(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の顔を撮影する顔画像撮影手段と、人の眼を撮影する眼画像撮影手段と、前記眼画像撮影手段をチルト回転させるチルト回転手段を有し、
前記眼画像撮影手段は水平に設置されたチルト軸を中心に回転移動するように配置されていると共に、前記顔画像撮影手段は前記眼画像撮影手段のチルト軸と同軸上に設けられかつ焦点位置がチルト軸上にくるように配置されていることを特徴とする眼画像撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の眼画像撮影装置において、
前記顔画像撮影手段により撮影した顔画像における眼の位置により、撮影軸線から眼の位置までの高さを算出し、算出した値と焦点距離を用いて、眼の位置と焦点位置を結んだ直線と、前記顔画像撮影手段の撮影軸線とがなす角度を求め、
該角度と、前記顔画像撮影手段と水平面がなす角度の和からチルト角を算出し、前記チルト回転手段を用いて眼画像撮影手段をチルト回転させ、眼画像撮影手段の撮影軸線を人の眼の位置に合わせて撮影することを特徴とする眼画像撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の眼画像撮影装置において
更に眼画像撮影手段をパン回転させるパン回転手段と、人と眼画像撮影手段との距離を検出する距離検出手段とを備え、
前記顔画像撮影手段により撮影した顔画像における眼の位置と、前記顔画像撮影手段の焦点距離と、前記距離検出手段により求めた人と眼画像撮影手段との距離と、前記顔画像撮影手段と前記眼画像撮影手段の間の距離から、眼画像撮影手段の撮影軸線と撮影した片眼までの距離を求め、
該眼画像撮影手段の撮影軸線と撮影した片眼までの距離と、人と眼画像撮影手段との距離を用いて撮影した片眼と眼画像撮影手段とを結ぶ直線と、前記眼画像撮影手段の撮影軸線とがなす角度を算出し、前記パン回転手段を用いて眼画像撮影手段をパン回転させ、眼画像撮影手段の撮影軸線を人の眼の位置に合わせて撮影することを特徴とする眼画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影された顔画像から眼の位置を検出して撮影する眼画像撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動取引装置等において利用者の眼を撮影し、撮影された眼の虹彩から本人認証を行う様々な技術が開示されている。
例えば、特表平10-505180 に示される虹彩認識システムは、利用者の顔画像撮影カメラと眼画像撮影カメラおよび利用者がカメラに自分の眼の位置を合わせるための自己眼合わせ手段等から構成されている。
【０００３】
利用者は、前記自己眼合わせ手段を用いて自分でカメラに対する眼の位置を調整する。この状態で顔を撮影され、その顔画像から眼の位置を検出して眼を撮影する。これにより得られた眼画像から利用者の虹彩特徴の割出し、本人認証を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、利用者が自分でカメラに対する眼の位置を合わせる必要があり、操作が煩わしいという問題があった。
そこで、本発明では、利用者が自分で眼合わせをしなくても自動的にカメラの角度を調節できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の眼画像撮影装置は、人の顔を撮影する顔画像撮影手段と、人の眼を撮影する眼画像撮影手段と、前記眼画像撮影手段をチルト回転させるチルト回転手段を有し、
前記眼画像撮影手段は水平に設置されたチルト軸を中心に回転移動するように配置されていると共に、前記顔画像撮影手段は前記眼画像撮影手段のチルト軸と同軸上に設けられかつ焦点位置がチルト軸上にくるように配置されていることを特徴とする。
【０００６】
また、前記眼画像撮影装置は、前記顔画像撮影手段により撮影した顔画像における眼の位置により、撮影軸線から眼の位置までの高さを算出し、算出した値と焦点距離を用いて、眼の位置と焦点位置を結んだ直線と、前記顔画像撮影手段の撮影軸線とがなす角度を求め、該角度と、前記顔画像撮影手段と水平面がなす角度の和からチルト角を算出し、前記チルト回転手段を用いて眼画像撮影手段をチルト回転させ、眼画像撮影手段の撮影軸線を人の眼の位置に合わせて撮影することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態の構成について図１から図５を用いて説明する。
図２は第１の実施の形態を示す概略斜視図である。
【０００８】
１は利用者の顔画像を撮影する顔画像撮影手段（以下、顔画像撮影カメラとして説明する。）であり、様々な利用者の顔画像を撮影できる広範囲の視野を有する。
２は利用者の両眼を撮影する眼画像撮影手段（以下、眼画像撮影カメラとして説明する。）であり、ズーム、オートフォーカス機能を有し、利用者の虹彩認識に必要な解像度で撮影できる。
【０００９】
３、４は、利用者の顔に当てる照明であり、顔画像撮影カメラ１、眼画像撮影カメラ２を挟んで配置されている。
５は、水平に配置されているチルト軸であり、顔画像撮影カメラ１、眼画像撮影カメラ２は、該チルト軸上に間隔をもって配置されていて、チルト軸を中心にチルト回転する。
【００１０】
顔画像撮影カメラ１は、焦点位置が前記チルト軸５の上にくるように配置されている。
眼画像撮影カメラ２は、撮影軸線とチルト軸５が交差するように配置されている。
さらに、顔画像撮影カメラ１で撮影した顔画像に対して回転補正処理を不要とするため、顔画像撮影カメラ１と眼画像撮影カメラ２は、水平線が水平に撮影されるように設置されることが望ましい。
【００１１】
図３は、眼画像撮影カメラ２の概略斜視図である。
６は、眼画像撮影カメラ２をチルト軸５を基準にして上下方向にチルト回転させるための、モーターとギア等により構成されるチルト回転手段（チルト角回転機構）である。
図４は、カメラとその座標軸の関係を示す図である。
【００１２】
図４において、座標系の原点Ｏは、眼画像撮影カメラ２の撮影軸線とチルト軸５の交点にあるものとし、チルト軸５をｘ軸、原点Ｏから鉛直方向をｙ軸、前後方向をｚ軸とする。
さらに、眼画像撮影カメラ２の撮影軸線をＥ、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線をＦとする。
【００１３】
なお、図４では、眼画像撮影カメラ２は原点Ｏの位置にあるが、眼画像撮影カメラ２は、チルト軸を中心に回転すれば前後に位置がずれてもよい。
図５は、眼画像の撮影に必要なチルト角度検出の説明図である。
図５に示すように、ｘｚ平面と眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅのなす角度をθ、ｘｚ平面と顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆのなす角度をΦ、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆと眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅのなす角度をθ１とする。
【００１４】
ただし、前記θ、Φ、θ１は、図における上方向を正として測定した値とする。
図１は、第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
第１の実施の形態は、眼画像撮影カメラ２、チルト角回転機構６、θ検出手段８、メモリ（記憶手段）１０、ｈ検出手段１１、ＣＰＵ１２から構成される。
【００１５】
θ検出手段８は、例えば、モータの回転量から角度θを検出するものであり、
メモリ１０は各種の情報を記憶するメモリである。
ｈ検出手段１１は、顔画像における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆと撮像面との交点Ｎを通る顔画像上の水平線Ｆ’の間の画素数ｈを検出するための手段である。
【００１６】
１２は、以上説明した各構成部を制御するＣＰＵであり、演算手段を有する。
以上の構成による第１の実施の形態の作用について図６を用いて以下に説明する。
まず、図５から、θ＝θ１＋Φ      ・・・（１）
の関係が成り立つ。
【００１７】
図６は、顔画像における眼の位置とチルト角度の関係を示す図である。
図６において、撮像面中にある顔画像における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆと撮像面との交点Ｎを通る顔画像上の水平線Ｆ’との間の画素数をｈ、撮像面の縦方向の総画素数をｈ０とする。
さらに、顔画像撮影カメラ１の焦点位置Ｋから撮像面までの焦点距離をｆ、撮像面における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆと撮像面との交点Ｎの間の高さをＨ、撮像面の縦方向の全長をＨ０とする。
【００１８】
顔画像撮影カメラ１で撮影して得られた顔画像における利用者の眼の位置Ｍに眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅを合わせるとすると、撮像面における利用者の眼の位置Ｍと焦点位置Ｋを結ぶ直線と、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆとがなす角度はθ１となる。
このとき、以下のような式が成り立つ。
【００１９】
Ｈ＝ｈＨ０／ｈ０    ・・・（２）
θ１＝ｔａｎ-1（Ｈ／ｆ）    ・・・（３）
従って、（１）、（２）、（３）より、
θ＝θ１＋Φ＝ｔａｎ-1（ｈＨ０／ｈ０ｆ）＋Φ  ・・・（４）が得られる。
ＣＰＵ１２は（４）式からθを算出し、このθに基づいてチルト角回転機構６を駆動して眼画像撮影カメラ２をチルト回転させる。
【００２０】
そして、θ検出手段８により眼画像撮影カメラ２が（４）式から算出した角度θチルト回転したことを確認すると、利用者の眼を撮影し眼画像を取得する。
なお、上述した例では（４）式に基づいてθを算出したが、あらかじめｈとθの関係を示す表をメモリ１０に記憶させておき、撮影時にｈを求め、このｈからメモリに記憶してあるθを参照してθを決定するようにしても良い。
【００２１】
このとき、眼画像撮影カメラ２のズーム、オートフォーカス機能を適宜利用することにより、虹彩認識に必要な精度を有する眼画像を取得することができる。
以上のように、第１の実施の形態によれば、利用者が自分でカメラに対して眼の位置を合わせなくても、自動的に眼画像撮影カメラ２のチルト角度を調節することができ、正確かつ迅速に利用者の眼の画像を取得することができる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態において説明した眼画像撮影カメラ２のチルト角度回転機能に加えて水平方向のパン角度回転機能をもたせたものである。
【００２２】
なお、本実施の形態では、眼画像撮影カメラ２は利用者の片眼だけを撮影し、撮影する片眼は左右どちらかに限定されないものとする。
第２の実施の形態の構成について、図３、図７、図８を用いて説明する。
図３において、１６は、眼画像撮影カメラ２をチルト軸５を基準にして左右方向にパン回転させるための、モーターとギア等により構成されるパン角回転手段（以下、パン角回転機構とする。）である。
【００２３】
１９は、チルト軸５上にある眼画像撮影カメラ２と鉛直に交わるパン軸であり、眼画像撮影カメラ２はパン軸を中心にパン回転する。
眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅがチルト軸５と垂直に交わるように眼画像撮影カメラ２が配置されている状態から、眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅを利用者の撮影する片眼に合わせるために必要なパン回転角度をΨとする。
【００２４】
図８は第２の実施の形態を示す概略斜視図である。
図８において、１５は眼画像撮影カメラ２から利用者の顔までの距離を計測する距離測定センサであり、眼画像撮影カメラ２の直近にある。
距離測定センサ１５は、眼画像撮影カメラ２のチルト角度回転、パン角度回転に連動して動く。
【００２５】
図７は第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態の構成は、第１の実施の形態の構成に、距離測定センサ１５、パン角回転機構１６、ｗ検出手段１７、Ψ検出手段１８を加えたものである。
Ψ検出手段１８は、例えば、モータの回転量から角度Ψを検出するものである。
【００２６】
ｗ検出手段１７は、顔画像における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆと撮像面との交点Ｎを通る顔画像上の鉛直線Ｆ”との間の画素数ｗを検出するためのものである。
以上の構成による第２の実施の形態の作用について図９、図１０を用いて説明する。
【００２７】
第１の実施の形態において説明した方法により、眼画像撮影カメラ２を利用者の眼の位置に合わせてチルト回転させる。
図９は、パン角度算出のための説明図であり、眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅとチルト軸５によってできる平面を示している。
Ｆ１は、前記平面に顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆを投影してできる線分（以下、投影撮影軸線とする。）である。
【００２８】
Ｌは顔画像撮影カメラ１と眼画像撮影カメラ２間の距離であり、Ｄは距離測定センサ１５によって計測された眼画像撮影カメラ２と利用者との距離である。
Ｌ１は、顔画像撮影カメラ１の投影撮影軸線Ｆ１から利用者の眼の位置Ｍまでの距離であり、Ｌ２は利用者の眼の位置Ｍから眼画像撮影カメラ２の撮影軸線Ｅまでの距離である。
【００２９】
図９より
Ψ＝ｔａｎ-1（Ｌ２／Ｄ）      ・・・（５）
が成り立つ。
図１０は、顔画像における眼の位置とパン角度の関係を示す図である。
図１０において、撮像面中にある顔画像における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の投影撮影軸線Ｆ１と撮像面との交点Ｎを通る顔画像上の鉛直線Ｆ”との間の画素数をｗ、顔画像の横方向の総画素数をｗ０とする。
【００３０】
さらに、顔画像撮影カメラ１の焦点位置Ｋから撮像面までの焦点距離をｆ、撮像面における利用者の眼の位置Ｍと顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆの間の大きさをＷ、撮像面の横方向の全長をＷ０とする。
このとき、以下のような式が成り立つ。
Ｗ＝ｗＷ０／ｗ０      ・・・（６）
さらに、顔画像撮影カメラ１の焦点位置Ｋから撮像面までの距離ｆ、撮像面における利用者の眼の位置Ｍと、顔画像撮影カメラ１の投影撮影軸線Ｆ１と顔画像との交点Ｎとの間の大きさＷ、顔画像撮影カメラ１と利用者の顔までの距離Ｄ、顔画像撮影カメラ１の撮影軸線Ｆから利用者の眼の位置Ｍまでの距離Ｌ１の比は一定であることから、
Ｌ１＝ＤＷ／ｆ      ・・・（７）
が成り立つ。
【００３１】
従って、（５）、（６）、（７）より、
Ψ＝ｔａｎ-1（（Ｌ−ＤｗＷ０／ｗ０ｆ）／Ｄ）・・・（８）が得られる。
ＣＰＵ１２は（８）式からΨを算出し、このΨに基づいてパン角回転機構１６を駆動して眼画像撮影カメラ２をパン回転させる。
そして、Ψ検出手段１８により眼画像撮影カメラ２が（８）式から算出した角度Ψパン回転したことを確認すると、利用者の眼を撮影し眼画像を取得する。
【００３２】
なお、上述した例では（８）式に基づいてΨを算出したが、あらかじめｗとＬ２とΨの関係を示す表をメモリ１０に記憶させておき、撮影時にｗとＬ２を求め、このｗとＬ２からメモリ１０に記憶してあるΨを参照してΨを決定するようにしても良い。
以上のように、第２の実施の形態によれば、利用者が自分でカメラに対して眼の位置をあわせなくても、自動的に眼画像撮影カメラ２のパン角度を調節することができ、正確かつ迅速に利用者の眼の画像を取得することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、利用者が自分で眼の位置あわせをしなくても、眼画像撮影カメラ２のチルト角度およびパン角度を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】第１の実施の形態を示す概略斜視図
【図３】眼画像撮影カメラの概略斜視図
【図４】カメラとその座標軸の関係を示す図
【図５】眼画像の撮影に必要なチルト角検出の説明図
【図６】顔画像における眼の位置とチルト角の関係を示す図
【図７】第２の実施の形態の構成を示すブロック図
【図８】第２の実施の形態を示す概略斜視図
【図９】パン角算出のための説明図
【図１０】顔画像における眼の位置とパン角の関係を示す図
【符号の説明】
１  顔画像撮影カメラ
２  眼画像撮影カメラ
３  照明
４  照明
５  チルト軸
６  チルト角回転機構
８  θ検出手段
１０  メモリ
１１  ｈ検出手段
１２  ＣＰＵ
１５  距離測定センサ
１６  パン角回転機構
１７  ｗ検出手段
１８  Ψ検出手段
１９  パン軸
【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】
0004538924.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004538924.tif 000010
【図１０】
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