(57)【要約】  【課題】  オートフォーカス処理時の撮影回数を削減し、高速にフォーカスを合わすことができるオートフォーカス装置を提供する。  【解決手段】  フォーカスレンズ１０２を制御するフォーカス制御手段１０７と、人の眼の画像を画像データ１０８として撮影する画像取得手段１０３と、取得した画像データ１０８における虹彩領域から２つ以上の領域を領域データ１０９として抽出する領域抽出手段１０４と、領域データ１０９のコントラストを計算しコントラストデータ１１０を計算するフィルタリング手段１０５と、コントラストデータ１１０から所望のフォーカス位置までを計算しフォーカス距離データ１１１として距離検出手段１０６を備え、フォーカス制御手段１０７がフォーカス距離データ１１１に従ってフォーカスレンズ１０２を制御する。【選択図】  図１
2007093874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の眼の所望の領域にフォーカスレンズのフォーカスを合わせるオートフォーカス装置において、
前記フォーカスレンズのフォーカス位置を制御するよう、前記フォーカスレンズの位置を駆動制御するフォーカス制御手段と、
前記フォーカスレンズを通して眼を撮影して画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像データにおける虹彩領域から２つ以上の領域の画像データを抽出し領域データとして出力する領域抽出手段と、
各前記領域データから高周波成分の量を計算し各前記領域データのコントラストデータとして出力するフィルタリング手段と、
予め同一人物においてレンズ位置を移動させながら、前記２つ以上の各領域において計算した前記コントラストデータと前記レンズ位置との関係をキャリブレーションデータとして記憶するキャリブレーション記憶手段と、
前記コントラストデータと前記キャリブレーションデータとを比較し、現在のレンズ位置と前記所望の領域にフォーカスの合うレンズ位置との差を検出し、フォーカス距離データとして出力する距離算出手段とを備えた距離検出手段と、を備え、
前記フォーカス制御手段が前記フォーカス位置を前記フォーカス距離データ分移動させることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔と中心を同じにする同心円状の領域のデータを前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記領域抽出手段が、前記画像データから領域を矩形に抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔の中心の左右の虹彩領域から領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記領域抽出手段が、前記画像データにおいて２つの領域を虹彩の最内周領域と最外周領域から抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記領域抽出手段が、前記画像データにおいてコントラストの高い領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
前記フィルタリング手段が、各前記領域データのコントラストを前記領域データのコントラストの総和で割った値を各前記領域データの前記コントラストデータとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
前記フィルタリング手段が、前記領域データのコントラストを前記領域データの全領域の輝度値の平均で割った値を各前記領域データの前記コントラストデータとして出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項９】
前記距離算出手段が、各前記領域データにおける前記キャリブレーションデータ中のコントラストデータと前記コントラストデータの２乗誤差が最小となる前記フォーカス距離データを計算することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１０】
前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記コントラストデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、
前記粗探索手段が前記フォーカス制御手段を介して虹彩の任意の領域にフォーカス位置を合わせた後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１１】
前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして全虹彩領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴とする請求項１０に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１２】
前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして虹彩の最内周と最外周との中心領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴とする請求項１０に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１３】
前記距離算出手段が、前記コントラストデータが前記キャリブレーションデータに最適な前記フォーカス距離データを算出できない場合、エラーデータを出力することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１４】
前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記エラーデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、
前記エラーデータがエラーでない領域を前記粗探索手段が探索した後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴とする請求項１３に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１５】
人の眼の所望の領域にフォーカスレンズのフォーカスを合わせるオートフォーカス装置において、
前記フォーカスレンズのフォーカス位置を制御するよう、前記フォーカスレンズの位置を駆動制御するフォーカス制御手段と、
前記フォーカスレンズを通して眼を撮影して画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像データにおける虹彩領域から２つ以上の領域の画像データを抽出し領域データとして出力する領域抽出手段と、
各前記領域データから高周波成分の量を計算し各前記領域データのコントラストデータとして出力するフィルタリング手段と、
２つ以上の前記領域データから前記コントラストデータが最大となる前記領域データの領域を検出しピーク位置データとして出力するピーク位置検出手段と、前記ピーク位置データとフォーカスを合わせる領域までの距離を前記フォーカス距離データに変換し前記フォーカス距離データとして出力する距離変換手段とを備えた距離検出手段と、
を備え、
前記フォーカス制御手段が前記フォーカス位置を前記フォーカス距離データ分移動させることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項１６】
前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔と中心を同じにする同心円状の領域のデータを前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１７】
前記領域抽出手段が、前記画像データから領域を矩形に抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１８】
前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔の中心の左右の虹彩領域から領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項１９】
距離変換手段が、予め同一人物における虹彩の最外周領域と最内周領域との距離の差と前記フォーカス位置の差から傾きを用いて前記フォーカス距離データを計算することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２０】
距離変換手段が、予め同一人物における各前記領域データの前記コントラストデータが最大となる前記フォーカス位置を求め、前記領域データと所望の領域との距離と、前記フォーカス距離データとの変換テーブルを作成し、
オートフォーカス処理時、距離変換手段が前記変換テーブルを用いて前記フォーカス距離データを計算することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２１】
前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記コントラストデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、
前記粗探索手段が前記フォーカス制御手段を介して虹彩の任意の領域にフォーカス位置を合わせた後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２２】
前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして全虹彩領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴とする請求項２１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２３】
前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして虹彩の最内周と最外周との中心領域のデータを抽出し、
前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴とする請求項２２に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２４】
前記ピーク位置検出手段が、前記コントラストデータからピーク位置データを検出できない場合、エラーデータを出力することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２５】
前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記エラーデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、
前記エラーデータがエラーでない領域を前記粗探索手段が探索した後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴とする請求項２４に記載のオートフォーカス装置。
【請求項２６】
前記距離検出手段に、予め同一人物において前記フォーカス位置を変化させながら計算した各領域データの最大の前記コントラストデータをキャリブレーションデータとして記憶するキャリブレーション記憶手段と、
各前記領域データの前記コントラストデータを各前記領域データに対応する前記キャリブレーションデータ中のコントラストで割りコントラスト補正データとして出力し、かつ、前記キャリブレーションデータを作成するコントラスト補正手段を備え、
キャリブレーション時に、前記距離変換手段が前記フォーカス制御手段を介してフォーカス位置を移動させ前記キャリブレーションデータを作成し、前記コントラスト補正手段が前記キャリブレーション記憶手段に記憶し、
オートフォーカス処理時に、前記ピーク位置検出手段が前記コントラスト補正データから前記ピーク位置データを検出することを特徴とする請求項１５に記載のオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートフォーカス装置に関するものであり、より詳細には、人の眼にフォーカスを合わせる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人の眼球を撮影して取得した画像から画像処理技術によって、人体の特徴量を抽出する技術がある。セキュリティゾーンにおける入退室管理や医療現場において個人認証に用いられる虹彩認証技術もその一つであり、詳細には、人の眼の虹彩領域を撮影した画像から、例えば各人固有の虹彩パターンを抽出する。
【０００３】
この虹彩認証に用いる撮像装置では、認証を行う都度、鮮明な虹彩領域の画像を取得することにより、特徴量を正確に抽出する。このような撮像装置においては、対象となる虹彩に焦点を合わせる為に、オートフォーカス技術を用いる（例えば、特許文献１参照。）このオートフォーカス技術では、被写体に焦点が合って輪郭線が鮮明に撮像されるほど撮像信号中に高周波成分が多く含まれることを利用している。具体的には、レンズ位置を変えながら撮像信号中に含まれる高周波成分がピークとなるレンズ位置を探索するために、高周波成分が増加する方向にレンズ位置を徐々に変化させていく、いわゆる山登り方式を採用するのが一般的である。
【特許文献１】特開２０００−１３１５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の山登り法を用いた構成において、精度の高いオートフォーカス動作を実施するには、眼球が静止した状態で、少なくとも３箇所以上のレンズ位置で撮像を行い、高周波成分のピークを求める必要がある。
【０００５】
しかしながら撮影の対象となる眼球を被験者が一定時間、静止しておくことはなかなか困難であり、オートフォーカス動作をするわずかの時間であっても、被験者の視線は定まらず、眼球は上下左右に微小量、動いてしまう。
【０００６】
このため従来のオートフォーカス装置では、被験者の眼球の動きが止まるまでオートフォーカス動作ができなかったり、また、眼球が微小量動いている間にオートフォーカス動作をしてしまうと、精度の高い合焦ができなかったりするなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、被験者の眼球の動きにかかわらず、高速に、かつ高精度に眼球のうちの観察を行いたい所望の領域に焦点を合わせるオートフォーカス装置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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のオートフォーカス装置は、人の眼の所望の領域にフォーカスレンズのフォーカスを合わせるオートフォーカス装置において、前記フォーカスレンズのフォーカス位置を制御するよう、前記フォーカスレンズの位置を駆動制御するフォーカス制御手段と、前記フォーカスレンズを通して眼を撮影して画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データにおける虹彩領域から２つ以上の領域の画像データを抽出し領域データとして出力する領域抽出手段と、各前記領域データから高周波成分の量を計算し各前記領域データのコントラストデータとして出力するフィルタリング手段と、予め同一人物においてレンズ位置を移動させながら前記２つ以上の各領域において計算した前記コントラストデータと前記レンズ位置との関係をキャリブレーションデータとして記憶するキャリブレーション記憶手段と、前記コントラストデータと前記キャリブレーションデータとを比較し現在のレンズ位置と前記所望の領域にフォーカスの合うレンズ位置との差を検出しフォーカス距離データとして出力する距離算出手段とを備えた距離検出手段と、を備え、前記フォーカス制御手段が前記フォーカス位置を前記フォーカス距離データ分移動させることを特徴としたものである。
【０００９】
さらに、オートフォーカス装置において、前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔と中心を同じにする同心円状の領域のデータを前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００１０】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データから領域を矩形に抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００１１】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔の中心の左右の虹彩領域から領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００１２】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データにおいて２つの領域を虹彩の最内周領域と最外周領域から抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００１３】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データにおいてコントラストの高い領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００１４】
さらに、前記フィルタリング手段が、各前記領域データのコントラストを前記領域データのコントラストの総和で割った値を各前記領域データの前記コントラストデータとして出力することを特徴としたものである。
【００１５】
さらに、前記フィルタリング手段が、前記領域データのコントラストを前記領域データの全領域の輝度値の平均で割った値を各前記領域データの前記コントラストデータとして出力することを特徴としたものである。
【００１６】
さらに、前記距離算出手段が、各前記領域データにおける前記キャリブレーションデータ中のコントラストデータと前記コントラストデータの２乗誤差が最小となる前記フォーカス距離データを計算することを特徴としたものである。
【００１７】
さらに、前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記コントラストデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、前記粗探索手段が前記フォーカス制御手段を介して虹彩の任意の領域にフォーカス位置を合わせた後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴としたものである。
【００１８】
さらに、前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして全虹彩領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴としたものである。
【００１９】
さらに、前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして虹彩の最内周と最外周との中心領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴としたものである。
【００２０】
さらに、前記距離算出手段が、前記コントラストデータが前記キャリブレーションデータに最適な前記フォーカス距離データを算出できない場合、エラーデータを出力する
ことを特徴としたものである。
【００２１】
さらに、前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記エラーデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、前記エラーデータがエラーでない領域を前記粗探索手段が探索した後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴としたものである。
【００２２】
また、本発明のオートフォーカス装置は、人の眼の所望の領域にフォーカスレンズのフォーカスを合わせるオートフォーカス装置において、前記フォーカスレンズのフォーカス位置を制御するよう、前記フォーカスレンズの位置を駆動制御するフォーカス制御手段と、前記フォーカスレンズを通して眼を撮影して画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データにおける虹彩領域から２つ以上の領域の画像データを抽出し領域データとして出力する領域抽出手段と、各前記領域データから高周波成分の量を計算し各前記領域データのコントラストデータとして出力するフィルタリング手段と、２つ以上の前記領域データから前記コントラストデータが最大となる前記領域データの領域を検出しピーク位置データとして出力するピーク位置検出手段と、前記ピーク位置データとフォーカスを合わせる領域までの距離を前記フォーカス距離データに変換し前記フォーカス距離データとして出力する距離変換手段とを備えた距離検出手段と、を備え、前記フォーカス制御手段が前記フォーカス位置を前記フォーカス距離データ分移動させることを特徴とするオートフォーカス装置。
【００２３】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔と中心を同じにする同心円状の領域のデータを前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００２４】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データから領域を矩形に抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００２５】
さらに、前記領域抽出手段が、前記画像データから瞳孔の中心を検出し、瞳孔の中心の左右の虹彩領域から領域を抽出し前記領域データとして出力することを特徴としたものである。
【００２６】
さらに、距離変換手段が、予め同一人物における虹彩の最外周領域と最内周領域との距離の差と前記フォーカス位置の差から傾きを用いて前記フォーカス距離データを計算する
ことを特徴としたものである。
【００２７】
さらに、距離変換手段が、予め同一人物における各前記領域データの前記コントラストデータが最大となる前記フォーカス位置を求め、前記領域データと所望の領域との距離と、前記フォーカス距離データとの変換テーブルを作成し、オートフォーカス処理時、距離変換手段が前記変換テーブルを用いて前記フォーカス距離データを計算することを特徴としたものである。
【００２８】
さらに、前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記コントラストデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、前記粗探索手段が前記フォーカス制御手段を介して虹彩の任意の領域にフォーカス位置を合わせた後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴としたものである。
【００２９】
さらに、前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして全虹彩領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴としたものである。
【００３０】
さらに、前記粗探索手段が粗探索を行う場合、前記領域抽出手段が前記領域データとして虹彩の最内周と最外周との中心領域のデータを抽出し、前記コントラストデータが最大となる前記探索位置データを前記粗探索手段が山登り法で求めることを特徴としたものである。
【００３１】
さらに、前記ピーク位置検出手段が、前記コントラストデータからピーク位置データを検出できない場合、エラーデータを出力することを特徴としたものである。
【００３２】
さらに、前記オートフォーカス装置に、前記フォーカス位置の前記エラーデータを入力し、かつ、前記フォーカス制御手段に前記フォーカス位置を指定する為の探索位置データを出力する粗探索手段を備え、前記エラーデータがエラーでない領域を前記粗探索手段が探索した後、前記フォーカス距離データを用いて前記フォーカス制御手段が前記所望のフォーカス位置に合わせることを特徴としたものである。
【００３３】
さらに、前記距離検出手段に、予め同一人物において前記フォーカス位置を変化させながら計算した各領域データの最大の前記コントラストデータをキャリブレーションデータとして記憶するキャリブレーション記憶手段と、各前記領域データの前記コントラストデータを各前記領域データに対応する前記キャリブレーションデータ中のコントラストで割りコントラスト補正データとして出力し、かつ、前記キャリブレーションデータを作成するコントラスト補正手段を備え、キャリブレーション時に、前記距離変換手段が前記フォーカス制御手段を介してフォーカス位置を移動させ前記キャリブレーションデータを作成し、前記コントラスト補正手段が前記キャリブレーション記憶手段に記憶し、オートフォーカス処理時に、前記ピーク位置検出手段が前記コントラスト補正データから前記ピーク位置データを検出することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明のオートフォーカス装置によれば、被験者の眼球のうち２つ以上の虹彩領域において、互いに異なる位置に駆動したときのコントラストデータを予め取得しておけば、以降、例えば虹彩認証を行う際には、一度だけ、眼球を撮影すれば、上記２つ以上の領域におけるコントラストデータの比から、観察を行いたい所望の領域におけるフォーカス位置（合焦位置）を求め、レンズを駆動することができるものである。
【００３５】
このため被験者の眼球が微小量、動いている状態であっても、一度の撮影によって、高速かつ高精度にオートフォーカスさせることができ、高速な虹彩認証を行うことができるようになる。
【００３６】
また、虹彩認証に限らず、被験者の眼球の画像から生体情報を抽出する為に、高速かつ高精度にオートフォーカスする場合に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明のオートフォーカス装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
本発明は人物の眼を正面から撮影する場合に、複数のフォーカス位置において撮影した画像からは互いにコントラスト（もしくは、輝度）の異なるデータが得られることを利用して、高速に虹彩領域もしくは瞳孔領域もしくは強膜領域にある所望の領域にフォーカスを合わせる（以下、所望の領域にフォーカスが合うフォーカス位置を所望のフォーカス位置と称す）ものである。なお、所望の領域とは、虹彩領域から選択される、虹彩認証のための特徴量の抽出など、より詳しい観察を行いたい小領域のことであり、各人物ごとに予め設定される領域である。
【００３９】
以下に、本発明の実施の形態１について、図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるオートフォーカス装置の構成図を示す。図１において、１０１は人の眼である。１０２は予め定められた位置に合焦するフォーカスレンズであり、矢印方向に駆動されてフォーカス位置が変化する。１０３はフォーカスレンズ１０２を通して人の眼１０１の画像を取得するＣＣＤなどの画像取得手段である。１０８は画像取得手段１０３で取得した画像データである。
【００４０】
１０４は画像データ１０８から予め設定された互いに異なる２つ以上の領域における画像データを抽出する領域抽出手段である。１０９は領域抽出手段１０４で抽出された各領域が包含する画素の座標および画像データからなる領域データである。１０５は領域データ１０９が示す各領域のコントラストを計算するフィルタリング手段である。
【００４１】
１１０は領域抽出手段１０４で抽出された各領域データのコントラストを示すコントラストデータである。１０６はコントラストデータ１１０からフォーカス距離データを検出する距離検出手段である。このフォーカス距離データとは、現在のフォーカスレンズ１０２のレンズ位置と、上記した所望の領域に合焦したときのフォーカスレンズ１０２の位置との距離の差分を示すデータである。
【００４２】
１１１は距離検出手段１０６で検出されたフォーカス距離データである。１０７はフォーカス距離データ１１１に従ってフォーカスレンズ１０２を所望のフォーカス位置に移動させるフォーカス制御手段である。
【００４３】
図２は、図１における距離検出手段１０６の詳細な構成図である。図２において、２０２は予め同一人物においてフォーカスレンズ１０２のフォーカス位置を矢印方向に移動させながら画像データ１０８の取得を行い、そして各フォーカス位置において、上記した予め設定した２つ以上の小領域におけるコントラストをフィルタリング手段１０５にて計算したコントラストデータ１１０を記憶するキャリブレーション記憶手段である。
【００４４】
２０３はキャリブレーション記憶手段に記憶したキャリブレーションデータである。２０１はコントラストデータ１１０とキャリブレーションデータ２０３からフォーカス距離データ１１１を算出する距離算出手段である。この距離算出手段２０１には、各キャリブレーションデータ２０３の値と、フォーカスレンズ１０２の位置とを対応づけたデータが保持されている。
【００４５】
図３は、人の眼と、眼を撮像して得られる画像データ１０８の模式図を示す。３０９は横から見た人の眼である。３０１は虹彩領域を拡大して模式的に表したものである。３０２は正面から撮像した画像である。３０３は虹彩である。３０４は水晶体である。３０５は瞳孔である。３０６は虹彩の内周側に設定した、領域抽出手段１０４にて抽出を行う領域である。３０７は虹彩の外周側に設定した、領域抽出手段１０４にて抽出を行う領域である。なお、領域３０６、３０７の設定の仕方については後述する。３０８は本オートフォーカス装置により合焦させて、虹彩パターンの認識などの特徴量の抽出を行うなどの観察を行いたい、上述の所望の領域である。例えば、虹彩バターンの認証においては、虹彩領域全体にフォーカスが合うように、所望の領域３０８を領域３０６の半径と領域３０７の半径の平均した半径をもつ領域が選択される。
【００４６】
まず、本実施の形態におけるオートフォーカス装置において、実際にオートフォーカス動作をするために事前に行う初期設定について説明する。なお、この初期設定は、本オートフォーカス装置を使用する人物ごとに設定をする必要があり、事前に初期設定を行っていない人物については、本オートフォーカス装置は正確に動作しない。
【００４７】
図３に示す通り、人の眼を正面から見た場合、虹彩の内周に設定した領域３０６は虹彩の外周に設定した領域３０７よりもフォーカス位置が手前に存在する。本発明は互いに異なる複数のフォーカス位置で眼を撮影した場合に、これら複数の画像における領域３０６、３０７では、コントラスト（もしくは、輝度）が異なることを利用し、高速なオートフォーカスを実現するものである。
【００４８】
まず、領域抽出手段１０４で抽出する領域を設定する。本実施の形態では、瞳孔を中心とした同心円状の領域３０６、３０７に設定する。同心円状に領域を設定する方法はいくつかあるが、本実施の形態では瞳孔３０５の中心から（数１）で求められる半径ｒ［ｎ］の領域に設定する。（数１）において、ＲＰは瞳孔の半径、ＲＩは虹彩の外周の半径、そして、Ｎは領域の数である。図３の場合、Ｎは２である。
【００４９】
【数１】
2007093874.tif 000003
次に、フォーカスを合わせたい領域（以下、所望の領域３０８）を設定する。設定の基準は上述の通りである。詳細な例では、所望の領域３０８の半径をＲＴとすると、瞳孔の半径ＲＰと虹彩の外周の半径ＲＩを用いて（数２）で示す半径の領域にとる。
【００５０】
【数２】
2007093874.tif 000004
なお、瞳孔の半径ＲＰ、虹彩の外周の半径ＲＩを測定する方法には様々な方法がある。一般的には、画像にエッジ強調フィルタをかけることで、瞳孔と虹彩の境界及び虹彩と強膜の境界を抽出し、瞳孔の半径ＲＰ及び虹彩の外周の半径ＲＩを求める。また、（数１）で表される領域３０６、３０７は、線上の極めて面積の少ない領域であり、この領域上にある画素のデータが領域データ１０９となる。なお、領域データ１０９としてさらに多くの面積をとりたいときには、幅を持たせて環状の領域となるようにしてもかまわない。
【００５１】
尚、領域抽出手段１０４は同心円状の領域でなく、矩形の領域を設定しても良い。例えば、瞳孔の中心座標を（ｃｘ，ｃｙ）とすると、（数３）で示す座標を中心とする矩形領域を設定する。ここで、矩形領域を瞳孔の右方向に取っている。これは、まぶたやまつげ等の異物が入る確率が低い領域を設定している為であり、異物が入る確率が低いのであれば、瞳孔の上方向や右上方向などこだわらなくても良い。本実施の形態では、同心円状の領域３０６、３０７として説明をする。
【００５２】
【数３】
2007093874.tif 000005
次に、キャリブレーションデータ２０３の作成を行う。まず、フォーカス制御手段１０７を用いて、フォーカスレンズ１０２のレンズ位置を変えながら、上記で設定した所望の領域３０８にフォーカスを合わせる。
【００５３】
所望の領域３０８にフォーカスを合わせるには、従来からの山登りと同じ方法を用いる。あるレンズ位置で、画像取得手段１０３を用いて画像データ１０８を取得する。ここで、画像データ１０８を構成する最小単位を画素と呼び、図４に示すとおり、左上から右下に向けてインデックスをふる。そして、各画素の輝度値をｇ［ｉ］［ｊ］とする。
【００５４】
領域抽出手段１０４が画像データ１０８から所望の領域３０８を抽出し、領域データ１０９を出力する。ここで、所望の領域３０８の領域データ１０９をＡｔ［ｋ］とし、構成は（数４）の通りである。（数４）において、Ｋｔ個は所望の領域３０８から抽出した領域データ１０９の全画素数、Ａｔｘ［ｋ］は要素ｋのｘ座標、Ａｔｙ［ｋ］は要素ｋのｙ座標である。
【００５５】
【数４】
2007093874.tif 000006
フィルタリング手段１０５は領域データ１０９であるＡｔ［ｋ］からコントラストデータ１１０を計算する。Ａｔ［ｋ］のコントラストをＣＯＮｔとすると、ＣＯＮｔは（数５）で計算される。
【００５６】
【数５】
2007093874.tif 000007
（数５）におけるＣＯＮｔは隣合った２つの画素の輝度差の２乗の和をコントラストとするものであるが、コントラストの計算はＡｔ［ｋ］の高周波数成分を数値化するものであれば、その他の方法を用いても良い。
【００５７】
距離検出手段１０６はフォーカス制御手段１０７を経由してフォーカスレンズ１０２のレンズ位置を変えながら、ＣＯＮｔが最大となるレンズ位置を山登り法で探索する。そして、ＣＯＮｔが最大となるレンズ位置をｐｏｓ＿ｔとする。したがって、このｐｏｓ＿ｔの位置で所望の領域３０８に合焦していることになる。
【００５８】
次に、フォーカス制御手段１０７はフォーカスレンズ１０２のレンズ位置をｐｏｓ＿ｔからｄｐｏｓ変化させる。ｄｐｏｓとは、所望の領域３０８にフォーカスが合っているレンズ位置ｐｏｓ＿ｔからのレンズ位置の距離である。尚、本実施の形態では眼に近い方向に移動するときｄｐｏｓは大きくなり、眼に遠い方向に移動するときｄｐｏｓは小さくなる。
【００５９】
そして、画像取得手段１０３が画像データ１０８を取得する。領域抽出手段１０４は画像データ１０８から瞳孔の半径ＲＰ及び虹彩の外周の半径ＲＩを検出し、瞳孔の中心から（数６）で示す半径Ｒ［ｎ］の環状の領域に含まれる座標をｎ番目の領域データ１０９とする。ここで得る半径Ｒ［ｎ］の環状の領域データは、上述の領域３０６から領域３０７の間に取ることができる環状の領域における画像データが得られるように設定する。
【００６０】
【数６】
2007093874.tif 000008
半径Ｒ［ｎ］の範囲の領域データ１０９をＡ［ｎ］［ｋ］とすると、（数７）の通りである。
【００６１】
【数７】
2007093874.tif 000009
ここで、ｎは虹彩の内周側からの領域の番号であり、Ｋ［ｎ］は各領域データ１０９属する画素数である。
【００６２】
フィルタリング手段１０５は各領域データ１０９のコントラストデータ１１０を計算する。すなわち、領域３０６、３０７のそれぞれについて、フォーカスレンズをｄｐｏｓだけ変化させたときのコントラストデータを計算する。
【００６３】
ここで、Ａ［ｎ］［ｋ］のコントラストをＣＯＮ＿ＲＡＷ［ｎ］とすると、ＣＯＮ＿ＲＡＷ［ｎ］は（数８）で計算される。尚、（数８）によるコントラストの計算は一例であり、左右の画素の差分の２乗だけでなく、上下の画素の差分の２乗等、コントラストを示す計算であればそれを用いても良い。
【００６４】
【数８】
2007093874.tif 000010
そして、フィルタリング手段１０５は（数９）でＣＯＮ＿ＲＡＷ［ｎ］を正規化し、コントラストＣＯＮ［ｎ］を算出する。（数９）は全領域のコントラストの総和で正規化したものである。
【００６５】
【数９】
2007093874.tif 000011
尚、フィルタリング手段１０５は（数９）による正規化だけでなく、（数１０）で示すように、全領域の平均輝度で正規化しても良いし、正規化をしなくても良い。また、正規化に用いる領域も撮影条件をキャンセルできるものであれば任意の領域を用いても良い。
【００６６】
【数１０】
2007093874.tif 000012
キャリブレーション記憶手段２０２には、ｄｐｏｓに対するＣＡＬ［ｎ］（ｄｐｏｓ）が記憶される。ＣＡＬ［ｎ］（ｄｐｏｓ）はｎ番目の領域データ１０９におけるコントラストであり、（数１１）の関係がある。
【００６７】
【数１１】
2007093874.tif 000013
ｄｐｏｓを変化させながら、各ｄｐｏｓの位置でキャリブレーションデータ２０３を作成し、キャリブレーション記憶手段２０２に記憶する。ここで、キャリブレーションデータ２０３は離散的な値でもよいが、多項式近似をしてもよい。
【００６８】
以上のように、所望の領域３０８にフォーカスを合わせた後、フォーカスレンズ１０２を移動させながら、領域３０６、３０７において得られるコントラストデータをそれぞれプロットしたものが、図５に示すものである。これがキャリブレーションデータ２０３となり、距離検出手段１０６のキャリブレーション記憶手段２０２に記憶される。図５において、４０１は領域３０６のキャリブレーションデータであり、４０２は領域３０７のキャリブレーションデータである。また、図５中のＣＡＬ［０］（−０．５）は所望のフォーカス位置ｐｏｓ＿ｔから眼に０．５ｍｍ近い位置でのキャリブレーションデータの例であり、同じく、ＣＡＬ［１］（−０．５）は所望のフォーカス位置ｐｏｓ＿ｔから眼に０．５ｍｍ近い位置でのキャリブレーションデータの例である。以上が本実施の形態における初期設定の手順である。
【００６９】
次に、本実施の形態におけるオートフォーカス装置によりオートフォーカスを行う動作を示す。まず、被験者が眼を本装置の前方に位置させ、オートフォーカスの準備が整うと、フォーカス制御手段１０７がフォーカスレンズ１０２を任意の位置に制御する。その後、画像取得手段１０３により、人物の眼を１度だけ撮影し、画像データ１０８を取得する。
【００７０】
領域抽出手段１０４は画像データ１０８から（数１０）で示したＡ［ｎ］［ｋ］を抽出する。すなわち、領域３０６と領域３０７における画像データを抽出し、領域データ１０９として、フィルタリング手段１０５に出力する。
【００７１】
フィルタリング手段１０５は（数９）でＣＯＮ［ｎ］を計算する。すなわち、領域３０６、３０７のそれぞれにおいてコントラストデータを計算して、コントラストデータ１１０を距離検出手段１０６に出力する。
【００７２】
距離検出手段１０６における、距離算出手段２０１は、上記の初期設定でキャリブレーション記憶手段２０２に記載されたキャリブレーションデータ２０３とコントラストデータ（ＣＯＮ［ｎ］）を比較する。（数１２）を用いて２乗誤差を求め、（数１２）が最小となるｄｐｏｓを求める。ここで最小となるｄｐｏｓをｄｐｏｓ＿ｍｉｎとする。
【００７３】
【数１２】
2007093874.tif 000014
ここで、ＣＡＬ［ｎ］（ｄｐｏｓ）が多項式で近似した連続的なデータであれば、（数１３）を満たすｄｐｏｓがｄｐｏｓ＿ｍｉｎとなる。
【００７４】
【数１３】
2007093874.tif 000015
距離算出手段２０１はフォーカス距離データ１１１としてｄｐｏｓ＿ｍｉｎを出力する。フォーカス制御手段１０７は現在のフォーカス位置からフォーカスレンズ１０２をｄｐｏｓ＿ｍｉｎ移動させ、オートフォーカス動作を終了する。
【００７５】
図５に示したキャリブレーションデータ２０３を作成している前提で、図６を用いて、このオートフォーカスをもう一度説明する。まず、眼の画像を取得し、コントラストデータ１１０を計算する。計算結果をＣＯＮ［０］、ＣＯＮ［１］とすると、図６中のキャリブレーションデータ上でＣＯＮ［１］とＣＯＮ［０］が一致するレンズ位置を見つける。このレンズ位置がｐｏｓ＿ｔからｄｐｏｓ＿ｍｉｎずれた位置であることを計算し、レンズをｄｐｏｓ＿ｍｉｎ移動させ、所望のフォーカス位置ｐｏｓ＿ｔに合わせることにより、オートフォーカスを行う。
【００７６】
以上のように、本実施の形態１においては、距離算出手段２０１がコントラストデータ１１０とキャリブレーションデータ２０３からフォーカス距離データ１１１を算出し、フォーカス制御手段がフォーカス距離データ１１１に従ってフォーカスレンズ１０２を制御することにより、１回の撮影で所望の領域にフォーカスを合わせることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
実施の形態１は、レンズ位置がキャリブレーションの範囲内にある場合に有効であるが、レンズ位置がキャリブレーションの範囲外にある場合には利用できない。そこで、レンズ位置がキャリブレーションの範囲外にある場合に実施の形態１を実現する為に、本実施の形態では、オートフォーカスを行う際、粗探索を行い、キャリブレーション範囲にレンズ位置を移動させた後、実施の形態１を実施する。
【００７８】
以下に、本発明の実施の形態２について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態２におけるオートフォーカス装置の構成図を示す。実施の形態１と異なるのはオートフォーカス装置に粗探索を行う手段を設けていることである。図７において、５０１はフォーカス制御手段１０７を介してフォーカスレンズ１０２を移動させながら虹彩の任意の領域にフォーカスを合わせる粗探索手段である。５０２はフォーカス制御手段１０７にフォーカスレンズ１０２の移動量を示す探索位置データである。
【００７９】
本実施の形態では、実施の形態１によるオートフォーカスを行う前に、粗探索手段５０１が虹彩領域の任意の場所にフォーカスが合うように粗探索を行った後、実施の形態１によるオートフォーカスを行い、所望のフォーカス位置にフォーカスレンズ１０２を移動させる。以下に、粗探索の手順を示す。
【００８０】
粗探索手段５０１はフォーカス制御手段１０７を介してフォーカスレンズ１０２を移動させながら、コントラストデータ１１０が最大となるフォーカス位置を探索する。ここで、領域抽出手段１０４で抽出する領域は全虹彩領域とする。尚、領域抽出手段１０４で抽出する領域を最外周と最内周の中心の領域としても良い。
【００８１】
まず、粗探索手段５０１は現在のフォーカス位置から初期の位置にフォーカスレンズ１０２を移動させる。ここで、初期の位置とは、人の眼に一番近い位置である。画像取得手段１０３は画像データ１０８を取得する。領域抽出手段１０４は画像データ１０８から瞳孔の半径ＲＰ及び虹彩の外周の半径ＲＩを検出し、瞳孔の半径ＲＰ及び虹彩の外周の半径ＲＩで囲まれた環状の領域、つまり、全虹彩領域の範囲の画像データ１０８の座標を領域データ１０９とする。ここで、領域データ１０９をＡＩ［ｋ］とし、全虹彩領域に属する画素数をＫＩとすると、（数１４）の通りである。
【００８２】
【数１４】
2007093874.tif 000016
フィルタリング手段１０５は領域データ１０９であるＡＩ［ｋ］からコントラストデータ１１０を計算する。ＡＩ［ｋ］のコントラストをＣＯＮＩとすると、ＣＯＮＩは（数１５）で計算される。
【００８３】
【数１５】
2007093874.tif 000017
次に、粗探索手段５０１はフォーカスレンズ１０２をＩｄｐｏｓずつ移動させながら、ＣＯＮＩが最大となるフォーカス位置を山登り方で探索する。ここで、Ｉｄｐｏｓは虹彩の内周側にフォーカスが合った場合のフォーカス位置と、虹彩の外周側にフォーカスが合った場合のフォーカス位置との差（以下、虹彩フォーカス範囲）より小さい値であり、経験的な値を用いる。
【００８４】
粗探索手段５０１はＣＯＮＩが最大となるフォーカス位置を探索し、探索したフォーカス位置にフォーカスレンズ１０２を合わせる。
【００８５】
そして、実施の形態１と同様に１枚画像を撮影した後、距離検出手段１０６は現在のフォーカス位置と所望のフォーカス位置との差を検出し、フォーカス距離データ１１１を出力する。フォーカス制御手段１０７はフォーカス距離データ１１１に示された距離だけフォーカスレンズ１０２を移動させ、所望のフォーカス位置に合わせる。
【００８６】
以上のように、本実施の形態２においては、粗探索手段５０１が大きな範囲で粗い探索を行った後、実施の形態１に示したオートフォーカス処理を行うことによって、実施の形態１におけるキャリブレーション範囲を超えるフォーカス位置のオートフォーカス処理を高速に行うことができる。
【００８７】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３について、図８から図１０を用いて説明する。
【００８８】
図８は、本発明の実施の形態３におけるオートフォーカス装置の構成図を示す。図８において、実施の形態１と異なるのは距離検出手段６０１である。図８において、距離検出手段６０１はコントラストデータ１１０からフォーカス距離データ１１１を検出できない場合、エラーデータ６０２を出力する。フォーカス制御手段６０３はエラーデータ６０２を受け取り、画像取得のリトライを行う。
【００８９】
フォーカス距離データ１１１を検出できない状況としては、フォーカスレンズ１０２と人の眼の距離がキャリブレーション範囲から外れ、取得した画像で計算したコントラストデータ１１０（ＣＯＮ［ｎ］）の値がキャリブレーションデータ２０３（ＣＡＬ［ｎ］（ｄｐｏｓ））に存在しないようなケースが考えられる。
【００９０】
図９は、本実施の形態３における距離検出手段６０１の詳細な構成図である。図９において、実施の形態１と異なるのは距離算出手段７０１である。距離算出手段７０１はコントラストデータ１１０とキャリブレーションデータ２０３と比較し、エラーデータ６０２とフォーカス距離データ１１１を出力する。
【００９１】
本実施の形態において、実施の形態１と違うのは距離算出手段７０１がエラーデータ６０２を出力することである。予め、操作者は（数１２）で求められる最小値、つまり、ＤＩＦ（ｄｐｏｓ＿ｍｉｎ）の値がエラーであるかどうかを判定する為の閾値（ＤＩＦ＿Ｓ）を距離検出手段６０１に設定しておく。このＤＩＦ＿Ｓは操作者の経験的な値でよく、例えば、キャリブレーション範囲内でＤＩＦ（ｄｐｏｓ＿ｍｉｎ）を探索する動作を行い、最大となるＤＩＦ（ｄｐｏｓ＿ｍｉｎ）としてよい。
【００９２】
オートフォーカス処理において、距離算出手段７０１がＤＩＦ（ｄｐｏｓ）が最小となるｄｐｏｓを求める。そして、距離算出手段７０１はＤＩＦ（ｄｐｏｓ＿ｍｉｎ）とＤＩＦ＿Ｓとを比較し、（数１６）となる場合、距離算出手段７０１はフォーカス距離データ１１１としてｄｐｏｓ＿ｍｉｎを出力し、エラーデータ６０２として０を出力する。
【００９３】
【数１６】
2007093874.tif 000018
もし、（数１６）とならない場合、距離算出手段７０１はフォーカス距離データ１１１としてｄｐｏｓ＿ｍｉｎを出力し、エラーデータ６０２として１を出力する。
【００９４】
フォーカス制御手段６０３はエラーデータ６０２を確認し、エラーデータ６０２が１の場合、フォーカスレンズ１０２を移動させない。そして、再度画像取得を行い、エラーデータ６０２とフォーカス距離データ１１１を検出する。
【００９５】
また、エラーデータ６０２が０の場合、フォーカス制御手段６０３はフォーカス距離データ１１１に従ってフォーカスレンズ１０２を移動させ、所望のフォーカス位置にフォーカスを合わせる。
【００９６】
以上、エラーデータ１１０を出力して、リトライを行う動作を示した。このエラーデータ１１０を利用したリトライ動作により、ＤＩＦ（ｄｐｏｓ＿ｍｉｎ）の値が大きいものを使用しないことで、精度のよいオートフォーカスを行うことができる。
【００９７】
エラーデータ１１０はリトライだけでなく、実施の形態２で示した粗探索にも利用することができる。図１０はエラーデータ１１０を粗探索に利用した場合のシステム構成図である。
【００９８】
図１０において、実施の形態２と異なるのは、粗探索手段８０１がエラーデータ６０２を用いて現在の探索位置で実施の形態１に示したオートフォーカス処理を利用できるかを判断することである。
【００９９】
実施の形態２と同様に粗探索手段８０１はフォーカス制御手段１０７を介してＩｄｐｏｓ毎にフォーカスレンズ１０２を移動させる。そして、Ｉｄｐｏｓ毎に粗探索手段８０１はエラーデータ６０２を確認する。エラーデータ６０２が１の場合、粗探索手段８０１はフォーカスレンズ１０２を再度Ｉｄｐｏｓ移動させ、エラーデータ６０２が０となるまで繰り返す。
【０１００】
エラーデータ６０２が１となる場合、粗探索手段８０１はフォーカス制御手段１０７にフォーカス距離データ１１１で示された距離だけフォーカスレンズ１０２を移動させる。そして、所望のフォーカス位置にフォーカスを合わせることができる。
【０１０１】
以上のように、本実施の形態３においては、距離算出手段７０１がコントラストデータ１１０とキャリブレーションデータ２０３とを比較しエラーデータ６０２を出力し、エラーデータ６０２が１の時、フォーカス制御手段６０３がリトライを行うことにより、精度の高いオートフォーカス処理ができる。
【０１０２】
さらに、本実施の形態３においては、粗探索手段８０１を備え、粗探索手段８０１が任意の虹彩領域にフォーカスを合わせた後、フォーカス制御手段６０３がフォーカス距離データ１１１に従ってフォーカス位置を制御することにより、虹彩フォーカス範囲より広い範囲で正確にオートフォーカス処理ができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４について、図１１から図１３を用いて説明する。
【０１０４】
図１１は、本発明の実施の形態におけるオートフォーカス装置の構成図を示す。実施の形態１と異なるのは図１における距離検出手段１０６の機能に、画像データ１０８からフォーカスの合っている領域を検出し、検出した領域と所望のフォーカス領域との関係をフォーカス距離データに変換する機能を加えたところである。
【０１０５】
図１１において、９０１は本実施の形態の距離検出手段である。図１２は、本実施の形態における距離検出手段９０１の詳細な構成図である。図１２において、１００１は各領域データ１０９からコントラストデータ１１０が最大となる領域を検出するピーク位置検出手段である。１００３はコントラストが最大となる領域を示すピーク位置データである。１００２はピーク位置データ１００３と所望の領域との関係をフォーカス距離データ１１１に変換する距離変換手段である。
【０１０６】
まず、フォーカス制御手段１０７がフォーカスレンズ１０２を任意の位置に制御する。
画像取得手段１０３が画像データ１０８を取得する。領域抽出手段１０４は画像データ１０８から（数１０）で示したＡ［ｎ］［ｋ］を抽出する。ここで、（数１７）に示す通り、r［ｎ−１］とr［ｎ］との間隔をｄrとする。本実施の形態において、ｄｒはフォーカス距離の精度に関わるものであり、ｄｒを小さくしＮを多くとることでフォーカスの精度が高くなる。
【０１０７】
【数１７】
2007093874.tif 000019
尚、本実施の形態の領域抽出手段１０４は実施の形態１と同様に、同心円状の領域ではない矩形の領域を設定しても良い。例えば、瞳孔の中心座標を（ｃｘ，ｃｙ）とすると、（数３）で示す座標を中心とする矩形領域を設定する。ここで、矩形領域を瞳孔の右方向に取っている。これは、まぶたやまつげ等の異物が入る確率が低い領域を設定している為であり、異物が入る確率が低いのであれば、瞳孔の上方向や右上方向などこだわらなくても良い。
【０１０８】
次に、フィルタリング手段１０５は実施の形態１と同様に（数１１）の様に各領域データ１０９のコントラストデータ１１０を計算する。
【０１０９】
ピーク位置検出手段１００１はＣＯＮ［ｎ］から最大となるｎを求める。ここで、最大となるｎをＮ＿ｍａｘとし、所望のフォーカス領域を内側からＮ＿ｔ番目の領域とする。つまり、それぞれの領域は半径Ｒ［Ｎ＿ｍａｘ］とＲ［Ｎ＿ｔ］とする。ピーク位置検出手段１００１はＮ＿ｍａｘをピーク位置データ１００３として出力する。
【０１１０】
次に、距離変換手段１００２は領域番号であるＮ＿ｍａｘとＮ＿ｔとの関係をフォーカス距離データに変換する。
【０１１１】
瞳孔の大きさの変化によって、虹彩の内周側と外周側のフォーカス方向への変化が無いと仮定する。また、虹彩フォーカス範囲をＤ＿Ｆとすると、距離変換手段１００２は（数１８）でフォーカス方向の距離の差ｄｐｏｓ＿ｍｉｎに変換し、フォーカス距離データ１１１として出力する。
【０１１２】
【数１８】
2007093874.tif 000020
尚、距離変換手段１００２は予め作成しておいた領域番号とフォーカス距離データとの変換テーブルを用いても良い。変換テーブルの作成方法を以下に示す。まず、フォーカス位置を変更しながら被験者の眼を撮影し、領域データ１０９の各領域のコントラストを計算する。そして、領域番号とコントラストが最大になるフォーカス位置を変換テーブルに記憶する。
【０１１３】
フォーカス制御手段１０７は現在のフォーカス位置からフォーカスレンズ１０２をｄｐｏｓ＿ｍｉｎ移動させる。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態４においては、ピーク位置検出手段１００１がピーク位置データ１００３を検出し、距離変換手段１００２がピーク位置データ１００３を所望の領域までの距離を示すフォーカス距離データ１１１に変換し、フォーカス制御手段１０７がフォーカスレンズ１０２を制御することで、１回の撮影で所望の領域にフォーカスを合わせることができる。
【０１１５】
尚、本実施の形態４では実施の形態２で説明したのと同様に粗く探索した後、距離検出手段９０１がフォーカス距離データ１１１を検出し、フォーカスを合わせることができる。
【０１１６】
また、本実施の形態４では実施の形態３で説明したのと同様に距離検出手段１０６がフォーカス距離データ１１１を検出できない場合、検出できないことを示す信号を出力する機能を有しても良い。図１３はこの実施の形態の距離検出手段の詳細な構成図である。図１３において、図１２と異なるのは距離変換手段１１０２にエラーデータ１１０３を出力する機能を有するところである。
【０１１７】
距離変換手段１１０２はピーク位置データ１００３と所望のフォーカス領域との関係をフォーカス距離データ１１１に変換する。そして、距離変換手段１１０２はピーク位置データ１００３を確認し、ピーク位置データ１００３が０またはＮ−１の場合、ピーク位置データ１００３のデータが本当のピークでないと判断し、エラーデータを１にする。また、ピーク位置データ１００３が１からＮ−２の場合、ピーク位置が正しいと判断し、エラーデータを０にする。
【０１１８】
この、エラーデータ１１０３はオートフォーカス処理のリトライと粗探索に用いることがでる。リトライに用いる場合には、実施の形態３の図８における距離検出手段６０１を図１３の距離検出手段１１０１に置き換えることによって実現できる。また、粗探索に用いる場合には実施の形態３の図１０における距離検出手段６０１を図１３の距離検出手段１１０１に置き換えることによって実現できる。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態４においては、ピーク位置検出手段１００１が各領域データ１０９から最大のコントラストを持つピーク位置データ１００３を検出し、距離変換手段１００２がピーク位置データ１００３と所望のフォーカス領域との関係をフォーカス距離データ１１１に変換し、フォーカス制御手段１０７がフォーカスレンズ１０２を制御することにより、１回の撮影で所望の領域にフォーカスを合わせることができる。
【０１２０】
さらに、本実施の形態４においては、実施の形態２の粗探索手段５０１を備えることにより、虹彩フォーカス範囲より広い範囲で正確にオートフォーカス処理ができる。
【０１２１】
さらに、本実施の形態４においては、距離変換手段１１０２がエラーデータ１１０３を出力する機能を備えることにより、実施の形態３で示したリトライ及び粗探索を行うことができる。
（実施の形態５）
以下に、本発明の実施の形態５について、図１４と図１５を用いて説明する。
【０１２２】
図１４は、本発明の実施の形態５における距離検出手段の構成図である。実施の形態４と異なるのは距離検出手段１２０１にコントラストデータ１１０を補正する機能を加えたことである。
【０１２３】
図１４において、１２０１は実施の形態の距離検出手段である。１２０４は予め各領域データ１０９の最大コントラストを示すキャリブレーションデータである。１２０３はキャリブレーションデータ１２０４を記憶するキャリブレーション記憶手段である。１２０２はコントラストデータ１１０をキャリブレーションデータ１２０４で補正し、最大のコントラストを持つ領域を検出するピーク位置検出手段である。
【０１２４】
まず、キャリブレーションデータ１２０４を作成する。距離検出手段１０６はフォーカス制御手段１０５を用いて、フォーカスレンズ１０２のフォーカス位置を変えながら、領域データ１０９毎に、フォーカス位置（以下、ｐｏｓ）に対するコントラストを計算する。ここで、あるフォーカス位置（ｐｏｓ）で取得した画像をｇ＿ｐｏｓ［ｉ］［ｊ］とすると、領域データ１０９毎のｐｏｓとコントラストデータ１１０との関係を（数１９）で示す。
【０１２５】
【数１９】
2007093874.tif 000021
距離検出手段１２０１は領域データ１０９毎にコントラストデータ１１０の最大値を求め、（数２０）に示すようにキャリブレーションデータ１２０４とする。ここで、領域ｋにおける最大値をｍａｘ（ＣＯＮＩ［ｋ］（ｐｏｓ））とし、この値を領域ｋのキャリブレーションデータ１２０４（ＣＡＬＩ［ｋ］）とする。
【０１２６】
【数２０】
2007093874.tif 000022
そして、距離検出手段１２０１はキャリブレーションデータ１２０４をキャリブレーション記憶手段１２０３に記憶する。以上が、キャリブレーションデータ１２０４の作成手順である。
【０１２７】
次に、本実施の形態のオートフォーカス装置がオートフォーカスを行う動作を示す。動作において、距離検出手段１２０１の動作以外は実施の形態４と同様である為、本実施の形態では距離検出手段１２０１のみを説明する。
【０１２８】
距離検出手段１２０１において、ピーク位置検出手段１２０２は（数２０）で示す通り、コントラストデータ１１０をキャリブレーションデータ１２０４で割った値が最大となるｎを求め、Ｎ＿ｍａｘとする。
【０１２９】
本実施の形態の距離検出手段１２０１は実施の形態４における距離検出手段９０１と置き換えて使用することができる。また、距離検出手段１１０１と置き換えて使用することもできるが、その際には図１５に示す距離検出手段１３０１と置き換える。ここで、図１５は距離検出手段１１０１にキャリブレーション記憶手段１２０３及びキャリブレーションデータ１２０４を加え、ピーク位置検出手段１００１をピーク位置検出手段１２０２に置き換えたものである。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態５においては、ピーク位置検出手段１２０２がコントラスト１１０をキャリブレーションデータ１２０４で補正した後、ピーク位置データ１００３を検出することにより、オートフォーカスの処理の精度を上げることができる。例えば、本実施の形態５の方法では実施の形態４と比較し、２倍の精度で検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明にかかるオートフォーカス装置は、人の眼の虹彩のうち、さらに限られた小領域にフォーカスを高速に合わせる機能及び、コントラストの小さい領域にフォーカスを正確に合わせる機能を有し、眼を対象とする撮像装置の技術等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるオートフォーカス装置の構成図
【図２】同装置における距離検出手段の詳細な構成図
【図３】同実施の形態における人の眼と、画像データの模式図
【図４】同装置の画像データの構成図
【図５】同装置のキャリブレーションデータの図
【図６】同装置によるオートフォーカス動作の説明図
【図７】本発明の実施の形態２におけるオートフォーカス装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態３におけるオートフォーカス装置の構成図
【図９】同装置における距離検出手段の詳細な構成図
【図１０】同実施の形態３における他のオートフォーカス装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態４におけるオートフォーカス装置の構成図
【図１２】同装置における距離検出手段の詳細な構成図
【図１３】同装置における他の距離検出手段の詳細な構成図（２）
【図１４】本発明の実施の形態５における距離検出手段の構成図
【図１５】同装置における距離検出手段の構成図
【符号の説明】
【０１３３】
１０１  人の眼
１０２  フォーカスレンズ
１０３  画像取得手段
１０４  領域抽出手段
１０５  フィルタリング手段
１０６  距離検出手段
１０７  フォーカス制御手段
１０８  画像データ
１０９  領域データ
１１０  コントラストデータ
１１１  フォーカス距離データ
２０１  距離算出手段
２０２  キャリブレーション記憶手段
２０３  キャリブレーションデータ
３０１  横から見た虹彩領域
３０２  正面から見た虹彩領域
３０３  虹彩
３０４  水晶体
３０５  瞳孔
３０６  虹彩の内周領域
３０７  虹彩の外周領域
３０８  所望の領域
３０９  横から見た人の眼
４０１  領域３０６のキャリブレーションデータ
４０２  領域３０７のキャリブレーションデータ
５０１  粗探索手段
５０２  探索位置データ
６０１  距離検出手段
６０２  エラーデータ
６０３  フォーカス制御手段
７０１  距離算出手段
８０１  粗探索手段
９０１  距離検出手段
１００１  ピーク位置検出手段
１００２  距離変換手段
１００３  ピーク位置データ
１１０１  距離検出手段
１１０２  距離変換手段
１１０３  エラーデータ
１２０１  距離検出手段
１２０２  ピーク位置検出手段
１２０３  キャリブレーション記憶手段
１２０４  キャリブレーションデータ
１３０１  距離検出手段
【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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