から、照合対象の３次元形状の情報を得ることができ、その結果、照合対象において３次元的に離間する複数の特徴点の位置関係に基づいて、照合対象の照合を行うことができる。
【０１４４】
請求項５に記載の発明によれば、照合対象を照明するようにしたので、照合対象の画像をより精度の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラを搭載したインターホンの一実施形態の概観図である。
【図２】カメラの構成を示す図である。
【図３】光学系の特性を示す図である。
【図４】カメラで撮影を行って得られた画像の一例を示す図である。
【図５】インターホンの画像表示部の表示画面の一例を示す図である。
【図６】カメラの制御ブロック図である。
【図７】目の虹彩の位置と高精細エリアとの位置ずれ量を算出する方法を説明するための図である。
【図８】照合エリアへの虹彩の位置決めを説明するための図である。
【図９】インターホンの一連の照合処理を示すフローチャートである。
【図１０】インターホンの画像表示部の表示画面の他の例を示す図である。
【図１１】本発明に係るカメラの他の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明に係るカメラの他の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明に係るカメラの他の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明に係るカメラの他の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明に係るカメラの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１    インターホン
３    音声入力部
４    音声出力部
５    画像表示部
６    センサ
７    カメラ
７２，７３  モータ
７４  光学系
７０６  駆動部
７０７  制御部
７０７１  抽出部
７０７２  ずれ量算出部
７０７３  判定部
７０７４  誘導マーカ表示制御部
７０７５  誘導音声出力制御部
７０７６  駆動制御部
７０７７  照合部
７０７８  施錠制御部
７０７９  再配置処理部
７０８０  記憶部
【図１】
2004272706.tif 000004
【図２】
2004272706.tif 000005
【図３】
2004272706.tif 000006
【図４】
2004272706.tif 000007
【図５】
2004272706.tif 000008
【図６】
2004272706.tif 000009
【図７】
2004272706.tif 000010
【図８】
2004272706.tif 000011
【図９】
2004272706.tif 000012
【図１０】
2004272706.tif 000013
【図１１】
2004272706.tif 000014
【図１２】
2004272706.tif 000015
【図１３】
2004272706.tif 000016
【図１４】
2004272706.tif 000017
【図１５】
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