JP2003030633A - 虹彩認証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と比較して、ナローカメラの整定に要す
る時間を減少し、より確実に虹彩を撮影することができ
る虹彩認証装置を提供すること。 【解決手段】 虹彩認証装置１００は、対象２００の瞳
を撮影するナローカメラ１０１と、ナローカメラ１０１
より画角が広いワイドカメラ１０２と、ワイドカメラ１
０２によって撮影された画像内の瞳の位置に基づいて、
ナローカメラ１０１の撮影方向を変更する撮影方向変更
手段と、ナローカメラ１０１によって撮影された画像に
基づいて、瞳の虹彩の特徴量を算出し、対象の認証を行
う認証部１２９とを備え、撮影方向変更手段が、ワイド
カメラ１０２によって撮影された画像内の瞳の位置と、
実際の瞳の位置との誤差を除去する誤差除去手段を備え
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象の瞳を自動的
に撮影し、撮影した画像内の対象の瞳の虹彩に基づい
て、対象の認証を行う虹彩認証装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、バイオメトリックス技術の開発が
盛んであり、人間の眼の情報である虹彩や網膜のパター
ンもバイオメトリックスに応用されている。虹彩を利用
したバイオメトリックスとして、例えば、虹彩認証方式
については、特表平０８−５０４９７９号公報で説明さ
れおり、虹彩認証装置については、文献「エレクトロニ
クス」１９９８年２月号ｐ４８に説明されている。

【０００３】以下、従来の虹彩認証装置について説明す
る。図１８において、虹彩認証装置９００は、広角カメ
ラ（以下、ワイドカメラという。）９０２によって人間
の上半身などの比較的広い視野を撮影し、撮影した画像
を画像処理部９０５に出力する。画像処理部９０５は、
ワイドカメラ９０２から出力された画像に基づいて、画
像内の人間の頭部、眼の位置を算出し、算出した眼の位
置情報をメカニカル制御部９０４に出力する。メカニカ
ル制御部９０４は、画像処理部９０５から出力された目
の位置情報に基づいて、狭角カメラ（以下、ナローカメ
ラという。）９０３を駆動して撮影方向を変更する。

【０００４】ナローカメラ９０３は、メカニカル制御部
９０４によって撮影方向を変更されると、ズームアップ
などを行って人間の虹彩を撮影し、撮影した画像を画像
処理部９０５に出力する。そして、画像処理部９０５
は、ナローカメラ９０３から出力された画像をアイリス
処理部９１０に出力する。ここで、ワイドカメラ９０２
及びナローカメラ９０３の撮影時には、画像処理部９０
５が照明装置９０１に撮影対象を照明させている。

【０００５】アイリス処理部９１０は、画像処理部９０
５から画像が出力されると、出力された画像に基づいて
次のような認証処理を実行する。

【０００６】まず、アイリス処理部９１０は、局部化処
理部９１１において、画像処理部９０５から出力された
画像から虹彩の領域を切り出す。この処理は、虹彩の内
側境界（虹彩と瞳孔の境界）と外側境界（虹彩と白目の
境界）とを求め、更に、まぶたやまつげで隠れた部分を
検出して特徴を抽出する範囲を局部化する処理である。

【０００７】次に、アイリス処理部９１０は、特徴抽出
部９１２において、虹彩の特徴を認証コードとして抽出
する。この処理は、局部化処理部９１１によって切り出
された虹彩の領域を８分割した後、各分割帯を円周方向
に沿って濃淡の変化をデジタルコードに変換して、認証
コードとする処理である。

【０００８】次に、アイリス処理部９１０は、マッチン
グ部９１３において、予めデータベース９２０に登録さ
れている認証データと、特徴抽出部９１２によって抽出
された認証コードとの照合度合いをハミング距離で算出
する。

【０００９】最後に、アイリス処理部９１０は、本人認
証部９１４において、マッチング部９１３によって算出
したハミング距離と、所定の閾値との大小によって、ナ
ローカメラ９０３で虹彩を撮影した人間が本人、即ち、
登録されている人間か否かを判定する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の虹彩認証装置においては、ナローカメラの整定に要
する時間が長くかかっていたため、虹彩を撮影すること
ができない場合があるという問題があった。

【００１１】つまり、虹彩認証装置は、取付位置が異な
るワイドカメラとナローカメラとの連携によって虹彩を
撮影する構成であるため、ワイドカメラで撮影した画像
から算出した眼の位置と、ナローカメラの位置決め制御
目標とが空間上で同じポイントになる必要がある。しか
しながら、ワイドカメラ及びナローカメラの取付精度や
取付位置、ワイドカメラのレンズの光学特性等の誤差要
因によって、ナローカメラによって虹彩の画像を取得す
ることを失敗する場合が比較的多く、処理のリトライが
発生して、ナローカメラの整定に要する時間が長くかか
っていた。特に、ワイドカメラでの広角撮影では画像の
端部でレンズの光学特性に起因する歪曲が発生するた
め、人間の立つ位置が、ワイドカメラによって撮影され
る画像の端であった場合に、ナローカメラの整定に要す
る時間が長くかかっていた。

【００１２】また、虹彩認証装置は、ナローカメラに対
してメカニカルな制御を行う構成であり、虹彩の撮影時
にナローカメラの整定に要する時間が長くかかってい
た。

【００１３】したがって、虹彩認証装置は、ナローカメ
ラが整定したときには、既に撮影対象である人間が移動
してしまい、虹彩を撮影することができない場合があっ
た。

【００１４】以上より、本発明は、ナローカメラの整定
に要する時間を減少し、より確実に虹彩を撮影すること
ができる虹彩認証装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の虹彩認証装置は、対象の瞳を撮影する瞳撮
影カメラと、前記瞳撮影カメラより画角が広い広角カメ
ラと、前記広角カメラによって撮影された画像内の前記
瞳の位置に基づいて、前記瞳撮影カメラの撮影方向を変
更する撮影方向変更手段と、前記瞳撮影カメラによって
撮影された画像に基づいて、前記瞳の虹彩の特徴量を算
出し、前記対象の認証を行う認証手段とを備え、前記撮
影方向変更手段が、前記広角カメラによって撮影された
画像内の前記瞳の位置と、実際の前記瞳の位置との誤差
を除去する誤差除去手段を備えた構成を有している。

【００１６】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、従来と比較して、瞳撮影カメラが広角カメラからの
画像に基づいて算出する瞳の位置と、実際の瞳の位置と
の誤差を減少することができるので、瞳撮影カメラの整
定に要する時間を減少することができ、より確実に虹彩
を撮影することができる。

【００１７】また、本発明の虹彩認証装置は、前記誤差
除去手段が、前記瞳撮影カメラ及び前記広角カメラの間
の距離に基づいて、前記瞳撮影カメラの前記広角カメラ
との視差を補正する視差補正手段を備えた構成を有して
いる。

【００１８】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、広角カメラによって撮影された画像内の瞳の位置
と、実際の瞳の位置との誤差のうち、瞳撮影カメラ及び
広角カメラの取付精度や取付位置に起因する誤差を除去
することができる。

【００１９】また、本発明の虹彩認証装置は、前記瞳撮
影カメラの撮影範囲を照明する瞳照明手段と、前記広角
カメラによって撮影された画像内の前記瞳の位置に基づ
いて、前記瞳照明手段の照射位置を変更する照射位置変
更手段とを備え、前記照射位置変更手段が、前記瞳照明
手段及び前記広角カメラの間の距離に基づいて、前記瞳
照明手段の照射位置を補正する照射位置補正手段を備え
た構成を有している。

【００２０】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、より確実に瞳照明手段によって対象の瞳を照明する
ことができるので、より確実に虹彩を撮影することがで
きる。

【００２１】また、本発明の虹彩認証装置は、前記誤差
除去手段が、前記広角カメラによって撮影された画像の
うち、前記広角カメラのレンズに起因する歪曲を演算補
正して取り除く歪曲補正手段を備えた構成を有してい
る。

【００２２】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、広角カメラによって撮影された画像内の瞳の位置
と、実際の瞳の位置との誤差のうち、広角カメラのレン
ズの光学特性に起因する誤差を除去することができる。

【００２３】また、本発明の虹彩認証装置は、前記誤差
除去手段が、前記広角カメラの画素の中心と、前記広角
カメラのレンズの中心とのズレを演算補正して取り除く
中心補正手段を備えた構成を有している。

【００２４】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、広角カメラによって撮影された画像内の瞳の位置
と、実際の瞳の位置との誤差のうち、広角カメラの画素
の中心と、広角カメラのレンズの中心とのズレに起因す
る誤差を除去することができる。

【００２５】また、本発明の虹彩認証装置は、反射面及
び前記反射面と同一平面上に無い回転軸を有し、前記反
射面によって前記瞳を反射して前記瞳撮影カメラに撮影
させる反射ミラーを備え、前記誤差除去手段が、前記反
射面及び前記回転軸が同一平面上に無いことに起因する
前記瞳撮影カメラの撮影方向のズレを演算補正して取り
除く撮影方向補正手段を備えた構成を有している。

【００２６】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、広角カメラによって撮影された画像内の瞳の位置
と、実際の瞳の位置との誤差のうち、反射ミラーの反射
面及び回転軸が同一平面上に無いことに起因する誤差を
除去することができる。

【００２７】また、本発明の虹彩認証装置は、対象の瞳
を撮影する瞳撮影カメラと、前記瞳撮影カメラより画角
が広い広角カメラと、回転駆動するモータ及び回転軸を
有し、前記広角カメラによって撮影された画像内の前記
瞳の位置に基づいて、前記モータを回転駆動して前記回
転軸を中心に回転することによって、前記瞳撮影カメラ
の撮影方向を変更する撮影方向変更手段と、前記瞳撮影
カメラによって撮影された画像に基づいて、前記瞳の虹
彩の特徴量を算出し、前記対象の認証を行う認証手段と
を備え、前記撮影方向変更手段が、前記回転軸を中心と
した回転量を検出する回転量検出手段と、前記回転量検
出手段の検出結果に基づいて、前記モータの回転量を制
御する回転量制御手段と、目標とする回転量と、前記回
転量検出手段によって検出された前記回転軸を中心とし
た回転量との差が所定の回転量以下であることに基づい
て、前記回転量制御手段が前記モータを停止させるのを
補助する停止補助手段とを備えた構成を有している。

【００２８】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、瞳撮影カメラの撮影方向を変更する際、目標の撮影
方向近傍で撮影方向が微小振動することを抑制すること
ができるので、従来と比較して、瞳撮影カメラの整定に
要する時間を減少することができ、より確実に虹彩を撮
影することができる。また、本発明の虹彩認証装置は、
目標の撮影方向近傍での不要な残留振動による撮影画像
のぶれも防止することができる。

【００２９】また、本発明の虹彩認証装置は、前記停止
補助手段が、前記回転量検出手段によって検出された前
記回転軸を中心とした回転量との差が所定の回転量以下
であることに基づいて、前記回転量制御手段の制御ゲイ
ンを減少する制御ゲイン減少手段を備えた構成を有して
いる。

【００３０】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、瞳撮影カメラの撮影方向を変更する際、目標の撮影
方向近傍で撮影方向が微小振動することを抑制すること
ができるので、従来と比較して、瞳撮影カメラの整定に
要する時間を減少することができ、より確実に虹彩を撮
影することができる。また、本発明の虹彩認証装置は、
目標の撮影方向近傍での不要な残留振動による撮影画像
のぶれも防止することができる。

【００３１】また、本発明の虹彩認証装置は、前記停止
補助手段が、目標とする回転量と、前記回転量検出手段
によって検出された前記回転軸の回転量との差が所定の
回転量以下であることに基づいて、前記回転軸に摩擦力
を付与する摩擦付与手段を備えた構成を有している。

【００３２】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、瞳撮影カメラの撮影方向を変更する際、目標の撮影
方向近傍で撮影方向が微小振動することを抑制すること
ができるので、従来と比較して、瞳撮影カメラの整定に
要する時間を減少することができ、より確実に虹彩を撮
影することができる。

【００３３】また、本発明の虹彩認証装置は、前記撮影
方向変更手段が、前記瞳撮影カメラの撮影方向を変更す
る度に、前記回転軸が整定するまでの時間を計測する時
間計測手段と、前記時間計測手段によって計測された時
間に基づいて、前記摩擦付与手段によって付与する摩擦
力を決定する摩擦力決定手段とを備えた構成を有してい
る。

【００３４】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、瞳撮影カメラの整定に適した摩擦力を回転軸に加え
ることができるようになる。したがって、例えば、複数
の虹彩認証装置を製造した場合、複数の虹彩認証装置が
個々に、瞳撮影カメラの整定に適した摩擦力を回転軸に
加えることができるようになる。

【００３５】また、本発明の虹彩認証装置は、前記回転
軸が整定するまでの許容時間を、前記摩擦付与手段によ
って付与する摩擦力に対して記憶する許容時間記憶手段
を備え、前記時間計測手段によって計測された時間が前
記許容時間記憶手段によって記憶された許容時間外であ
るとき、前記摩擦力決定手段が、付与する摩擦力を前記
摩擦付与手段に変化させる構成を有している。

【００３６】この構成により、本発明の虹彩認証装置
は、磨耗などによって摩擦力付与手段による摩擦力に変
化が生じた場合であっても、瞳撮影カメラの整定に適し
た摩擦力を回転軸に加えることができるようになる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 （第１の実施の形態）

【００３８】まず、第１の実施の形態に係る虹彩認証装
置の構成について説明する。

【００３９】図１において、虹彩認証装置１００は、対
象２００の瞳を拡大して撮影することができるように、
ズーム機能及びフォーカス機能を備えた狭角撮影カメラ
であるナローカメラ（瞳撮影カメラ）１０１と、ナロー
カメラ１０１より画角が広く、対象２００の全体像を撮
影する広角撮影カメラであるワイドカメラ（広角カメ
ラ）１０２と、ナローカメラ１０１での撮影時にナロー
カメラ１０１の撮影範囲を照明するスポット照明である
ナロー照明（瞳照明手段）１０３と、ワイドカメラ１０
２での撮影時に対象２００の方向全体を照明するワイド
照明１０４とを備えている。

【００４０】ここで、ナロー照明１０３及びワイド照明
１０４は、共に、発光素子（例えばＬＥＤやハロゲンラ
ンプ、ストロボなど）で構成されている。

【００４１】また、虹彩認証装置１００は、反射面１０
５ａ及び反射面１０５ａと同一平面上に無い回転軸１０
５ｂを有し、反射面１０５ａによって対象２００の瞳を
反射してナローカメラ１０１に撮影させる反射ミラー１
０５と、反射ミラー１０５を回転軸１０５ｂを中心に水
平方向に回転させるモータ１０６と、対象２００との距
離を測定する測距センサ１０７とを備えている。

【００４２】また、虹彩認証装置１００は、ナローカメ
ラ１０１、ワイドカメラ１０２、反射ミラー１０５、モ
ータ１０６及び測距センサ１０７を一体化したカメラユ
ニット１０８と、カメラユニット１０８を回転軸１０８
ａを中心に垂直方向に回転させるモータ１０９とを備え
ている。

【００４３】したがって、反射ミラー１０５は、モータ
１０６及びモータ１０９によって水平方向及び垂直方向
の２方向に自由に位置決め可能になっており、反射ミラ
ー１０５によって決定されるナローカメラ１０１の撮影
方向も、水平方向及び垂直方向の２方向に自由に変更可
能になっている。また、ワイドカメラ１０２は、モータ
１０９によって垂直方向の１方向に自由に位置決め可能
になっており、ワイドカメラ１０２の撮影方向も、垂直
方向の１方向に自由に変更可能になっている。

【００４４】また、虹彩認証装置１００は、ナロー照明
１０３を回転軸１０３ａを中心に水平方向に回転させる
モータ１１０と、ナロー照明１０３を回転軸１０３ｂを
中心に垂直方向に回転させるモータ１１１とを備えてい
る。

【００４５】したがって、ナロー照明１０３は、モータ
１１０及びモータ１１１によって水平方向及び垂直方向
の２方向に自由に位置決め可能になっており、ナロー照
明１０３の照明位置も、水平方向及び垂直方向の２方向
に自由に変更可能になっている。

【００４６】また、虹彩認証装置１００は、以上に述べ
た機械的な構成を処理する構成を備えている。

【００４７】より詳細に説明すると、虹彩認証装置１０
０は、装置全体の制御を実行する装置制御部１２０と、
ナローカメラ１０１のズーム機能やフォーカス機能を作
動させて、ナローカメラ１０１に対象２００の瞳を所定
の大きさで撮影させるとともに、ナローカメラ１０１か
らの画像信号を２次元の画像データ（例えばビットマッ
プなど）に変換するナローカメラ制御部１２１と、ワイ
ドカメラ１０２からの画像信号を２次元の画像データに
変換するワイドカメラ制御部１２２とを備えている。例
えば、ナローカメラ制御部１２１及びワイドカメラ制御
部１２２は、それぞれ、ナローカメラ１０１及びワイド
カメラ１０２の撮像素子がＣＣＤの場合には、ナローカ
メラ１０１及びワイドカメラ１０２からライン毎に順次
に画像信号を読み出し、２次元の画像データに変換する
ようになっている。

【００４８】また、虹彩認証装置１００は、ナロー照明
１０３の発光素子を発光させるナロー照明発光部１２３
と、モータ１１０及びモータ１１１を駆動させることに
よって、ナロー照明１０３を水平方向及び垂直方向に駆
動するナロー照明駆動部１２４と、ワイド照明１０４の
発光素子を発光させるワイド照明発光部１２５とを備え
ている。

【００４９】また、虹彩認証装置１００は、モータ１０
６を駆動させることによって、反射ミラー１０５を水平
方向に駆動するミラー駆動部１２６と、測距センサ１０
７を駆動させて、測距センサ１０７からの電気信号に基
づいて、測距センサ１０７から対象２００までの距離を
求める測距センサ制御部１２７と、モータ１０９を駆動
させることによって、カメラユニット１０８を垂直方向
に駆動するカメラユニット駆動部１２８とを備えてい
る。

【００５０】また、虹彩認証装置１００は、ナローカメ
ラ１０１によって撮影されてナローカメラ制御部１２１
から出力される画像データに基づいて、対象２００の瞳
の虹彩の特徴量を算出し、対象２００の認証を行う認証
手段としての認証部１２９と、ワイドカメラ１０２によ
って撮影されてワイドカメラ制御部１２２から出力され
る画像データに基づいて、画像上の瞳のパターンを検出
し、瞳の画像上の位置を検出する瞳位置検出部１３０と
を備えている。

【００５１】また、虹彩認証装置１００は、ナローカメ
ラ１０１及びワイドカメラ１０２の間の距離に基づい
て、ナローカメラ１０１のワイドカメラ１０２との視差
を補正する視差補正手段としての視差補正部１４１と、
反射ミラー１０５の反射面１０５ａ及び回転軸１０５ｂ
が同一平面上に無いことに起因するナローカメラ１０１
の撮影方向のズレを演算補正して取り除く撮影方向補正
手段としての回転軸補正部１４２と、ワイドカメラ１０
２の画素の中心と、ワイドカメラ１０２のレンズの中心
（光軸中心）とのズレを演算補正して取り除く中心補正
手段としての光軸補正部１４３と、ワイドカメラ１０２
によって撮影された画像のうち、ワイドカメラ１０２の
レンズに起因する画像歪み（歪曲）を演算補正して取り
除く歪曲補正手段としての歪曲補正部１４４とを備えて
いる。

【００５２】ここで、視差補正部１４１、回転軸補正部
１４２、光軸補正部１４３及び歪曲補正部１４４は、ワ
イドカメラ１０２によって撮影された画像内の対象２０
０の瞳の位置と、実際の対象２００の瞳の位置との誤差
を除去する誤差除去手段を構成している。

【００５３】また、反射ミラー１０５、モータ１０６、
測距センサ１０７、カメラユニット１０８、モータ１０
９、装置制御部１２０、ミラー駆動部１２６、測距セン
サ制御部１２７、カメラユニット駆動部１２８、視差補
正部１４１、回転軸補正部１４２、光軸補正部１４３及
び歪曲補正部１４４は、ワイドカメラ１０２によって撮
影された画像内の対象２００瞳の位置に基づいて、ナロ
ーカメラ１０１の撮影方向を変更する撮影方向変更手段
を構成している。

【００５４】また、虹彩認証装置１００は、ナロー照明
１０３及びワイドカメラ１０２の間の距離に基づいて、
ナロー照明１０３の照射位置を補正する照射位置補正手
段としての照射位置補正部１４５を備えている。

【００５５】ここで、測距センサ１０７、モータ１１
０、モータ１１１、装置制御部１２０、ナロー照明駆動
部１２４、測距センサ制御部１２７及び照射位置補正部
１４５は、ワイドカメラ１０２によって撮影された画像
内の対象２００の瞳の位置に基づいて、ナロー照明１０
３の照射位置を変更する照射位置変更手段を構成してい
る。

【００５６】次に、本実施の形態に係る虹彩認証装置の
動作について説明する。なお、対象２００は、人間であ
っても良いし、馬などの動物であっても良いが、以下で
は、簡略化するために対象２００が人間の場合について
説明する。

【００５７】図２及び図３において、装置制御部１２０
は、カメラユニット駆動部１２８にモータ１０９を駆動
させることによって、カメラユニット１０８を垂直方向
に駆動して基準位置に設定する（ステップＳ３０１）。
ここで、カメラユニット１０８の基準位置は、対象２０
０がワイドカメラ１０２の撮影方向に存在するとき、ワ
イドカメラ１０２が対象２００の全体像を撮影すること
ができるように予め設定されている。

【００５８】装置制御部１２０は、カメラユニット１０
８を基準位置に設定した状態で、所定の動作開始条件が
満たされることによって、認証動作を開始する。なお、
本実施の形態において、動作開始条件は、測距センサ１
０７及び測距センサ制御部１２７によって対象２００が
所定の範囲内に入ったことを検出されるというものであ
るが、例えば、虹彩認証装置１００以外の装置（押しボ
タンや他のセンサ）から起動信号を入力されるというも
のなどであっても良い。

【００５９】装置制御部１２０は、測距センサ１０７及
び測距センサ制御部１２７によって対象２００が所定の
範囲内に入ったことを検出されると、ワイドカメラ１０
２の撮影に必要な照度を与えるためにワイド照明発光部
１２５にワイド照明１０４を発光させた後（ステップＳ
３０２）、ワイドカメラ１０２に対象２００の全体像
（一般的には上半身程度であっても良い。）を撮影させ
る（ステップＳ３０３）。

【００６０】装置制御部１２０は、ワイドカメラ１０２
に対象２００を撮影させると、ワイドカメラ制御部１２
２によってワイドカメラ１０２からの画像信号を１枚の
２次元の画像データに変換した後、変換した画像データ
に基づいて瞳位置検出部１３０によって対象２００の瞳
の画像上の位置（垂直方向及び水平方向の２次元の位
置）を検出し（ステップＳ３０４）、ワイドカメラ１０
２からの画像上に瞳に相当する画像パターンが存在する
か否かを判断する（ステップＳ３０５）。

【００６１】装置制御部１２０は、ワイドカメラ１０２
からの画像上に瞳に相当する画像パターンが存在しない
と判断した場合、ステップＳ３０１からの処理をやり直
すが、ワイドカメラ１０２からの画像上に瞳に相当する
画像パターンが存在すると判断した場合、歪曲補正部１
４４によってワイドカメラ１０２からの画像のうち、ワ
イドカメラ１０２のレンズに起因する歪曲を演算補正し
て取り除く（ステップＳ３０６）。

【００６２】歪曲補正部１４４による歪曲の補正につい
てより詳細に説明する。

【００６３】ワイドカメラ１０２は、対象２００が虹彩
認証装置１００に比較的近接した場合であっても対象２
００の全体像を捕らえることができるように、広角タイ
プであるので、ワイドカメラ１０２によって撮影された
画像の端部では、図４（ａ）に示すようにワイドカメラ
１０２のレンズに起因して歪曲が発生する。ワイドカメ
ラ１０２によって撮影された画像の端部で歪曲が発生す
ると、対象２００の瞳がワイドカメラ１０２によって撮
影された画像の端部に位置する場合、ワイドカメラ１０
２によって撮影された画像内の対象２００の瞳の位置
（例えば、図４（ａ）に示す座標（Ｘ２，Ｙ２））と、
実際の対象２００の瞳の位置（例えば、図４（ｃ）に示
す座標（Ｘ１，Ｙ１））との間で誤差が発生する。

【００６４】ここで、ワイドカメラ１０２からの画像の
うちワイドカメラ１０２のレンズに起因する歪曲は、画
素を撮影したレンズ上の位置と、レンズの中心との距離
ｒで求めることができる。

【００６５】したがって、歪曲補正部１４４は、例え
ば、瞳位置検出部１３０によって検出された対象２００
の瞳の画像上での位置が図４（ａ）に示す座標（Ｘ２，
Ｙ２）である場合、座標（Ｘ２，Ｙ２）に対して、ワイ
ドカメラ１０２のレンズの中心からの距離ｒに応じて決
まる変換係数α＝ｆ（ｒ）を用いて、Ｘ１＝α・Ｘ２、
Ｙ１＝α・Ｙ２という演算補正を行う。換言すると、歪
曲補正部１４４は、図４（ｂ）に示すような補正関数を
用いることによって、図４（ａ）に示す瞳位置検出部１
３０によって検出された対象２００の瞳の画像上での座
標（Ｘ２，Ｙ２）から、図４（ｃ）に示すようにワイド
カメラ１０２のレンズに起因する歪曲が無かった場合の
対象２００の瞳の画像上での座標（Ｘ１，Ｙ１）を得
る。なお、図４においては、ワイドカメラ１０２のレン
ズの中心によって撮影された画素の座標は、画像上で原
点座標（０，０）となっている。

【００６６】図２に示すように、装置制御部１２０は、
歪曲補正部１４４によって、ワイドカメラ１０２からの
画像のうちワイドカメラ１０２のレンズに起因する歪曲
を演算補正して取り除いた後、測距センサ１０７及び測
距センサ制御部１２７によって、対象２００と、虹彩認
証装置１００との距離を測定し（ステップＳ３０７）、
歪曲補正部１４４によって歪曲補正した瞳の位置と、測
距センサ１０７及び測距センサ制御部１２７によって測
定した距離データと、ワイドカメラ１０２の設計条件
（画角、画素サイズ）とに基づいて、ワイドカメラ１０
２のレンズの位置を原点（０，０，０）としたときの対
象２００の瞳の３次元空間上の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算
出する（ステップＳ３０８）。

【００６７】ここで、座標Ｚとしては、図５及び図６に
示すように、測距センサ１０７及び測距センサ制御部１
２７によって測定された対象２００と、虹彩認証装置１
００との距離を用いるが、対象２００と、虹彩認証装置
１００との距離を測定するための測距センサ１０７とし
ては、光学式反射型測距センサ、超音波式測距センサ等
の１次元測距方式の測距センサや、２次元的に座標を得
られる方式（レンジファインダ等）の測距センサなどを
用いることができる。但し、２次元的に座標を得られる
方式の測距センサを用いた場合には、特開２００１−１
２９０９号公報に記載されているように、ワイドカメラ
１０２の画像上での位置を用いずに、対象２００の瞳の
３次元空間上の位置を求めることもできる。

【００６８】また、座標Ｙは、図５に示すように、カメ
ラユニット１０８の回転軸１０８ａ（図１参照）の延在
方向に見たときのワイドカメラ１０２の撮影方向の中心
線１０２ａと、対象２００の瞳との距離であり、図４
（ｃ）に示すように、歪曲補正部１４４によって歪曲補
正した画像上での対象２００の瞳の垂直方向の座標がＹ
１であり、ワイドカメラ１０２の垂直方向有効画素サイ
ズがＮｖであり、図５に示すように、ワイドカメラ１０
２の画角がθｗであるとき、次式のように算出すること
ができる。

【００６９】 Ｙ＝Ｚ・tan（θｗ／２）・Ｙ１／（Ｎｖ／２）

【００７０】同様に、座標Ｘは、図６に示すように、ワ
イドカメラ１０２の撮影方向の中心線１０２ａと、対象
２００の瞳とのカメラユニット１０８の水平方向での距
離であり、図４（ｃ）に示すように、歪曲補正部１４４
によって歪曲補正した画像上での対象２００の瞳の水平
方向の座標がＸ１であり、ワイドカメラ１０２の水平方
向有効画素サイズがＮｈであり、図６に示すように、ワ
イドカメラ１０２の画角がθｗであるとき、次式のよう
に算出することができる。

【００７１】 Ｘ＝Ｚ・tan（θｗ／２）・Ｘ１／（Ｎｈ／２）

【００７２】装置制御部１２０は、対象２００の瞳の３
次元空間上の位置を算出すると、図２に示すように、カ
メラユニット１０８の回転軸１０８ａ（図１参照）の延
在方向に見たとき、対象２００の瞳が、ワイドカメラ１
０２の撮影方向の中心線１０２ａ上にあるか否か、即
ち、座標Ｙ１が“０”から所定の範囲以内の値であるか
否かを判断し（ステップＳ３０９）、座標Ｙ１が“０”
から所定の範囲以内の値ではないと判断した場合、座標
Ｙ１が“０”から所定の範囲以内の値になるように、カ
メラユニット駆動部１２８にモータ１０９を駆動させる
ことによって、カメラユニット１０８をθy＝atan（Ｙ/
Ｚ）（図５参照）だけ垂直方向に旋回させた後（ステッ
プＳ３１０）、ステップＳ３０２からの処理をやり直
す。

【００７３】装置制御部１２０が、ステップＳ３１０に
おいてカメラユニット１０８を旋回させた後、再度ワイ
ドカメラ１０２での撮影動作を行うと、対象２００の瞳
の位置は、ワイドカメラ１０２からの画像上で座標Ｙ１
が“０”から所定の範囲以内の値となることが期待され
る。しかしながら、ステップＳ３１０の処理後も、対象
２００の瞳のワイドカメラ１０２からの画像上での垂直
方向の座標Ｙ１が“０”から大きくずれている場合に
は、同様に、座標Ｙ１が所定の範囲内になるまでステッ
プＳ３０２からステップＳ３１０までの動作を繰り返
す。なお、所定回数繰り返しても座標Ｙ１が“０”から
所定の範囲以内の値にならない場合は処理を中止する。

【００７４】装置制御部１２０が、ステップＳ３０９に
おいて、座標Ｙ１が“０”から所定の範囲以内の値であ
ると判断した場合、即ち、ワイドカメラ１０２の撮影方
向の垂直方向における対象２００の瞳との位置合わせが
終了した場合、ナローカメラ１０１とワイドカメラ１０
２とは垂直方向において同一の方向を撮影できるように
カメラユニット１０８に固定されているため、ナローカ
メラ１０１の撮影方向の垂直方向における対象２００の
瞳との位置合わせも終了したことになる。

【００７５】装置制御部１２０は、ナローカメラ１０１
の撮影方向の垂直方向における対象２００の瞳との位置
合わせを終了すると、図３に示すように、視差補正部１
４１によってナローカメラ１０１のワイドカメラ１０２
との視差を補正した後、反射ミラー１０５の位置決めを
行うことによって（ステップＳ３１１）、ナローカメラ
１０１の撮影方向の対象２００の瞳との水平方向におけ
る位置合わせを行う。

【００７６】より詳細に説明すると、図７に示すよう
に、ナローカメラ１０１及びワイドカメラ１０２の間に
は距離Ｄｗｎが存在するので、対象２００の瞳に対し
て、ナローカメラ１０１及びワイドカメラ１０２の間に
は視差が生じる。したがって、視差補正部１４１は、ナ
ローカメラ１０１の撮影方向がカメラユニット１０８の
回転軸１０８ａの延在方向となす角度θｘをatan（Ｚ／
Ｘ）とせずに、atan（Ｚ／（Ｄｗｎ−Ｘ））とすること
によって、ナローカメラ１０１のワイドカメラ１０２と
の視差を補正する。

【００７７】そして、虹彩認証装置１００は、図８に示
すように、反射ミラー１０５によってナローカメラ１０
１の撮影方向を変更する構成であるので、ミラー駆動部
１２６が、モータ１０６を駆動させて反射ミラー１０５
を水平方向にθx／２だけ駆動することによって、ナロ
ーカメラ１０１の撮影方向を水平方向にθx回転して対
象２００の瞳と位置合わせを行うことができる。

【００７８】なお、本発明によれば、虹彩認証装置１０
０は、図９に示すように、反射ミラー１０５を備えず
に、ナローカメラ１０１自体の回転によってナローカメ
ラ１０１の撮影方向を変更する構成であっても良く、こ
の場合、ナローカメラ１０１の撮影方向を水平方向にθ
x回転するためには、ナローカメラ１０１自体も水平方
向にθx回転しなければならない。

【００７９】装置制御部１２０は、ナローカメラ１０１
の撮影方向を対象２００の瞳と水平方向において位置合
わせすると、図３に示すように、照射位置補正部１４５
によってナロー照明１０３の照射位置を補正した後、ナ
ロー照明１０３の位置決めを行うことによって（ステッ
プＳ３１２）、ナロー照明１０３の照射位置が対象２０
０の瞳となるように位置合わせを行う。

【００８０】具体的に説明すると、ナロー照明１０３の
照射方向の垂直方向の位置合わせは、ナローカメラ１０
１の回転軸、即ち、カメラユニット１０８の回転軸１０
８ａと、ナロー照明１０３の回転軸１０３ｂとを同一軸
上に配置することによって、ナロー照明駆動部１２４に
モータ１１１を、カメラユニット１０８の回転角度と等
しいθyだけ旋回させれば良い。

【００８１】ナロー照明１０３の照射方向の水平方向の
位置合わせは、図１０に示すように、ナロー照明１０３
及びワイドカメラ１０２の間には距離Ｄｗｌが存在する
ので、対象２００の瞳に対して、ナロー照明１０３の照
射方向と、ワイドカメラ１０２の撮影方向との間にはズ
レが生じる。したがって、照射位置補正部１４５は、ナ
ロー照明１０３の照射方向がカメラユニット１０８の回
転軸１０８ａの延在方向となす角度θｘｌをatan（Ｚ／
Ｘ）とせずに、atan（Ｚ／（Ｄｗｌ−Ｘ））とすること
によって、ナロー照明１０３の照射方向と、ワイドカメ
ラ１０２の撮影方向との間に生じるズレを補正する。

【００８２】そして、ナロー照明駆動部１２４は、モー
タ１１０を駆動させてナロー照明１０３を水平方向にθ
xｌだけ駆動することによって、ナロー照明１０３の照
射方向を水平方向にθxｌ回転して対象２００の瞳と位
置合わせを行うことができる。

【００８３】なお、対象２００の瞳をナローカメラ１０
１で撮影する際の照明方法としては、ナロー照明１０３
で照明する方法以外にも、固定した照明を広角に発光さ
せる方法でも良いが、照明装置が大きくなるため、必要
な部分のみに当てるスポット照明方式のナロー照明１０
３で照明する方法の方が効率的である。

【００８４】装置制御部１２０は、ナローカメラ１０１
及びナロー照明１０３の位置決めが終了した後、図３に
示すように、対象２００との距離によらず瞳を所定の大
きさで鮮明に撮影するために、必要に応じてナローカメ
ラ１０１のズーミング（ステップＳ３１３）及びフォー
カス合わせ（ステップＳ３１４）を行う。

【００８５】ズーミング方法は特に定めないが、ナロー
カメラ１０１のレンズの移動による光学ズームが適して
いる。ナローカメラ１０１が高画素型であれば、画素の
間引きよるデジタルズームでも構わない。また、フォー
カス合わせ方法についても、一般的には、ナローカメラ
１０１の映像信号の高帯域成分の信号レベルを利用した
焦合判定が最も簡便であるが、特に方式は限定しなくて
も良い。

【００８６】そして、装置制御部１２０は、ナローカメ
ラ１０１の撮影に必要な照度を与えるためにナロー照明
発光部１２３にナロー照明１０３を発光させた後（ステ
ップＳ３１５）、ナローカメラ１０１に対象２００の瞳
を撮影させ（ステップＳ３１６）、ナローカメラ１０１
からの画像に正しく瞳が撮影されているか否かの判断を
行う（ステップＳ３１７）。この判断は、画像認識によ
るパターンマッチングなど方法を限定しない。

【００８７】装置制御部１２０は、ナローカメラ１０１
からの画像に正しく瞳が撮影されていると判断した場
合、撮影した瞳のデータを用いて認証動作を行うが（ス
テップＳ３１８）、ナローカメラ１０１からの画像に正
しく瞳が撮影されていないと判断した場合、再度、ステ
ップＳ３０１（図２参照）の処理からやり直す。

【００８８】なお、虹彩認証装置１００は、図１１に示
すように、ワイドカメラ１０２の画素の中心と、ワイド
カメラ１０２のレンズの中心とがずれている場合、光軸
補正部１４３によってワイドカメラ１０２の画素の中心
と、ワイドカメラ１０２のレンズの中心とのズレを演算
補正して取り除くことができる。

【００８９】より詳細に説明すると、光軸補正部１４３
は、ワイドカメラ１０２の画素の中心と、ワイドカメラ
１０２のレンズの中心とのズレ（Δｘ，Δｙ）を調整段
階で予め求めておき、瞳位置検出部１３０で得られた瞳
の座標（Ｘ２，Ｙ２）から補正値（Ｘ２−Δｘ，Ｙ２−
Δｙ）を求める。

【００９０】そして、歪曲補正部１４４が、瞳位置検出
部１３０で得られた瞳の座標（Ｘ２，Ｙ２）として、光
軸補正部１４３によって求められた補正値（Ｘ２−Δ
ｘ，Ｙ２−Δｙ）を用いて、歪曲補正を行うことによっ
て、ワイドカメラ１０２の画素の中心と、ワイドカメラ
１０２のレンズの中心とのズレを取り除くことができ
る。

【００９１】また、虹彩認証装置１００は、図１２に示
すように、反射ミラー１０５の反射面１０５ａ及び回転
軸１０５ｂが同一平面上に無いことに起因して、ナロー
カメラ１０１の光軸の中心と画素の中心がずれる場合、
回転軸補正部１４２によって、ナローカメラ１０１の撮
影方向のズレを演算補正して取り除くことができる。

【００９２】より詳細に説明すると、角度θだけ軸が回
転すると、同一方向から入射する光は、反射角２θは回
転角度に比例して曲がるが、同一の画素に写る対象は、
ΔＸ分だけオフセットするため、角度θの回転だけでは
正確に目標位置を撮影できない。そのため、まず、目標
位置（Ｘ１，Ｙ１）に対して、上述したように、視差補
正部１４１によって回転角θｘを計算する。次に、この
θｘ回転した時のΔＸを計算し、目標位置を補正値（Ｘ
１−ΔＸ，Ｙ１）に補正する。この補正値に対して再
度、視差補正部１４１と同様なナローカメラ１０１の視
差補正を施す。その結果、目標位置近傍の回転角度にオ
フセットΔＸ分が加わり、最終的に概略目標位置に位置
決めされることになる。

【００９３】なお、反射ミラー１０５が薄型構造となり
易く、反射ミラー１０５が薄型構造となった場合、反射
ミラー１０５の反射面１０５ａの後面に回転軸１０５ｂ
を設ける方が設計が容易であり、回転軸１０５ｂと反射
面１０５ａを一致させる方が設計が難しいので、本実施
の形態においては、反射ミラー１０５の反射面１０５ａ
及び回転軸１０５ｂが同一平面上に無い構成を採ってい
るが、勿論、反射ミラー１０５の反射面１０５ａ及び回
転軸１０５ｂが同一平面上に有る構成をとっても良い。

【００９４】以上説明したように、虹彩認証装置１００
は、ナローカメラ１０１のワイドカメラ１０２との視差
を補正する視差補正部１４１を備えていたので、ワイド
カメラ１０２によって撮影された画像内の瞳の位置と、
実際の瞳の位置との誤差のうち、ナローカメラ１０１及
びワイドカメラ１０２の取付精度や取付位置に起因する
誤差を除去することができる。

【００９５】また、虹彩認証装置１００は、反射ミラー
１０５の反射面１０５ａ及び回転軸１０５ｂが同一平面
上に無いことに起因するナローカメラ１０１の撮影方向
のズレを演算補正して取り除く回転軸補正部１４２を備
えていたので、ワイドカメラ１０２によって撮影された
画像内の瞳の位置と、実際の瞳の位置との誤差のうち、
反射ミラー１０５の反射面１０５ａ及び回転軸１０５ｂ
が同一平面上に無いことに起因する誤差を除去すること
ができる。

【００９６】また、虹彩認証装置１００は、ワイドカメ
ラ１０２の画素の中心と、ワイドカメラ１０２のレンズ
の中心とのズレを演算補正して取り除く光軸補正部１４
３を備えていたので、ワイドカメラ１０２によって撮影
された画像内の瞳の位置と、実際の瞳の位置との誤差の
うち、ワイドカメラ１０２の画素の中心と、ワイドカメ
ラ１０２のレンズの中心とのズレに起因する誤差を除去
することができる。

【００９７】また、虹彩認証装置１００は、ワイドカメ
ラ１０２によって撮影された画像のうち、ワイドカメラ
１０２のレンズに起因する画像歪みを演算補正して取り
除く歪曲補正部１４４を備えていたので、ワイドカメラ
１０２によって撮影された画像内の瞳の位置と、実際の
瞳の位置との誤差のうち、ワイドカメラ１０２のレンズ
の光学特性に起因する誤差を除去することができる。

【００９８】また、虹彩認証装置１００は、ナロー照明
１０３の照射位置を補正する照射位置補正部１４５を備
えていたので、より確実にナロー照明１０３によって対
象２００の瞳を照明することができるので、より確実に
虹彩を撮影することができる。また、ナロー照明１０３
は、照射位置の位置決めが正確になると、発光パワーを
抑制することが可能である。

【００９９】したがって、虹彩認証装置１００は、従来
の虹彩認証装置と比較して、ナローカメラ１０１がワイ
ドカメラ１０２からの画像に基づいて算出する瞳の位置
と、実際の瞳の位置との誤差を減少することができるの
で、瞳の画像の取り損ないによるリトライを減少させ、
ナローカメラ１０１の整定に要する時間を減少すること
ができ、より確実に虹彩を撮影することができる。 （第２の実施の形態）

【０１００】まず、第２の実施の形態に係る虹彩認証装
置の構成について説明する。なお、本実施の形態に係る
虹彩認証装置の構成のうち、第１の実施の形態に係る虹
彩認証装置の構成と同様な構成については、同一の符合
を付して詳細な説明を省略する。

【０１０１】図１３において、本実施の形態に係る虹彩
認証装置は、回転軸１０８ａを中心とした回転量を検出
する回転量検出手段としてのエンコーダ１５１を備えて
いる。

【０１０２】また、カメラユニット駆動部１２８は、装
置制御部１２０から入力される目標とする回転量θｙ
と、エンコーダ１５１によって検出された回転軸１０８
ａを中心とした回転量θｅとの差に応じて、ＰＩＤ制御
で制御量を算出する制御フィルタ１６１と、制御フィル
タ１６１によって算出された制御量に応じてモータ１０
９を駆動する駆動回路１６２と、装置制御部１２０から
入力される目標とする回転量θｙと、エンコーダ１５１
によって検出された回転軸１０８ａを中心とした回転量
θｅとの差が所定の回転量（Δθ／２）以下であること
に基づいて、制御フィルタ１６１の制御ゲインを減少す
るゲイン制御部１６３と、エンコーダ１５１から出力さ
れる回転量θｅが一定時間以上、所定の誤差範囲内で収
まっているか否かによって、カメラユニット１０８が整
定したか否かを判断する整定判断部１６４とを備えてい
る。

【０１０３】なお、制御フィルタ１６１、駆動回路１６
２及びゲイン制御部１６３は、エンコーダ１５１の検出
結果に基づいて、モータ１０９の回転量を制御する回転
量制御手段を構成している。

【０１０４】また、ゲイン制御部１６３は、装置制御部
１２０から入力される目標とする回転量θｙと、エンコ
ーダ１５１によって検出された回転軸１０８ａを中心と
した回転量θｅとの差が所定の回転量（Δθ／２）以下
であることに基づいて、制御フィルタ１６１の制御ゲイ
ンを減少することによって、モータ１０９が停止するの
を補助する停止補助手段及び制御ゲイン減少手段を構成
している。

【０１０５】また、エンコーダ１５１は、第１の実施の
形態において述べた構成に加え、ワイドカメラ１０２に
よって撮影された画像内の対象２００の瞳の位置に基づ
いて、モータ１０９を回転駆動して回転軸１０８ａを中
心に回転することによって、ナローカメラ１０１の撮影
方向を変更する撮影方向変更手段を構成している。

【０１０６】次に、本実施の形態に係る虹彩認証装置の
動作について説明する。

【０１０７】カメラユニット駆動部１２８が、装置制御
部１２０から目標とする垂直方向の回転量θｙを与えら
れ、エンコーダ１５１からモータ１０９の実際の回転量
θｅを与えられると、制御フィルタ１６１は、装置制御
部１２０から入力される目標とする回転量θｙと、エン
コーダ１５１によって検出された回転軸１０８ａを中心
とした回転量θｅとの差に応じて、ＰＩＤ制御で制御量
を算出し、駆動回路１６２は、制御フィルタ１６１によ
って算出された制御量に応じてモータ１０９を駆動して
カメラユニット１０８を旋回させる。

【０１０８】ここで、カメラユニット１０８を高速に旋
回させるためには、制御フィルタ１６１の制御ゲインを
上げることが望ましいが、仮にカメラユニット駆動部１
２８がゲイン制御部１６３を備えていない構成である場
合、制御フィルタ１６１の制御ゲインを上げると、図１
４の細線１７１で示したように、カメラユニット１０８
が、整定付近で振動的になり、目標位置に安定するまで
に時間がかかってしまうことがある。

【０１０９】また、カメラユニット駆動部１２８がゲイ
ン制御部１６３を備えていない構成である場合、制御フ
ィルタ１６１の制御ゲインを上げると、カメラユニット
１０８が目標位置の近傍で整定したように見えていて
も、実際には微少振動していることもある。カメラユニ
ット１０８が目標位置の近傍で微少振動している状態で
撮影を行うと、所謂「画像流れ」の状況が発生すること
になる。

【０１１０】しかしながら、本実施の形態に係る虹彩認
証装置は、カメラユニット駆動部１２８がゲイン制御部
１６３を備えており、制御フィルタ１６１の制御ゲイン
を上げてカメラユニット１０８の旋回を開始したとして
も、図１４の太線１７２で示したように、ゲイン制御部
１６３は、エンコーダ１５１によって検出された回転軸
１０８ａを中心とした回転量θｅが、目標とする回転量
θｙ近傍の許容誤差Δθの範囲内になった時点で、目標
到達と判断し、制御フィルタ１６１の制御ゲインを下
げ、振動要因を低減する。

【０１１１】したがって、本実施の形態に係る虹彩認証
装置は、制御フィルタ１６１の制御ゲインを上げてカメ
ラユニット１０８の旋回を開始したとしても、必要以上
の振動を抑制することができる。

【０１１２】なお、制御フィルタ１６１からの制御信号
を停止しても、機構的に整定するまでには更に時間が必
要となるため、カメラユニット１０８が整定したか否か
は、エンコーダ１５１から出力される回転量θｅが一定
時間以上、所定の誤差範囲内で収まっているか否かによ
って、整定判断部１６４が判断する。即ち、整定判断部
１６４は、エンコーダ１５１のパルス数が一定時間以
上、所定パルス数以下になっていることによって、カメ
ラユニット１０８が整定したことを判断する。

【０１１３】本実施の形態においては、整定判断部１６
４が、エンコーダ１５１からの出力を利用してカメラユ
ニット１０８が整定したか否かを判断する構成になって
いたが、整定判断部１６４は、カメラユニット１０８の
旋回を開始してから所定の時間経過したか否か、或い
は、制御フィルタ１６１が駆動回路１６２にモータ１０
９の駆動を停止させる命令を出力してから所定の時間経
過したか否かによって、カメラユニット１０８が整定し
たか否かを判断するようにしても良い。

【０１１４】整定判断部１６４は、カメラユニット１０
８が整定したことを判断すると、整定信号を装置制御部
１２０に出力する。したがって、装置制御部１２０は、
整定判断部１６４によって出力される整定信号を利用し
て図２及び図３に示す処理を実行することができる。

【０１１５】なお、以上の説明においては、カメラユニ
ット１０８の旋回、即ち、ナローカメラ１０１の撮影方
向の変更のうち垂直方向の変更について説明したが、ナ
ローカメラ１０１の撮影方向の変更のうち水平方向の変
更、即ち、反射ミラー１０５の旋回についても、同様な
構成を備えて、同様な動作を実現することができる。

【０１１６】以上説明したように、本実施の形態に係る
虹彩認証装置は、ナローカメラ１０１の撮影方向を変更
する際、目標の撮影方向近傍で制御フィルタ１６１の制
御ゲインを減少させることによって、目標の撮影方向近
傍で撮影方向が微小振動することを抑制することができ
るので、従来と比較して、ナローカメラ１０１の整定に
要する時間を減少することができ、より確実に虹彩を撮
影することができる。また、本実施の形態に係る虹彩認
証装置は、目標の撮影方向近傍での不要な残留振動によ
る撮影画像のぶれも防止することができる。（第３の実
施の形態）

【０１１７】まず、第３の実施の形態に係る虹彩認証装
置の構成について説明する。なお、本実施の形態に係る
虹彩認証装置の構成のうち、第２の実施の形態に係る虹
彩認証装置の構成と同様な構成については、同一の符合
を付して詳細な説明を省略する。

【０１１８】図１５において、本実施の形態に係る虹彩
認証装置は、摩擦を発生させやすい樹脂等で形成され、
回転軸１０８ａに接触する軸接触部１８１と、回転軸１
０８ａに軸接触部１８１から一定の摩擦力を与えられる
ようにするバネ１８２と、直動モータや、カムリンク等
を有し、入力される制御量に応じた変位をバネ１８２を
介して軸接触部１８１に与える摩擦制御部１８３と、カ
メラユニット１０８の旋回動作毎に整定時間を記憶する
整定時間学習部１８４とを備えている。

【０１１９】なお、軸接触部１８１、バネ１８２及び摩
擦制御部１８３は、整定判断部１６４からの整定信号に
基づいて、回転軸１０８ａに摩擦力を付与することによ
って、モータ１０９が停止するのを補助する停止補助手
段及び摩擦付与手段を構成している。

【０１２０】また、軸接触部１８１、バネ１８２、摩擦
制御部１８３及び整定時間学習部１８４は、第２の実施
の形態において述べた構成に加え、ワイドカメラ１０２
によって撮影された画像内の対象２００の瞳の位置に基
づいて、ナローカメラ１０１の撮影方向を変更する撮影
方向変更手段を構成している。

【０１２１】次に、本実施の形態に係る虹彩認証装置の
動作について説明する。

【０１２２】モータ１０９の回転振動は、摩擦成分が大
きいほど抑制される。しかしながら、一方的に摩擦力を
大きくすると、駆動速度の低下や目標位置決め精度の低
下を招くので、整定時の摩擦が必要な時のみに必要な摩
擦力を与える方法が適している。

【０１２３】したがって、摩擦制御部１８３は、モータ
１０９の旋回開始時には、軸接触部１８１が回転軸１０
８ａに与える摩擦力を最小限にしておき、整定判断部１
６４から整定時間学習部１８４を介して整定信号が入力
されると、バネ１８２を介して軸接触部１８１を回転軸
１０８ａに押し当てる。その結果、本実施の形態に係る
虹彩認証装置は、図１６の点線１９１で示すように、摩
擦によって残留振動を迅速に抑制することができる。

【０１２４】なお、整定判断部１６４は、第２の実施の
形態において述べたように、装置制御部１２０から入力
される目標とする回転量θｙと、エンコーダ１５１によ
って検出された回転軸１０８ａの回転量θｅとに基づい
て、エンコーダ１５１から出力される回転量θｅが一定
時間以上、所定の誤差範囲内で収まっているか否かによ
って、カメラユニット１０８が整定したか否かを判断す
る。

【０１２５】ここで、整定判断部１６４が、整定状態に
応じて複数種類の整定信号を出力することができる構成
である場合、摩擦制御部１８３は、整定判断部１６４か
らの整定信号の種類に応じて、軸接触部１８１から回転
軸１０８ａに与える摩擦力を変化するようにしても良
い。

【０１２６】また、軸接触部１８１から回転軸１０８ａ
に与える摩擦力と、そのときのカメラユニット１０８の
整定時間との関係は、図１７に示すようになる。図１７
において、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与える
摩擦力が摩擦力Ｆ４より小さいとき、軸接触部１８１か
ら回転軸１０８ａに摩擦力Ｆ４を与える場合と比較し
て、モータ１０９の残留振動が無くなるまで時間がかか
るため、カメラユニット１０８の整定時間は長くなる。
一方、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦
力が摩擦力Ｆ４より大きいとき、軸接触部１８１から回
転軸１０８ａに摩擦力Ｆ４を与える場合と比較して、カ
メラユニット１０８が目標の停止位置に達する前に停止
してしまうため、モータ１０９を駆動してカメラユニッ
ト１０８を再度旋回させなければならず、カメラユニッ
ト１０８の整定時間は極端に長くなる。

【０１２７】したがって、本実施の形態に係る虹彩認証
装置は、整定時間学習部１８４によってカメラユニット
１０８の旋回動作毎に整定時間を記憶しておき、摩擦制
御部１８３に、整定時間学習部１８４に記憶された整定
時間に基づいて、学習的に最適な摩擦力を軸接触部１８
１で回転軸１０８ａに付与させる。

【０１２８】より詳細に説明すると、例えば、最初にカ
メラユニット１０８が旋回させられる際、摩擦制御部１
８３は、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに摩擦力Ｆ
１を与え、整定時間学習部１８４は、軸接触部１８１か
ら回転軸１０８ａに与えた摩擦力Ｆ１と、そのときのカ
メラユニット１０８の整定時間Ｔ１とを記憶する。

【０１２９】２回目にカメラユニット１０８が旋回させ
られる際、摩擦制御部１８３は、軸接触部１８１から回
転軸１０８ａに摩擦力Ｆ１より大きい摩擦力Ｆ２を与
え、整定時間学習部１８４は、軸接触部１８１から回転
軸１０８ａに与えた摩擦力Ｆ２と、そのときのカメラユ
ニット１０８の整定時間Ｔ２とを記憶する。

【０１３０】３回目にカメラユニット１０８が旋回させ
られる際、摩擦制御部１８３は、整定時間学習部１８４
に記憶された整定時間に基づいて、前２回において、軸
接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦力を大き
くしたことによって、カメラユニット１０８の整定時間
が短くなったと判断し、今回も軸接触部１８１から回転
軸１０８ａに摩擦力Ｆ２より大きい摩擦力Ｆ３を与える
ことを決定する。そして、整定時間学習部１８４は、軸
接触部１８１から回転軸１０８ａに与えた摩擦力Ｆ３
と、そのときのカメラユニット１０８の整定時間Ｔ３と
を記憶する。

【０１３１】同様に、４回目にカメラユニット１０８が
旋回させられる際、摩擦制御部１８３は、整定時間学習
部１８４に記憶された整定時間に基づいて、前２回にお
いて、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦
力を大きくしたことによって、カメラユニット１０８の
整定時間が短くなったと判断し、今回も軸接触部１８１
から回転軸１０８ａに摩擦力Ｆ３より大きい摩擦力Ｆ４
を与えることを決定する。そして、整定時間学習部１８
４は、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与えた摩擦
力Ｆ４と、そのときのカメラユニット１０８の整定時間
Ｔ４とを記憶する。

【０１３２】同様に、５回目にカメラユニット１０８が
旋回させられる際、摩擦制御部１８３は、整定時間学習
部１８４に記憶された整定時間に基づいて、前２回にお
いて、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦
力を大きくしたことによって、カメラユニット１０８の
整定時間が短くなったと判断し、今回も軸接触部１８１
から回転軸１０８ａに摩擦力Ｆ４より大きい摩擦力Ｆ５
を与えることを決定する。そして、整定時間学習部１８
４は、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与えた摩擦
力Ｆ５と、そのときのカメラユニット１０８の整定時間
Ｔ５とを記憶する。

【０１３３】６回目にカメラユニット１０８が旋回させ
られる際、摩擦制御部１８３は、整定時間学習部１８４
に記憶された整定時間に基づいて、前２回において、軸
接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦力を大き
くしたことによって、カメラユニット１０８の整定時間
が長くなったと判断し、今回からは最も整定時間の短か
った摩擦力Ｆ４を最適摩擦力として軸接触部１８１から
回転軸１０８ａに与えることを決定する。

【０１３４】なお、以上の説明からも判断できるよう
に、整定時間学習部１８４は、ナローカメラ１０１の撮
影方向を変更する度に、回転軸１０８ａが整定するまで
の時間を計測する時間計測手段を構成しており、摩擦制
御部１８３は、整定時間学習部１８４によって計測され
た時間に基づいて、軸接触部１８１によって付与する摩
擦力を決定する摩擦力決定手段を構成している。

【０１３５】したがって、本実施の形態に係る虹彩認証
装置は、ナローカメラ１０１の整定に適した摩擦力を回
転軸１０８ａに加えることができるようになり、例え
ば、複数の虹彩認証装置を製造した場合、複数の虹彩認
証装置が個々に、ナローカメラ１０１の整定に適した摩
擦力を回転軸１０８ａに加えることができるようにな
る。

【０１３６】また、摩擦制御部１８３は、軸接触部１８
１に変位を与えることによって、軸接触部１８１から回
転軸１０８ａに摩擦力を与えているので、カメラユニッ
ト１０８が旋回する回数が増加するにつれて、軸接触部
１８１の磨耗等により、実際には軸接触部１８１から回
転軸１０８ａに目的の摩擦力を与えられなくなる。

【０１３７】そこで、本実施の形態に係る虹彩認証装置
は、例えば、カメラユニット１０８が旋回させられる度
に、摩擦制御部１８３によって軸接触部１８１から回転
軸１０８ａに最適摩擦力として摩擦力Ｆ４を与えている
とき、前回のカメラユニット１０８の旋回動作の際に整
定時間学習部１８４で記憶された整定時間が、摩擦力Ｆ
４のときに期待される許容時間以内（即ち、整定時間Ｔ
４から所定時間以内）ではなくなれば、摩擦制御部１８
３によって軸接触部１８１から回転軸１０８ａに摩擦力
Ｆ４より大きい摩擦力Ｆ５を与える。

【０１３８】そして、次にカメラユニット１０８が旋回
させられる際、摩擦制御部１８３は、整定時間学習部１
８４に記憶された整定時間に基づいて、前２回におい
て、軸接触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦力
を大きくしたことによって、カメラユニット１０８の整
定時間が短くなったか否かを判断する。摩擦制御部１８
３は、カメラユニット１０８の整定時間が短くなったと
判断した場合には、軸接触部１８１から回転軸１０８ａ
に与える摩擦力を更に大きくし、カメラユニット１０８
の整定時間が長くなったと判断した場合には、逆に軸接
触部１８１から回転軸１０８ａに与える摩擦力を小さく
して摩擦力Ｆ３にした後、上述した動作と同様にして新
たな最適摩擦力を決定する。

【０１３９】なお、以上の説明からも判断できるよう
に、整定時間学習部１８４は、回転軸１０８ａが整定す
るまでの許容時間を、摩擦制御部１８３によって付与す
る摩擦力に対して記憶する許容時間記憶手段を構成して
いる。

【０１４０】したがって、本実施の形態に係る虹彩認証
装置は、磨耗などによって軸接触部１８１による摩擦力
に変化が生じた場合であっても、ナローカメラ１０１の
整定に適した摩擦力を回転軸１０８ａに加えることがで
きるようになる。

【０１４１】なお、以上の説明においては、カメラユニ
ット１０８の旋回、即ち、ナローカメラ１０１の撮影方
向の変更のうち垂直方向の変更について説明したが、ナ
ローカメラ１０１の撮影方向の変更のうち水平方向の変
更、即ち、反射ミラー１０５の旋回についても、同様な
構成を備えて、同様な動作を実現することができる。

【０１４２】以上説明したように、本実施の形態に係る
虹彩認証装置は、軸接触部１８１、バネ１８２及び摩擦
制御部１８３を備えることによって、ナローカメラ１０
１の撮影方向を変更する際、カメラユニット１０８の旋
回動作の最終段階において、旋回動作時の速度低下を発
生させることなく、目標の撮影方向近傍で撮影方向が微
小振動することを抑制することができるので、従来と比
較して、ナローカメラ１０１の整定に要する時間を減少
することができ、より確実に虹彩を撮影することができ
る。また、本実施の形態に係る虹彩認証装置は、目標の
撮影方向近傍での不要な残留振動による撮影画像のぶれ
も防止することができる。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来と比較して、ナローカメラの整定に要する時間を減
少し、より確実に虹彩を撮影することができる虹彩認証
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る虹彩認証装置
のブロック図

【図２】図１に示す虹彩認証装置の動作の前半部分のフ
ローチャート

【図３】図１に示す虹彩認証装置の動作の後半部分のフ
ローチャート

【図４】（ａ）図１に示す虹彩認証装置のワイドカメラ
のレンズに起因する歪曲発生時の画像の説明図 （ｂ）図１に示す虹彩認証装置のワイドカメラの画像の
うちレンズに起因する歪曲を補正する補正関数の説明図 （ｃ）図１に示す虹彩認証装置のワイドカメラのレンズ
に起因する歪曲補正後の画像の説明図

【図５】図１に示す虹彩認証装置において対象の瞳の垂
直方向の位置を算出する原理図

【図６】図１に示す虹彩認証装置において対象の瞳の水
平方向の位置を算出する原理図

【図７】図１に示す虹彩認証装置のナローカメラのワイ
ドカメラとの視差を補正する原理図

【図８】図１に示す虹彩認証装置のナローカメラの撮影
方向を変更する原理図

【図９】図１に示す虹彩認証装置のナローカメラの撮影
方向を変更する図８とは異なる態様での原理図

【図１０】図１に示す虹彩認証装置のナロー照明の照射
位置を補正する原理図

【図１１】図１に示す虹彩認証装置のワイドカメラの画
素の中心と、ワイドカメラのレンズの中心とのズレを補
正する原理図

【図１２】図１に示す虹彩認証装置の反射ミラーの反射
面及び回転軸が同一平面上に無いことに起因するナロー
カメラの撮影方向のズレを補正する原理図

【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る虹彩認証装
置の一部のブロック図

【図１４】図１３に示す虹彩認証装置のカメラユニット
旋回時の特性図

【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る虹彩認証装
置の一部のブロック図

【図１６】図１５に示す虹彩認証装置のカメラユニット
旋回時の特性図

【図１７】図１５に示す虹彩認証装置の軸接触部から回
転軸に与える摩擦力と、そのときのカメラユニットの整
定時間との関係を表す特性図

【図１８】従来の虹彩認証装置のブロック図

【符号の説明】

２００ 対象 １００ 虹彩認証装置 １０１ ナローカメラ（瞳撮影カメラ） １０２ ワイドカメラ（広角カメラ） １０３ ナロー照明（瞳照明手段） １０５ 反射ミラー（撮影方向変更手段） １０５ａ 反射面 １０５ｂ 回転軸 １０６ モータ（撮影方向変更手段） １０７ 測距センサ（撮影方向変更手段、照射位置
変更手段） １０８ カメラユニット（撮影方向変更手段） １０８ａ 回転軸 １０９ モータ（撮影方向変更手段） １１０ モータ（照射位置変更手段） １１１ モータ（照射位置変更手段） １２０ 装置制御部（撮影方向変更手段、照射位置
変更手段） １２４ ナロー照明駆動部（照射位置変更手段） １２６ ミラー駆動部（撮影方向変更手段） １２７ 測距センサ制御部（撮影方向変更手段、照
射位置変更手段） １２８ カメラユニット駆動部（撮影方向変更手
段） １２９ 認証部（認証手段） １４１ 視差補正部（撮影方向変更手段、誤差除去
手段、視差補正手段） １４２ 回転軸補正部（撮影方向変更手段、誤差除
去手段、撮影方向補正手段） １４３ 光軸補正部（撮影方向変更手段、誤差除去
手段、中心補正手段） １４４ 歪曲補正部（撮影方向変更手段、誤差除去
手段、歪曲補正手段） １４５ 照射位置補正部（照射位置変更手段、照射
位置補正手段） １５１ エンコーダ（撮影方向変更手段、回転量検
出手段） １６１ 制御フィルタ（回転量制御手段） １６２ 駆動回路（回転量制御手段） １６３ ゲイン制御部（回転量制御手段、停止補助
手段、制御ゲイン減少手段） １８１ 軸接触部（撮影方向変更手段、停止補助手
段、摩擦付与手段） １８２ バネ（撮影方向変更手段、停止補助手段、
摩擦付与手段） １８３ 摩擦制御部（撮影方向変更手段、停止補助
手段、摩擦付与手段、摩擦力決定手段） １８４ 整定時間学習部（撮影方向変更手段、時間
計測手段、許容時間記憶手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 AA23 BB04 BC09 BC11 BC16 BC23 CA12 CA17 CB09 CB23 DC09 5C022 AA05 AB62 AB66 AC42 AC69

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象の瞳を撮影する瞳撮影カメラと、 前記瞳撮影カメラより画角が広い広角カメラと、 前記広角カメラによって撮影された画像内の前記瞳の位
   置に基づいて、前記瞳撮影カメラの撮影方向を変更する
   撮影方向変更手段と、 前記瞳撮影カメラによって撮影された画像に基づいて、
   前記瞳の虹彩の特徴量を算出し、前記対象の認証を行う
   認証手段とを備え、 前記撮影方向変更手段が、前記広角カメラによって撮影
   された画像内の前記瞳の位置と、実際の前記瞳の位置と
   の誤差を除去する誤差除去手段を備えたことを特徴とす
   る虹彩認証装置。
2. 【請求項２】 前記誤差除去手段が、前記瞳撮影カメラ
   及び前記広角カメラの間の距離に基づいて、前記瞳撮影
   カメラの前記広角カメラとの視差を補正する視差補正手
   段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の虹彩認証
   装置。
3. 【請求項３】 前記瞳撮影カメラの撮影範囲を照明する
   瞳照明手段と、 前記広角カメラによって撮影された画像内の前記瞳の位
   置に基づいて、前記瞳照明手段の照射位置を変更する照
   射位置変更手段とを備え、 前記照射位置変更手段が、前記瞳照明手段及び前記広角
   カメラの間の距離に基づいて、前記瞳照明手段の照射位
   置を補正する照射位置補正手段を備えたことを特徴とす
   る請求項２に記載の虹彩認証装置。
4. 【請求項４】 前記誤差除去手段が、前記広角カメラに
   よって撮影された画像のうち、前記広角カメラのレンズ
   に起因する歪曲を演算補正して取り除く歪曲補正手段を
   備えたことを特徴とする請求項１から３までの何れかに
   記載の虹彩認証装置。
5. 【請求項５】 前記誤差除去手段が、前記広角カメラの
   画素の中心と、前記広角カメラのレンズの中心とのズレ
   を演算補正して取り除く中心補正手段を備えたことを特
   徴とする請求項１から４までの何れかに記載の虹彩認証
   装置。
6. 【請求項６】 反射面及び前記反射面と同一平面上に無
   い回転軸を有し、前記反射面によって前記瞳を反射して
   前記瞳撮影カメラに撮影させる反射ミラーを備え、 前記誤差除去手段が、前記反射面及び前記回転軸が同一
   平面上に無いことに起因する前記瞳撮影カメラの撮影方
   向のズレを演算補正して取り除く撮影方向補正手段を備
   えたことを特徴とする請求項１から５までの何れかに記
   載の虹彩認証装置。
7. 【請求項７】 対象の瞳を撮影する瞳撮影カメラと、 前記瞳撮影カメラより画角が広い広角カメラと、 回転駆動するモータ及び回転軸を有し、前記広角カメラ
   によって撮影された画像内の前記瞳の位置に基づいて、
   前記モータを回転駆動して前記回転軸を中心に回転する
   ことによって、前記瞳撮影カメラの撮影方向を変更する
   撮影方向変更手段と、 前記瞳撮影カメラによって撮影された画像に基づいて、
   前記瞳の虹彩の特徴量を算出し、前記対象の認証を行う
   認証手段とを備え、 前記撮影方向変更手段が、 前記回転軸を中心とした回転量を検出する回転量検出手
   段と、 前記回転量検出手段の検出結果に基づいて、前記モータ
   の回転量を制御する回転量制御手段と、 目標とする回転量と、前記回転量検出手段によって検出
   された前記回転軸を中心とした回転量との差が所定の回
   転量以下であることに基づいて、前記回転量制御手段が
   前記モータを停止させるのを補助する停止補助手段とを
   備えたことを特徴とする虹彩認証装置。
8. 【請求項８】 前記停止補助手段が、前記回転量検出手
   段によって検出された前記回転軸を中心とした回転量と
   の差が所定の回転量以下であることに基づいて、前記回
   転量制御手段の制御ゲインを減少する制御ゲイン減少手
   段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の虹彩認証
   装置。
9. 【請求項９】 前記停止補助手段が、目標とする回転量
   と、前記回転量検出手段によって検出された前記回転軸
   の回転量との差が所定の回転量以下であることに基づい
   て、前記回転軸に摩擦力を付与する摩擦付与手段を備え
   たことを特徴とする請求項７又は８に記載の虹彩認証装
   置。
10. 【請求項１０】 前記撮影方向変更手段が、 前記瞳撮影カメラの撮影方向を変更する度に、前記回転
    軸が整定するまでの時間を計測する時間計測手段と、 前記時間計測手段によって計測された時間に基づいて、
    前記摩擦付与手段によって付与する摩擦力を決定する摩
    擦力決定手段とを備えたことを特徴とする請求項９に記
    載の虹彩認証装置。
11. 【請求項１１】 前記回転軸が整定するまでの許容時間
    を、前記摩擦付与手段によって付与する摩擦力に対して
    記憶する許容時間記憶手段を備え、 前記時間計測手段によって計測された時間が前記許容時
    間記憶手段によって記憶された許容時間外であるとき、
    前記摩擦力決定手段が、付与する摩擦力を前記摩擦付与
    手段に変化させることを特徴とする請求項１０に記載の
    虹彩認証装置。