(57)【要約】【課題】周囲環境や被写体までの距離に関わらず被写体における照度を一定に維持し、なおかつ照明に必要な消費電力を増やすこともなく、一定の明るさで鮮明な画像を入力することが可能な照明装置および眼画像入力装置を提供する。【解決手段】被写体の眼を含む領域に照明光を照射する照明部と、照明部から被写体までの距離を測定する測定部と、測定部によって測定した照明部から被写体までの距離に応じて照明部が照射する光の照射角を変更する調光部とを備える。この調光部は、例えば凹レンズ３０２と凸レンズ３０３とを有し、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との間隔を調整することで、照明部が照射する光の照射角を変更する。【選択図】図３
2007037617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の眼を含む領域に照明光を照射する照明部と、
前記照明部から前記被写体までの距離を測定する測定部と、
前記照明部に前記距離に応じて前記照明部が照射する光の照射角を変更し前記被写体の眼を含む領域の照度を一定とする調光部を備えたこと
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記調光部はレンズ部を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズ部は複数のレンズを備えており、
前記測定部によって測定した前記照明部から前記被写体までの距離に応じて前記複数のレンズの全部または一部を移動させるレンズ制御部をさらに備え、
前記複数のレンズの全部または一部を移動可能としたこと
を特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記調光部は凹面鏡を備えていること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記照明部と前記凹面鏡のいずれか一方もしくは両方を移動可能として前記照明部と前記凹面鏡との間隔を変更するようにしたこと
を特徴とする請求項４記載の照明装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置を備えたこと
を特徴とする眼画像入力装置。
【請求項７】
複数のレンズを有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置による照明方法であって、
前記照明部から被写体までの距離を測定するステップと、
測定された距離にもとづき前記被写体の眼を含む領域の照度を実質的に一定とするためのレンズの移動量を算出するステップと、
算出された移動量にもとづきレンズを移動させるステップと、
前記被写体の眼を含む領域に照明光を照射するステップとを備えたこと
を特徴とする照明方法。
【請求項８】
凹面鏡を有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置による照明方法であって、
前記照明部から被写体までの距離を測定するステップと、
測定された距離にもとづき前記被写体の眼を含む領域の照度を実質的に一定とするための前記照明部と前記凹面鏡との間隔を算出するステップと、
前記照明部と前記凹面鏡との間隔を算出された間隔にするステップと、
前記被写体の眼を含む領域に照明光を照射するステップとを備えたこと
を特徴とする照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体判別・認証のための眼画像入力装置およびその眼画像入力装置で使用することのある照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入退室管理装置や個人情報等の重要な情報が記憶された情報装置等、高いセキュリティ性が求められる装置におけるアクセス時の本人認証の方法として、人体の指紋、虹彩、眼底血管、顔の特徴、腕や手等の血管パターン等、被写体固有のいわゆるバイオメトリクス情報を用いた様々な認証方法が実用化されてきている。
【０００３】
その中の一つとして、眼の虹彩部分の皺の模様の違いを利用した認証方法（以下、この認証方法を「虹彩認証方法」と記す）が提案され、実用化されている。
【０００４】
この虹彩認証方法では、近赤外線照明等で被写体の眼およびその周辺を照明し、カメラを用いて被写体の眼を含む領域の画像（以下、「眼画像」と記す）を撮影する。そして、得られた眼画像から虹彩領域を抽出して虹彩部分の皺の模様の違いが数値情報として表わされるようにコード化した認証情報を作成し、この認証情報をあらかじめ登録された認証情報（以下、「登録認証情報」と記す）と比較照合する。比較照合の結果、互いに一致すると判定された場合には、被写体があらかじめ登録された者であるとして認証する（例えば、特許文献１を参照）。また、虹彩画像は近赤外線付近の波長域で最も鮮明な画像が得られるため、このとき用いられる眼画像を撮像する装置には、可視光カットフィルタをレンズに取り付けたものが多い。
【０００５】
この虹彩認証方法は、本人拒否率の低さや他人受入率の低さ等の信頼性が高く、高いセキュリティ性が求められる場所における認証方法として広く実用化され、優れた効果を発揮している。
【０００６】
一方で、前述のような虹彩認証方法によって個人認証を行う認証装置においては、認証装置が認証可能な眼画像、すなわち被写体の虹彩が適切な位置に適切な大きさで鮮明に写った眼画像が認証装置内に取り込まれなければならない。
【０００７】
そのためには、被写体の虹彩を中心とする眼の周辺領域に、適切な光量の照明を照射することが要請される。例えば、被写体の虹彩を中心とする眼の周辺領域に照射される光量が少なければ充分なコントラストで鮮明な画像情報を取得することができないし、逆に照射される光量が多すぎるといわゆるハレーションを起し、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）面で乱反射した光が結像をにじませるような現象を生じ、やはり鮮明な画像情報を取得することができない。
【０００８】
そこで、被写体の虹彩を中心とする眼の周辺領域に適切な光量の照明を照射するため、例えば光源から被写体までの距離に応じて光源の出力を制御する手法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特許第３３０７９３６号公報
【特許文献２】特開２００１−３５８９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来技術によれば、対象物までの距離を測定することが可能な測距部を用いてカメラから被写体までの距離を測定し、照明光の照明強度を変更可能な照明部において、その測定された距離にもとづき照明強度を変化させることで、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することができる。しかしながら、上述した従来技術においては、被写体までの距離が離れるほど照明強度を上げなければならず、照明部における消費電力が大きくなるという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、照明強度を変えることなく被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することができる照明装置および眼画像入力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】
【００１１】
本発明の照明装置は、被写体の眼を含む領域に照明光を照射する照明部と、照明部から被写体までの距離を測定する測定部と、照明部にその距離に応じて照明部が照射する光の照射角を変更し被写体の眼を含む領域の照度を一定とする調光部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、測定部によって測定した照明部から被写体までの距離に応じて、被写体の眼を含む領域に照射される照射光量を調整し、消費電力を増やすことなく、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００１３】
また、調光部はレンズ部を備えた構成としてもよい。この構成によれば、汎用的かつ入手しやすい一般的な部品であるレンズによって、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００１４】
また、レンズ部は複数のレンズを備えており、測定部によって測定した照明部から被写体までの距離に応じて複数のレンズの全部または一部を移動させるレンズ制御部をさらに備え、複数のレンズの全部または一部を移動可能とした構成としてもよい。この構成によれば、汎用的かつ入手しやすい一般的な部品である複数のレンズによってレンズ部を構成すると共に、照明部から被写体までの距離に応じて複数のレンズの全部または一部を移動させるといった単純な構成で、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００１５】
また、調光部は凹面鏡を備えた構成としてもよい。この構成によれば、汎用的かつ入手しやすい一般的な部品である凹面鏡によって、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００１６】
また、照明部と凹面鏡のいずれか一方もしくは両方を移動可能として照明部と凹面鏡との間隔を変更するようにした構成としてもよい。この構成によれば、汎用的かつ入手しやすい一般的な部品である凹面鏡によって調光部を構成すると共に照明部から被写体までの距離に応じて照明部と凹面鏡との間隔を変更するといった単純な構成で、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の眼画像入力装置は、上述した本発明の照明装置を備えたこと特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、被写体の眼を含む領域における照度を常に一定に維持することが可能となり、被写体までの距離に関わらず一定の明るさで鮮明な眼画像を入力することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の照明方法は、複数のレンズを有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置による照明方法であって、照明部から被写体までの距離を測定するステップと、測定された距離にもとづき被写体の眼を含む領域の照度を実質的に一定とするためのレンズの移動量を算出するステップと、算出された移動量にもとづきレンズを移動させるステップと、被写体の眼を含む領域に照明光を照射するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、複数のレンズを有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置において、照明部から被写体までの距離に応じて被写体の眼を含む領域に照射する照射光量を調整し、消費電力を増やすことなく、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の照明方法は、凹面鏡を有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置による照明方法であって、照明部から被写体までの距離を測定するステップと、測定された距離にもとづき被写体の眼を含む領域の照度を実質的に一定とするための照明部と凹面鏡との間隔を算出するステップと、照明部と凹面鏡との間隔を算出された間隔にするステップと、被写体の眼を含む領域に照明光を照射するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この方法によれば、凹面鏡を有する調光部と照明光を照射する照明部とを備えた照明装置において、照明部から被写体までの距離に応じて被写体の眼を含む領域に照射する照射光量を調整し、消費電力を増やすことなく、被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、周囲環境や被写体までの距離に関わらず被写体における照度を一定に維持し、なおかつ照明に必要な消費電力を増やすこともなく、一定の明るさで鮮明な眼画像を入力することが可能な照明装置および眼画像入力装置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】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１である虹彩認証装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１である虹彩認証装置１００の使用状況の概観を示す図である。
【００２６】
図１に示す虹彩認証装置１００は、カメラ２０１、照明部２１０、測距部２０２を備えている。虹彩認証装置１００はこれら以外の部分を備えているが、ここでの説明に直接関係しないものは図示を省略しており、その幾つかについては、図２で示す。
【００２７】
カメラ２０１は、被写体１３４の眼を含む領域の画像、すなわち眼画像を撮影し、虹彩認証装置１００で認証する眼画像データを入力するものである。カメラ２０１はカメラレンズ部１２６を有しており、このカメラレンズ部１２６を介して被写体１３４の眼画像データを入力する。また、カメラレンズ部１２６はそのフォーカスを調整するための機構等を備える。この機構にはオートフォーカス等の公知のものを適用することができる。
【００２８】
また、カメラ２０１またはカメラレンズ部１２６においては、被写体によって反射されてくる反射光のうち特定の波長の光、例えば近赤外光を透過し、それ以外の波長の光をカットするような特性のフィルタを有する構成とする方が望ましい。
【００２９】
測距部２０２は、虹彩認証装置１００から被写体１３４までの距離を測定するものである。正確には、虹彩認証装置１００のカメラレンズ部１２６から、被写体１３４の眼位置１３２までの距離を測定する。この測定された距離は、後述する照明部２１０による被写体１３４の照明や、カメラレンズ部１２６におけるフォーカスの調整のため等に使用される。
【００３０】
測距部２０２は、図１に示すように、例えば測距用光線１２２を被写体１３４に向けて照射し、測距用光線１２２が被写体１３４に反射されてきたものを受信し、光が被写体１３４との間を往復する時間や照射光と反射光との位相差を検出することによって、被写体１３４までの距離を計測することができる。あるいは測距用光線１２２は必ずしも光線に限るものではなく、指向性を有する音波あるいは超音波等の可視光以外の電磁波であっても構わない。また、測距部２０２は、いわゆる三角測量の原理によって被写体１３４までの距離を計測するのでも構わないし、あるいは超音波を使用した測距方法等のその他の方法で被写体１３４までの距離を計測するのでも構わない。
【００３１】
照明部２１０は、カメラ２０１が充分な明るさで被写体１３４の眼画像を取得することができるように、被写体１３４の眼位置１３２に対して照明用光束１２４を照射するものである。照明部２１０はまた、レンズ部２３３を備え、このレンズ部２３３によって照明用光束１２４の広がり角度を調整する。この照明用光束１２４の広がり角度の調整は、測距部２０２が計測した被写体１３４までの距離情報にもとづき、照明部２１０のレンズ部２３３を使って行う。そしてこの照明用光束１２４の広がり角度の調整によって、被写体１３４の眼位置１３２における照度を常に一定に維持することが可能となる。これらについては、図２以降を使ってより詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態１である虹彩認証装置１００の概略構成図である。
【００３３】
図２に示す通り、虹彩認証装置１００は、被写体１３４の眼画像を撮影する撮影部２０４と、被写体１３４の眼位置１３２に照明用光束１２４を照射する照明部２１０と、撮影部２０４で撮影した被写体１３４の眼画像を認証する認証部２５０とを有している。虹彩認証装置１００はその他の部分をも備えているが、本発明と直接関係しないので記載を省略している。
【００３４】
撮影部２０４は、カメラ２０１と、測距部２０２と、自動焦点制御部であるＡＦ制御部２０３とを有している。
【００３５】
カメラ２０１は、被写体１３４の眼を含む領域の画像を撮影し、虹彩認証装置１００で認証する眼画像データを取得し、その眼画像データを認証部２５０へ送り出す。カメラ２０１はカメラレンズ部１２６を有しており、このカメラレンズ部１２６を介して被写体１３４の眼画像データを入力する。また、カメラレンズ部１２６はフォーカスを調整する機能を有し、このフォーカス調整は測距部２０２が測定した虹彩認証装置１００のカメラレンズ部１２６から、被写体１３４の眼位置１３２までの距離にもとづいて、ＡＦ制御部２０３が行う。
【００３６】
照明部２１０は、光源部２３４と、レンズ部２３３と、レンズ制御部２３２と、照明制御部２１１とを有している。
【００３７】
光源部２３４は、照射用光束１２４のもとになる指向性を有する光を発する光源で、点光源に近い方が好ましいが、必ずしも点光源に限るものではなく、幾らかの発光面積や発光体積を有する光源であっても構わない。この光源には、例えば近赤外を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を挙げることができる。
【００３８】
レンズ部２３３は、凹レンズまたは凸レンズまたはこれらの組み合わせで構成され、これらのレンズの全部または一部は光軸方向に移動可能に構成される。
【００３９】
撮影部２０４の測距部２０２で測定された虹彩認証装置１００のカメラレンズ部１２６から被写体１３４の眼位置１３２までの距離データが照明部２１０の照明制御部２１１に入力され、照明制御部２１１ではこのデータにもとづいて、光源部２３４で発光された光束をどのような広がりを有する照明用光束１２４として照射すればよいかを計算で求め、そのような広がりを有する照明用光束１２４を照射するには、レンズ部２３３のレンズをどのような位置に配置すればよいかを計算で求め、そのレンズ位置情報をレンズ制御部２３２へ送り出す。レンズ制御部２３２はこのレンズ位置情報を照明制御部２１１から受け取り、そのレンズ位置情報にもとづいてレンズ部２３３のレンズが指定された位置に配置されるように制御を行う。
【００４０】
これによって、光源部２３４から発光された光は、適切な広がりを有する照明用光束１２４として被写体１３４の眼位置１３２に照射される。なお、この照明用光束１２４の適切な広がり角度と、そのときのレンズ位置については、本発明の本質と最も関連が深いので、より詳細に後述する。
【００４１】
認証部２５０は、撮影部２０４で撮影された眼画像データを入力し、その眼画像データが正当な被写体１３４のものであるか否かの認証を行う。
【００４２】
認証部２５０は、前処理部２５１、虹彩位置検出部２５２、虹彩画像取得部２５３、虹彩情報登録部２５４、虹彩情報データベース２５５、虹彩認証処理部２５６、認証結果出力部２５７を有している。認証部２５０はこれら以外の部分を有しているが、本発明の本質と直接関係しないので説明を省略している。
【００４３】
前処理部２５１は、カメラ２０１から入力された電気信号から画像信号成分を取り出してコントラストやフォーカス等に関する画質調整を行い、ゲイン調整等の必要な処理を行った上で、虹彩位置検出部２５２に出力する。
【００４４】
虹彩位置検出部２５２は、前処理部２５１から受け取った眼画像データの中から瞳孔の位置を検出し、検出した瞳孔の位置にもとづいて虹彩の位置を検出する。画像データの中から瞳孔の位置を検出する方法および虹彩の位置を検出する方法としては、テンプレートマッチングを用いる方法、あるいは周回積分を用いる方法（特表平８−５０４９７９公報）等の、一般に知られた技術を使用することができる。また、虹彩位置検出部２５２は、検出した瞳孔の位置が眼画像全体の中心にあり、かつ一定時間（例えば、０．５秒程度）、安定的に検出できた場合にのみ、適切に虹彩の位置が検出できたと判断することもできる。
【００４５】
虹彩画像取得部２５３は、虹彩位置検出部２５２から虹彩の位置が検出できたことを示す情報とその位置を表わす情報とを受け取り、その位置情報にもとづいて虹彩画像データを取得する。この虹彩画像データの取得は、例えば、前処理部２５１が前処理を行った画像データから、虹彩位置データが示す情報にもとづいて特定の範囲を切り出すことで実行することができる。
【００４６】
虹彩画像取得部２５３で取得された虹彩画像データは、虹彩情報登録部２５４へ送られ、虹彩情報登録部２５４によって、虹彩認証処理部２５６へ送り出すと同時に、虹彩情報データベース２５５への登録が行われる。これは、この虹彩認証装置１００が認証を行った虹彩画像データをその他の各種データと共にデータベース化して保存しておき、虹彩認証処理部２５６における虹彩認証処理で利用するため、特に、過去に認証を行った多くの虹彩画像データに関する情報を蓄積し、後日の認証に活用することによって、虹彩認証精度を向上させるのに利用するためである。
【００４７】
虹彩認証処理部２５６は、虹彩情報登録部２５４から虹彩画像データを受け取り、この虹彩画像データの認証を行う。虹彩画像データの認証は、受け取った虹彩画像データから虹彩領域の画像だけを切り出し、虹彩部分の皺の模様にもとづいた認証情報を作成し、あらかじめ虹彩情報データベース２５５に登録されている登録認証情報と作成した認証情報とを比較照合し、互いに一致するか否かを判定することによって被写体１３４が登録者であるか否かの判断を行う。なお、この一致するか否かの判断は、一定限度のスレッシュホールドが設定されて行われ、判断結果は以後の判定の精度を向上させるのに活用するために虹彩情報データベース２５５に登録される。
【００４８】
虹彩情報データベース２５５は、磁気的原理あるいは光学的原理あるいはその他の物理化学的原理またはこれらを組み合わせて情報を記録する記録装置、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、あるいはまた、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に代表される各種半導体メモリを利用した記録装置等、一般に知られている各種の記録装置に虹彩画像データを認証データやその他の関連データと共に記憶する。
【００４９】
認証結果出力部２５７は、虹彩認証処理部２５６で行った虹彩認証の結果、すなわち被写体１３４が正当な登録者であるか否かの判断結果を出力する。出力の形態は、何らかの可視的な表示装置に表示するほか、他の機器や装置、システム等に電子的な信号または情報として送り出す、あるいはこれらを組み合わせて行うこともある。
【００５０】
なお、認証部２５０および認証部２５０を構成する前処理部２５１、虹彩位置検出部２５２、虹彩画像取得部２５３、虹彩情報登録部２５４、虹彩情報データベース２５５、虹彩認証処理部２５６、認証結果出力部２５７およびその他の部分の機能に関しては、例えば、上記特許文献１に記載されたようなこれまでに知られている方法を用いて実現することもできる。
【００５１】
次に、撮影部２０４の測距部２０２が測定した虹彩認証装置１００のカメラレンズ部１２６から被写体１３４の眼位置１３２までの距離データにもとづいて、照明制御部２１１が光源部２３４で発光された光束をどのような広がりを有する照明用光束１２４として照射すればよいかを求め、そのような広がりを有する照明用光束１２４を照射するためのレンズ部２３３のレンズ配置を決定し、そのレンズ位置情報にもとづいてレンズ部２３３のレンズが指定された位置に配置されるように制御を行う実施の形態について、図３〜図６を使って詳細に説明する。
【００５２】
図３は、照明部２１０の光源部２３４を構成する光源３０１と、レンズ部２３３を構成する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３と、被写体１３４の眼位置３０５（図１の被写体１３４の眼位置１３２に対応する）との位置関係の一例を示す概略図である。また、図４は、図３の光源３０１とレンズ部２３３を構成する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との位置関係をより詳細に拡大して示した図である。また、図３、図４に示すように、光源３０１から照射され凹レンズ３０２と凸レンズ３０３とを通過した光は、光の進路３０４を通って被写体１３４の眼に照射される。
【００５３】
図５は、照明部２１０の光源部２３４を構成する光源３０１と、レンズ部２３３を構成する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３と、被写体１３４の眼位置５０５（図１の被写体１３４の眼位置１３２に対応する）との位置関係の他の例を示す概略図であり、図６は、図５の光源３０１とレンズ部２３３を構成する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との位置関係をより詳細に拡大して示した図である。また、図５、図６に示すように、光源３０１から照射され凹レンズ３０２と凸レンズ３０３とを通過した光は、光の進路５０４を通って被写体１３４の眼に照射される。
【００５４】
図３と図５とが異なるのは、被写体１３４の眼位置３０５と被写体１３４の眼位置５０５が、虹彩認証装置１００からより近くにあるか遠くにあるかについて異なっていることである。
【００５５】
被写体１３４の眼位置３０５と被写体１３４の眼位置５０５が、虹彩認証装置１００からより近くにあるか遠くにあるかについて異なっているとき、常に同じ照明用光束１２４を被写体１３４の眼位置１３２に向けて照射すれば、被写体１３４の眼を含む領域が実際に受ける照明用光の量は、虹彩認証装置１００から被写体１３４までの距離によって異なってしまい、カメラ２０１が撮影する眼画像は明るすぎる画像データになったり、暗すぎる画像データになってしまい、鮮明な認証用の眼画像データを取得することが困難である。
【００５６】
そこで本発明の実施の形態では、図３に一例を示すように、被写体１３４の眼位置３０５がより近くにある、すなわち凸レンズ３０３と被写体１３４の眼位置３０５との距離Ｌ３８１がより小さいときには、照明用光束１２４の照射角度Ｒ３８８をより大きなものとする。これによって、被写体１３４の眼位置３０５がより近くにあることで生じる過剰露光を相殺し、最も鮮明な認証用の眼画像データを取得できるように調整することができる。
【００５７】
逆に、図５に一例を示すように、被写体１３４の眼位置５０５がより遠くにある、すなわち凸レンズ３０３と被写体１３４の眼位置５０５との距離Ｌ５８１がより大きいときには、照明用光束１２４の照射角度Ｒ５８８をより小さなものとする。これによって、被写体１３４の眼位置５０５がより遠くにあることで生じる露光不足を相殺し、最も鮮明な認証用の眼画像データを取得できるように調整することができる。
【００５８】
図４は、被写体１３４の眼位置３０５がより近くにある、すなわち凸レンズ３０３と被写体１３４の眼位置３０５との距離Ｌ３８１がより小さいときに、照明用光束１２４の照射角度Ｒ３８８をより大きなものとするための、光源３０１と凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との具体的な配置、すなわち位置関係を示している。
【００５９】
周知の通り、光が空気中から空気以外の物質、例えば石英ガラスに入射すると、その石英ガラスの屈折率に応じて入射角から屈折をする。この屈折率は、空気中での光の進行速度と石英ガラス中における光の進行速度との差によって決定される。光が石英ガラスから空気中へと出るときには、入射時と逆の屈折率で屈折するので、石英ガラスの両面が平行な平面ならば、光がこの石英ガラスを透過しても光線の進行方向は平行移動するだけで、照射角度は変わらない。
【００６０】
しかしながら、その石英ガラスの表面が湾曲していれば、光が石英ガラスに入射するときと出るときとで屈折角が変わり、光線はこの石英ガラスを通過することで進行方向を変更し、照射角度も変化する。これがレンズの原理である。
【００６１】
さらにこれもよく知られている通り、中央部の厚さが周辺部の厚さよりも厚いレンズは凸レンズと呼ばれ、この凸レンズを光線が通過するとレンズの中心に向かう方向に屈折する。逆に、中央部の厚さが周辺部の厚さよりも薄いレンズは凹レンズと呼ばれ、この凹レンズを光線が通過するとレンズの中心から離れる方向に屈折する。この屈折角は、レンズを構成する物質、例えば石英ガラスの屈折率、レンズの両面の曲率、光線がレンズに対して入射するときの角度によって決定される。
【００６２】
従って、これらの凸レンズと凹レンズとを組み合わせて使用することで、光源（点光源が望ましいが、必ずしも点光源に限るものではない）から照射された光束（例えば図１に示す照明用光束１２４）を任意の角度（例えば図３、図４に示すＲ３８８や、図５、図６に示すＲ５８８）になるよう、制御することができる。なお、以下の説明では簡単のために、光源を点光源と仮定している。
【００６３】
例えば、図３に示すように、被写体１３４の眼位置３０５が比較的近くにあった（Ｌ３８１が比較的小さい）と仮定すると、照射光量が比較的多くなる傾向があるので、照射角度（Ｒ３８８）を比較的大きくしなければ、照射光量を一定に維持し、一定の明るさの鮮明な画像を取得することができない。そこで、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との間隔（Ｌ３８３）を狭めることにより、それに応じて照射角（Ｒ３８８）を大きくすることが可能になる。この状態をより明確になるように拡大したものを図４に示す。具体的には、例えば、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３の屈折率をどちらも１．５と仮定し、レンズの表面の曲率を、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３ともに、レンズの両面共に同じで１／１００と仮定し、点光源からの照射角度（半値幅）を±１０ｄｅｇと仮定し、光源３０１から凹レンズ３０２までの距離（Ｌ３８５）を１５ｍｍ、凹レンズ３０２から凸レンズ３０３までの距離（Ｌ３８３）を２．５ｍｍと仮定すると、これら凹レンズ３０２と凸レンズ３０３とを通過した後の照射角度はシミュレーションの結果によると１８ｄｅｇ（±９ｄｅｇ）となる。但し、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３共にレンズの直径は３０ｍｍ、中心部の厚さは５ｍｍと仮定して、シミュレーションしている。
【００６４】
一方、例えば、図５に示すように、被写体１３４の眼位置５０５が比較的遠くにあった（Ｌ５８１が比較的大きい）と仮定すると、一定光源では単位面積当たりの照射光量、すなわち照度が眼位置５０５に応じて少なくなる傾向にある。これを解決するためには、照射角度（Ｒ５８８）を照明部２１０と眼位置５０５との間隔に応じて小さくすることにより、眼位置５０５における照度を一定に維持すればよく、これによって、一定の明るさの画像を取得することができる。具体的には、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との間隔（Ｌ５８３）を比較的大きくすることによって、照射角（Ｒ５８８）を比較的小さくすることが可能になる。この状態をより明確になるよう拡大したものを図６に示す。具体的には、図３、図４と同様に、例えば、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３の屈折率をどちらも１．５と仮定し、レンズの表面の曲率を、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３ともに、レンズの両面共に同じで１／１００と仮定し、点光源からの照射角度（半値幅）を±１０ｄｅｇと仮定し、光源３０１から凹レンズ３０２までの距離（Ｌ３８５）を１５ｍｍと仮定する。
【００６５】
そして、図３、図４とは異なり、凹レンズ３０２から凸レンズ３０３までの距離（Ｌ５８３）を３７．０ｍｍと仮定すると、これら凹レンズ３０２と凸レンズ３０３とを通過した後の照射角度はシミュレーションの結果によると１０ｄｅｇ（±５ｄｅｇ）となる。但し、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３共にレンズの直径は３０ｍｍ、中心部の厚さは５ｍｍと仮定して、シミュレーションしていることは、図３、図４と同じである。
【００６６】
このように、他の条件は同一にしながら、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３の間隔を２．５ｍｍに設定すると光の照射角度は１８ｄｅｇになり、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３の間隔を３７．０ｍｍに設定すると光の照射角度は１０ｄｅｇになる。例えば、凹レンズ３０２と凸レンズ３０３の間隔を２．５ｍｍ〜３７．０ｍｍの間の任意の長さに設定すると、光の照射角度を１８ｄｅｇ〜１０ｄｅｇの範囲内でそれに応じた角度に設定することができる。
【００６７】
この概略を図７に示す。図７は、被写体１３４の眼までの距離と照射光の角度と凹レンズと凸レンズの間隔との関係の概略を示す図である。図７は一つの例として、図３〜図６に対応する場合を示している。
【００６８】
例えば、被写体１３４の眼までの距離（Ｌ３８１）が比較的短い距離であるＸ１ｍｍ（Ｘ１＜Ｘ２）であったと仮定する。この被写体１３４の眼までの距離（Ｌ３８１）は、図１ではカメラ２０１から被写体１３４の眼位置１３２までの距離に相当し、測距部２０２によって計測される。
【００６９】
この被写体１３４の眼までの距離として比較的小さな値（Ｌ３８１＝Ｘ１ｍｍ）が求められると、図７に示すグラフの第１象限に示された「被写体の眼までの距離と照射光の角度との関係を表わすグラフ」を使い、被写体１３４の眼までの距離（Ｌ３８１＝Ｘ１ｍｍ）に対応する照射光の角度（Ｒ３８８）として約１８ｄｅｇを読み取ることができる。この「被写体１３４の眼までの距離と照射光の角度との関係を表わすグラフ」は、理論的な計算あるいはコンピュータシミュレーションによって求めることができる。
【００７０】
次に、照射光の角度（Ｒ３８８＝１８ｄｅｇ）が求められると、図７に示すグラフの第２象限に示された「照射光の角度と凹レンズ〜凸レンズの間隔との関係を表わすグラフ」を使い、照射光の角度（Ｒ３８８＝１８ｄｅｇ）に対応する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との間隔（Ｌ３８３）として２．５ｍｍを読み取ることができる。この「照射光の角度と凹レンズ〜凸レンズの間隔との関係を表わすグラフ」も、理論的な計算あるいはコンピュータシミュレーションによって求めることができる。
【００７１】
同様にして、例えば、被写体１３４の眼までの距離（Ｌ５８１）が比較的長い距離であるＸ２ｍｍ（Ｘ２＞Ｘ１）であったと仮定する。この被写体１３４の眼までの距離（Ｌ５８１）も、図１ではカメラ２０１から被写体１３４の眼位置１３２までの距離に相当し、測距部２０２によって計測される。
【００７２】
この被写体１３４の眼までの距離として比較的大きな値（Ｌ５８１＝Ｘ２ｍｍ）が求められると、図７に示すグラフの第１象限に示された「被写体の眼までの距離と照射光の角度との関係を表わすグラフ」を使い、被写体１３４の眼までの距離（Ｌ５８１＝Ｘ２ｍｍ）に対応する照射光の角度（Ｒ５８８）として１０ｄｅｇを読み取ることができる。この「被写体の眼までの距離と照射光の角度との関係を表わすグラフ」は、理論的な計算あるいはコンピュータシミュレーションによって求めることができる。
【００７３】
次に、照射光の角度（Ｒ５８８＝１０ｄｅｇ）が求められると、図７に示すグラフの第２象限に示された「照射光の角度と凹レンズ〜凸レンズの間隔との関係を表わすグラフ」を使い、照射光の角度（Ｒ５８８＝１０ｄｅｇ）に対応する凹レンズ３０２と凸レンズ３０３との間隔（Ｌ５８３）として３７．０ｍｍを読み取ることができる。この「照射光の角度と凹レンズ〜凸レンズの間隔との関係を表わすグラフ」も、理論的な計算あるいはコンピュータシミュレーションによって求めることができる。
【００７４】
上記では、測距部２０２によって計測されるカメラ２０１から被写体１３４の眼位置１３２までの距離として、「Ｌ３８１＝Ｘ１ｍｍ」と「Ｌ５８１＝Ｘ２ｍｍ」の場合だけを説明したが、それ以外のケースでも同様であるから詳細な説明は省略する。このようにして、測距部２０２によって計測されるカメラ２０１から被写体１３４の眼位置１３２までの距離が任意の長さであったとしても、常に被写体１３４の眼位置１３２における照明用光束１２４の照度を一定に維持し、常に鮮明な眼画像を虹彩認証のために取得することができる。
【００７５】
なお、認証部２５０を構成する前処理部２５１、虹彩位置検出部２５２、虹彩画像取得部２５３、虹彩情報登録部２５４、虹彩認証処理部２５６、認証結果出力部２５７の機能は、それぞれがハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアで実現可能に記述され、演算装置等で実行される構成であってもよい。それぞれの機能がソフトウェアによって実現されている場合には、上記の各機能ブロックを実現するプログラムを演算装置にロードしたコンピュータを用いて認証部２５０を構成することが可能となる。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２である虹彩認証装置８００について、図８を用いて詳細に説明する。本発明の実施の形態２である虹彩認証装置８００は、多くの点において実施の形態１である虹彩認証装置１００と同様であるので、異なる部分を中心に説明する。
【００７７】
図８は、本発明の実施の形態２である虹彩認証装置８００の概略構成図である。
【００７８】
図８に示す通り、虹彩認証装置８００は、被写体１３４の眼画像を撮影する撮影部８０４と、照明部８１０と、認証部８５０とを有している。
【００７９】
撮影部８０４は、カメラ８０１と、測距部８０２と、ＡＦ制御部８０３とを有している。カメラ８０１と、測距部８０２と、ＡＦ制御部８０３とについては、本発明の実施の形態１と実質的に同じ機能を有する。
【００８０】
認証部８５０は、撮影部８０４で撮影された眼画像データを入力し、その眼画像データが正当な被写体１３４のものであるか否かの認証を行う。認証部８５０は、前処理部８５１、虹彩位置検出部８５２、虹彩画像取得部８５３、虹彩情報登録部８５４、虹彩情報データベース８５５、虹彩認証処理部８５６、認証結果出力部８５７を有している。また、認証部８５０についても、本発明の実施の形態１と実質的に同じ機能を備える。
【００８１】
照明部８１０は、光源部８３４と、ミラー部８３３と、光源制御部８３２と、照明制御部８１１とを有している。
【００８２】
光源部８３４は、照射用光束１２４のもとになる指向性を有する光を発する光源で、点光源に近い方が好ましいが、完全な点光源は不可能であり、必ずしも点光源に限るものではなく、幾らかの発光面積や発光体積を有する光源であっても構わない。これらについては本発明の実施の形態１と同様である。
【００８３】
但し、本発明の実施の形態１では、光源部２３４は固定されており変化することがなかったが、本発明の実施の形態２では光源部８３４は光源制御部８３２による制御によってその位置が変化する。これについては後でより詳細に説明をする。
【００８４】
ミラー部８３３は、本発明の実施の形態１におけるレンズ部２３３に代わるもので、本発明の実施の形態２の虹彩認証装置８００が実施の形態１の虹彩認証装置１００と最も大きく異なるところは、このレンズ部２３３に代えてミラー部８３３を有することである。
【００８５】
このミラー部８３３は、例えばその反射面の断面が放物線で示される凹面鏡であり、例えばその放物線にはＹ＝０．００１１×Ｘ×Ｘの式で示される形状をしているものを使用することができる。しかしながら、この放物線は必ずしも上記式で表わされる形状に限るものではなく、またこの凹面鏡は必ずしもその断面が放物線に限るものではない。例えばその断面が円弧状あるいはそれ以外の何らかの形状の凹面鏡を使用しても構わない。そしてこのミラー部８３３を構成する凹面鏡は固定されており移動することはない。
【００８６】
本発明の実施の形態２である虹彩認証装置８００では、撮影部８０４の測距部８０２で測定された虹彩認証装置８００のカメラレンズ部１２６から被写体１３４の眼位置１３２までの距離データが照明部８１０の照明制御部８１１に入力され、照明制御部８１１ではこのデータにもとづいて、光源部８３４で発光された光束をどのような広がりを有する照明用光束１２４として照射すればよいかを計算で求め、そのような広がりを有する照明用光束１２４を照射するには、光源部８３４の光源を、ミラー部８３３の凹面鏡に対してどのような位置に配置すればよいかを計算で求め、その光源位置情報を光源制御部８３２へ送り出す。光源制御部８３２はこの光源位置情報を照明制御部８１１から受け取り、その光源位置情報にもとづいて光源部８３４の光源が指定された位置に配置されるように制御を行う。
【００８７】
これによって、光源部８３４から発光された光は、適切な広がりを有する照明用光束１２４として被写体１３４の眼位置１３２に照射される。なお、この照明用光束１２４の適切な広がり角度と、そのときの光源位置については、本発明の本質と最も関連が深いので、より詳細に説明をする。
【００８８】
図９は、照明部８１０の光源部８３４を構成する光源３４１と、ミラー部８３３を構成する凹面鏡３４２と、被写体１３４の眼位置３４５（図１の被写体１３４の眼位置１３２に対応する）との位置関係の一例を示す概略図である。図９に示すように、光源３４１から照射され凹面鏡３４２で反射された光は、光の進路３４４を通って被写体１３４の眼に照射される。
【００８９】
また、図１０は、照明部８１０の光源部８３４を構成する光源３４１と、ミラー部８３３を構成する凹面鏡３４２と、被写体１３４の眼位置５５５（図１の被写体１３４の眼位置１３２に対応する）との位置関係の他の例を示す概略図である。図１０に示すように、光源３４１から照射され凹面鏡３４２で反射された光は、光の進路５５４を通って被写体１３４の眼に照射される。
【００９０】
ここで、図９と図１０とが異なるのは、被写体１３４の眼位置３４５および被写体１３４の眼位置５５５が、虹彩認証装置８００からより近くにあるか遠くにあるかについて異なっていることである。
【００９１】
被写体１３４の眼位置３４５および被写体１３４の眼位置５５５が、虹彩認証装置８００からより近くにあるか遠くにあるかについて異なっているとき、常に同じ照明用光束１２４を被写体１３４の眼位置１３２に向けて照射すれば、被写体１３４の眼が実際に受ける照明用光の量は、虹彩認証装置８００から被写体１３４までの距離によって異なってしまい、カメラ８０１が撮影する虹彩画像は明るすぎる画像データになったり、暗すぎる画像データになってしまい、鮮明な認証用の眼画像データを取得することが困難である。これについては、本発明の実施の形態１と同様である。
【００９２】
そこで、本発明の実施の形態２でも実施の形態１と同様、図９に一例を示すように、被写体１３４の眼位置３４５がより近くにある、すなわち凹面鏡３４２と被写体１３４の眼位置３４５との距離Ｌ３９１がより小さいときには、照明用光束１２４の照射角度Ｒ３９８をより大きなものとする。これによって、被写体１３４の眼位置３４５がより近くにあることで過剰露光となることを解消し、最も鮮明な認証用の眼画像データを取得できるように調整することができる。そのためには、光源３４１を凹面鏡３４２により近づけ、光源３４１と凹面鏡３４２との距離Ｌ３９３をより小さくする。例えば、光源３４１と凹面鏡３４２の断面を構成する放物線の頂点との距離Ｌ３９３を２０ｍｍとすることができる。
【００９３】
逆に、図１０に一例を示すように、被写体１３４の眼位置５５５がより遠くにある、すなわち凹面鏡３４２と被写体１３４の眼位置５５５との距離Ｌ５９１がより大きいときには、照明用光束１２４の照射角度Ｒ５９８をより小さなものとする。これによって、被写体１３４の眼位置５５５がより遠くにあることで露光不足となることを解消し、最も鮮明な認証用の眼画像データを取得できるように調整することができる。そのためには、光源３４１を凹面鏡３４２からより遠ざけ、光源３４１と凹面鏡３４２との距離Ｌ５９３をより大きくする。例えば、光源３４１と凹面鏡３４２の断面を構成する放物線の頂点との距離Ｌ５９３を２５ｍｍとすることができる。
【００９４】
上記例を示した、被写体１３４の眼位置までの距離を計測し、その値から露光度を求め、最も鮮明な認証用の眼画像データを取得できるように調整するために光源位置を設定する手法も、本発明の実施の形態１と実質的に同一であるから、詳細な説明は省略する。
【００９５】
このようにして、測距部８０２によって計測されるカメラ８０１から被写体１３４の眼位置１３２までの距離が任意の長さであったとしても、常に被写体１３４の眼位置１３２における照明用光束１２４の照度を一定に維持し、常に鮮明な眼画像を虹彩認証のために取得することが可能になる。
【００９６】
なお、本発明の実施の形態２においては、ミラー部８３３の凹面鏡を固定し、光源部８３４の光源を移動可能とする構成を説明した。しかしながら、必ずしもこの構成に限るものではなく、光源部８３４の光源を固定し、ミラー部８３３の凹面鏡を移動可能とすることによって光源と凹面鏡との間の距離を調整し、これによって光源から発光された光が適切な広がりを有する照明用光束１２４として被写体１３４の眼位置１３２に照射されるように調整しても構わない。
【００９７】
あるいはまた、他の実施の形態では、光源部８３４の光源とミラー部８３３の凹面鏡とを共に固定し、凹面鏡の反射面の形状を変更することで光源から発光された光が適切な広がりを有する照明用光束１２４として被写体１３４の眼位置１３２に照射されるように調整しても構わない。
【００９８】
さらにまた他の実施の形態では、上記実施の形態１や実施の形態２あるいは上記他の実施の形態に示す構成を組み合わせることによって、光源から発光された光が適切な広がりを有する照明用光束１２４として被写体１３４の眼位置１３２に照射されるように調整しても構わない。
【００９９】
また、認証部８５０を構成する前処理部８５１、虹彩位置検出部８５２、虹彩画像取得部８５３、虹彩情報登録部８５４、虹彩認証処理部８５６、認証結果出力部８５７の機能は、それぞれがハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアで実現可能に記述され、演算装置等で実行される構成であってもよい。それぞれの機能がソフトウェアによって実現されている場合には、上記の各機能ブロックを実現するプログラムを演算装置にロードしたコンピュータを用いて認証部８５０を構成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明に係る照明装置および眼画像入力装置によれば、周囲環境や被写体までの距離に関わらず被写体の眼を含む領域における照度を一定に維持し、なおかつ照明に必要な消費電力を増やすこともなく、一定の明るさで鮮明な眼画像を入力することが可能な照明装置および眼画像入力装置を提供することができ、産業上の利用可能性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１である虹彩認証装置の使用状況の概観を示す図
【図２】同虹彩認証装置の概略構成図
【図３】光源と凹レンズと凸レンズと被写体の眼位置との位置関係の一例を示す概略図
【図４】光源と凹レンズと凸レンズとの位置関係をより詳細に拡大して示した図
【図５】光源と凹レンズと凸レンズと被写体の眼位置との位置関係の他の例を示す概略図
【図６】光源と凹レンズと凸レンズとの位置関係をより詳細に拡大して示した図
【図７】被写体の眼までの距離と照射光の角度と凹レンズと凸レンズの間隔との関係の概略を示す図
【図８】本発明の実施の形態２である虹彩認証装置の概略構成図
【図９】光源と凹面鏡と被写体の眼位置との位置関係の一例を示す概略図
【図１０】光源と凹面鏡と被写体の眼位置との位置関係の他の例を示す概略図
【符号の説明】
【０１０２】
１００，８００    虹彩認証装置
１２２    測距用光線
１２４    照明用光束
１２６    カメラレンズ部
１３２，３０５，３４５，５０５，５５５    （被写体の）眼位置
１３４    被写体
２０１，８０１    カメラ
２０２，８０２    測距部
２０３，８０３    ＡＦ制御部
２０４，８０４    撮影部
２１０，８１０    照明部
２１１，８１１    照明制御部
２３２    レンズ制御部
２３３    レンズ部
２３４，８３４    光源部
２５０，８５０    認証部
２５１，８５１    前処理部
２５２，８５２    虹彩位置検出部
２５３，８５３    虹彩画像取得部
２５４，８５４    虹彩情報登録部
２５５，８５５    虹彩情報データベース
２５６，８５６    虹彩認証処理部
２５７，８５７    認証結果出力部
３０１，３４１    光源
３０２    凹レンズ
３０３    凸レンズ
３０４，３４４，５０４，５５４    光の進路
３４２    凹面鏡
８３２    光源制御部
８３３    ミラー部
【図１】
2007037617.tif 000003
【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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