WO2005059828A1

WO2005059828A1 - 虹彩撮像カメラおよび虹彩認証システム

Info

Publication number: WO2005059828A1
Application number: PCT/JP2004/018951
Authority: WO
Inventors: Koji Wakiyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-06-30
Also published as: EP1696382A1; US20070160265A1

Abstract

　虹彩撮像カメラ１００の撮像光学系１１０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と共に、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１１０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。これにより、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できる。

Description

明細書

虹彩撮像カメラおよび虹彩認証システム

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し、特に、合焦度の高い被写体画像を撮像するための虹彩撮像カメラに関する。

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、特開 2002—94865号公報参照）。

[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つてレ、る虹彩像を撮像するように構成されてレ、る。

[0006] また、オートフォーカス機能を用いずに合焦度の高い虹彩画像を撮像する虹彩撮像カメラとして、被撮像者までの距離を測定すると共に、合焦位置までの距離と被撮像者までの距離との相違に基づいて、虹彩が合焦位置に位置するように被撮像者を誘導する誘導ガイダンス機能を備えた虹彩撮像カメラが知られている（例えば、特開

2003-141517号公報参照）。

発明の開示

[0007] し力、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] また、誘導ガイダンス機能を備えた従来の虹彩撮像カメラでも、被撮像者を誘導するために、被撮像者までの距離を測定する測距センサが必要であり、上記と同様に回路が複雑になるという問題があった。

[0009] 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ぐ虹彩認証のためのピントの合った虹彩像を迅速に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。

[0010] 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と共に、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。

[0011] 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。

[0012] 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レ、る。

[0013] 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。

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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つて虹彩像を結像させるミラーを備えてレ、る。

[0019] 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力を選択的に用いて虹彩像を結像できる。

[0020] 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レ、る。

[0021] 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。

[0022] 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つ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。

[0023] 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つた虹彩像を得られる。

[0024] 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レ、る。

[0025] 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。

[0026] 本発明のカメラは、被写体への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像を取得する画像取得手段と、前記複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて、前記被写体までの距離を判定する距離判定手段とを備えている。

[0027] この構成により、合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、判定された距離を用いて合焦度の高レ、被写体画像を撮像できる。

[0028] また、本発明のカメラは、前記被写体が位置する領域に共通光軸を有すると共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、前記複数の分岐光軸のそれぞれの分岐光路ごとに前記共通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を備えている。そして、前記複数の撮像モードは、前記複数の分岐光路を通して被写体像を結像させて、前記被写体画像を撮像する撮像モードである。

[0029] 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いるので、被写体が複数の合焦範囲のレ、ずれかに位置すればピントの合った被写体画像が得られ、被写体までの距離が広い範囲でピントの合った被写体画像が得られる。

[0030] また、本発明の虹彩撮像カメラは、虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された虹彩画像を取得する虹彩画像取得手段と、前記複数の撮像モードで取得された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、前記複数の撮像モードの各々の前記合焦度特性に対応する複数の合焦範囲の少なくとも 1つの中に前記虹彩が入るように被撮像者を誘導する誘導手段とを備えてレ、る。

[0031] この構成により、虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された複数の虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て、複数の合焦範囲の少なくとも 1つの中に入るように被撮像者を誘導するので、合焦度の高い虹彩画像が得られる。

[0032] さらに、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記複数の合焦範囲は、 P 接して前後に異なっている。そして、前記誘導手段は、前記虹彩が前記複数の合焦範囲のいずれにも入っていない場所であって、本装置から手前側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第 1の虹彩画像の合焦度が奥側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第 2の虹彩画像の合焦度よりも高いときには、被撮像者を遠ざけるように誘導し、前記第 2の虹彩画像の合焦度が前記第 1の虹彩画像の合焦度よりも高レ、にときには、被撮像者を近づけるように誘導する。

[0033] この構成により、複数の撮像モードで撮像された複数の虹彩画像の合焦度の相違に基づいて、被撮像者を遠ざけまたは近づけるように誘導し、複数の合焦範囲の少なくとも 1つの中に入るように被撮像者を誘導できる。なお、隣接して前後に異なった複数の合焦範囲は、互いに重なっていても、重なっていなくてもよい。

[0034] さらに、本発明の虹彩撮像カメラでは、前記誘導手段は、表示および音声の少なくとも一方により前記被撮像者を誘導する。

[0035] この構成により、表示および音声の少なくとも一方の誘導ガイダンスにより被撮像者を誘導できる。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]図 1は、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]図 2は、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 3A]図 3Aは、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 [図 3B]図 3Bは、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園 3C]図 3Cは、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]図 4は、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

園 5]図 5は、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園 6]図 6は、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園 7]図 7は、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

園 8]図 8は、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園 9]図 9は、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]図 10は、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園 11]図 11は、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

園 12]図 12は、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園 13]図 13は、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

園 14]図 14は、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

園 15]図 15は、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

[図 16]図 16は、本発明の第 7の実施の形態における虹彩認証システムの構成図園 17]図 17は、本発明の第 7の実施の形態における第 1および第 2の撮像モードの合焦度特性を示す図

[図 18]図 18は、本発明の第 7の実施の形態における誘導ガイダンス部の構成図園 19]図 19は、本発明の第 7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 20]図 20は、本発明の第 8の実施の形態における虹彩認証システムの構成図園 21]図 21は、本発明の第 8の実施の形態における虹彩認証システムの構成図 [図 22]図 22は、本発明の第 9の実施の形態における虹彩認証システムの構成図 [図 23]図 23は、本発明の第 9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 24]図 24は、本発明の第 10の実施の形態における虹彩認証システムの構成図 [図 25]図 25は、本発明の第 11の実施の形態における虹彩認証システムの構成図 [図 26]図 26は、本発明の第 11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

発明を実施するための最良の形態

[0037] 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。

[0038] (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 100および虹彩認証装置 60を備えている。虹彩撮像カメラ 100は、撮像光学系 110、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 110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。

[0039] 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。

[0040] 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一 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。

[0041] 上記の構成により、撮像光学系 110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、ミラ一 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 110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。

[0042] 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力ハーフミラー 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の分岐光路を通つて撮像素子 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。

[0043] 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 17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 18とは、共通光軸上で互いにずれている。

[0044] 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からハーフミラ一 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力らハーフミラー 112までの距離を L 4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)-Ll

となる。そして、この差分 Ldが、第 1の分岐光路の合焦範囲 17および第 2の分岐光路の合焦範囲 18の共通光軸上でのずれ量となる。

[0045] 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一 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 17と第 2の分岐光路の合焦範囲 18とを合わせた拡大合焦範囲の深さ LOは、 L0 = L + Ld = L + L2 + L3 + L4-Ll

となる。したがって、被写体である虹彩がこの深さ LOの拡大合焦範囲内にあれば、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。

[0046] 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レ、る。

[0047] 図 3A 図 3C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 3Aに示されるように、 L5、 L6、 al、 a2、 bl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 17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 18の中心までの撮像距離

al :撮像面から第 1の分岐光路の合焦範囲 17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 18の最遠端までの撮像距離 bl :撮像面から第 1の分岐光路の合焦範囲 17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 18の最近端までの撮像距離

[0048] 被写体である虹彩が撮像面から alの撮像距離にあるときに、第 1の分岐光路を通つて撮像面で結像する虹彩像の大きさを Aとすると（図 3B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 X (al/L5)となり、虹彩が撮像面から bl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 3C参照）は、 B=A X (al /bl)となる。

[0049] このように、第 1の分岐光路の合焦範囲 17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 17内で、基準の大きさの 1倍から alZbl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、 alおよび bl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。

[0050] 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 17の中心までの撮像距離 L5と撮像面力第 2の分岐光路の合焦範囲 18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 17の最遠端までの撮像距離 alと撮像面から第 2の分岐光路の合焦範囲 18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 17の最近端までの撮像距離 blと撮像面から第 2の分岐光路の合焦範囲 18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、 al = a2、 bl =b2 である。

[0051] 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 3B参照）、虹彩が撮像面から a2の撮像距離にあるときに、第 2の分岐光路を通つ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、 AX (a 2/L6) =A X (alZL5)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 X (a2/b2) =AX (a l/bl) =Bとなる。

[0052] 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、 alおよび bl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。

[0053] 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つて駆動され、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 65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。

[0054] 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変換等の処理を行レ、、虹彩像の画像データを生成する機能を有してレ、る [0055] 虹彩認証システム 1の虹彩認証装置 60は、画像キヤプチャ部 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。画像キヤプチャ部 61は、虹彩撮像カメラ 100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。

[0056] 虹彩認証処理部 62は、画像キヤプチャ部 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。

[0057] 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 100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レ、る。

[0058] 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には達しなレ、。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。

[0059] 次に、虹彩認証装置 60の画像キヤプチャ部 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、画像キヤプチャ部 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 17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。

[0060] 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、虹彩撮像力メラ 100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、ミラ一 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。画像キヤプチャ部 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)。

[0061] 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 18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。

[0062] 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 S 47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。

[0063] なお、上記の処理で、画像キヤプチャ部 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レ、。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。

[0064] 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、虹彩撮像力メラ 100の撮像光学系 110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ぐ迅速な認証処理が可能となる。

[0065] また、虹彩撮像カメラ 100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ぐコストを低減できる

[0066] また、撮像光学系 110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ぐコストを低減できる。

[0067] さらに、撮像光学系 110では、第 1および第 2の分岐光路のそれぞれの合焦範囲 1 7、 18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 17、 18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 17、 1 8の間に極めて狭い隙間があつたとしても、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 17、 18が隣接していれば、上記の効果を得られる。

[0068] (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。

[0069] 虹彩撮像カメラ 20の撮像光学系 21は、ハーフミラー 211、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 21 5によって第 2の分岐光学系が構成される。

[0070] 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。

[0071] 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に向力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。 [0072] 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。

[0073] 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。

[0074] 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レ、。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。

[0075] 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の画像キヤプチャ部 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)。

[0076] 虹彩認証処理部 62は、画像キヤプチャ部 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。

[0077] 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 100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。

[0078] 画像キヤプチャ部 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。

[0079] 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 N〇）、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 N〇）、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。

[0080] 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 1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レ、点で有利である。

[0081] 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ぐ構成が簡単である。

[0082] 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。

[0083] (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 3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 30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。

[0084] 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力、らなる。ノヽーフミラー 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、かつハーフミラ一 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。

[0085] 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との間の足巨離およびミラー 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。

[0086] 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によつて第 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。

[0087] 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 17、 18 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 L d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。

[0088] 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 3 22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 33 1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 AZD変換等の処理をして、画像データを生成する。

[0089] 虹彩認証装置 70は、合焦判定部 76、セレクタ 77、画像キヤプチャ部 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の各々力も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。

[0090] 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ヤプチャ部 71に出力する機能を有している。

[0091] 画像キヤプチャ部 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。虹彩認証処理部 72は、画像キヤプチャ部 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。

[0092] 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)。

[0093] 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、この画像デ一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。

[0094] 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、画像キヤプチャ部 7 1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、画像キヤプチャ部 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力を判断し (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。

[0095] 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)、処理の開始力も所定の制限時間が経過した力、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たときは (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。

[0096] 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。

[0097] 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力焦点の合つ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レ、ので、認証結果信号を得るまでの所要時間を短くできる。

[0098] (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 4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。

[0099] 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 41 3力、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。 [0100] 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 17、 18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 17は、第 2のレンズ群 413の合焦範囲 18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 17は、第 2のレンズ群 413の合焦範囲 18よりも浅レ、。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。

[0101] 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。

[0102] 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つて第 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の分岐光路を通つた光によって第 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。

[0103] 虹彩認証装置 80は、第 1の画像キヤプチャ部 811、第 2の画像キヤプチャ部 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を備えてレ、る。第 1および第 2の画像キヤプチャ部 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の画像キヤプチャ 811 、 812の構成は、第 1の実施の形態の画像キヤプチャ部 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。

[0104] 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の画像キヤプチャ部 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の画像キヤプチャ部 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 SI 12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。

[0105] 認証が不成功であった場合には（ステップ S112で NO)、第 2の画像キヤプチャ部 8 11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（ステツプ 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。

[0106] 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 N 〇）、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 SI 17)、処理が終了する。

[0107] 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。 [0108] 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。

[0109] (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 5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 41 1、ミラー 512— 516、第 1のレンズ群 517および第 2のレンズ群 518力なる。

[0110] 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。ノヽーフミラー 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 5 16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 5 18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

[0111] 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。

[0112] 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 17、 18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 18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 17と第 2の分岐光路の合焦範囲 18が連続して、拡大合焦範囲が形成されている。

[0113] 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つ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。

[0114] 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 17と第 2の分岐光路の合焦範囲 18 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。

[0115] 図 12に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置 90は、画像キヤプチャ部 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。画像キヤプチャ部 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、画像キヤプチャ部 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。 [0116] 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、画像キヤプチャ部 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 S 142)。

[0117] 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 S14 3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。

[0118] 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 S14 1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。

[0119] 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レ、。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。

[0120] 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。

[0121] (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、それぞれ画像キヤプチャ部 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 7 6と同様である。

[0122] 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 17と第 2の分岐光学系の合焦範囲 18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レ、。総合判定部 103は、上部領域および下部領域のレ、ずれの領域でも非合焦であると判断された場合には、再キヤプチャ信号を出力する。

[0123] 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、画像キヤプチャ部 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、再キヤプチャ信号を受けると、既に画像キヤプチャ部 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ヤプチャ部 91から取り込む。

[0124] 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。

[0125] 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つ以上であつてもよい。

[0126] 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。

[0127] 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。

[0128] (第 7の実施の形態）

本発明の第 7の実施の形態の虹彩認証システム 7を図 16に示す。図 16において、虹彩認証システム 7は、虹彩撮像カメラ 100および虹彩認証装置 60を備えている。そして、虹彩撮像カメラ 100は、撮像光学系 110、撮像素子 12、画像処理部 13、遮光板 14、 15および切替部 16を備えている。

[0129] 撮像光学系 110は、 2つのノヽーフミラー 111、 112、 2つのミラー 113、 114およびレンズ群 115カゝらなる。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り、深さ Lの合焦範囲を持っている。ハーフミラー 111、 112は、レンズ群 115の光軸の延長線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。

[0130] 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一 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。

[0131] 上記の構成により、撮像光学系 110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、ミラ一 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 の分岐光軸といい、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。

[0132] 撮像光学系 110は、被写体が存在する領域、すなわち虹彩撮像カメラ 100の外部に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であるハーフミラー 112で合流している。

[0133] 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、ハーフミラー 112およびレンズ群 115を通って撮像素子 22に到る第 1の分岐光路を通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力らの光力ノヽーフミラー 111、ミラー 113、ミラー 114、ノヽーフミラー 112およびレンズ群 115を通って撮像素子 12に到る第 2の分岐光路を通るように構成されてレ、る。第 1の分岐光路と第 2の分岐光路とを比較すると、第 2の分岐光路は、ハーフミラー 1 11とミラー 113との間の足巨離およびミラー 114とハーフミラー 112との間の足巨離だけ、第 1の分岐光路よりも長くなつている。

[0134] 撮像素子 12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固体撮像素子である。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 変換等の処理を行レ、、虹彩像の画像データを生成する機能を有してレ、る。

[0135] 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、 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レ、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 65からの切替制御信号に基づいて、遮蔽板 14、 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、 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。

[0136] 上記のように構成された虹彩撮像カメラ 100は、第 1および第 2の撮像モードを有しており、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、遮蔽板 1 4が退避位置に位置すると共に、遮蔽板 15が遮断位置に位置し、虹彩からの光が第 1の分岐光路を通って、撮像素子 12にて虹彩像が結像される状態が、第 1の撮像モードである。そして、遮蔽板 14が遮断位置に位置すると共に、遮蔽板 15が退避位置に位置し、虹彩からの光が第 2の分岐光路を通って、撮像素子 12にて虹彩像が結像される状態が第 2の撮像モードである。本実施の形態では、切替部 16による遮蔽板 1 4、 15の移動によって、第 1の撮像モードと第 2の撮像モードが選択的に切り替えられる。

[0137] 図 17は、第 1および第 2の撮像モードにおける、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性を示す図である。図 17において、横軸は虹彩撮像カメラ 100から被写体である虹彩までの距離であり、縦軸はそれぞれの撮像モードで撮像される虹彩画像の合焦度である。上記のように、第 1の分岐光学系と第 2の分岐光学系は、レンズ群 115を共有しているので、両分岐光学系の合焦度特性は、略同じ形状になる。そして、上記のように、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、第 1の撮像モードの合焦度特性と第 2の撮像モードの合焦度特性とは、虹彩撮像カメラ 100の外部の共通光軸上で、第 1の分岐光路と第 2の分岐光路との長さの差分だけずれている。すなわち、虹彩撮像カメラ 100は、虹彩撮像カメラ 100から被写体までの距離に応じた合焦度特性として、第 1および第 2の撮像モードごとに、略同一形状で互レ、にずれた合焦度特性を有してレ、る。

[0138] 第 1および第 2の撮像モードの合焦度特性にて、合焦度が最大となる点を含む所定の広さの範囲が合焦範囲となる。本実施の形態では、第 1および第 2の分岐光路の差分が、各撮像モードの合焦範囲の大きさよりも小さくなるように、撮像光学系 110が構成されている。これにより、図 17に示されるように、第 1の撮像モードの合焦範囲 1 7と第 2の撮像モードの合焦範囲 18とは、一部が重複した状態で隣接しており、両合焦範囲を合わせた拡大合焦範囲 19が形成されている。したがって、虹彩撮像カメラ 1 00では、虹彩がこの拡大合焦範囲 19内にあれば、第 1および第 2のいずれかの撮像モードでピントの合った鮮明な虹彩画像が得られる。

[0139] また、本実施の形態では、合焦範囲の深さは、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。すなわち、レンズ群 115は、虹彩が合焦範囲 17の最遠端にあるときに、第 1の撮像モードで得られる虹彩像の大きさが、虹彩認証をするために必要な最小の大きさになり、かつ、虹彩が合焦範囲 1 7の最近端にあるときに、第 1の撮像モードで得られる虹彩像の大きさが、虹彩認証をするために許容される最大の大きさになるように、設計される。そして、第 1の分岐光学系と第 2の分岐光学系は、レンズ群 115を共有しているので、第 1の撮像モードの合焦範囲 17が上記の条件を満たすときは、第 2の撮像モードの合焦範囲 18も上記の条件を満たすことになる。

[0140] 図 16に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置 60は、画像キヤプチャ部 61、合焦判定部 66、被写体距離判定部 67、誘導ガイダンス部 68、切替制御部 65、虹彩認証処理部 62、虹彩データベース 63および認証結果出力部 64を備えている。画像キヤプチャ部 61は、虹彩撮像カメラ 100にて撮像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、合焦判定部 66および虹彩認証処理部 62に出力する機能を有している。

[0141] 合焦判定部 66は、画像キヤプチャ部 61から出力された画像データの合焦度を算出して、被写体距離判定部 67に出力する機能を有している。合焦判定部 66は、画像データをフーリエ変換によって空間周波数に変換し、その所定のスペクトル成分の積分値を合焦度として算出する。合焦度判定部 62は、さらに、算出された合焦度と予め記憶されているしきい値とを比較することにより合焦判定を行レ、、判定結果を被写体距離判定部 67、虹彩認証処理部 62および切替制御部 65に出力する機能を有している。このしきい値は、図 17に示される合焦範囲 17、 18に対応して設定されている。

[0142] 被写体距離判定部 67は、合焦判定部 66から、第 1および第 2の撮像モードでそれぞれ撮像された虹彩像の画像データの合焦度を受け、これらの合焦度の相違に基づレ、て被写体である虹彩までの距離を判定する機能を有してレ、る。 [0143] 図 17を参照して、被写体距離判定部 67にて虹彩までの距離を判定する構成を説明する。既に説明したように、第 1の撮像モードの合焦度特性と第 2の撮像モードの合焦度特性とは、略同一形状で互いにずれている。したがって、被写体が両合焦度特性が交わる距離 L4よりも遠い距離にあるときには、第 1の撮像モードで得られる画像の方が、第 2の撮像モードで得られる画像よりも合焦度が高くなる。また、被写体が距離 L3よりも近い位置にあるときには、逆に、第 2の撮像モードで得られる画像の方力第 1の撮像モードで得られる画像よりも合焦度が高くなる。

[0144] ここで、両合焦度特性が交わる位置 (距離 L4の位置）は、両合焦度特性にて合焦度がピークになるそれぞれの位置（距離 L3の位置および距離 L5の位置）の中心であり、この位置は拡大合焦範囲 19の中心である。したがって、両撮像モードにて得られた画像の合焦度を比較して、いずれの合焦度が高レ、かを判断することにより、被写体が、拡大合焦範囲 19の中心よりも手前側にある力 \奥側にあるかを判定できる。

[0145] また、被写体距離判定部 67が、図 17に示す第 1および第 2の撮像モードの合焦度特性を記憶していれば、第 1の撮像モードで得られた画像の合焦度と第 2の撮像モードで得られた画像の合焦度に基づレ、て、被写体である虹彩までの具体的な距離を求めること力 Sできる。

[0146] 例えば、第 1の撮像モードで取得された画像の合焦度が a2であるとき、虹彩までの距離は、 L2または L7である。そして、虹彩までの距離力 SL2であるときは、第 2の撮像モードで取得された画像である下部虹彩画像の合焦度は、上部虹彩画像の合焦度より高い a3になる。また、虹彩までの距離が L7であるときは、下部虹彩画像の合焦度は、上部虹彩画像の合焦度より低い alになる。このように、上部虹彩画像の合焦度と下部虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て、虹彩までの距離が L2である力、 L7であるかが判る。

[0147] 被写体距離判定部 67は、上部虹彩画像の合焦度が a2であり、かつ、下部虹彩画像の合焦度が a3であるときは、記憶されている合焦度特性に基づいて、虹彩までの距離は L2であると判定でき、上部虹彩画像の合焦度が a2であり、かつ、下部虹彩画像の合焦度が alであるときは、虹彩までの距離は L7であると判定できる。このように、被写体距離判定部 67は、第 1の撮像モードと第 2の撮像モードのそれぞれの合焦度特性と、各撮像モードで撮像された画像の合焦度に基づいて虹彩までの距離を判定できる。

[0148] 被写体距離判定部 67は、さらに、虹彩までの距離の判定結果と合焦判定部 66から出力された合焦度に基づいて、被撮像者を近づけるように誘導するための信号 (近づけ誘導信号)、被撮像者を遠ざけるように誘導するための信号 (遠ざけ誘導信号)、虹彩の位置が適切であることを示す信号 (誘導不要信号)または判定結果が不明であることを示す信号 (判定不能信号)を誘導ガイダンス部 68に出力する機能を有している。

[0149] 被写体距離判定部 67は、合焦判定部 66からの合焦判定の結果にて、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値より低いことが示されているとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲 19内にないと判定されたときは、虹彩が拡大合焦範囲 19よりも手前側にある力、、奥側にあるかを判定し、近づけ誘導信号または遠ざけ誘導信号を出力する。

[0150] 具体的には、被写体距離判定部 67は、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値より低ぐかつ、第 1の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度が、第 2の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度よりも高いときには、拡大合焦範囲 19外であって、拡大合焦範囲 19の中心 L4よりも遠い位置、すなわち、拡大合焦範囲の最遠端 L6よりも遠くに虹彩が位置していると判定する。そして、この場合には、被写体距離判定部 67は、近づき誘導信号を出力する。また、いずれの撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度もしきい値よりも低ぐかつ、第 1の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度が、第 2の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度よりも低いときには、拡大合焦範囲 19外であって、拡大合焦範囲 19の中心 L4よりも近い位置、すなわち、拡大合焦範囲 19の最近端 L1よりも近くに虹彩が位置していると判定する。そして、この場合には、被写体距離判定部 67は、遠ざけ誘導信号を出力する。

[0151] また、被写体距離判定部 67は、合焦判定部 66での合焦判定の結果にて、いずれ力、の撮像モードで撮像された虹彩画像の合焦度がしきい値より高いことが示されているとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲 19内にあると判定されたときは、誘導不要信号を出力する。また、被写体までの距離が不明であるときは、被写体距離判定部 67 は、判定不能信号を出力する。

[0152] 図 18は、誘導ガイダンス部 68の構成を示す図である。誘導ガイダンス部 68は、表示部 641および音声出力部 642を備えている。表示部 641は、被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100に近づくように誘導するための近づけ誘導ランプ 643、被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100から遠ざかるように誘導するための遠ざけ誘導ランプ 644 、虹彩の距離が適切であることを示す良好ランプ 645を含んでレ、る。

[0153] 誘導ガイダンス部 68は、被写体距離判定部 67より出力された近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号および誘導不要信号に対応して、近づけ誘導ランプ 643、遠ざけ誘導ランプ 644および良好ランプ 645を点灯する機能を有してレ、る。誘導ガイダンス 64は、被写体距離判定部 67より判定不能信号を受けたときは、いずれのランプも点灯させない。

[0154] また、誘導ガイダンス部 68には、近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号および誘導不要信号に対応して、被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100に近づくように誘導するための音声案内、被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100から遠ざかるように誘導するための音声案内および虹彩の位置が適切であることを示す音声案内が記憶されている

。そして、誘導ガイダンス部 68は、被写体距離判定部 67から近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号または誘導不要信号を受け、それらに対応する音声案内を音声出力部 6 42から出力する機能を有している。誘導ガイダンス部 68は、被写体距離判定部 67より判定不能信号を受けたときは、いずれの音声案内も出力しない。

[0155] 図 16に戻って、切替制御部 65は、合焦判定部 66から出力された合焦判定の結果にて、虹彩画像の合焦度がしきい値よりも低いことを示していると、その判定結果に基づいて、遮蔽板 14、 15を移動させるための切替制御信号を出力する機能を有している。

[0156] 虹彩データベース 63には、登録者の虹彩画像が格納されている。虹彩認証処理部 62は、合焦判定部 66から出力された合焦判定の結果に基づいて、合焦度がしきい値よりも高い虹彩画像を虹彩認証用の画像データとして画像キヤプチャ 61から取り込んで虹彩認証を行レ、、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。虹彩認証処理部 62は、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う。

[0157] 認証結果出力部 64は、虹彩認証処理部 62より出力された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 7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。

[0158] なお、上記の虹彩認証システム 7にて、虹彩撮像カメラ 100と虹彩認証装置 60は一体的に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。両装置が別体として構成されるとき、虹彩認証装置 60は、汎用コンピュータにソフトウェアをインストールすることによって構成されてもよい。

[0159] 以上のように構成された虹彩認証システム 7について、図 19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を退避位置に位置させると共に遮蔽板 15を遮断位置に位置させて、虹彩撮像カメラ 100を第 1の撮像モードに設定する (ステツプ S191)。虹彩撮像カメラ 100は、第 1の撮像モードで虹彩を撮像し、画像処理部 1 3にて画像データを生成する。

[0160] 次に、虹彩認証装置 60の画像キヤプチャ部 61は、第 1の撮像モードで撮像された虹彩像の画像データ（第 1の画像データ）を画像処理部 13から取り込んで、合焦判定部 66に出力する (ステップ S192)。合焦判定部 66は、この虹彩画像の合焦度を算出し、合焦判定を行う（ステップ S193)。このとき、合焦判定部 66は、算出された合焦度を被写体距離判定部 67に出力し、合焦判定の結果を被写体距離判定部 67および虹彩認証処理部 62に出力する。そして、合焦判定部 66での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高レ、、すなわち虹彩が第 1の撮像モードの合焦範囲内にあるか否力、を判断し (ステップ S194)、合焦度がしきい値より高いとき、すなわち、第 1の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られたときは（ステップ S194にて YES)、虹彩認証処理部 62は画像キヤプチャ部 61からこの第 1の画像データを取り込んで、認証処理を行う（ステップ S 195)。 [0161] 合焦判定部 66での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より低いと判定されたとき、すなわち、第 1の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られなかったときは (ステツプ S194にて NO)、合焦判定部 66は、そ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、この判定結果に基づいて、虹彩撮像カメラ 100の切替部 16に切替制御信号を出力する。切替部 16は切替制御信号に基づいて遮蔽板 14、 15を移動させて、虹彩撮像カメラ 100の撮像モードを第 2の撮像モードに切り替える (ステップ S196)。そして、虹彩撮像カメラ 100は、第 2の撮像モードで虹彩を撮像し、画像処理部 13にて画像データを生成する。またこのとき、合焦判定部 66から被写体距離判定部 67に合焦度および合焦判定の結果を出力する。

[0162] 画像キヤプチャ部 61は、第 2の撮像モードで撮像された虹彩像の画像データ（第 2 の画像データ）を画像処理部 13から取り込んで、合焦判定部 66に出力する（ステツプ S197)。合焦判定部 66は、この虹彩画像の合焦度を算出し、合焦判定を行う（ステツプ S198)。このとき、合焦判定部 66は、算出された合焦度を被写体距離判定部 67に出力し、合焦判定の結果を被写体距離判定部 67および虹彩認証処理部 62に出力する。そして、合焦判定部 66での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高い、すなわち虹彩が第 2の撮像モードの合焦範囲内にあるか否かを判断し (ステップ S1 99)、合焦度がしきい値より高いと判定されたとき、すなわち、第 2の撮像モードにてピントの合った虹彩画像が得られたときは（ステップ S199にて YES)、虹彩認証処理部 62は画像キヤプチャ部 61から画像データを取り込んで、認証処理を行う（ステップ S195)。

[0163] 第 1の画像データおよび第 2の画像データのいずれもがしきい値より低いとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲内にないときは (ステップ S199で NO)、被写体距離判定部 67は、虹彩までの距離を判定し (ステップ S200)、判定された被写体までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近い力、を判断する（ステップ S201)。

[0164] 被写体距離判定部 67は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは (ステップ S201にて NO)、誘導ガイダンス部 68に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 68は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプ 644を点灯させて、音声出力部 642より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100から遠ざかるように誘導するための音声案内を出力する（ステップ S202)。

[0165] 虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは (ステップ S201にて YES )、被写体距離判定部 67は、誘導ガイダンス部 68に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 68は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプ 643 を点灯させて、音声出力部 642より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 100に近づくように誘導するための音声案内を出力する（ステップ S203)。

[0166] ステップ S202またはステップ S203の次に、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 S204)。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 S204にて N〇）、ステップ S191に戻り、制限時間が経過したときには（ステップ S204にて YES)、認証処理が行われずに処理が終了する。

[0167] このような本発明の第 7の実施の形態の虹彩認証システム 7によれば、合焦度特性が異なる第 1および第 2の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導し、合焦度の高レ、虹彩像を得ることができる。

[0168] また、虹彩撮像カメラ 100は、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、複数の合焦範囲のいずれかに被写体である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得られる。

[0169] (第 8の実施の形態）

次に、本発明の第 8の実施の形態の虹彩認証システム 8を図 20に示す。本実施の形態の虹彩認証システム 8は、第 7の実施の形態の変形例であって、虹彩撮像カメラ 20は、第 7の実施の形態のハーフミラー 112の代わりに回動ミラー 216を備えている。虹彩認証装置 60の構成は、第 7の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

[0170] 虹彩撮像カメラ 20は、さらに、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、虹彩撮像カメラ 20では、ハーフミラー 21 1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、ミラ一 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。回動ミラー 216は、第 1および第 2の分岐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。

[0171] 図 20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に向力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。

[0172] 図 21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 213、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レ、。

[0173] 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。そして、虹彩撮像カメラ 20では、回動ミラー 216が第 1光路有効化角度にあるときに、第 1の撮像モードとなり、回動ミラー 216が第 2光路有効化角度にあるときに、第 2の撮像モードとなる。回動ミラー 216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。

[0174] 本実施の形態でも、第 1の撮像モードと第 2の撮像モードとでは、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性がずれており、虹彩撮像カメラ 20は、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる複数の撮像モードを有している。

[0175] なお、虹彩撮像カメラ 20において、第 2の撮像モード、すなわち図 21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。

[0176] 以上のように構成された虹彩認証システム 8は、第 7の実施の形態と同様に動作する。ただし、ステップ S 191での第 1の撮像モードの設定およびステップ S 196での第 2の撮像モードの設定は、切替部 26によるモータ 28の駆動によって行われる。すなわち、切替部 26がモータ 28を駆動して、回動ミラー 216が第 1光路有効化角度に設定されることで、第 1の撮像モードが設定され、回動ミラー 216が第 2光路有効化角度に設定されることで、第 2の撮像モードが設定される。

[0177] このような本発明の第 8の実施の形態の虹彩認証システム 8によれば、合焦度特性が異なる第 1および第 2の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導し、合焦度の高い虹彩像を得ることができる。

[0178] また、虹彩撮像カメラ 20は、共通光軸上で互いにずれた合焦範囲を有しており、複数の合焦範囲のいずれかに被写体である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レ、範囲でピントの合った虹彩像が得られる。

[0179] (第 9の実施の形態）

次に、本発明の第 9の実施の形態の虹彩認証システム 9を図 22に示す。本実施の形態の虹彩撮像カメラ 30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。

[0180] 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力、らなる。ノヽーフミラー 311は、第 1のレンズ群 313の光軸の延長線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の光軸の延長線上であって、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。

[0181] 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は、ハ一フミラー 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 3 14との間の距離が等しくなるように配置されている。第 1のレンズ群 313と第 2のレンズ群 314は、互いに同じ構成である。

[0182] 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固体撮像素子である。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から出力される電気信号に A/D変換等の処理をして、画像データを生成する機能を有する。

[0183] 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によつて第 2の分岐光学系が構成されている。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、虹彩撮像カメラ 30の外部に共通光軸を有している。

[0184] 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力ハーフミラー 311および第 1のレンズ群 313を通って、第 1の撮像素子 321に到る第 1の分岐光路を通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 311、ミラー 312および第 2のレンズ群 314を通って、第 2の撮像素子 322に到る第 2の分岐光路を通るように構成されている。第 1の分岐光路と第 2の分岐光路とを比較すると、第 2の分岐光路は、ハーフミラー 311とミラー 312との間の距離だけ、第 1の分岐光路よりも長くなつている。

[0185] 虹彩撮像カメラ 30も、第 7の実施の形態と同様に、第 1および第 2の撮像モードを有しており、各撮像モードで虹彩の像を撮像する。すなわち、第 1の分岐光学系によつて第 1の撮像素子 321にて虹彩像が結像される状態が第 1の撮像モードであり、第 2 の分岐光学系によって第 2の撮像素子 322にて虹彩像が結像される状態が第 2の撮像モードである。

[0186] 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 、 314が同じ構成であるので、第 1および第 2の分岐光路の合焦範囲 17、 18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。

[0187] 本実施の形態では、両分岐光路の長さの差分が、合焦範囲 17、 18の深さと等しくなるように撮像光学系 31を設計することにより、第 1の撮像モードの合焦範囲と第 2の撮像モードの合焦範囲とが重複することなく隣接し、拡大合焦範囲の全領域でいずれかの撮像モードによりピントが合うようにしている。

[0188] 虹彩認証装置 70は、画像キヤプチャ部 71、合焦判定部 76およびセレクタ 77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、 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、 332の各々から出力された画像データの合焦度を算出して、合焦判定を行う機能を有している。合焦判定部 76は、算出された合焦度と合焦判定の結果を被写体距離判定部 78に出力する。また、合焦判定部 76は、合焦判定の結果をセレクタ 77に出力する機能を有する。

[0189] セレクタ 77も虹彩撮像カメラ 30の 2つの画像処理部 331、 332の両方に接続されており、両画像処理部 331、 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ヤプチャ部 71に出力する機能を有している。画像キヤプチャ部 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。

[0190] 虹彩認証装置 70は、被写体距離判定部 78、誘導ガイダンス部 79、総合判定処理部 75、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を備えているが、これらの構成は第 7の実施の形態の虹彩認証装置 60と同様であるので、説明を省略する。

[0191] 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 23を用いてその動作を説明する。まず、第 1および第 2の画像処理部 331、 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）の合焦度を算出し、合焦判定を行う (ステツプ S231)。そして、合焦判定部 76での合焦判定の結果、合焦度がしきい値より高い、すなわち虹彩が第 1の撮像モードの合焦範囲内にあるか否かを判断し (ステップ S2 32)、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 S232にて YES)、この第 2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 S233)。

[0192] 一方、ステップ S232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、すなわち、第 1の撮像モードの撮像でピントの合った虹彩画像が得られなかったときは (ステップ S232にて N〇）、第 2の画像処理部 332から出力された画像データ（第 2の画像データ）の合焦度を算出する（ステップ S234)。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 S235)、合焦度がしきい値以上であるときには（ステップ S235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 S236)。

[0193] ステップ S233で第 1の画像データが選択され、または、ステップ S236で第 2の画像データが選択されると、画像キヤプチャ部 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、虹彩認証処理部 72に出力する（ステップ S242)。虹彩認証処理部 72は、画像キヤプチャ部 71より出力された画像データを用いて虹彩認証を行レ、 ( ステップ S243)、処理が終了する。

[0194] 第 1の画像データに加えて第 2の画像データの合焦度もしきい値より低いとき、すなわち、虹彩が拡大合焦範囲内にないときは (ステップ S235にて NO)、被写体距離判定部 78は、虹彩までの距離を判定し (ステップ S237)、判定された被写体までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近いかを判断する（ステップ S238)。

[0195] 被写体距離判定部 78は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは (ステップ S238にて NO)、誘導ガイダンス部 79に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 79は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 30から遠ざ力、るように誘導するための音声案内を出力する (ステップ S239)。

[0196] 虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは (ステップ S238にて YES )、被写体距離判定部 78は、誘導ガイダンス部 79に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 79は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 30に近づくように誘導するための音声案内を出力する (ステップ S240)。

[0197] ステップ S239またはステップ S240の次に、処理の開始から所定の制限時間が経過した力、を判断する（ステップ S241)。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 S241にて N〇）、ステップ S231に戻り、制限時間が経過したときには（ステップ S241にて YES)、認証処理が行われずに処理が終了する。

[0198] このような本発明の第 9の実施の形態の虹彩撮像カメラ 30によっても、第 7の実施の形態と同様に、合焦度特性が異なる第 1および第 2の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。

[0199] さらに、虹彩撮像カメラ 30は、第 7の実施の形態と同様に、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第 1および第 2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、オートフォーカス機能を備えなレ、簡単な構成で、虹彩までの距離が広レ、範囲でピントの合った虹彩像が得られる。

[0200] (第 10の実施の形態）

次に、本発明の第 10の実施の形態の虹彩認証システム 10を図 24に示す。本実施の形態の虹彩認証システム 10は、第 9の実施の形態の変形例であり、虹彩撮像カメラ 40の撮像光学系 41の構成が第 9の実施の形態と異なっている。虹彩認証装置 70 の構成は、第 9の実施の形態と同様であるであるので説明を省略する。

[0201] 本実施の形態の撮像光学系 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力らなる。第 1のレンズ群 412および第 2のレンズ群 413は、互レヽ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。

[0202] 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 17、 18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 17は、第 2のレンズ群 413の合焦範囲 18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 17は、第 2のレンズ群 413の合焦範囲 18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、第 7の実施の形態と同様に、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。

[0203] 虹彩撮像カメラ 40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、虹彩撮像カメラ 40の外部に共通光軸を有している。

[0204] 第 1の撮像素子 421および第 2の撮像素子 422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固体撮像素子である。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 42 2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機能を有する。

[0205] 虹彩撮像カメラ 40も、第 9の実施の形態と同様に、第 1および第 2の撮像モードを有し、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、第 1の分岐光学系によって第 1の撮像素子 421にて虹彩像が結像される状態が第 1の撮像モードであり、第 2の分岐光学系によって第 2の撮像素子 422にて虹彩像が結像される状態が第 2の撮像モードである。本実施の形態でも、第 1の撮像モードと第 2の撮像モードとでは、被写体である虹彩までの距離に応じた合焦度特性がずれており、虹彩撮像カメラ 40は、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる複数の撮像モードを有している。

[0206] 以上のように構成された虹彩認証システム 10は、第 9の実施の形態と同様に動作する。

[0207] このような本発明の第 10の実施の形態の虹彩撮像カメラ 40によっても、第 7の実施の形態と同様に、合焦度特性が異なる第 1および第 2の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。

[0208] さらに、虹彩撮像カメラ 40は、第 7の実施の形態と同様に、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第 1および第 2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、オートフォーカス機能を備えなレ、簡単な構成で、虹彩までの距離が広レ、範囲でピントの合った虹彩像が得られる。

[0209] (第 11の実施の形態）

次に、本発明の第 11の実施の形態の虹彩認証システム 11を図 25に示す。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、画像処理部 53を備えている。

[0210] 撮像光学系 51は、ハーフミラー 511、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。第 1のレンズ群 517と第 2のレンズ群 518は、同じ構成であり、いずれも深さの合焦範囲を持った単焦点のレンズ群である。また、第 1および第 2のレンズ群 517、 518は、光軸が互いに平行になるように配置されている。

[0211] ハーフミラー 511は、第 1のレンズ群 517の光軸の延長線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 5 2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、 516は、第 2のレンズ群 518を透過した光が順に反射して、第 2のレンズ群 518の光軸と平行な向きで撮像素子 52の下部領域に投射されるように配置されている。

[0212] 撮像素子 52は、撮像面上に投影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 53は、撮像素子 52から出力される電気信号に対して AZD 変換等の処理を行レ、、虹彩像の画像データを生成する機能を有してレ、る。

[0213] 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ている。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、虹彩撮像カメラ 50の外部に、共通光軸を有している。

[0214] 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 511および第 1のレンズ群 517を通って、撮像素子 52の上部領域に到る第 1の分岐光路を通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力、らの光力ノヽーフミラー 511、ミラー 512 514、第 2のレンズ群 518 よびミラー 5 15、 516を通って撮像素子 52の下部領域に到る第 2の分岐光路を通るように構成されている。

[0215] 上記のように構成された虹彩撮像カメラ 50は、第 1および第 2の撮像モードを有し、それぞれの撮像モードで被写体である虹彩を撮像する。すなわち、虹彩からの光が第 1の分岐光路を通って、撮像素子 52にて虹彩像が結像される状態が第 1の撮像モードであり、虹彩からの光が第 2の分岐光路を通って撮像素子 52にて虹彩像が結像される状態が第 2の撮像モードである。本実施の形態では、虹彩撮像カメラ 50は、第 1の撮像モードによる虹彩像の撮像と第 2の撮像モードによる虹彩像の撮像を同時に行う。

[0216] 本実施の形態では、第 1および第 2の分岐光路の光路長の差分が、第 1および第 2 の分岐光学系の合焦範囲の深さと等しくなるように撮像光学系 51を設計することにより、第 1の撮像モードの合焦範囲と第 2の撮像モードの合焦範囲とが重複することなく隣接し、拡大合焦範囲の全領域でいずれかの撮像モードによりピントが合うようにしている。

[0217] 本実施の形態の虹彩撮像カメラ 50にて取得される画像データは、第 5の実施の形態の虹彩撮像カメラ 50にて取得される画像データと同じである。図 13は、本実施の形態の虹彩撮像カメラ 50にて取得される画像データを示す図である。上記のように、本実施の形態では、第 1の撮像モードの合焦範囲 17と第 2の撮像モードの合焦範囲 18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の撮像モードの合焦範囲 17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は、ピントの合った虹彩画像であり、下部領域はボケた虹彩画像である。

[0218] 図 25に戻って、本実施の形態の虹彩認証装置 90は、上部合焦度判定部 961、下部合焦度判定部 962、総合判定部 95および切出部 89を備えている。上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822は、画像キヤプチャ部 91から出力された画像データを用いて、画像データ中の上部領域および下部領域の画像（上部虹彩画像および下部虹彩画像)の合焦度を算出して、被写体距離判定部 97に出力する機能を有してレ、る。上部合焦度判定部 961および下部合焦度判定部 962は、さらに、算出された合焦度と予め記憶されているしきい値とを比較することにより合焦判定を行い、合焦度判定の結果を被写体距離判定部 97および総合判定部 95に出力する機能を有している。

[0219] 被写体距離判定部 97は、上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822から、上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度を受け、これらの合焦度の相違に基づいて被写体である虹彩までの距離を判定する機能を有している。被写体距離判定部 97は、さらに、虹彩までの距離の判定結果と上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822から出力された合焦判定の結果に基づいて、近づけ誘導信号、遠ざけ誘導信号、誘導不要信号または判定不能信号を誘導ガイダンス部 99に出力する機能を有している。これらの信号を出力するための虹彩は、第 7の実施の形態と同様である。被写体距離判定部 97は、また、誘導ガイダンス部 99に誘導不要信号を出力するときには、総合判定部 95に対しても誘導不要信号を出力する。

[0220] 総合判定部 95は、被写体距離判定部 97から誘導不要信号を受けると、それに対応して、上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822から、合焦判定の結果を取り込む機能を有している。そして、総合判定部 95は、上部合焦判定部 821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、切出部 98に上部切出信号を出力し、下部合焦判定部 822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、切出部 98に下部切出信号を出力する機能を有している。なお、本実施の形態の虹彩撮像カメラ 50では、上記のように、第 1の撮像モードの合焦範囲 17と第 2の撮像モードの合焦範囲 18とが重なることなく隣接しているので、上部領域と下部領域の両方でピントの合った画像が得られることはない。

[0221] 切出部 98は、上部切出信号または下部切出信号を受けると、それらの信号に従つて、画像キヤプチャ部 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、虹彩認証用の画像データとして虹彩認証処理部 92に出力する機能を有している。

[0222] 虹彩認証装置 90は、誘導ガイダンス部 99、虹彩認証処理部 92、虹彩データべ一ス 93および認証結果出力部 94を備えているが、これらの構成は第 7の実施の形態の虹彩認証装置 60と同様であるので、説明を省略する。

[0223] 以上のように構成された虹彩撮像カメラ 5について、図 26を用いてその動作を説明する。まず、画像キヤプチャ部 91は、画像処理部 53から画像データを取り込んで、上部合焦度判定部 961および下部合焦範囲判定部 822に出力する（ステップ S261 )。そして、上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822は、画像データ中の上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度を算出して、さらに、合焦判定を行い、算出された合焦度と合焦判定の結果を被写体距離判定部 97に出力する (ステップ S2 62)。

[0224] 被写体距離判定部 97は、上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822にて算出された上部虹彩画像および下部虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て、虹彩までの距離を判定し (ステップ S263)、上部合焦判定部 821および下部合焦判定部 822 での合焦判定の結果に基づいて、虹彩までの距離が拡大合焦範囲内であるか否かを判断する（ステップ S264)。虹彩が拡大合焦範囲内になければ (ステップ S264にて N〇）、虹彩までの距離が、拡大合焦範囲の最遠端より遠いか、あるいは拡大合焦範囲の最近端よりも近いかを判断する（ステップ S265)。

[0225] 被写体距離判定部 97は、虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最近端より近いときは (ステップ S265にて NO)、誘導ガイダンス部 99に遠ざけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 99は、遠ざけ誘導信号に基づいて、遠ざけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 50から遠ざ力、るように誘導するための音声案内を出力する (ステップ S266)。 [0226] 虹彩までの距離が拡大合焦範囲の最遠端より遠いときは (ステップ S265にて YES )、被写体距離判定部 97は、誘導ガイダンス部 99に近づけ誘導信号を出力する。そして、誘導ガイダンス部 99は、近づけ誘導信号に基づいて、近づけ誘導ランプを点灯させて、音声出力部より被撮像者に対して虹彩撮像カメラ 50に近づくように誘導するための音声案内を出力する (ステップ S267)。

[0227] ステップ S266またはステップ S267の次に、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 S268)。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 S268にて N〇）、ステップ S261に戻って、再度、虹彩撮像カメラ 50で取得された画像データを取り込む。そして、ステップ S262による合焦度の算出およびステップ S263による被写体距離の判定を経て、ステップ S264にて虹彩が拡大合焦範囲内であるか否力、を判断する。被撮像者が、ステップ S266またはステップ S26 7での誘導に従って移動すると、被撮像者の虹彩は拡大合焦範囲内に入る。

[0228] 虹彩が拡大合焦範囲内にあると判断されると（ステップ S264にて YES)、総合判定部 95、切出部 98、虹彩認証処理部 92および虹彩データベース 93を用いて認証処理が行われ、認証結果出力部 94より認証結果信号が出力されて (ステップ S269)、処理が終了する。また、虹彩が拡大合焦範囲内にあると判断されないまま、制限時間が経過したときには（ステップ S268にて YES)、認証処理が行われずに処理が終了する。

[0229] なお、上記の例では、第 1および第 2の分岐光学系がそれぞれ第 1および第 2のレンズ群 517、 518を備え、両レンズ群にて結像された像を撮像素子 52に投影する構成としたが、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 512 514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レ、。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。

[0230] このような本発明の第 11の実施の形態の虹彩撮像カメラ 5によっても、第 7の実施の形態と同様に、虹彩までの距離に応じた合焦度特性が異なる第 1および第 2の撮像モードの各々で撮像された虹彩画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、この判定された距離に基づいて、被撮像者を適切な位置に誘導できる。

[0231] さらに、虹彩撮像カメラ 50は、第 7の実施の形態と同様に、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第 1および第 2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、オートフォーカス機能を備えなレ、簡単な構成で、虹彩までの距離が広レ、範囲でピントの合った虹彩像が得られる。

[0232] なお、以上の説明では、虹彩撮像カメラが、第 1および第 2の 2つの撮像モードを有する例について説明したが、虹彩撮像カメラが 3つ以上の撮像モードを有していてもよい。

[0233] また、以上の説明では、本発明のカメラ力虹彩認証のために人の虹彩を撮像するカメラである例を説明したが、本発明のカメラは、これに限られず、被写体を特に限定しなレヽ目的で用いられる一般的なカメラであってもよレ、。

[0234] さらに、以上の説明では、第 1および第 2のモードの合焦度特性が合焦範囲の深さ程度にずれていて、第 1の撮像モードの合焦範囲と第 2の撮像モードの合焦範囲が隣接している例を説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、複数の撮像モードごとに、被写体までの距離に応じた合焦度特性が異なっているのであれば、それらの撮像モードで撮像された画像の合焦度は異なっており、その合焦度の相違を用いれば、上記にて説明したようにして被写体までの距離を判定できる。したがって、第 1の撮像モードの合焦範囲と第 2の撮像モードの合焦範囲が隣接していなくても、被写体までの距離を判定できる。

産業上の利用可能性

[0235] 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レ、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オ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つ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。

また、本発明にかかるカメラは、合焦度特性が異なる複数の撮像モードの各々で撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づいて被写体までの距離を判定するので、判定された距離を用いて合焦度の高い画像を撮像できるという効果を有し、虹彩認証のために虹彩を撮像する虹彩撮像カメラ等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 虹彩が位置する領域に共通光軸を有すると共に、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。

[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。

[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。

[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。

[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つ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。

[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つ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。

[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

[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。

[9] 被写体への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された被写体画像を取得する画像取得手段と、

前記複数の撮像モードで撮像された被写体画像の合焦度の相違に基づレ、て、前記被写体までの距離を判定する距離判定手段と、

を備えたことを特徴とするカメラ。

[10] 前記被写体が位置する領域に共通光軸を有すると共に、前記共通光軸から分岐した複数の分岐光軸を有し、前記複数の分岐光軸のそれぞれの分岐光路ごとに前記共通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を備え、

前記複数の撮像モードは、前記複数の分岐光路を通して被写体像を結像させて、前記被写体画像を撮像する撮像モードであることを特徴とする請求項 9に記載のカメ

[11] 虹彩への合焦度特性が異なる複数の撮像モードで撮像された虹彩画像を取得する虹彩画像取得手段と、

前記複数の撮像モードで取得された虹彩画像の合焦度の相違に基づレ、て、前記複数の撮像モードの各々の前記合焦度特性に対応する複数の合焦範囲の少なくとも 1つの中に前記虹彩が入るように被撮像者を誘導する誘導手段と、

を備えたことを特徴とする虹彩撮像カメラ。

[12] 前記複数の合焦範囲は、隣接して前後に異なっており、

前記誘導手段は、前記虹彩が前記複数の合焦範囲のいずれにも入っていない場所であって、本装置から手前側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第 1の虹彩画像の合焦度が奥側の合焦範囲に対応する撮像モードにて撮像された第 2 の虹彩画像の合焦度よりも高いときには、被撮像者を遠ざけるように誘導し、前記第 2の虹彩画像の合焦度が前記第 1の虹彩画像の合焦度よりも高いにときには、被撮像者を近づけるように誘導することを特徴とする請求項 11に記載の虹彩撮像カメラ。

[13] 前記誘導手段は、表示および音声の少なくとも一方により前記被撮像者を誘導することを特徴とする請求項 11または 12に記載の虹彩撮像カメラ。