JP2005244549A - 認証用画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被認証者が動いたり移動中であっても、ピントの合った認証用画像が撮像できる様にする。
【解決手段】 被認証者１からの入射光を集光するレンズ２と、レンズ２によって集光された入射光を複数に分割する光分割プリズム３と、レンズ２の中心点からの光路長の長さＤａ、Ｄｂ、Ｄｃが異なる位置に配置され光分割プリズム３で分割された入射光を夫々撮像する複数の撮像手段４ａ、４ｂ、４ｂとを備える。これにより、被写界深度が、撮像手段１個の場合に比較して３倍に広がり、被認証者１が移動中であっても、ピントの合った認証用画像の取得が容易となる。
【選択図】 図２

Description

本発明はセキュリティシステムで用いられる認証用画像撮像装置に係り、特に、被認証者が移動中であってもピントの合った認証用の画像を撮像することができる認証用画像撮像装置に関する。

セキュリティシステムの普及に伴って、様々な種類の個人認証装置が様々な場所に設置されるようになってきている。これら個人認証装置の中には、カメラ即ち撮像装置を用いて認証用画像を撮像するものがある。例えば、虹彩認証装置では、被認証者の虹彩画像をカメラで撮像する。また、網膜の紋様により認証を行う装置では、被認証者の瞳孔を通して網膜の画像をカメラで撮像する。

更に、空港等で旅行者の顔写真を撮り、目の位置や鼻の位置等の相関的な特徴量を抽出し、登録されている要注意人物等の特徴量と比較照合する個人認証装置を用いたセキュリティシステムもある。

これらカメラを用いた個人認証装置では、被認証者が撮影のために静止する場合もあるが、被認証者の待ち時間を短くするために、被認証者が移動中であってもピントの合った画像を撮像できるようにする必要がある。また、被認証者を静止させて撮像する場合であっても、被認証者が完全な静止状態になることはないので、少しくらい動いてもピントの合った画像が撮像できる様にする必要がある。

しかし、カメラに搭載されている自動焦点（ＡＦ）機能を働かせても、移動中の被認証者に常にピントを合わせ続けるのは難しい。それは、ＡＦ機能でピントの合う位置を探索するのに時間がかかるためである。

そこで従来は、下記特許文献１に記載されている様に、認証用画像を撮像するカメラの他に、被認証者の位置を３点方式で検出する２台のカメラを別途設け、これらの位置検出用カメラで検出した移動中の被認証者の位置を中心に、ＡＦ機能で探索する範囲を狭め、短時間にピント位置を求めることができる様にしている。

特開２０００―５１４９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、認証用画像撮像用のカメラ以外に位置検出用のカメラを用いて被認証者の位置を検出しなければ、移動中の被認証者にピントの合った認証用画像を撮像することができないという問題があった。

本発明の目的は、被認証者検出用のカメラを用いることなく、移動中の被認証者であってもピントの合った認証用画像を撮像することができる認証用画像撮像装置を提供することにある。

本発明の認証用画像撮像装置は、被認証者からの入射光を集光するレンズと、前記レンズによって集光された入射光を複数に分割する光分割プリズムと、前記レンズの中心点からの光路長の長さが異なる位置に配置され前記光分割プリズムで分割された入射光を夫々撮像する複数の撮像手段とを備えることを特徴とする。

この構成により、被写界深度が撮像手段の個数倍に広がり、認証者が動いたり移動中であっても、ピントの合った認証用画像を撮像できる。

本発明の認証用画像撮像装置は、更に、前記複数の撮像手段によって撮像された夫々の撮像画像に含まれる高周波成分量を検出するフィルタ手段と、前記撮像手段の各々によって撮像された複数の撮像画像のうち前記高周波成分量が最大となる撮像画像を認証用画像として選択する制御手段とを備えることを特徴とする。

この構成により、複数の撮像手段で撮像した認証用画像のうち認証に適した最もピントの合った画像を高速に選択することができる。

本発明の認証用画像撮像装置は、更に、前記レンズのフォーカス位置を調整するためにレンズを駆動するレンズ駆動手段を有し、前記制御手段は前記撮像手段の各々によって撮像された各撮像画像に含まれる高周波成分量の大小比較結果に応じて前記レンズ駆動手段を制御し前記フォーカス位置調整の移動速度を制御することを特徴とする。

この構成により、被認証者の移動速度に応じてレンズのフォーカス位置の調整が行われるため、被認証者の移動中でもピントの合った認証用画像を撮像することが容易となる。

本発明の認証用画像撮像装置は、更に、前記光路長の長さ順に前後に配置される２つの前記撮像手段は、一方の撮像手段で前記被認証者を撮像するときの被写界深度と他方の撮像手段で前記被認証者を撮像するときの被写界深度とが連続する様に配置されることを特徴とする。

この構成により、各撮像手段の被写界深度が連続するため、各撮像手段のいずれかでピントの合った認証用画像が確実に得られる。

本発明によれば、複数の撮像手段を用いて被写界深度を広げることにより被認証者が動いたり移動中であっても、ピントの合った認証用画像を撮像でき、被認証者の待ち時間を短縮することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る認証用画像撮像装置の光学系の構成図である。この実施形態の認証用画像撮像装置は、被認証者の目１の虹彩画像を撮像するために設けられたものであり、図１に目１を３箇所示しているのは、被認証者が移動していることを表している。

認証用画像撮像装置の光学系は、被認証者の目１からの入射光を集光する固定焦点のレンズ２と、このレンズ２の後段に配置され集光光を３つに分割する光分割プリズム３とを備える。そして、光分割プリズム３で分割された第１分割光の画像を撮像する第１固体撮像素子４ａと、第２分割光の画像を撮像する第２固体撮像素子４ｂと、第３分割光の画像を撮像する第３固体撮像素子４ｃとが設けられる。

レンズ２の中心点Ｏと第１固体撮像素子４ａとの間の光路長（Ｄａとする。）と、レンズ２の中心点Ｏと第２固体撮像素子４ｂとの間の光路長（Ｄｂとする。）と、レンズ２の中心点Ｏと第３固体撮像素子４ｃとの間の光路長（Ｄｃとする。）とが、同一長さにならないように、所定距離ｔづつ異なる様に、各固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃが配置される。即ち、中央の固体撮像素子４ｂをピント位置に配置したとき、固体撮像素子４ａが前ピン位置、固体撮像素子４ｃが後ピン位置に来るように配置する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る認証用画像撮像装置の機能ブロック図である。この図２では、各固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃをレンズ２の固体撮像素子４ａに対する光軸上に等価的に並べて図示している。

認証用画像撮像装置は、第１固体撮像素子４ａの撮像画像（以下、第１固体撮像素子４ａの取り込んだ撮像画像を撮像画像Ａという。）を取り込み、撮像画像Ａ中に含まれる所定周波数範囲の高周波成分量を検出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ａと、第２固体撮像素子４ｂの撮像画像（以下、第２固体撮像素子４ｂの取り込んだ撮像画像を撮像画像Ｂという。）を取り込み、撮像画像Ｂ中に含まれる所定周波数範囲の高周波成分量を検出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ｂと、第３固体撮像素子４ｃの撮像画像（以下、第３固体撮像素子４ｃの取り込んだ撮像画像を撮像画像Ｃという。）を取り込み、撮像画像Ｃ中に含まれる所定周波数範囲の高周波成分量を検出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ｃとを備える。

本実施形態の認証用画像撮像装置は、更に、各バンドパスフィルタ５ａ、５ｂ、５ｃの検出出力を取り込み、後述する選択制御信号を出力する演算制御部６を備える。また、図示は省略したが、認証用画像撮像装置は、被認証者の目の画像から虹彩部分の画像を抽出する機能と、虹彩画像から特徴量をコード化するまで処理を行う機能とを備え、後段の認証装置に、コード化した特徴量を渡すようになっている。

本実施形態の構成を光学的にいえば、固体撮像素子４ａで撮像される画像Ａのピントが合っている範囲すなわち被写界深度と、固体撮像素子４ｂで撮像される画像Ｂのピントが合っている被写界深度とが連続するように固体撮像素子４ａに対する固体撮像素子４ｂの位置が設定され、同様に、固体撮像素子４ｂで撮像される画像Ｂのピントが合っている被写界深度と、固体撮像素子４ｃで撮像される画像Ｃのピントが合っている被写界深度とが連続するように固体撮像素子４ｂに対する固体撮像素子４ｃの位置が設定される。

これにより、本実施形態の全体の被写界深度は、固体撮像素子１個を用いた撮像装置に比較して３倍に広がり、被認証者が移動中であっても、被認証者のピントの合った画像を３個の固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかで撮像できる。そこで例えば、固体撮像素子４ａの被写界深度と固体撮像素子４ｂの被写界深度とが連続する様に両固体撮像素子４ａ、４ｂを配置するには、一方の固体撮像素子に被認証者の目を合焦させたとき、他方の固体撮像素子による撮像画像中に含まれる高周波成分量が所定量以上となる様にすればよい。

図３は、図２の演算制御部６が実行する選択処理手順のフローチャートである。上述したように、演算制御部６は、３つの固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃの各撮像画像Ａ、Ｂ、Ｃのうち最もピントの合った画像を次の様にして選択し、選択制御信号を出力する。

先ず、バンドパスフィルタ５ａの出力とバンドパスフィルタ５ｂの出力を比較し（ステップＳ１）、バンドパスフィルタ５ａの出力が大きい場合には、次にバンドパスフィルタ５ａの出力とバンドパスフィルタ５ｃの出力を比較する（ステップＳ２）。この結果、バンドパスフィルタ５ａの出力が大きかった場合には、即ち、画像Ａに含まれる高周波成分量が、画像Ｂ、画像Ｃの夫々に含まれる高周波成分量より大きい場合には、画像Ａを選択する選択制御信号を出力し（ステップＳ３）、後段の認証装置に画像Ａで認証処理を行なわせる。

バンドパスフィルタ５ａの出力とバンドパスフィルタ５ｂの出力を比較した（ステップＳ１）結果、バンドパスフィルタ５ｂの出力が大きかった場合には、次に、バンドパスフィルタ５ｂの出力とバンドパスフィルタ５ｃの出力を比較する（ステップＳ４）。この結果、バンドパスフィルタ５ｂの出力が大きかった場合には、画像Ｂを選択する選択制御信号を出力し（ステップＳ５）、後段の認証装置に画像Ｂで認証処理を行わせる。

上記のステップＳ２の比較の結果、バンドパスフィルタ５ｃの出力が大きかった場合、あるいは、上記のステップＳ４の比較の結果、バンドパスフィルタ５ｃの出力が大きかった場合には、画像Ｃを選択する選択制御信号を出力し（ステップＳ６）、後段の認証装置に画像Ｃで認証処理を行わせる。

この様に、本実施形態では、３個ある固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃの各撮像画像Ａ、Ｂ、Ｃうち、高周波成分量が一番大きい画像、即ち、一番ピントの合った画像が、認証処理用の画像として選択される。しかも、バンドパスフィルタ５ａ、５ｂ、５ｃによってハード的に高周波成分量を検出する構成のため、高速処理が可能となる。また、本実施形態の認証用画像撮像装置の光学系を用いることで、広い被写界深度内に被認証者が入り、被認証者が移動中であってもピントのあった認証用画像を撮像することが可能となる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る認証用画像撮像装置の機能構成図である。この図４も図２と同様に、各固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｃをレンズ２の固体撮像素子４ａに対する光軸上に並べて図示している。

本実施形態の認証用画像撮像装置では、レンズ８としてフォーカス位置が調整可能なレンズを用い、演算制御部６の制御指令を受けたステッピングモータ９によりフォーカス位置調整の移動速度が制御される点が第１の実施形態と異なり、他の構成は第１の実施形態と同じである。

図５は、本実施形態の演算制御部６が実行する処理手順を示すフローチャートである。先ず、被認証者が近づいて来ることを待機し（ステップＳ１１）、被認証者が近づいてきたとき、被認証者の目１の画像を撮像している各固体撮像素子４ａ、４ｂ、４ｂに夫々接続された３つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５ａ、５ｂ、５ｃの出力を比較する（ステップＳ１２）。

この比較の結果、ＢＰＦ５ａ＞ＢＰＦ５ｂ＞ＢＰＦ５ｃが成立している場合には、即ち、図６（ａ）の関係が成立している場合には、レンズ８のフォーカス位置調整の移動速度を下げ（ステップＳ１３）、次に、被認証者が撮影距離に入ったか否かを判定する（ステップＳ１４）。撮影距離に入った場合には、図３で説明した画像選択処理（ステップＳ１５）に進む。

撮影距離に入っていない場合には、上述したステップＳ１２に戻り、再び、各バンドパスフィルタ５ａ、５ｂ、５ｃの出力比較を行う。バンドパスフィルタ５ａ、５ｂ、５ｃの比較の結果、図６（ａ）の関係が成立しない場合には、次に、図６（ｂ）の関係が成立しているか否か即ちＢＰＦ５ａ＜ＢＰＦ５ｂ且つＢＰＦ５ｂ＞ＢＰＦ５ｃが成立しているか否かを判定する（ステップＳ１６）。

この判定の結果、図６（ｂ）の関係が成立している場合には、レンズ８のフォーカス位置調整の移動速度をそのまま維持し（ステップＳ１７）、上述したステップＳ１４に進んで撮影距離に被認証者が入ったか否かを判定する。

３つのバンドパスフィルタ５ａ、５ｂ、５ｃの出力を比較（ステップＳ１６）した結果、図６（ｂ）の関係が成立せず、図６（ｃ）の関係が成立した場合には、レンズ８のフォーカス位置調整の移動速度を上げて（ステップＳ１８）、上述したステップと１４に進み、被認証者が撮影距離に入ったか否かを判定する。

以上の処理により、本実施形態では、レンズ８を構成するフォーカスレンズの移動速度を被認証者の移動速度にマッチさせて制御するので、移動中の被認証者の目を、第１の実施形態と同様に広い被写界深度内に捕らえながら、例えば真ん中の固体撮像素子４ｂにピントを合わせ続けることができる。特に、本実施形態では、被認証者を立ち止まらせることなく、ピントの合った認証用画像を撮像するのが容易となる。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る認証用画像撮像装置の光学系の構成図である。第１、第２の実施形態では、１つのレンズ系に対して光分割プリズムを介して３つの固体撮像素子を配置したが、本発明は３つに限るものでなく、２つの固体撮像素子を配置することでもよく、また、４つ以上の固体撮像素子を配置する構成でもよい。

この第３の実施形態は、４つの固体撮像素子を配置する実施形態であり、レンズ１０の後段に、レンズ１０で集光された光を４つに分割する光分割プリズム１１を配置し、この光分割プリズム１１から出射される各分割光を撮像する４つの固体撮像素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを設けている。

各固体撮像素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのレンズ中心点Ｏからの光路長が、夫々、所要の距離づつ離間するように配置するのは第１、第２の実施形態と同じであり、各固体撮像素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの撮像画像中に含まれる高周波成分量によって認証用の画像を選択する構成等、他の構成は第１、第２の実施形態と同様である。

以上述べた様に、上記各実施形態によれば、１つのレンズ系を用いるだけでも、被写界深度を広げることができ、被認証者が移動中であってもピントの合った認証用画像を撮像することが可能となる。

本発明に係る認証用画像撮像装置は、被認証者が動いてもピントの合った認証用画像を撮像できる範囲が広がるため、被認証者の待ち時間を短くでき、また、移動中の被認証者を立ち止まらせることなく認証用画像を撮像でき、虹彩認証装置等、撮像装置を用いた個人認証装置に適用すると有用である。

本発明の第１の実施形態に係る認証用画像撮像装置の光学系の構成図 本発明の第１の実施形態に係る認証用画像撮像装置の機能ブロック図 本発明の第１の実施形態に係る認証用画像撮像装置の処理手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る認証用画像撮像装置の機能ブロック図 本発明の第２の実施形態に係る認証用画像撮像装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る認証用画像撮像装置の処理内容の説明図 本発明の第３の実施形態に係る認証用画像撮像装置の光学系の構成図

符号の説明

１ 被認証者の目
２、８、１０ レンズ
３、１１ 光分割プリズム
４ａ、４ｂ、４ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 固体撮像素子
５ａ、５ｂ、５ｃ バンドパスフィルタ
６ 演算制御部
９ ステッピングモータ

Claims (4)

1. 被認証者からの入射光を集光するレンズと、前記レンズによって集光された入射光を複数に分割する光分割プリズムと、前記レンズの中心点からの光路長の長さが異なる位置に配置され前記光分割プリズムで分割された入射光を夫々撮像する複数の撮像手段とを備えることを特徴とする認証用画像撮像装置。
2. 前記複数の撮像手段によって撮像された夫々の撮像画像に含まれる高周波成分量を検出するフィルタ手段と、前記撮像手段の各々によって撮像された複数の撮像画像のうち前記高周波成分量が最大となる撮像画像を認証用画像として選択する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の認証用画像撮像装置。
3. 前記レンズのフォーカス位置を調整するためにレンズを駆動するレンズ駆動手段を有し、前記制御手段は前記撮像手段の各々によって撮像された各撮像画像に含まれる高周波成分量の大小比較結果に応じて前記レンズ駆動手段を制御し前記フォーカス位置調整の移動速度を制御することを特徴とする請求項２に記載の認証用画像撮像装置。
4. 前記光路長の長さ順に前後に配置される２つの前記撮像手段は、一方の撮像手段で前記被認証者を撮像するときの被写界深度と他方の撮像手段で前記被認証者を撮像するときの被写界深度とが連続する様に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の認証用画像撮像装置。

Images