(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で、かつ、被認証者を煩わせることなく、迅速に虹彩認証のための虹彩像を撮像できる虹彩撮像カメラを提供する。  【解決手段】  虹彩撮像カメラ１０の撮像光学系１１は、被写体である虹彩が位置する領域に共通光軸を有する共に、共通光軸から分岐した第１および第２の分岐光軸を有している。そして、撮像光学系１１は、第１および第２の分岐光軸のそれぞれを通る第１および第２の分岐光路ごとに共通軸上で互いにずれた複数の合焦範囲を有している。撮像素子１２および画像処理部１３によって、第１および第２の分岐光路を通って結像された虹彩像の画像データが生成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
虹彩が位置する領域に共通光軸を有する共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、複数の分岐光路ごとに前記共通光軸上で互いに異なる複数の合焦範囲を有する撮像光学手段と、
前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する撮像手段と、
を備えたことを特徴とする虹彩撮像カメラ。
【請求項２】
前記撮像光学手段は、前記複数の合焦範囲が隣接し、前記複数の合焦範囲の全領域に虹彩が位置するときに虹彩認証に適した大きさの虹彩像が得られるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項３】
前記撮像光学手段は、前記複数の分岐光軸が合流する分岐光軸合流部を有し、
前記撮像手段は、前記分岐光軸合流部に、前記複数の分岐光路を通って結像された虹彩像の画像データを撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項１または２に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項４】
前記複数の分岐光路を選択的に遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項５】
反射面の向きを変更可能に保持され、前記反射面の向きを変更することにより、前記複数の分岐光路のいずれかによって虹彩像を結像させるミラーを備えたことを特徴とする請求項３に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記複数の分岐光軸上に配置され、前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する複数の撮像素子を有することを特徴とする請求項１または２に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項７】
前記撮像手段は、前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する撮像素子を有し、
前記撮像光学手段は、前記複数の虹彩像が前記撮像素子の異なる領域に投影されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の虹彩撮像カメラ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の虹彩撮像カメラと、
前記虹彩像の画像データを用いて、虹彩の認証を行う虹彩認証手段と、
を備えたことを特徴とする虹彩認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虹彩の認証を行うために人の虹彩像を撮像する虹彩撮像カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
虹彩認証システムは、虹彩撮像カメラにて人の虹彩を撮像して虹彩像の画像データを生成し、虹彩像の画像データを用いてその虹彩像が予め登録された者の虹彩像と一致するか否かを判断することにより、虹彩の認証を行うシステムである。
【０００３】
虹彩認証システムは、例えば入退室管理システムに用いられる。入退室管理システムでは、ドアの付近に虹彩撮像カメラが設置され、被認証者は、入退室の際に、虹彩撮像カメラに虹彩を撮像させる。入退室管理システムは、虹彩を撮像して得られた画像データから虹彩部分を抽出し、その虹彩像と予め記憶されている登録者の虹彩像とを照合することにより認証を行う。被認証者が登録者として認証されると、入退室管理システムは、ドアの鍵を解錠または施錠する。
【０００４】
虹彩認証システムに用いられるカメラとして、オートフォーカス機能およびオートズーム機能を備えた虹彩撮像カメラが知られている。この虹彩撮像カメラは、ズームレンズおよびフォーカスレンズを含むレンズ群とそのレンズ群の配置を変更するレンズ駆動機構を備えている。そして、制御回路によってレンズ駆動機構を駆動することにより、被認証者の虹彩に焦点が合い、かつ、虹彩部分の像が所定の大きさになるように、被認証者の虹彩を撮像する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来の虹彩撮像カメラは、上記のように、オートフォーカス機能およびオートズーム機能を備え、虹彩にピントが合っており、かつ、虹彩部分の像が所定の大きさとなっている虹彩像を撮像するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−９４８６５号公報（第３−４頁、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のオートフォーカス機能およびオートズーム機能を備えた虹彩撮像カメラでは、ズームレンズ、レンズ駆動機構およびそれを制御する制御回路が必要であり、機構および回路が複雑になるという問題があった。また、オートフォーカス機能による焦点合わせおよびオートズーム機能による虹彩像の大きさの調整に時間を要し、迅速に虹彩像が撮像できないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであって、機構および回路を複雑とすることなく、迅速に虹彩認証のためのピントの合った虹彩像を撮像できる虹彩撮像カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の虹彩撮像カメラは、虹彩が位置する領域に共通光軸を有する共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、複数の分岐光路ごとに前記共通光軸上で互いに異なる複数の合焦範囲を有する撮像光学手段と、前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する撮像手段とを備えている。
【００１０】
この構成により、撮像光学手段が共通光軸上で互いに異なる合焦範囲を有しており、複数の合焦範囲のいずれかに虹彩が位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートズーム機能やオートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、迅速に虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が得られる虹彩撮像カメラを提供できる。
【００１１】
また、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記撮像光学手段は、前記複数の合焦範囲が隣接し、前記複数の合焦範囲の全領域に虹彩が位置するときに虹彩認証に適した大きさの虹彩像が得られるように構成されている。
【００１２】
この構成により、複数の合焦範囲が隣接しており、複数の合焦範囲の全領域に虹彩が位置するときに虹彩認証に適した大きさの虹彩像が得られるように撮像光学手段が構成されているので、複数の合焦範囲の全領域で、ピントが合っており、かつ、虹彩認証に適した大きさの虹彩像が迅速に得られる。なお、複数の合焦範囲が隣接する場合には、複数の合焦範囲が重なり部分を持ってずれている場合、連続する場合、僅かな隙間を持って離れている場合が含まれる。
【００１３】
また、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記撮像光学手段は、前記複数の分岐光軸が合流する分岐光軸合流部を有し、前記撮像手段は、前記分岐光軸合流部に、前記複数の分岐光路を通って結像された虹彩像の画像データを撮像する撮像素子を有している。
【００１４】
この構成により、複数の分岐光軸が撮像素子の手前で合流するので、複数の分岐光路ごとに撮像素子を設ける必要がなくなる。
【００１５】
また、本発明の虹彩撮像カメラは、前記複数の分岐光路を選択的に遮断する遮断手段を備えている。
【００１６】
この構成により、遮断手段が複数の分岐光路を選択的に遮断するので、遮断手段により遮断された分岐光路以外の分岐光路によって虹彩像が結像されて、撮像手段にて虹彩像の画像データが撮像される。
【００１７】
また、本発明の虹彩撮像カメラは、反射面の向きを変更可能に保持され、前記反射面の向きを変更することにより、前記複数の分岐光路のいずれかによって虹彩像を結像させるミラーを備えている。
【００１８】
この構成により、ミラーの反射面の向きが変更されることにより、いずれかの分岐光路によって虹彩像が結像されるので、複数の分岐光路のいずれかを選択的に用いて虹彩像を結像できる。
【００１９】
また、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記撮像手段は、前記複数の分岐光軸上に配置され、前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する複数の撮像素子を有している。
【００２０】
この構成により、複数の分岐光軸上にそれぞれ撮像素子が設けられているので、撮像素子ごとに分岐光路を通って結像された虹彩像の画像データを得られる。
【００２１】
また、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記撮像手段は、前記複数の分岐光路を通って結像された複数の虹彩像の画像データを撮像する撮像素子を有し、前記撮像光学手段は、前記複数の虹彩像が前記撮像素子の異なる領域に投影されるように構成されている。
【００２２】
この構成により、１つの画像データ中の領域に複数の分岐光路の各々を通って結像された虹彩像が含まれるので、この画像データのいずれかの領域からピントの合った虹彩像を得られる。
【００２３】
さらに、本発明の虹彩認証システムは、上記の虹彩撮像カメラと、前記虹彩像の画像データを用いて、虹彩の認証を行う虹彩認証手段とを備えている。
【００２４】
この構成により、ピントの合った鮮明な虹彩像の画像データを迅速に得ることができ、虹彩認証手段による虹彩の認証をより正確に行える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、撮像光学手段が共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、被写体である虹彩が複数の合焦範囲のいずれかに位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートズーム機能やオートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が迅速に得られる虹彩撮像カメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の虹彩撮像カメラおよびそれを備えた虹彩認証システムについて、図面を用いて説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の虹彩認証システムを図１に示す。図１において、虹彩認証システム１は、虹彩撮像カメラ１０および虹彩認証装置６０を備えている。虹彩撮像カメラ１０は、撮像光学系１１、撮像素子１２、画像処理部１３、遮蔽板１４、１５および切替部１６を備えている。撮像光学系１１は、２つのハーフミラー１１１、１１２、２つのミラー１１３、１１４およびレンズ群１１５からなる。レンズ群１１５は、各レンズが固定された単焦点のレンズ群である。レンズ郡１１５は、深さＬの合焦範囲を持っている。
【００２８】
ハーフミラー１１１、１１２は、レンズ群１１５の光軸の延長上に配置されている。ハーフミラー１１１は、被写体側からの入射光の一部を下方に反射させる向きに保持されており、ハーフミラー１１２は、下方からの入射光の一部をレンズ群１１５の方向に反射させる向きに保持されている。
【００２９】
ミラー１１３は、ハーフミラー１１１からの反射光が入射する位置、すなわちハーフミラー１１１の下方に配置され、ハーフミラー１１１からの反射光をレンズ群１１５の光軸と平行な方向に反射する向きに保持されている。ミラー１１４は、ハーフミラー１１１およびミラー１１３を反射した光が入射する位置、すなわち、ミラー１１３と同じ高さの位置に配置され、ミラー１１３からの反射光を上方に反射させる向きに保持されている。
【００３０】
上記の構成により、撮像光学系１１では、ハーフミラー１１１、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５によって第１の分岐光学系が構成されており、ハーフミラー１１１、ミラー１１３、ミラー１１４、ハーフミラー１１２およびレンズ群１１５によって第２の分岐光学系が構成されている。以下では、第１および第２の分岐光学系の光軸を第１および第２の分岐光軸という。撮像光学系１１は、被写体が存在する領域、すなわち虹彩撮像カメラ１の外部で共通光軸を有しており、この共通光軸は、分岐点であるハーフミラー１１１で第１および第２の分岐光軸に分岐している。そして、第１および第２の分岐光軸は合流点(分岐光軸合流部）であるハーフミラー１１２で合流している。以下では、第１および第２の分岐光軸に沿う光路を第１および第２の分岐光路という。
【００３１】
第１の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー１１１およびハーフミラー１１２を透過して、レンズ群１１５に入射するという第１の分岐光路を通って撮像素子１２の撮像面で結像するように構成されている。また、第２の分岐光学系は、共通光軸上に位置する虹彩からの光が、ハーフミラー１１１、ミラー１１３、ミラー１１４、ハーフミラー１１２を順に反射して、レンズ群１１５に入射するという第２の分岐光路を通って撮像素子１２の撮像面で結像するように構成されている。
【００３２】
このように、第１の分岐光路と第２の分岐光路とは、その長さが異なっているので、被写体である虹彩からの光が第１の分岐光路を通る場合の合焦範囲７と、虹彩からの光が第２の分岐光路を通る場合の合焦範囲８とは、共通光軸上で互いにずれている。
【００３３】
図２は、合焦範囲のずれの量を説明する図である。ハーフミラー１１１からハーフミラー１１２までの距離をＬ１とし、ハーフミラー１１１からミラー１１３までの距離をＬ２、ミラー１１３からミラー１１４までの距離をＬ３、ミラー１１４からハーフミラー１１２までの距離をＬ４とすると、第１の分岐光路と第２の分岐光路との光路長の差分Ｌｄは、
Ｌｄ＝（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）−Ｌ１
となる。そして、この差分Ｌｄが、第１の分岐光路の合焦範囲７および第２の分岐光路の合焦範囲８の共通光軸上でのずれ量となる。
【００３４】
本実施の形態では、光路長の差分Ｌｄが合焦範囲の深さＬよりも小さくなるように第１および第２の分岐光学系が構成されている。したがって、両合焦範囲は（Ｌ−Ｌｄ）だけ互いに重なっている。これにより、第１の分岐光路の合焦範囲７と第２の分岐光路の合焦範囲８とを合わせた拡大合焦範囲９の深さＬ０は、
Ｌ０＝Ｌ＋Ｌｄ＝Ｌ＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ１
となる。したがって、被写体である虹彩がこの深さＬ０の拡大合焦範囲９内にあれば、少なくとも一方の光路によって焦点の合った虹彩像が撮像素子１２の撮像面で結像される。
【００３５】
また、本実施の形態では、合焦範囲の深さＬは、その範囲内にある虹彩の像が虹彩認証に適した所定の大きさになるように設定されている。
【００３６】
図３は、レンズ群１１５にて結像された虹彩像の像倍率（画像サイズ）を説明する図である。図３（ａ）に示されるように、Ｌ５、Ｌ６、ａ１、ａ２、ｂ１およびｂ２を以下のように定義する。
Ｌ５：撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の中心までの撮像距離
Ｌ６：撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の中心までの撮像距離
ａ１：撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の最遠端までの撮像距離
ａ２：撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の最遠端までの撮像距離
ｂ１：撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の最近端までの撮像距離
ｂ２：撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の最近端までの撮像距離
【００３７】
被写体である虹彩が撮像面からａ１の撮像距離にあるときに、第１の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさをＡとすると（図３（ｂ）参照）、虹彩が撮像面からＬ５の撮像距離にあるときに、第１の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさは、Ａ×（ａ１／Ｌ５）となり、虹彩が撮像面からｂ１の撮像距離にあるときに、第１の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさＢ（図３（ｃ）参照）は、Ｂ＝Ａ×（ａ１／ｂ１）となる。
【００３８】
このように、第１の分岐光路の合焦範囲７の最遠端にある虹彩の虹彩像の大きさを基準とすると、虹彩像の大きさは、第１の分岐光学系の合焦範囲７内で、基準の大きさの１倍からａ１／ｂ１倍までの範囲をとる。この虹彩像の大きさが、後述する認証処理に適した大きさになるように、ａ１およびｂ１が設定される。これらの値は、レンズ群１１５の設計にて設定される。
【００３９】
本実施の形態では、第１の分岐光路および第２の分岐光路中にレンズを含まないため、撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の中心までの撮像距離Ｌ５と撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の中心までの撮像距離Ｌ６、撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の最遠端までの撮像距離ａ１と撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の最遠端までの撮像距離ａ２および撮像面から第１の分岐光路の合焦範囲７の最近端までの撮像距離ｂ１と撮像面から第２の分岐光路の合焦範囲８の最近端までの撮像距離ｂ２は、それぞれ等しい。すなわち、Ｌ５＝Ｌ６、ａ１＝ａ２、ｂ１＝ｂ２である。
【００４０】
したがって、第１の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさをＡとすると（図３（ｂ）参照）、虹彩が撮像面からａ２の撮像距離にあるときに、第２の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさはＡとなり、虹彩が撮像面からＬ６の撮像距離にあるときに、第２の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさは、Ａ×（ａ２／Ｌ６）＝Ａ×（ａ１／Ｌ５）となり、虹彩が撮像面からｂ２の撮像距離にあるときに、第２の分岐光路を通って撮像面で結像する虹彩像の大きさは、Ａ×（ａ２／ｂ２）＝Ａ×（ａ１／ｂ１）＝Ｂとなる。
【００４１】
したがって、レンズ群１１５の設計にて、第１の分岐光路の合焦範囲についてＡおよびＢの大きさが虹彩認証に適した大きさになるように、ａ１およびｂ１を設定すれば、虹彩が第２の分岐光路の合焦範囲にあるときも、虹彩からの光を第２の分岐光路を通して結像することにより虹彩認証に適した大きさの虹彩像を得ることができる。
【００４２】
図１に戻って、遮蔽板１４は、第１の分岐光軸上に配置されており、遮蔽板１５は、第２の分岐光軸上に配置されている。遮蔽板１４および１５は、図示しない駆動機構によって駆動され、分岐光路を遮断する位置（遮断位置）および分岐光路を遮断しない位置（退避位置）の間を移動する。切替部１６は、後述する虹彩認証装置６０の切替制御部６４からの切替制御信号に基づいて、遮蔽板１４および１５の移動を制御する機能を有している。切替部１６は、遮蔽板１４および１５の一方が遮断位置にある場合に、他方が退避位置になるように、すなわち、一方の遮蔽板のみが分岐光路を遮断するように、両遮蔽板の移動を制御する。
【００４３】
撮像素子１２は、レンズ群１１５によって結像された虹彩像を電気信号に変換する固体撮像素子からなる。画像処理部１３は、撮像素子１２から出力される電気信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を行い、虹彩像の画像データを生成する機能を有している。
【００４４】
虹彩認証システム１の虹彩認証装置６０は、画像キャプチャ部６１、虹彩認証処理部６２、虹彩データベース６３、認証結果出力部６４および切替制御部６５を備えている。画像キャプチャ部６１は、虹彩撮像カメラ１０にて生成された虹彩像の画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込み、虹彩認証処理部６２に出力する機能を有している。虹彩データベース６３には、登録者の虹彩像の画像データが格納されている。
【００４５】
虹彩認証処理部６２は、画像キャプチャ部６１より出力された虹彩認証用の画像データに含まれる虹彩部分を抽出して、虹彩データベース６３に格納されている虹彩画像と照合することにより虹彩の認証を行い、認証結果を認証結果出力部６４に出力する機能を有している。認証結果出力部６４は、認証結果に基づいて、認証結果信号（認証成功信号または認証不成功信号）を出力する。この認証結果信号は、虹彩認証システム１が例えば入退室管理システムに用いられる場合には、ドアの鍵を解錠または施錠する制御信号となる。また、虹彩認証装置６０にモニタ等の報知装置をつけて、被認証者に認証結果を通知する場合には、認証結果信号は認証結果の報知信号として用いられる。
【００４６】
虹彩認証処理部６２は、また、認証結果が認証不成功であった場合には、その結果を切替制御部６５に出力する機能を有している。切替制御部６５は、虹彩認証処理部６２より虹彩部分の認証不成功の結果を受けると、虹彩撮像カメラ１０の切替部１６に対して、光路を切り替えるための切替制御信号を出力する機能を有している。
【００４７】
以上のように構成された虹彩認証システム１について、図４を用いてその動作を説明する。まず、切替部１６により遮蔽板１４および１５を移動させて、遮蔽板１４を退避位置に設定し、遮蔽板１５を遮断位置に設定する（ステップＳ４１）。この状態では、被写体である虹彩からの光は、ハーフミラー１１１を透過し、さらに、ハーフミラー１１２も透過して、レンズ群１１５に入射し、虹彩像が結像されて撮像素子１２の撮像面に投影される。すなわち、虹彩像は、第１の分岐光路を通って結像される。そして、ハーフミラー１１１にて反射した光は、ミラー１１３、１１４を順に反射して、遮蔽板１５にて遮られて、ハーフミラー１１２には達しない。第１の分岐光路を通って結像された虹彩像は、撮像素子１２にて電気信号に変換され、画像処理部１３にて虹彩像の画像データが生成される。
【００４８】
次に、虹彩認証装置６０の画像キャプチャ部６１は、画像処理部１３にて生成された画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込んで、虹彩認証処理部６２に出力する（ステップＳ４２）。虹彩認証処理部６２は、画像キャプチャ部６１より出力された画像データの中から虹彩部分を抽出して、虹彩データベース６３に格納されている虹彩画像との照合を行うことにより、認証を行う（ステップＳ４３）。ここで、虹彩が第１の分岐光路の合焦範囲７内にあり、かつ、その虹彩が虹彩データベース６３に登録されていれば、認証が成功する。認証が成功すると（ステップＳ４３でＹＥＳ）、虹彩認証処理部６２は、その認証結果を認証結果出力部６４に出力する。認証結果出力部６４は、認証成功の結果を受けて、認証成功信号を出力し（ステップＳ４４）、処理が終了する。
【００４９】
一方、認証が不成功であった場合には（ステップＳ４３でＮＯ）、虹彩認証処理部６２は、認証不成功の結果を切替制御部６５に出力する。切替制御部６５は、虹彩撮像カメラ１０の切替部１６に切替制御信号を出力する。そして、切替部１６により遮蔽板１４および１５を移動させて、遮蔽板１４を遮断位置に設定し、遮蔽板１５を退避位置に設定する（ステップＳ４５）。この状態では、虹彩からの光は第２の分岐光路を通り、撮像素子１２に虹彩像が結像される。すなわち、虹彩からの光は、ハーフミラー１１１、ミラー１１３、ミラー１１４およびミラー１１２を順に反射して、レンズ群１１５に入射し、虹彩像が撮像素子１２の撮像面上に投影される。そして、撮像素子１２は、この虹彩像を光電変換し、画像処理部１３にて画像データが生成される。画像キャプチャ部６１は、この画像データを取り込んで虹彩認証処理部６２に出力する（ステップＳ４６）。
【００５０】
虹彩認証処理部６２は、ステップＳ４３と同様にして認証処理を行う（ステップＳ４７）。この認証処理では、虹彩が第２の分岐光路の合焦範囲８内にあり、かつ、その虹彩が虹彩データベース６３に登録されていれば、認証が成功する。認証が成功すると（ステップＳ４７でＹＥＳ）、その認証結果を認証結果出力部６４に出力する。そして、認証結果出力部６４が認証成功信号を出力して（ステップＳ４４）、処理が終了する。
【００５１】
第２の分岐光路を通って結像された虹彩像による認証も不成功となると（ステップＳ４７でＮＯ）、処理の開始から所定の制限時間が経過したかを判断する（ステップＳ４８）。そして、制限時間を未だ経過していない場合には（ステップＳ４８でＮＯ）、再度、第１の分岐光学系を用いて虹彩像を撮像するために、ステップＳ４１に戻って上記の処理を繰り返す。認証が成功しないまま制限時間を経過した場合には（ステップＳ４８でＹＥＳ）、認証処理部６２は、認証不成功の結果を認証結果出力部６４に出力する。そして、認証結果出力部６４が、認証不成功信号を出力して（ステップＳ４９）、処理が終了する。
【００５２】
なお、上記の処理で、画像キャプチャ部６１がステップＳ４２およびステップＳ４６で画像処理部１３から複数の画像データを取り込み、虹彩認証処理部６２がステップＳ４３およびステップＳ４７で複数の画像データについて認証処理を行ってもよい。この場合、いずれかの画像データで認証が成功すれば、ステップＳ４４に移行して、認証結果出力部６４より認証成功信号が出力される。
【００５３】
このような本発明の第１の実施の形態の虹彩認証システム１によれば、虹彩撮像カメラ１０の撮像光学系１１にて第１および第２の分岐光学系が構成され、それぞれの光路ごとに共通光軸での合焦範囲がずれているので、被認証者の虹彩が第１および第２の分岐光学系のいずれかの合焦範囲に入っていればピントの合った鮮明な虹彩像を得ることができる。これにより、被認証者にとっては、ピントの合った虹彩像を撮像できる範囲が広がり、被認証者を煩わすことなく、迅速な認証処理が可能となる。
【００５４】
また、虹彩撮像カメラ１０では、撮像光学系が第１および第２の分岐光路を通して虹彩像を結像させる構成によって合焦範囲が拡大されているので、ズームレンズおよびオートフォーカス機能やオートズーム機能を備える必要がなく、コストを低減できる。
【００５５】
また、撮像光学系１１では、第１および第２の分岐光軸がレンズ群１１５の手前で合流するので、第１および第２の分岐光軸に対応させて複数の撮像素子を設ける必要がなく、コストを低減できる。
【００５６】
さらに、撮像光学系１１では、第１および第２の分岐光路のそれぞれの合焦範囲７、８が、重なり部分をもってずれるように構成されているので、連続的な拡大合焦範囲が実現され、この拡大合焦範囲内の全領域に位置する虹彩について、ピントのあった虹彩像を得られる。なお、両合焦範囲７、８が重なることなく連続していても連続的な拡大合焦範囲が実現されることはもちろんである。また、両合焦範囲７、８の間に極めて狭い隙間があったとしても、実質的に連続的な拡大合焦範囲が実現され、上記の効果を得られる。すなわち、第１および第２の分岐光路のそれぞれの合焦範囲７、８が隣接していれば、上記の効果を得られる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の虹彩認証システムを図５に示す。図５において、虹彩認証システムが虹彩撮像カメラおよび虹彩認証装置を備えており、虹彩撮像カメラが撮像光学系、撮像素子、画像処理部および切替部を備えている点は、第１の実施の形態と同様である。また、虹彩認証装置は、第１の実施の形態と同じである。以下では、本実施の形態にて第１の実施の形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００５８】
虹彩撮像カメラ２０の撮像光学系２１は、ハーフミラー２１３、ミラー２１３および２１４、回動ミラー２１６およびレンズ群２１５からなる。虹彩撮像カメラ２０は、回動ミラー２１６が固定された支軸２７および支軸２７を回動させるモータ２８を備えている。そして、本実施の形態では、ハーフミラー２１１およびレンズ群２１５によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー２１１、ミラー２１３、ミラー２１４、回動ミラー２１６およびレンズ群２１５によって第２の分岐光学系が構成される。
【００５９】
回動ミラー２１６は、第１および第２の分岐光学系の光軸の合流点付近に設けられている。回動ミラー２１６は、回動による角度の変更によって、第１の分岐光路または第２の分岐光路を選択的に有効化する。
【００６０】
図５は、回動ミラー２１６によって第１の分岐光学系による第１の分岐光路が有効化されている状態を示している。この状態では、回動ミラー２１６は、第１の分岐光路を遮断しない位置に退避させられているので、虹彩からの光は、第１の分岐光路、すなわちハーフミラー２１１およびレンズ群２１５を通過して、撮像素子２２に投射される。そして、第２の分岐光路を進行してきた光は、回動ミラー２１６の反射面によって、レンズ群２１５に向かう方向とは異なる方向に反射する。したがって、この光がレンズ群２１５を通って撮像素子２２に達することはない。
【００６１】
図６は、第２の分岐光路が有効化された状態を示す図である。この状態では、虹彩からの光は、第２の分岐光路、すなわちハーフミラー２１１、ミラー３１２、ミラー２１４を反射して第１および第２の分岐光軸の合流点で回動ミラー２１６の反射面で反射して、レンズ群２１５に入射し、撮像素子２２に投射される。そして、第１の分岐光路を進行してきた光は、回動ミラー２１６の背面で遮られ、レンズ群２１５に入射することはない。
【００６２】
このように、回動ミラー２１６は、第１の分岐光路を有効化する角度（第１光路有効化角度）および第２の分岐光路を有効化する角度（第２光路有効化角度）の間で回動する。この回動動作は、切替部２６がモータ２８を制御することにより行われる。切替部２６は、虹彩認証装置６０の切替制御部６５からの切替制御信号を受けて、この切替制御信号に基づいてモータ２８を制御する。
【００６３】
なお、本実施の形態では、図６に示されるように回動ミラー２１６が第２光路有効化角度にあるときに、回動ミラー２１６の角度をわずかに変更して複数回の撮像を行ってもよい。これにより、上下にずれた範囲を撮像でき、虹彩撮像が可能な範囲を上下方向に拡大できる。
【００６４】
以上のように構成された虹彩認証システム２について、図７を用いてその動作を説明する。まず、切替部１６によりモータ２８を駆動して、回動ミラー２１６を図５に示す第１光路有効角度に設定し、第１の分岐光路を有効化する（ステップＳ７１）。そして、第１の分岐光路を通って結像された虹彩像は、撮像素子２２にて光電変換され、画像処理部２３にて画像データが生成される。虹彩認証装置６０の画像キャプチャ部６１は、この画像データを取り込んで、虹彩認証処理部６２に出力する（ステップＳ７２）。
【００６５】
虹彩認証処理部６２は、画像キャプチャ部６１から出力された画像データを用いて第１の実施の形態と同様にして認証処理を行う（ステップＳ７３）。そして、認証が成功すると（ステップＳ７３でＹＥＳ）、虹彩認証処理部６２は、その認証結果を認証結果出力部６４に出力する。認証結果出力部６４は、認証成功の結果を受けて、認証成功信号を出力し（ステップＳ７４）、処理が終了する。
【００６６】
認証が不成功であった場合には（ステップＳ７３でＮＯ）、虹彩認証処理部６２は、認証不成功の結果を切替制御部６５に出力する。そして、切替制御部６５は、虹彩撮像カメラ１０の切替部１６に切替制御信号を出力する。切替部２６は、この切替制御信号に基づいて、図６に示されるように、回動ミラー２１６を第２光路有効化角度に設定する（ステップＳ７５）。この状態で、虹彩からの光は第２の分岐光路を通って結像されて撮像素子１２に虹彩像が投影される。そして、画像処理部２３にて画像データが生成される。
【００６７】
画像キャプチャ部６１は、この画像データを取り込んで、虹彩認証処理部６２に出力する（ステップＳ７６）。虹彩認証処理部６２は、この画像データを用いて認証処理を行い（ステップＳ７７）、認証が成功した場合には、その結果を認証結果出力部６４に出力する。そして、認証結果出力部６４が認証成功信号を出力して（ステップＳ７４）、処理が終了する。
【００６８】
ステップＳ７７での認証も不成功となった場合には（ステップＳ７７でＮＯ）、制限時間が経過したかを判断し（ステップＳ７８）、制限時間内であれば（ステップＳ７８でＮＯ）、ステップＳ７１に戻って上記の処理を繰り返す。認証が成功しないまま制限時間が経過した場合には（ステップＳ７８でＹＥＳ）、虹彩認証処理部６２は、認証結果出力部６４にその結果を出力する。そして、認証結果出力部６４が認証不成功信号を出力して（ステップＳ７９）、処理が終了する。
【００６９】
このような本発明の第２の実施の形態の虹彩認証システム２によれば、第１の実施の形態の虹彩認証システムと同様の効果を得られる。本実施の形態ではさらに、被写体である虹彩からの光が、第１の分岐光路を通る場合にも、第２の分岐光路を通る場合にも、ハーフミラーを一度しか通過しないため、第１の実施の形態と比較して光の損失が少ない点で有利である。
【００７０】
また、本実施の形態の虹彩撮像カメラ２０では、回動ミラー２６にて第２の分岐光路を有効化するときに、その回動ミラー２６の背面にて第１の分岐光路を進行する光を遮るので、第１の分岐光路を遮断する手段を別途設ける必要がなく、構成が簡単である。
【００７１】
さらに、本実施の形態の虹彩撮像カメラ２０にて、上述したように、回動ミラー２１６を第２光路有効化角度の前後にわずかにずらすことにより、カメラの画角を上下方向にずらすことができ、虹彩撮像が可能な範囲を上下方向に拡大できる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の虹彩認証システムを図８に示す。図８において、本実施の形態の虹彩認証システムが虹彩撮像カメラおよび虹彩認証装置を備えている点は、第１の実施の形態と同様である。図８に示されるように、本実施の形態の虹彩撮像カメラ３は、撮像光学系３１、第１の撮像素子３２１、第２の撮像素子３２２、第１の画像処理部３３１および第２の画像処理部３３２を備えている。
【００７３】
撮像光学系３１は、ハーフミラー３１１、ミラー３１２、第１のレンズ群３１３および第２のレンズ群３１４からなる。ハーフミラー３１１は、第１のレンズ群３１３の光軸の延長上に配置されており、被写体側からの入射光の一部を上方に反射させる向きに保持されている。ミラー３１２は、第２のレンズ群３１４の光軸の延長上であって、かつハーフミラー３１１の上方の位置に配置されており、ハーフミラー３１１からの反射光を第２のレンズ群３１４に向けて反射する向きに保持されている。
【００７４】
ハーフミラー３１１、ミラー３１２、第１および第２のレンズ群３１３および３１４は、ハーフミラー３１１と第１のレンズ群３１３との間の距離およびミラー３１２と第２のレンズ群３１４との間の距離が等しくなるように配置されている。第１および第２のレンズ群３１３および３１４は、互いに同じ構成である。
【００７５】
本実施の形態では、ハーフミラー３１１および第１のレンズ群３１３によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー３１１、ミラー３１２および第２のレンズ群３１４によって第２の分岐光学系が構成される。そして、ハーフミラー３１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。撮像光学系３１は、両分岐光学系の光軸を分岐点から被写体側に共通光軸を有している。
【００７６】
上記のように、本実施の形態の撮像光学系３１では、第１および第２のレンズ群３１３および３１４の構成が同じであるので、第１および第２の分岐光路の合焦範囲７、８のずれは、撮像光学系３１内での第１の分岐光路と第２の分岐光路との長さの差分Ｌｄと等しくなる。そして、本実施の形態では、ハーフミラー３１１と第１のレンズ群３１３との間の距離およびミラー３１２と第２のレンズ群３１４との間の距離が等しいので、両分岐光路の長さの差分Ｌｄは、すなわちハーフミラー３１１とミラー３１２の間の距離である。本実施の形態では、第１および第２の分岐光学系の合焦範囲の深さをＬとしたときに、Ｌｄ＝Ｌとなるように撮像光学系３１を設計することにより、第１の分岐光路の合焦範囲と第２の分岐光路の合焦範囲とが連続し、拡大合焦範囲の全領域でいずれかの分岐光学系によりピントが合うようにしている。
【００７７】
このような撮像光学系３１の構成により、第１の分岐光学系によって第１の撮像素子３２１に虹彩像が投影されるのと同時に、第２の分岐光学系によって第２の撮像素子３２２にも虹彩像が投影される。第１の撮像素子３２１および第２の撮像素子３２２は、投影された虹彩像を光電変換して電気信号を出力する。そして、第１の画像処理部３３１および第２の画像処理部３３２は、それぞれ第１の撮像素子３２１および第２の撮像素子３２２から出力された電気信号にＡ／Ｄ変換等の処理をして、画像データを生成する。
【００７８】
虹彩認証装置７０は、合焦判定部７６、セレクタ７７、画像キャプチャ部７１、虹彩認証処理部７２、虹彩データベース７３および認証結果出力部７４を備えている。合焦判定部７６は、虹彩撮像カメラ３０の２つの画像処理部３３１および３３２の両方に接続されている。そして、合焦判定部７６は、画像処理部３３１および３３２の各々から出力された画像データの合焦度を検出して、いずれの画像データがピントの合った画像であるかを判定し、判定結果をセレクタ７７に出力する機能を有している。合焦判定部７６は、合焦度検出のために、画像データをフーリエ変換により空間周波数に変換する。そして、所定のスペクトル成分の積分値を合焦度とし、合焦度としきい値とを比較することにより合焦判定を行う。
【００７９】
セレクタ７７も虹彩撮像カメラ３０の２つの画像処理部３３１および３３２の両方に接続されており、両画像処理部３３１および３３２から画像データが入力される。セレクタ７７は、合焦判定部７６から出力された合焦判定の結果に従って、ピントが合っている方の画像データを画像キャプチャ部７１に出力する機能を有している。
【００８０】
画像キャプチャ部７１は、セレクタ７７によって選択されたピントの合った画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込んで、虹彩認証処理部７２に出力する機能を有している。虹彩データベース７３には、登録者の虹彩画像が格納されている。認証処理部７２は、画像キャプチャ部７１から出力された画像データを用いて、第１の実施の形態と同様に、画像データ中の虹彩部分と虹彩データベース７３に格納された虹彩画像と照合することにより認証処理を行う機能を有している。認証結果出力部７４も第１の実施の形態と同様に、認証結果信号を出力する機能を有している。
【００８１】
以上のように構成された虹彩認証システム３について、図９を用いてその動作を説明する。画像処理部３３１および３３２は、それぞれ合焦判定部７６に画像データを出力する。そして、合焦判定部７６は、まず、画像処理部３３１から出力された画像データ（第１の画像データ）の合焦度を検出する（ステップＳ９１）。そして、合焦判定部７６は、合焦判定を行い（ステップＳ９２）、画像処理部３３１から出力された画像データがしきい値以上の合焦度を有するときには（ステップＳ９２にてＹＥＳ）、この画像データを選択すべきであることを示す判定結果をセレクタ７７に出力する（ステップＳ９３）。
【００８２】
一方、ステップＳ９２の合焦判定にて画像データの合焦度がしきい値よりも低いときには（ステップＳ９２でＮＯ）、画像処理部３３２から出力された画像データ（第２の画像データ）の合焦度を検出する（ステップＳ９４）。そして、合焦判定部７６は、この画像データの合焦判定を行い（ステップＳ９５）、合焦度がしきい値以上であるときには（ステップＳ９５でＹＥＳ）、この画像データを選択すべきであることを示す判定結果をセレクタ７７に出力する（ステップＳ９６）。合焦度がしきい値より低いときには（ステップＳ９５でＮＯ）、ステップＳ９１に戻って、画像処理部３３１および画像処理部３３２から出力された別の画像データを用いて、合焦判定を繰り返す。
【００８３】
ステップＳ９３またはステップＳ９６で画像データが選択されると、画像キャプチャ部７１は、選択された画像データをセレクタ７７から取り込んで、虹彩認証用の画像データとして虹彩認証処理部７２に出力する（ステップＳ９７）。虹彩認証処理部７２は、画像キャプチャ部７１から出力された画像データを用いて認証処理を行う（ステップＳ９８）。そして、認証が成功したか否かを判断し（ステップＳ９９）、認証が成功した場合には（ステップＳ９９にてＹＥＳ）、虹彩認証処理部７２から認証結果出力部７４にその結果を出力する。そして、認証結果出力部７４が認証成功信号を出力して（ステップＳ１００）、処理が終了する。
【００８４】
一方、虹彩認証処理部７２にて認証が不成功となると（ステップＳ９９にてＮＯ）、処理の開始から所定の制限時間が経過したかを判断し（ステップＳ１０１）、未だ制限時間を経過していないときには（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ９１に戻って、合焦判定を繰り返す。認証が成功しないまま制限時間が経過してときは（ステップＳ１０１にてＹＥＳ）、認証処理部７２は、認証不成功の結果を認証結果出力部７４に出力する。そして、認証結果出力部７４が認証不成功信号を出力して（ステップＳ１０２）、処理が終了する。
【００８５】
このような本発明の第３の実施の形態の虹彩認証システム３でも、第１の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラ３０の撮像光学系３１に、共通光軸での合焦範囲が互いにずれた第１および第２の分岐光学系を設けて、それぞれの分岐光路を通った光を結像させて虹彩像の画像データを生成するので、被認証者の虹彩が第１および第２の分岐光路のいずれかの合焦範囲に入っていれば、第１および第２のいずれかの画像データがピントの合った画像となる。すなわち、ピントの合った虹彩像を撮像できる範囲が広がり、撮像された虹彩像のボケによって認証が不成功となる可能性が低減する。これにより、迅速な認証処理が可能となる。
【００８６】
また、本実施の形態の虹彩認証装置７０では、合焦判定部７６およびセレクタ７７によって、第１および第２の分岐光学系を通して撮像され画像データの中から焦点の合った画像データを予め選択した上で、虹彩認証処理部７２にて認証処理を行う。この構成により、画像のピントボケによって認証不成功となるような認証処理は行われないので、認証結果信号を得るまでの所要時間を短くできる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の虹彩認証システムを図１０に示す。図１０において、虹彩認証システム４は、第１の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラおよび虹彩認証装置を備えている。本実施の形態の虹彩撮像カメラ４０は、撮像光学系４１、第１の撮像素子４２１、第２の撮像素子４２２、第１の画像処理部４３１および第２の画像処理部４３２を備えている。
【００８８】
撮像光学系４１は、ハーフミラー４１１、第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３からなる。第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３は、互いの光軸が直交するように配置されている。ハーフミラー４１１は、両光軸の直交点に配置されており、被写体側からの入射光の一部を第２のレンズ群４１３に反射させる向きに保持されている。第１のレンズ群４１２および第２のレンズ群４１３は、光軸の直交点までの距離すなわちハーフミラー４１１までの距離が等しくなるように配置されている。
【００８９】
第１のレンズ群４１２と第２のレンズ群４１３は、それぞれの合焦範囲７、８までの距離が異なっており、第１のレンズ群４１２の合焦範囲７は、第２のレンズ群４１３の合焦範囲８よりも遠くにある。また、両レンズ群４１２、４１３は、合焦範囲の深さも異なっており、第１のレンズ群４１２の合焦範囲７は、第２のレンズ群４１３の合焦範囲８よりも浅い。さらに、両レンズ群４１２、４１３はその倍率も異なるが、図３を用いてすでに説明したように、それぞれの合焦範囲の最遠端にある虹彩の虹彩像が、虹彩認証可能な最小の大きさよりも大きくなり、かつ、合焦範囲の最近端にある虹彩の虹彩像が、虹彩認証処理にて扱える最大の大きさよりも小さくなるように設定されている。
【００９０】
本実施の形態では、ハーフミラー４１１および第１のレンズ群４１２によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー４１１および第２のレンズ群４１３によって第２の分岐光学系が構成される。そして、ハーフミラー４１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。さらに、撮像光学系４１は、両分岐光学系の光軸の分岐点から被写体側にて共通光軸を有している。
【００９１】
上記のように構成された虹彩撮像カメラ４０では、第１の分岐光路を通った光によって第１の撮像素子４２１の撮像面に虹彩像が結像されるとともに、第２の分岐光路を通った光によって第２の撮像素子４２２の撮像面にも虹彩像が結像される。第１の撮像素子４２１および第２の撮像素子４２２は、結像された虹彩像を光電変換して電気信号を出力する。そして、第１の画像処理部４３１および第２の画像処理部４３２は、それぞれ第１の撮像素子４２１および第２の撮像素子４２２から出力された電気信号にＡ／Ｄ変換等の処理をして、画像データを生成する。
【００９２】
虹彩認証装置８０は、第１の画像キャプチャ部８１１、第２の画像キャプチャ部８１２、虹彩認証処理部８２、虹彩データベース８３および認証結果出力部８４を備えている。第１および第２の画像キャプチャ部８１１および８１２は、それぞれ虹彩撮像カメラ４０の画像処理部４３１および４３２に接続されている。第１および第２の画像キャプチャ８１１、８１２の構成は、第１の実施の形態の画像キャプチャ部６１と同様である。また、虹彩認証処理部８２、虹彩データベース８３および認証結果出力部８４の構成も第１の実施の形態と同様である。
【００９３】
以上のように構成された虹彩認証システム４について、図１１を用いてその動作を説明する。まず、第１の画像キャプチャ部８１１は、虹彩撮像カメラ４０の第１の画像処理部４３１から画像データ（第１の画像データ）を取り込んで、虹彩認証処理部８２に出力する（ステップＳ１１１）。虹彩認証処理部８２は、第１の画像キャプチャ部８１１から出力された画像データを用いて第１の実施の形態と同様にして認証処理を行う（ステップＳ１１２）。認証が成功すると（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、虹彩認証処理部８２は、その認証結果を認証結果出力部８４に出力する。そして、認証結果出力部８４が、認証成功の結果を受けて、認証成功信号を出力し（ステップＳ１１３）、処理が終了する。
【００９４】
認証が不成功であった場合には（ステップＳ１１２でＮＯ）、第２の画像キャプチャ部８１１は、虹彩撮像カメラ４０の第２の画像処理部４３２から画像データ（第２の画像データ）を取り込んで、虹彩認証処理部８２に出力する（ステップＳ１１４）。虹彩認証処理部８２は、この画像データを用いてステップＳ１１２と同様にして認証処理を行い（ステップＳ１１５）、認証が成功した場合には、その結果を認証結果出力部８４に出力する。そして、認証結果出力部８４が認証成功信号を出力して（ステップＳ１１３）、処理が終了する。
【００９５】
ステップＳ１１５での認証も不成功となった場合には（ステップＳ１１５でＮＯ）、制限時間が経過したかを判断し（ステップＳ１１６）、制限時間内であれば（ステップＳ１１６でＮＯ）、ステップＳ１１１に戻って上記の処理を繰り返す。認証が成功しないまま制限時間が経過した場合には（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、虹彩認証処理部８２は、認証結果出力部８４に認証不成功の結果を出力する。そして、認証処理結果出力部８４が認証不成功信号を出力して（ステップＳ１１７）、処理が終了する。
【００９６】
このような本発明の第４の実施の形態の虹彩認証システム４でも、第３の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラ４０の撮像光学系４１に、共通光軸での合焦範囲が互いにずれた第１および第２の分岐光学系を設けて、それぞれの分岐光路を通った光を結像させて虹彩像の画像データを生成するので、被認証者の虹彩が第１および第２の分岐光路のいずれかの合焦範囲に入っていれば、第１および第２のいずれかの画像データがピントの合った画像となる。すなわち、ピントの合った虹彩像を撮像できる範囲が広がり、撮像された虹彩像のボケによって認証が不成功となる可能性が低減する。これにより、迅速な認証処理が可能となる。
【００９７】
なお、以上の説明では、撮像光学系４１において、第１および第２の分岐光学系の光軸の分岐点であるハーフミラー４１１から、第１のレンズ群４１３および第２のレンズ群４１４までの距離を等しくしたが、本発明はこれに限られない。すなわち、第３の実施の形態のように、分岐点から第１のレンズ群４１３および第２のレンズ群４１４までの距離をそれぞれ異ならせてもよい。なお、この場合にも、それぞれの撮像素子に結像された虹彩像の大きさが同程度になるように、両レンズ群４１３、４１４は、倍率が異なり、かつ、両合焦範囲が隣接するように構成される。
【００９８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の虹彩認証システムを図１２に示す。図１２において、虹彩認証システム５は、第１の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラおよび虹彩認証装置を備えている。本実施の形態の虹彩撮像カメラ５０は、撮像光学系５１、撮像素子５２および画像処理部５３を備えており、撮像光学系５１は、ハーフミラー４１１、ミラー５１２〜５１６、第１のレンズ群５１７および第２のレンズ群５１８からなる。
【００９９】
第１のレンズ群５１７と第２のレンズ群５１８は、光軸が互いに平行になるように配置されている。ハーフミラー５１１は、第１のレンズ群５１７の光軸の延長上に配置されており、被写体側からの入射光の一部を下方に反射させる向きに保持されている。撮像素子５２は、第１のレンズ群５１７にて結像された虹彩像が上部領域に投影されるように配置されている。ミラー５１２〜５１４は、ハーフミラー５１１にて反射した光が順に反射して第２のレンズ群５１８に入射するように配置されている。また、ミラー５１５および５１６は、第２のレンズ群５１８にて結像された虹彩像が順に反射して、第２のレンズ群５１８の光軸と平行な向きで撮像素子５２の下部領域に投影されるように配置されている。
【０１００】
本実施の形態では、ハーフミラー５１１および第１のレンズ群５１７によって第１の分岐光学系が構成され、ハーフミラー５１１およびミラー５１２〜５１６および第２のレンズ群５１８によって第２の分岐光学系が構成される。そして、ハーフミラー５１１の位置が両分岐光学系の光軸の分岐点となる。撮像光学系５１は、両分岐光学系の光軸の分岐点から被写体側に共通光軸を有している。
【０１０１】
第１のレンズ群５１７と第２のレンズ群５１８は、同じ構成である。したがって、それらの合焦範囲７、８は、共通光軸上で、撮像光学系５１内での第１の分岐光路の長さと第２の分岐光路の長さとの差分Ｌｄだけずれている。そして、本実施の形態では、両分岐光路の差分Ｌｄが、第２の分岐光路の合焦範囲８に等しくなるように、撮像光学系５１が設定されている。これにより、第１の分岐光路の合焦範囲７と第２の分岐光路の合焦範囲８が連続して、拡大合焦範囲が形成されている。
【０１０２】
上記のように構成された虹彩撮像カメラ５０では、共通光軸に被写体である虹彩が位置すると、撮像素子５２の撮像面の上部領域には、第１の分岐光路を通った光によって虹彩像が結像するとともに、撮像素子５２の撮像面の下部領域には、第２の分岐光路を通った光によって虹彩像が結像する。撮像素子５２は、この状態で光電変換を行って電気信号を出力する。そして、画像処理部５３は、この電気信号にＡ／Ｄ変換等の処理をして、画像データを生成して出力する。
【０１０３】
図１３は、本実施の形態の虹彩撮像カメラ５０にて生成される画像データを示す図である。上記のように、第１の分岐光路の合焦範囲７と第２の分岐光路の合焦範囲８とが連続して拡大合焦範囲が形成されているので、被写体である虹彩が、この拡大合焦範囲内にあるときは、画像データの上部領域および下部領域の一方でピントの合った虹彩像が得られ、他方の領域ではピントのボケた虹彩像が得られる。図１３の例では、被写体である虹彩が第１の分岐光路の合焦範囲内に位置しているときに得られる画像データを示している。画像データの上部領域には、ピントの合った虹彩像が存在し、下部領域にはボケた虹彩像が存在している。
【０１０４】
図１２に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置９０は、画像キャプチャ部９１、切出部９８、虹彩認証処理部９２、虹彩データベース９３および認証結果出力部９４を備えている。画像キャプチャ部９１は、第１の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラ５０の画像処理部５３から出力された画像データを虹彩認証用の画像データとして取り込む機能を有している。切出部９８は、画像キャプチャ部９１にて取り込まれた画像データの上部領域から上部虹彩画像を切り出し、下部領域から下部虹彩画像を切り出して、各々を虹彩認証処理部９２に出力する機能を有している。虹彩認証処理部９２、虹彩データベース９３および認証結果出力部９４の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【０１０５】
以上のように構成された虹彩認証システム５について、図１４を用いてその動作を説明する。まず、画像キャプチャ部９１は、虹彩撮像カメラ５０の画像処理部５３から画像データを取り込んで、切出部９８に出力する（ステップＳ１４１）。切出部９８は、画像データの上部領域および下部領域からそれぞれ上部虹彩画像および下部虹彩画像を切り出して、各々を虹彩認証処理部９２に出力する（ステップＳ１４２）。
【０１０６】
虹彩認証処理部９２は、上部虹彩画像および下部虹彩画像を用いて認証処理を行う（ステップＳ１４３）。そして、少なくとも一方の画像で認証が成功すると（ステップＳ１４３でＹＥＳ）、虹彩認証処理部９２は、その認証結果を認証結果出力部９４に出力する。そして、認証結果出力部９４が認証成功の結果を受けて、認証成功信号を出力し（ステップＳ１４４）、処理が終了する。
【０１０７】
認証が不成功であった場合には（ステップＳ１４３でＮＯ）、制限時間が経過したかを判断し（ステップＳ１４５）、制限時間内であれば（ステップＳ１４５でＮＯ）、ステップＳ１４１に戻って上記の処理を繰り返す。認証が成功しないまま制限時間が経過した場合には（ステップＳ１４５でＹＥＳ）、虹彩認証処理部９２は、認証結果出力部９４に認証不成功の結果を出力する。そして、認証処理結果出力部９４が、認証不成功信号を出力して（ステップＳ１４６）、処理が終了する。
【０１０８】
なお、上記の例では、第１および第２の分岐光学系がレンズ群５１７、５１８を備える構成としたが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１および第２の分岐光学系に共通のレンズ群を設けて、ハーフミラー５１１を透過した光を共通のレンズ群の上部領域に入射させ、ハーフミラー５１１を反射して、ミラー５１２〜５１３を反射した光を共通のレンズ群の下部領域に入射させる構成としてもよい。共通のレンズ群の被写界深度が十分に広ければ、共通のレンズ群の後方に設けた撮像素子には、図１３に示されるように、上部領域に第１の分岐光路にて結像された虹彩像が投影され、下部領域に第２の分岐光路にて結像された虹彩像が投影される。
【０１０９】
このような本発明の第５の実施の形態の虹彩認証システム５でも、第１の実施の形態と同様に、虹彩撮像カメラ５０の撮像光学系５１に、共通光軸での合焦範囲が互いにずれた第１および第２の分岐光学系を設けて、それぞれの分岐光路を通った光を結像させて虹彩像の画像データを生成するので、被認証者の虹彩が第１および第２の分岐光学系のいずれかの合焦範囲に入っていれば、第１および第２のいずれかの画像データがピントの合った画像となる。これにより、ピントの合った虹彩像を撮像できる範囲が広がり、撮像された虹彩像のボケによって認証が不成功となる可能性が低減し、迅速な認証処理が可能となる。
【０１１０】
（第６の実施の形態）
図１５は、第６の実施の形態の虹彩認証装置の例を示す図である。本実施の形態の虹彩認証装置９０１は、第５の実施の形態の虹彩認証装置９０の構成に加えて、さらに、上部合焦判定部１０１、下部合焦判定部１０２および総合判定部１０３を備えている。上部合焦判定部１０１および下部合焦判定部１０２は、それぞれ画像キャプチャ部９１から出力される画像データを用いて、上部領域および下部領域の合焦度を判定して、判定結果を出力する。上部合焦判定部１０１および下部合焦判定部１０２にて合焦判定をするための構成は、すでに説明した第３の実施の形態の合焦判定部７６と同様である。
【０１１１】
総合判定部１０３は、上部合焦判定部１０１で上部領域がピントの合った画像であると判断されたときは、上部切出信号を出力し、下部合焦判定部１０２で下部領域がピントの合った画像であると判断されたときは、下部切出信号を出力する。なお、本実施の形態の虹彩撮像カメラ５０では、第１の分岐光学系の合焦範囲７と第２の分岐光学系の合焦範囲８とが重なることなく連続しているので、上部領域と下部領域の両方でピントのあった画像が得られることはない。総合判定部１０３は、上部領域および下部領域のいずれの領域でも非合焦であると判断された場合には、再キャプチャ信号を出力する。
【０１１２】
切出部９８は、上部切出信号または下部切出信号を受けたときには、それらの信号に従って、画像キャプチャ部９１から出力された画像データの上部領域または下部領域から虹彩画像を切り出して、虹彩認証処理部９２に出力する。また、切出部９８は、再キャプチャ信号を受けると、既に画像キャプチャ部９１から受けた画像データを無視して、新たな画像データを画像キャプチャ部９１から取り込む。
【０１１３】
このように、本実施の形態の虹彩認証装置９０１は、上部合焦判定部１０１、下部合焦判定部１０２、総合判定部１０３および切出部９８によって、第１および第２の分岐光学系の各々を通して結像された虹彩像を含む画像データの中から焦点の合った方の虹彩画像のみを切り出して、虹彩認証処理部９２にて認証処理を行う。これにより、画像のピントボケによって認証不成功となるような認証処理は行われないので、認証結果信号を得るまでの所要時間を短くできる。
【０１１４】
なお、以上の説明では、いずれの実施の形態でも撮像光学系が第１および第２の２つの分岐光学系を有したが、本発明はこれに限られず、分岐光学系が３つ以上であってもよい。
【０１１５】
また、以上の説明での撮像光学系を構成する各光学部品およびそれらの配置は、上記の例に限定されない。本発明の撮像光学系は、例えば、上記の例のミラーの代わりにプリズムを用いるなど、本発明の範囲内で様々に設計できる。
【０１１６】
また、撮影光路や切出画像の切替方法は、上記の例に限定されない。例えば、撮像画像からの幾何学的特徴を検出して、人の目らしき部分を判定した結果に基づいて切替制御を行ってもよいし、外部制御信号に基づいて切替制御を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、本発明にかかる虹彩撮像カメラは、撮像光学系が共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、被写体である虹彩が複数の合焦範囲のいずれかに位置すれば焦点の合った虹彩像が得られるので、オートズーム機能やオートフォーカス機能を備えない簡単な構成で、虹彩までの距離が広い範囲でピントの合った虹彩像が迅速に得られるという効果を有し、入退室管理システム等に用いられる虹彩撮像カメラとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における合焦範囲のずれの量を説明する図
【図３】（ａ）本発明の第１の実施の形態における虹彩像の像倍率を説明する図  （ｂ）本発明の第１の実施の形態において虹彩が合焦範囲の最遠端にあるときの虹彩像を示す図  （ｃ）本発明の第１の実施の形態において虹彩が合焦範囲の最近端にあるときの虹彩像を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態における虹彩認証システムの動作説明のためのフロー図
【図５】本発明の第２の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態における虹彩認証システムの動作説明のためのフロー図
【図８】本発明の第３の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図９】本発明の第３の実施の形態における虹彩認証システムの動作説明のためのフロー図
【図１０】本発明の第４の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図１１】本発明の第４の実施の形態における虹彩認証システムの動作説明のためのフロー図
【図１２】本発明の第５の実施の形態における虹彩認証システムの構成図
【図１３】本発明の第５の実施の形態における虹彩認証システムにて生成される画像データを示す図
【図１４】本発明の第５の実施の形態における虹彩認証システムの動作説明のためのフロー図
【図１５】本発明の第６の実施の形態における虹彩認証装置の構成図
【符号の説明】
【０１１９】
１、２、３、４、５虹彩認証システム
７、８  合焦範囲
１０、２０、３０、４０、５０  虹彩撮像カメラ
６０、７０、８０、９０、９０１  虹彩認証装置
１１、２１、３１、４１、５１  撮像光学系
１２、２２、３２１、３２２、４２１、４２２、５２  撮像素子
６２、７２、８２、９２  虹彩認証処理部
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１  ハーフミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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