JP2017083962A - 虹彩認証装置、及び虹彩認証装置付車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減することが容易な虹彩認証装置を提供する。【解決手段】受光面２１に形成された光学像を取得する撮像素子２と、受光面２１に被写体の光学像を結像するためのレンズユニット３と、レンズユニット３を光軸方向に沿って移動させる駆動機構４と、レンズユニット３の移動に伴うレンズの位置変化に応じた複数の合焦位置に対応して撮像素子２によって取得された複数の画像を取得する画像取得部５１と、その複数の画像について、それぞれコントラストを検出するコントラスト検出部５２と、その複数の画像のうちコントラストが最大の画像を選択する画像選択部５３と、画像選択部５３によって選択された選択画像に基づき、虹彩認証を実行する認証処理部５４とを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、人の目の虹彩を撮像することにより認証をおこなう虹彩認証装置、及び虹彩認証装置付車両に関する。

従来より、人の目の虹彩を撮像することにより認証をおこなう虹彩認証装置が知られている。このような虹彩認証装置を、車両に搭載し、車両の乗員の認証を行う技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の技術では、車両のインストルメントパネル内に配設されたカメラで、運転席に着座した運転者の虹彩を撮像する。特許文献２に記載の技術では、乗員が座席に着座した後、座席を移動して乗員と虹彩撮影用のカメラとの間の距離を、予め定められた距離に調整する。

特開２０００−１６８５０２号公報 特開２００５−９６７４４号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、運転者の運転姿勢や座席位置などによって、カメラと運転者の虹彩との間の距離が変化する。そのため、虹彩を撮像するためには、距離が変化してもピントが合うように、カメラにオートフォーカス機構を備える必要がある。

しかしながら、オートフォーカス機構は、レンズを精密に位置決めする必要があるため、レンズの移動にステッピングモータなどの高価なモータを用いる必要がある。特に、虹彩認証装置を車両に搭載する場合、車両の振動の中でレンズ位置を高精度に位置決めしなければならないため、振動に耐え得る機構が必要となり、オートフォーカス機構のコストが上昇する。また、車載装置は一般に長期間正常に動作する信頼性を要求されることが多く、このような高精度の位置決め機構を備えたオートフォーカス機構において、その高精度の位置決め精度を維持するためには耐久性の高い部材や構造を採用する必要があるため、オートフォーカス機構のコストが上昇する。

また、特許文献２に記載の技術では、座席を移動して乗員と虹彩撮影用のカメラとの間の距離を予め定められた距離に調整することによってピントを合わすことができる。しかしながら、乗員が着座した座席は重量が重く、座席を移動させるためには出力の大きなモータが必要となる。さらに、乗員の体格や運転姿勢は様々であるため、ピントを合わせるためにはカメラから乗員の目の位置までの距離を測定する測距装置が必要となる。そのため、特許文献２に記載の技術では、特許文献１に記載の技術よりもさらにコストが上昇する。

本発明の目的は、コストを低減することが容易な虹彩認証装置、及び虹彩認証装置付車両を提供することである。

本発明に係る虹彩認証装置は、ユーザの虹彩を撮影することにより虹彩認証を実行する虹彩認証装置であって、光を受光する受光面を有し、前記受光面に形成された光学像を取得する撮像素子と、前記受光面に被写体の光学像を結像するためのレンズと、前記レンズを光軸方向に沿って移動させる移動処理を実行する駆動機構と、前記レンズの移動に伴う前記レンズの位置変化に応じた複数の合焦位置に対応して前記撮像素子によって取得された複数の画像を取得する画像取得処理を実行する画像取得部と、前記画像取得部によって取得された複数の画像について、それぞれコントラストを検出するコントラスト検出処理を実行するコントラスト検出部と、前記複数の画像のうち、前記コントラスト検出部により検出されたコントラストが最大の画像を選択する画像選択処理を実行する画像選択部と、前記画像選択部によって選択された選択画像に基づき、虹彩認証を実行する認証処理部とを備える。

この構成によれば、レンズを光軸方向に沿って移動させ、レンズの移動に伴うレンズの位置変化に応じた複数の合焦位置に対応して撮像素子によって取得された複数の画像が取得されるので、虹彩認証装置とユーザとの間の距離が変化した場合であっても、複数の画像のうちいずれかがピントの合った画像となるように、ユーザの虹彩を撮像することが可能となる。これら複数の画像についてコントラストが検出され、コントラストが最大の画像、すなわちピントが最も良好な画像が選択画像として選択され、その選択画像に基づき虹彩認証が実行される。このような虹彩認証装置は、高価なオートフォーカス機構や座席を移動させるための大出力のモータ、測距装置等を必要としないので、コストを低減することが容易となる。

また、前記複数の合焦位置は、当該各合焦位置に対する被写界深度により合焦する前記光軸方向に沿う方向の合焦範囲の一部が、隣接する合焦位置同士で重複するように配置されることが好ましい。

この構成によれば、複数の合焦位置が並ぶ位置範囲内で隙間なく合焦するので、複数の画像の中にピントの合った画像が含まれる確実性が向上する。

また、前記駆動機構は、前記レンズを、前記光軸方向に沿って連続的に往復移動させることが好ましい。

この構成によれば、ピント位置を変えつつ画像取得が繰り返されるので、ユーザが自分の虹彩を虹彩認証装置に撮影させるタイミングが制約されない。その結果、ユーザの利便性が向上する。

また、前記駆動機構は、モータと、前記モータの回転運動を前記レンズの往復運動に変換する変換機構とを含むことが好ましい。

この構成によれば、簡素な機構によりレンズを連続的に往復運動させることができるので、コストを低減したり耐久性を向上させたりすることが容易である。

また、前記変換機構は、前記モータによって駆動されるファンと、前記ファンによって得られた風を受けて回転する風車と、前記風車の回転運動を前記レンズの往復運動に変換する変換部とを含むことが好ましい。

この構成によれば、モータによってファンが駆動され、ファンの風によって風車が回転し、その風車の回転運動がレンズの往復運動に変換される。これによれば、モータはファンを駆動するだけでよく、モータに加わる機械的な負荷が軽減される。その結果、モータの寿命が延び、ひいては虹彩認証装置を長寿命化することが可能になる。

また、前記風車の回転速度を一定化するための調速機をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、調速機によって、風車の回転速度が一定化される結果、レンズの往復運動が安定化される。

また、前記画像取得部、前記コントラスト検出部、前記画像選択部、及び前記認証処理部のうち少なくとも一つを構成する回路基板が、前記ファンによって得られる風の流路に配置されていることが好ましい。

この構成によれば、モータによって駆動されるファンと、ファンによって得られた風を受けて回転する風車と、風車の回転運動をレンズの往復運動に変換する変換部とを用いた変換機構によってモータを長寿命化しつつ、ファンによって得られた風で回路基板を冷却することができる。その結果、虹彩認証装置の動作の信頼性を向上することができる。

また、前記変換機構は、棒状の部材であり、第２種梃子を構成するアームと、前記光軸の側方位置に設けられ、前記モータの駆動力によって、前記レンズの光軸に沿う方向に対して垂直な回転軸を中心に回転され、前記中心から所定距離離間した位置で前記アームの一方端側と係合する回転体とを備え、前記アームは、他端側で前記回転体とは反対側の前記光軸の側方位置に設けられた揺動軸を支点にして揺動可能にされ、前記支点の位置と前記回転体との係合位置との間の位置で前記レンズと係合し、前記回転体との係合位置を力点、前記レンズとの係合位置を作用点とし、前記回転体の回転に伴い揺動することにより、前記作用点に係合された前記レンズを往復運動させることが好ましい。

この構成によれば、第２種梃子を利用した簡素な構成により、モータの回転運動をレンズの往復運動に変換することができる。

また、前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記駆動機構による前記移動処理、前記画像取得部による前記画像取得処理、前記コントラスト検出部による前記コントラスト検出処理、前記画像選択部による前記画像選択処理、及び前記認証処理部による前記虹彩認証を繰り返し実行させ、その虹彩認証の結果に基づいて前記ユーザの異常を検出する異常検出部をさらに備えることが好ましい。

例えば、車両の運転席に着座したユーザや、警備会社の監視モニターを監視するユーザ、あるいは工場の製造工程の監視モニターを監視するユーザ等、虹彩認証を実行後もユーザが同一姿勢をとり続ける場合がある。このような場合、最初に虹彩認証した後もユーザが同じ姿勢を継続し、従って虹彩認証装置がユーザの目を撮像可能な状態が継続する。このような状況で虹彩認証が成功した場合、ユーザが正常に同一姿勢を取り続けていれば、その後も繰り返し虹彩認証が成功するはずである。そこで、この構成によれば、虹彩認証が成功した場合、異常検出部は、移動処理、画像取得処理、コントラスト検出処理、画像選択処理、及び虹彩認証を繰り返し実行させ、新たに撮像された画像に基づく虹彩認証を繰り返し実行させ、その虹彩認証の結果に基づいてユーザの異常を検出することができる。

また、本発明に係る虹彩認証装置付車両は、上述の虹彩認証装置を備えた虹彩認証装置付車両であって、動力を発生させる動力部と、前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記動力部の始動を許可する始動許可部とを備える。

この構成によれば、虹彩認証装置のコストを低減することを容易にしつつ、虹彩認証が成功した場合に動力部を始動させることが可能になるので、正規のユーザではない者による車両の盗難を防止することが可能になる。

また、本発明に係る虹彩認証装置付車両は、上述の虹彩認証装置を備えた虹彩認証装置付車両であって、進行方向を変えるためのステアリングと、前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記ステアリングの操作を可能にするステアリングロック部とを備える。

この構成によれば、虹彩認証装置のコストを低減することを容易にしつつ、虹彩認証が成功した場合にステアリングを操作することが可能になるので、正規のユーザではない者による車両の盗難を防止することが可能になる。

このような構成の虹彩認証装置、及び虹彩認証装置付車両は、コストを低減することが容易である。

本発明の第一実施形態に係る車両の室内に虹彩認証装置が設置された状態を示す説明図である。 図１に示す虹彩認証装置１の構造の一例を概略的に示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両及び虹彩認証装置の電気的構成の一例を主に示すブロック図である。 画像取得部の動作を説明するための説明図である。 図３に示す車両の動作の一例を示すフローチャートである。 図５に示す虹彩画像取得処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る虹彩認証装置の構成の一例を概念的に示す斜視図である。 ファンモータによって送風された風の流れを説明するための説明図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る虹彩認証装置付車両の室内に虹彩認証装置が設置された状態を示す説明図である。図１では、車両１００の室内１０２における運転席付近を示している。図１に示す虹彩認証装置１は、例えば車両１００の室内１０２に設置されて用いられる車両搭載用の虹彩認証装置である。虹彩認証装置１は、略箱状形状の筐体１１を備えている。例えば筐体１１の下面が車両１００のダッシュボード１０３の上面に固着されて、車両１００のダッシュボード１０３の上部に虹彩認証装置１が配設されている。虹彩認証装置１は、座席１０４に着座した乗員Ｘの目が位置すると想定される領域が、虹彩認証装置１が備えるカメラの撮像範囲Ａの範囲内に入るように、配置されている。

ダッシュボード１０３には、ステアリング１０５が取り付けられている。ステアリング１０５のステアリングシャフト１０６には、ステアリングシャフト１０６をロック（固定）してステアリング１０５の操作を禁止するためのステアリングシャフトロック１０７が取り付けられている。

図２は、図１に示す虹彩認証装置１の構造の一例を概略的に示す模式図である。図２では、筐体１１の上部を取り除いて筐体１１の底板１２を残して筐体１１内を上から見下ろした状態を示している。図２に示す虹彩認証装置１は、撮像素子２と、レンズユニット３と、駆動機構４とが筐体１１に収容されて構成されている。撮像素子２と、レンズユニット３とで、図１に示す撮像範囲Ａの範囲を撮像するカメラが構成されている。

撮像素子２、レンズユニット３、及び駆動機構４は、筐体１１の底板１２の上面に取り付けられている。駆動機構４は、回転体４１、アーム４２、ガイド部材４３、及び後述のモータ４４を含んでいる。回転体４１、アーム４２、及びガイド部材４３は、変換機構の一例に相当している。

レンズユニット３は、略筒状形状の鏡胴内に、複数のレンズが支持されて構成されている。レンズユニット３には、略筒状のガイド部材４３が外嵌されている。ガイド部材４３は、その側面が底板１２に固着されている。レンズユニット３とガイド部材４３とは、相対的にスライド移動可能にされている。これにより、レンズユニット３は、ガイド部材４３によって、レンズユニット３の光軸３１の方向に沿ってスライド移動可能にその移動が案内されるようになっている。

レンズユニット３の先端側（被写体側）では、筐体１１の壁に撮影用の窓が形成されている。これにより、レンズユニット３によって乗員Ｘの目を撮像可能にされている。レンズユニット３の後端側には、撮像素子２が配設されている。撮像素子２は、レンズユニット３によって結像された光学像を受光する受光面２１を備えている。撮像素子２としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子を用いることができる。撮像素子２は、撮像された画像を示す画像データを後述する制御部５へ出力する。

レンズユニット３の側方には、光軸３１の方向に対して垂直な回転軸４１１を中心に回転可能に構成された略円板状の回転体４１が配設されている。回転軸４１１は、後述のモータ４４によって回転駆動される。回転体４１の周縁付近には、略円柱状に突起する突起部４１２が取り付けられている。

アーム４２は、板状の棒であり、第２種梃子を構成している。アーム４２の一方端は、レンズユニット３の、回転体４１とは反対側の側方で、底板１２に立設された揺動軸４２１を支点にして揺動可能にされている。アーム４２の他方端には、アーム４２の端部からアーム４２の長尺方向に延びるスリット４２２が形成されている。スリット４２２の幅は、突起部４１２の直径よりもわずかに大きくされており、スリット４２２に突起部４１２が嵌まり込んで、スリット４２２と突起部４１２とがスライド可能に係合されている。スリット４２２と突起部４１２との係合箇所が、アーム４２の第２種梃子としての力点となる。

揺動軸４２１とスリット４２２との間には、アーム４２の長尺方向に長尺の長孔４２３が形成されている。レンズユニット３の側面には、略円柱状に突起する連結突起３２が取り付けられている。長孔４２３の幅は、連結突起３２の直径よりもわずかに大きくされており、長孔４２３に連結突起３２が嵌まり込んで、長孔４２３と連結突起３２とがスライド可能に係合されている。連結突起３２は、アーム４２の第２種梃子としての作用点となる。

これにより、回転体４１が回転すると、その回転運動に伴い突起部４１２がスリット４２２内をスライド移動することで、アーム４２が揺動軸４２１を支点に揺動運動を行う。そうすると、連結突起３２によってアーム４２の揺動運動がレンズユニット３に伝達され、レンズユニット３の運動がガイド部材４３で光軸３１の方向に案内されることによって、レンズユニット３は、図２に往復範囲Ｂとして示すように、光軸３１の方向に沿って往復運動を繰り返す。

このようにして、回転体４１（モータ４４）の回転運動がレンズユニット３の往復運動に変換される。スリット４２２、長孔４２３、及び揺動軸４２１の位置関係や、回転軸４１１から突起部４１２までの距離などを適宜設定することによって、往復範囲Ｂを設定可能にされている。

レンズユニット３が往復運動すると、レンズユニット３と、撮像素子２の受光面２１との間の距離が、増減を繰り返すことになる。レンズユニット３と受光面２１の距離が変化すると、合焦する位置（ピントの合う位置）が、図１に矢印で示す合焦変動範囲Ｃ内で変化する。座席１０４に着座した乗員Ｘの目が位置すると想定される範囲を、合焦変動範囲Ｃ内に含むように、レンズユニット３の光学特性や往復範囲Ｂが適宜設定されている。

これにより、乗員Ｘの体格、着座姿勢、及び座席１０４の位置などが変化した場合であっても、レンズユニット３の往復運動に伴い、合焦変動範囲Ｃ内のどこかで乗員Ｘの目に合焦することになる。

なお、駆動機構４は、回転体４１の回転運動を光軸３１の方向に沿うレンズユニット３の往復運動に変換するものであればよく、図２に示す構成に限定されない。駆動機構４は、例えば偏心カムを用いて回転体４１の回転運動を往復運動に変換するものであってもよい。また、回転体４１は、回転軸４１１から離間した位置で突起部４１２を、回転軸４１１を中心に回転させるものであればよく、略円板状の部材でなくてもよい。例えば回転体４１は、棒状の部材の一端側が回転軸４１１に固着され、他端側に突起部４１２が設けられたものでもよい。

図３は、図１に示す車両１００及び虹彩認証装置１の電気的構成の一例を主に示すブロック図である。図１に示す車両１００は、ステアリングシャフトロック１０７（ステアリングロック部）、イモビライザ１０８（始動許可部）、イグニッションスイッチ１０９、ブザー１１１（報知部）、及びエンジン１１０（動力部）を備えている。図３に示す虹彩認証装置１は、モータ４４、撮像素子２、及び制御部５を備えている。モータ４４は、回転体４１を略一定の速度で回転させる。モータ４４としては、例えば安価なＤＣモータを用いることができる。

ステアリングシャフトロック１０７は、初期状態でステアリングシャフト１０６をロック（固定）してステアリング１０５の操作を禁止する。ステアリングシャフトロック１０７は、虹彩認証装置１による虹彩認証が成功した場合、虹彩認証装置１からの制御信号に応じてステアリングシャフト１０６のロックを解除してステアリング１０５を操作可能にする。これにより、虹彩認証で正規の乗員と認められない者は、ステアリング１０５を操作することができないので、車両１００の盗難を防止することができる。

イグニッションスイッチ１０９は、ユーザがエンジン１１０を始動させるための始動操作を受け付ける操作スイッチである。イグニッションスイッチ１０９は、始動操作を示す信号をイモビライザ１０８へ出力する。

イモビライザ１０８は、初期状態でエンジン１１０の始動を禁止している。そして、イモビライザ１０８は、虹彩認証装置１による虹彩認証が成功した場合、制御部５からの認証成功を示す信号に応じて、車両１００のエンジン１１０の始動を許可する。イモビライザ１０８は、エンジン１１０の始動が許可されているときにイグニッションスイッチ１０９から始動操作を示す信号が出力されると、エンジン１１０を始動させる。その一方、イモビライザ１０８は、エンジン１１０の始動が禁止されているときにイグニッションスイッチ１０９から始動操作を示す信号が出力された場合、エンジン１１０を始動させない。

これにより、虹彩認証で正規の乗員と認められない者は、エンジン１１０を始動することができないので、車両１００の盗難を防止することができる。なお、動力部は内燃機関に限らない。車両１００は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車等であってもよく、動力部は電動モータであってもよい。

制御部５は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、揮発性又は不揮発性のメモリ、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。そして、制御部５は、例えば不揮発性のメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、画像取得部５１、コントラスト検出部５２、画像選択部５３、認証処理部５４、及び異常検出部５５として機能する。また、制御部５は、例えば不揮発性のメモリから構成された記憶部５６を備える。記憶部５６には、認証可能なユーザの虹彩の画像、又は虹彩の画像から得られた特徴データ等の認証用基準データが予め記憶されている。

なお、制御部５の全部又は一部が、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等の専用ＩＣ（Integrated Circuit）で構成されていてもよい。

画像取得部５１は、認証しようとするユーザの虹彩を撮像するための画像取得処理を実行する。具体的には、画像取得部５１は、まずモータ４４を回転駆動させる。これにより、上述の通り、レンズユニット３が光軸３１の方向に沿って往復運動し、合焦位置が合焦変動範囲Ｃ内で周期的に変動する。モータ４４は、例えば２秒で１回転するようにされており、レンズユニット３は、２秒で１往復するようにされている。これにより、レンズユニット３は、往復範囲Ｂを片道１秒で移動し、合焦位置は、合焦変動範囲Ｃを１秒間で一方端から他方端まで移動することになる。

合焦変動範囲Ｃは、例えば１ｍ程度とされており、乗員Ｘの体格、着座姿勢、座席１０４の位置等が変わった場合であっても乗員Ｘの目の位置が合焦変動範囲Ｃ内に入るようにされている。

また、画像取得部５１は、撮像素子２によって撮像された画像を周期的に、例えば１秒間に３０枚取得する（３０ｆｐｓ（frames per second））。

図４は、画像取得部５１の動作を説明するための説明図である。図４は、合焦変動範囲Ｃにおいて画像取得部５１によって画像が取得される位置Ｐ１〜Ｐｎ（ｎはレンズユニット３が往復範囲Ｂを片道移動する間に取得される画像枚数、例えば３０）と、位置Ｐ１〜Ｐｎに対応する被写界深度Ｄとを示している。位置Ｐ１〜Ｐｎが合焦位置であった場合、光軸３１に沿って位置Ｐ１〜Ｐｎの前後に被写界深度Ｄで示す範囲でピントがあっている。

なお、画像取得部５１によって取得される画像は、虹彩認証を実行することが目的の画像である。従って、画像取得部５１によって取得される画像は、その画像に基づいて認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントがあっていればよく、厳密にピントのあった画像でなくてもよい。従って、被写界深度Ｄは、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントがあう範囲とされている。

そして、位置Ｐ１〜Ｐｎに対応する被写界深度Ｄは、隣接する位置同士で一部が重複するようにされている。これにより、乗員Ｘの目の位置が合焦変動範囲Ｃ内のどの位置にあったとしても、位置Ｐ１〜Ｐｎで撮像された画像のいずれかで、乗員Ｘの目すなわち虹彩に、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントが合った画像が得られることになる。

例えば画像取得部５１は、合焦変動範囲Ｃの片道の長さをＬｃ、被写界深度Ｄによりピントが合う範囲の前後方向の長さをＬｄ、合焦位置が合焦変動範囲Ｃの片道を移動するのにかかる時間をＴｃ、画像取得部５１が画像を取得する画像取得間隔をＴｓとすると、画像取得間隔Ｔｓを、下記の式（１）を満たす時間にすることによって、画像が取得される位置Ｐ１〜Ｐｎ（複数の合焦位置）を、位置Ｐ１〜Ｐｎに対する被写界深度Ｄにより合焦する光軸３１に沿う方向の合焦範囲の一部が、隣接する合焦位置同士で重複するように配置することができる。

画像取得間隔Ｔｓ ＜ Ｔｃ／（Ｌｃ／Ｌｄ）・・・（１）
コントラスト検出部５２は、画像取得部５１によって取得された複数の画像について、それぞれコントラストを検出するコントラスト検出処理を実行する。コントラストの検出方法としては、種々の公知技術を用いることができる。

画像選択部５３は、画像取得部５１によって取得された複数の画像のうち、コントラスト検出部５２により検出されたコントラストが最大の画像を選択画像として選択する画像選択処理を実行する。これにより、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントの合った乗員Ｘの虹彩画像を取得することができる。

認証処理部５４は、画像選択部５３によって選択された選択画像に基づき、虹彩認証を実行する。具体的には、認証処理部５４は、選択画像から、公知の画像認識技術により虹彩の画像を抽出し、その虹彩の画像に基づき、公知の虹彩認証技術により虹彩認証を実行する。

具体的には、認証処理部５４は、選択画像から抽出された虹彩の画像、又はその画像から得られた特徴データを、記憶部５６に記憶されている認証用基準データと照合し、その画像又は特徴が一致した場合に照合成功と判定する照合処理を実行する。認証処理部５４は、その照合処理の照合結果に基づいて、虹彩認証が成功したか否かを判定する。

認証処理部５４は、虹彩認証に成功した場合、認証成功を示す信号をステアリングシャフトロック１０７及びイモビライザ１０８へ出力する。これにより、乗員Ｘがイグニッションスイッチ１０９を操作してエンジン１１０を始動させたり、ステアリング１０５を操作したりすることが可能になる。

異常検出部５５は、認証処理部５４による虹彩認証が成功した場合、駆動機構４による移動処理、画像取得部５１による画像取得処理、コントラスト検出部５２によるコントラスト検出処理、画像選択部５３による画像選択処理、及び認証処理部５４による虹彩認証を繰り返し実行させ、その虹彩認証の結果に基づいて乗員Ｘの異常を検出する。

すなわち、認証処理部５４による虹彩認証が成功すると、イモビライザ１０８によりエンジン１１０の始動が許可され、ステアリングシャフトロック１０７によってステアリング１０５の操作が可能になる。認証処理部５４による虹彩認証が成功した後、乗員Ｘは車両１００を運転走行させると考えられる。従って、認証処理部５４による虹彩認証が成功した後、乗員Ｘが例えば居眠りしたり、体調不良などにより注意力が低下して目を閉じてしまったりした場合、虹彩認証装置１は乗員Ｘの虹彩画像を撮影することができなくなるため、認証処理部５４による虹彩認証が失敗することになる。その結果、異常検出部５５は、認証処理部５４による虹彩認証が失敗した場合、乗員Ｘに異常が生じていると判定し、乗員Ｘの異常を検出することができる。

異常検出部５５は、異常を検出した場合、例えばブザー１１１を鳴らすなどして異常を報知することによって、乗員Ｘを起こしたり、注意喚起したりする。これによって、車両１００の運転の安全性を向上することができる。なお、車両１００は、ブザー１１１の代わりに、又は加えて、スピーカ、振動発生装置、ライト等、乗員Ｘに異常を報知する種々の報知部を備えてもよい。そして異常検出部５５は、異常を検出した場合、これらの報知部によって異常を報知してもよい。

図５は、図３に示す車両１００の動作の一例を示すフローチャートである。図６は、図５に示す虹彩画像取得処理の一例を示すフローチャートである。まず、画像取得部５１によって、図６に示す虹彩画像取得処理が開始される（ステップＳ１）。

虹彩画像取得処理では、まず画像取得部５１によって、モータ４４が回転駆動され、レンズユニット３が往復範囲Ｂで往復運動し、合焦位置が合焦変動範囲Ｃ内で周期的に変動する（ステップＳ２１：移動処理）。

次に、画像取得部５１によって、撮像素子２によって撮像された画像が周期的に、例えば１秒間に３０枚取得される（ステップＳ２２：画像取得処理）。これにより、取得された複数の画像の中に、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントの合った乗員Ｘの目の画像、すなわち虹彩画像が含まれることになる。

次に、コントラスト検出部５２によって、画像取得部５１によって取得された複数の画像について、それぞれコントラストが検出され（ステップＳ２３：コントラスト検出処理）、画像選択部５３によって、コントラストが最大の画像が選択画像として選択される（ステップＳ２４：画像選択処理）。これにより、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントの合った虹彩画像を取得することができる。

以上、ステップＳ２１〜Ｓ２４によれば、オートフォーカスのためにステッピングモータなどの高価なモータを用いる必要がなく、図２に示す単純な構成の安価な駆動機構４によってレンズユニット３を移動させることにより、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントの合った虹彩画像を選択画像として取得することができる。従って、虹彩認証装置１のコストを低減することが容易である。

図５に戻って、認証処理部５４によって、選択画像に基づき照合処理が実行される（ステップＳ２：照合処理）。そして、照合が成功した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、認証処理部５４によって虹彩認証成功と判定され（ステップＳ４）、認証成功を示す信号がステアリングシャフトロック１０７及びイモビライザ１０８へ出力される。そうすると、ステアリングシャフトロック１０７によりテアリングシャフト１０６のロックが解除されてステアリング１０５の操作が可能となり、イモビライザ１０８によってエンジン１１０の始動が許可される（ステップＳ５）。これにより、乗員Ｘが車両１００を運転することが可能になる。

一方、照合が失敗した場合（ステップＳ３でＮＯ）、認証処理部５４によって虹彩認証失敗と判定され（ステップＳ６）、認証成功を示す信号はステアリングシャフトロック１０７及びイモビライザ１０８へ出力されない。この場合、イモビライザ１０８によるエンジン１１０の始動禁止が解除されず、ステアリングシャフトロック１０７によるステアリング１０５のロックも解除されないので、エンジン１１０の始動及びステアリング１０５の操作が禁止されたままとなり（ステップＳ７）、車両１００の盗難防止が図られる。

なお、認証処理部５４は、１回の照合成功（ステップＳ３でＹＥＳ）により虹彩認証成功（ステップＳ４）と判定する例に限らない。認証処理部５４は、選択画像に基づき虹彩認証を実行すればよく、例えば、ステップＳ１〜Ｓ３を複数回繰り返し、予め設定された複数回数照合に成功した場合に虹彩認証成功（ステップＳ４）と判定してもよく、例えば瞬きや網膜の血流の脈動などの生体情報を検出し、これら生体情報が検出され、かつ照合成功（ステップＳ３でＹＥＳ）した場合に虹彩認証成功（ステップＳ４）と判定するようにしてもよい。

同様に、認証処理部５４は、１回の照合失敗（ステップＳ３でＮＯ）により虹彩認証失敗（ステップＳ６）と判定する例に限らない。認証処理部５４は、選択画像に基づき虹彩認証を実行すればよく、例えば、ステップＳ１〜Ｓ３を複数回繰り返し、予め設定された複数回数連続して照合に失敗した場合に虹彩認証失敗（ステップＳ６）と判定してもよく、例えば瞬きや網膜の血流の脈動などの生体情報を検出し、これら生体情報が検出されなかった場合に虹彩認証失敗（ステップＳ６）と判定するようにしてもよい。

ステップＳ４で虹彩認証に成功し、ステップＳ５で車両１００が運転可能になった後、異常検出部５５は、駆動機構４、画像取得部５１、コントラスト検出部５２、画像選択部５３、及び認証処理部５４によって、ステップＳ２１〜Ｓ２４の虹彩画像取得処理を実行させる（ステップＳ８）。これにより、再び乗員Ｘを撮像した選択画像が得られる。

次に、認証処理部５４によって、選択画像に基づき照合処理が実行され（ステップＳ９：照合処理）、照合が成功した場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、認証処理部５４によって虹彩認証成功と判定され（ステップＳ１１）、再びステップＳ８以降の処理が繰り返される。乗員Ｘが居眠りする等なく、正常に目を開いていれば、ステップＳ１０において照合に成功し、ステップＳ１１の虹彩認証が成功するはずである。この場合、異常検出部５５が異常を検出することなく、ステップＳ８〜Ｓ１１の処理が繰り返されることにより、乗員Ｘについての異常発生の監視が継続される。

一方、乗員Ｘが居眠り等して目を閉じた場合、虹彩認証装置１は、虹彩画像を撮影することが出来ないから、ステップＳ１０において照合が失敗することになる。そこで、ステップＳ１０において照合が失敗した場合（ステップＳ１０でＮＯ）、認証処理部５４によって虹彩認証失敗と判定され（ステップＳ１２）、異常検出部５５が異常を検出して例えばブザー１１１を鳴らすことによって異常を報知する（ステップＳ１３）。

なお、ステップＳ１１，Ｓ１２の虹彩認証は、ステップＳ４，Ｓ６の虹彩認証と異なる認証方法であってもよい。例えば、ステップＳ１１，Ｓ１２の虹彩認証では、複数回の照合結果に基づき、あるいは生態情報を考慮して虹彩認証の成功又は失敗を判定し、ステップＳ１１，Ｓ１２の虹彩認証では、１回の照合結果に基づき虹彩認証の成功又は失敗を判定するようにしてもよい。

以上、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理によれば、乗員Ｘが居眠りしたり体調不良などにより目をつぶったりした場合に異常の発生が検出され、報知されるので、運転の安全性を向上することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る車両１００ａ及び虹彩認証装置１ａについて説明する。本発明の第二実施形態に係る車両１００ａ及び虹彩認証装置１ａは、車両１００及び虹彩認証装置１とは、図２に示す虹彩認証装置１の代わりに図７に示す虹彩認証装置１ａを備える点で異なる。図３に示す電気的構成等、その他の点では虹彩認証装置１ａは、虹彩認証装置１と同様であるのでその説明を省略する。

図７は、本発明の第二実施形態に係る虹彩認証装置１ａの構成の一例を概念的に示す斜視図である。図８は、ファンモータ４４２によって送風された風の流れを説明するための説明図である。図７、図８に示す虹彩認証装置１ａは、撮像素子２、レンズユニット３、引張ばね３５、駆動機構４ａ、及び回路基板として構成された制御部５が図略の筐体１１に収容されて構成されている。

駆動機構４ａは、ファンモータ４４２、風車４５、風ガイド板４５１、隔壁４５２、調速機４７、偏心カム４８（変換部）、従動板４８１（変換部）、引張ばね３５、及び軸棒４９を含む。調速機４７は、ギヤ４７０、ギヤ４７１、調速板４７２、及び軸棒４７３を含む。軸棒４９は、風車４５とギヤ４７０との中心位置と、及び偏心カム４８の中心から所定長さ離間した位置とを貫通するように取り付けられている。これにより、風車４５の回転に応じてギヤ４７０と偏心カム４８とが連動して回転するようにされている。

ファンモータ４４２は、モータ４４とファン４４１とが一体に構成された送風装置である。これにより、モータ４４が回転すると、ファン４４１が回転し、風車４５に向けて送風される。ファン４４１、風車４５、偏心カム４８、従動板４８１、引張ばね３５、調速機４７、及び軸棒４９は、変換機構の一例に相当している。

風ガイド板４５１は、風車４５の周囲を取り囲む壁状に形成されている。また、図７における風車４５とギヤ４７０との間、図８における風ガイド板４５１の上側には、ファンモータ４４２から送風された風がギヤ４７０側に流れるのを妨げるように、隔壁４５２が設けられている。なお、図７では隔壁４５２の記載を省略している。

これにより、風ガイド板４５１及び隔壁４５２は、ファンモータ４４２から送風された風を風車４５に導くと共に、風車４５を回転駆動させた後の風を、風車４５の下方、すなわちファンモータ４４２によって送風された風の流路であって、風車４５の下流に配置された制御部５へ導く。これにより、制御部５の回路基板が空冷される。

一方、ファンモータ４４２から送風された風を受けて風車４５が回転すると、軸棒４９が回転し、ギヤ４７０と偏心カム４８とが連動回転する。ギヤ４７０は、ギヤ４７１と噛合している。ギヤ４７１の歯数は、ギヤ４７０の歯数より少なくされている。ギヤ４７０，４７１によって、風車４５よりもギヤ４７１の回転速度が加速されるようになっている。

ギヤ４７１は、軸棒４７３によって調速板４７２と連結されている。これによって、ギヤ４７１と連動して調速板４７２が回転するようにされている。

調速板４７２は、いわゆるエアガバナー、エアブレーキ等と称される。調速板４７２は、軸棒４７３と交差する方向に延びる板状の部材であり、かつその面の法線方向が軸棒４７３と交差する方向に向けられている。これにより、軸棒４７３の回転に応じて調速板４７２が回転すると、調速板４７２の板面により空気を受けて空気抵抗を生じる。

また、調速板４７２の両端には錘が取り付けられており、錘の重量により慣性を生じるようにされている。このようにして、調速板４７２で生じた空気抵抗によって、ギヤ４７１の回転速度が低下され、風車４５の回転速度、すなわち偏心カム４８の回転速度が適切な速度に低下される。また、調速板４７２で生じた空気抵抗と慣性とによって、ギヤ４７１の回転速度の変動が抑制される結果、風車４５の回転速度、すなわち偏心カム４８の回転速度の変動が低減される。

引張ばね３５は、レンズユニット３を後端側（撮像素子２側）へ引っ張るように付勢する。従動板４８１は、偏心カム４８よりもレンズユニット３の先端側（被写体側）で側面から突出するように設けられ、従動板４８１の表面が偏心カム４８の外周面に、引張ばね３５で付勢された状態で当接するようにされている。

これにより、偏心カム４８が回転すると、レンズユニット３が往復範囲Ｂで往復運動を繰り返すようにされている。なお、必ずしも調速機４７を備える例に限らない。しかしながら、調速機４７を備えることによって、レンズユニット３の往復運動速度を適切な速度に低下させると共に安定化することができる。その結果、画像取得部５１によって画像が取得される位置Ｐ１〜Ｐｎを、適切な位置にする精度が向上し、認証処理部５４が虹彩認証を実行可能な程度にピントの合った画像が画像取得部５１によって取得される精度が向上するので、調速機４７を備えることが好ましい。

ところで、ファンモータ４４２に用いられるモータ４４のように、モータを、ファンを回転させることのみに用いると、モータに加わる負荷（機械的ストレス）が軽減され、モータの寿命が延びる。例えば、ファンモータ４４２として用いるモータ４４の寿命が２万時間程度であった場合に、そのモータ４４で図２に示す回転体４１を直接回転させたとき、モータ４４の寿命は３０００時間程度に短縮される。

すなわち、図７に示す駆動機構４ａによれば、モータ４４の寿命を延ばすことができる。特に、虹彩認証装置１ａを車両１００ａに搭載した場合、車両１００ａの耐用年数と同程度の期間、正常に動作することが求められる。そのため、モータ４４の寿命を延ばすことができ、その結果、正常に動作する期間を延ばすことができる駆動機構４ａは、車両搭載用の虹彩認証装置として好適である。

また、一般に、制御部５のようなマイクロコンピュータ等を用いた電子回路は、高温環境下では誤動作が発生しやすい。そこで、駆動機構４ａによれば、ファンモータ４４２により送風された風でレンズユニット３を往復運動させつつ、その風で制御部５を冷却することができるので、虹彩認証装置１ａが誤動作するおそれを低減し、虹彩認証装置１ａの信頼性を向上させることができる。

特に、車両の室内、特にダッシュボード１０３付近は、フロントガラスから室内に差し込む日光によって、高温になりやすい。駆動機構４ａによれば、このような高温になりやすい環境下でも、制御部５を冷却し、虹彩認証装置１ａの信頼性を向上させることができる。従って、虹彩認証装置１ａは、車両搭載用の虹彩認証装置として好適である。

なお、虹彩認証装置１，１ａを、車両に搭載する例を示したが、虹彩認証装置１，１ａは、車両に搭載される例に限らず、種々の虹彩認証用途に用いることができる。

１，１ａ 虹彩認証装置
２ 撮像素子
３ レンズユニット
４，４ａ 駆動機構
５ 制御部
１１ 筐体
１２ 底板
２１ 受光面
３１ 光軸
３２ 連結突起
４１ 回転体
４２ アーム
４３ ガイド部材
４４ モータ
４５ 風車
４７ 調速機
４８ 偏心カム
４９ 軸棒
５１ 画像取得部
５２ コントラスト検出部
５３ 画像選択部
５４ 認証処理部
５５ 異常検出部
５６ 記憶部
１００，１００ａ 車両（虹彩認証装置付車両）
１０２ 室内
１０３ ダッシュボード
１０４ 座席
１０５ ステアリング
１０６ ステアリングシャフト
１０７ ステアリングシャフトロック（ステアリングロック部）
１０８ イモビライザ（始動許可部）
１０９ イグニッションスイッチ
１１０ エンジン（動力部）
１１１ ブザー（報知部）
４１１ 回転軸
４１２ 突起部
４２１ 揺動軸
４２２ スリット
４２３ 長孔
４４１ ファン
４４２ ファンモータ
４５１ 風ガイド板
４５２ 隔壁
４７０，４７１ ギヤ
４７２ 調速板
４７３ 軸棒
４８１ 従動板
Ａ 撮像範囲
Ｂ 往復範囲
Ｃ 合焦変動範囲
Ｄ 被写界深度
Ｘ 乗員

Claims (11)

1. ユーザの虹彩を撮影することにより虹彩認証を実行する虹彩認証装置であって、
   光を受光する受光面を有し、前記受光面に形成された光学像を取得する撮像素子と、
   前記受光面に被写体の光学像を結像するためのレンズと、
   前記レンズを光軸方向に沿って移動させる移動処理を実行する駆動機構と、
   前記レンズの移動に伴う前記レンズの位置変化に応じた複数の合焦位置に対応して前記撮像素子によって取得された複数の画像を取得する画像取得処理を実行する画像取得部と、
   前記画像取得部によって取得された複数の画像について、それぞれコントラストを検出するコントラスト検出処理を実行するコントラスト検出部と、
   前記複数の画像のうち、前記コントラスト検出部により検出されたコントラストが最大の画像を選択する画像選択処理を実行する画像選択部と、
   前記画像選択部によって選択された選択画像に基づき、虹彩認証を実行する認証処理部とを備える虹彩認証装置。
2. 前記複数の合焦位置は、当該各合焦位置に対する被写界深度により合焦する前記光軸方向に沿う方向の合焦範囲の一部が、隣接する合焦位置同士で重複するように配置される請求項１記載の虹彩認証装置。
3. 前記駆動機構は、前記レンズを、前記光軸方向に沿って連続的に往復移動させる請求項１又は２に記載の虹彩認証装置。
4. 前記駆動機構は、
   モータと、
   前記モータの回転運動を前記レンズの往復運動に変換する変換機構とを含む請求項３記載の虹彩認証装置。
5. 前記変換機構は、
   前記モータによって駆動されるファンと、
   前記ファンによって得られた風を受けて回転する風車と、
   前記風車の回転運動を前記レンズの往復運動に変換する変換部とを含む請求項４記載の虹彩認証装置。
6. 前記風車の回転速度を一定化するための調速機をさらに備える請求項５記載の虹彩認証装置。
7. 前記画像取得部、前記コントラスト検出部、前記画像選択部、及び前記認証処理部のうち少なくとも一つを構成する回路基板が、前記ファンによって得られる風の流路に配置されている請求項５又は６に記載の虹彩認証装置。
8. 前記変換機構は、
   棒状の部材であり、第２種梃子を構成するアームと、
   前記光軸の側方位置に設けられ、前記モータの駆動力によって、前記レンズの光軸に沿う方向に対して垂直な回転軸を中心に回転され、前記中心から所定距離離間した位置で前記アームの一方端側と係合する回転体とを備え、
   前記アームは、他端側で前記回転体とは反対側の前記光軸の側方位置に設けられた揺動軸を支点にして揺動可能にされ、前記支点の位置と前記回転体との係合位置との間の位置で前記レンズと係合し、前記回転体との係合位置を力点、前記レンズとの係合位置を作用点とし、前記回転体の回転に伴い揺動することにより、前記作用点に係合された前記レンズを往復運動させる請求項４に記載の虹彩認証装置。
9. 前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記駆動機構による前記移動処理、前記画像取得部による前記画像取得処理、前記コントラスト検出部による前記コントラスト検出処理、前記画像選択部による前記画像選択処理、及び前記認証処理部による前記虹彩認証を繰り返し実行させ、その虹彩認証の結果に基づいて前記ユーザの異常を検出する異常検出部をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の虹彩認証装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の虹彩認証装置を備えた虹彩認証装置付車両であって、
    動力を発生させる動力部と、
    前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記動力部の始動を許可する始動許可部とを備える虹彩認証装置付車両。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の虹彩認証装置を備えた虹彩認証装置付車両であって、
    進行方向を変えるためのステアリングと、
    前記認証処理部による前記虹彩認証が成功した場合、前記ステアリングの操作を可能にするステアリングロック部とを備える虹彩認証装置付車両。

Images