JPH1189820A

JPH1189820A - アイリス入力装置

Info

Publication number: JPH1189820A
Application number: JP9255158A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Oda; 高広小田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】アイリス入力装置を小型化し、識別装置のコス
トを低くするとともに識別性能を高くする。【解決手段】アイリス入力者の目を撮影する広角撮影カ
メラと、アイリス入力者のアイリスを撮影する拡大撮影
カメラと、該拡大撮影カメラの光軸を曲折させる反射手
段と、前記広角撮影カメラによって撮影された目の画像
に基づいて、アイリス入力者の目の位置を検出する位置
検出手段と、該位置検出手段によって検出された目の位
置に基づいて、前記反射手段を作動させる光軸調整手段
と、前記拡大撮影カメラによって撮影された目の画像に
基づいて、前記拡大撮影カメラの焦点を移動させる焦点
移動手段とを有する。１個の拡大撮影カメラによって撮
影された目の画像に基づいて焦点を自動的に調整するこ
とができるので、アイリス入力装置１０を小型化するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アイリス入力装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、入出管理、金庫のロック解除、イ
ンターネットにおけるアクセス、ＡＴＭによる入出金等
を行う場合、あらかじめシステムの管理者と操作者との
間で暗証番号を取り決めておき、操作者が入力装置等を
操作し、前記暗証番号を識別装置に入力することによっ
て、操作者が本人であるかどうかが識別されるようにな
っている。

【０００３】ところが、この種の識別装置においては、
前記システムを使用する場合、操作者は必ず暗証番号を
入力しなければならず、操作が煩わしい。また、暗証番
号が本人以外の者に知られると、システムが本人以外の
者によって使用される可能性があるので、安全性を確保
することができない。そこで、操作者、すなわち、アイ
リス入力者が、目の瞳（ひとみ）の周囲にあるアイリス
（虹彩）をアイリス入力装置に入力すると、入力された
アイリスのパターンが認識され、認識されたアイリスの
パターンとあらかじめ登録されたアイリスのパターンと
が一致するかどうかを照合することによって、アイリス
入力者が本人であるかどうかを識別するようにした識別
装置が提供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のアイリス入力装置においては、２個の広角撮影カメ
ラから成るステレオカメラ、拡大撮影カメラ、中間ミラ
ー、パン・チルトミラー等を備えるようになっているの
で、大型化してしまうだけでなく、識別装置のコストが
高くなってしまう。

【０００５】また、前記２個の広角撮影カメラの各光軸
と拡大撮影カメラの光軸との位置合せを行うのが困難で
ある。すなわち、前記広角撮影カメラはステレオカメラ
を構成するので、２個の広角撮影カメラの中間位置に撮
影基準が設定される。これに対して、前記拡大撮影カメ
ラにおいては、２個の中間ミラー及びパン・チルトミラ
ーによって光軸を３回曲げることによって、アイリス入
力装置を小型化しているので、前記中間ミラー及びパン
・チルトミラーのうちの一つが外的な振動を受けて傾き
が変化すると、拡大撮影カメラの光軸がずれてしまう。
したがって、製造された識別装置ごとに２個の広角撮影
カメラの各光軸と拡大撮影カメラの光軸との位置合せを
行わなければならないので識別装置のコストが高くなっ
てしまう。

【０００６】また、２個の広角撮影カメラの各光軸と拡
大撮影カメラの光軸との位置合せが行われていないと、
前記広角撮影カメラによる撮影結果に基づいて算出され
た、アイリス入力者と広角撮影カメラとの間の距離の誤
差、及びアイリス入力者の目の二次元座標に含まれる誤
差が大きくなり、識別装置の識別性能が低くなってしま
う。

【０００７】さらに、前記撮影結果に基づいて前記距離
及び二次元座標を算出するに当たり、画像データを処理
する必要があるので、処理時間が長くなってしまう。し
かも、２個の広角撮影カメラの撮影結果について画像デ
ータを処理する必要があるので、制御装置の演算処理能
力をその分高くしなければならず、記憶装置のメモリサ
イズを大きくする必要があり、識別装置のコストが高く
なってしまう。

【０００８】本発明は、前記従来のアイリス入力装置の
問題点を解決して、操作が容易で、安全性を確保するこ
とができ、小型化することができ、識別装置のコストを
低くするとともに識別性能を高くすることができるアイ
リス入力装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明のア
イリス入力装置においては、アイリス入力者の目を撮影
する広角撮影カメラと、アイリス入力者のアイリスを撮
影する拡大撮影カメラと、該拡大撮影カメラの光軸を曲
折させる反射手段と、前記広角撮影カメラによって撮影
された目の画像に基づいて、アイリス入力者の目の位置
を検出する位置検出手段と、該位置検出手段によって検
出された目の位置に基づいて、前記反射手段を作動させ
る光軸調整手段と、前記拡大撮影カメラによって撮影さ
れた目の画像に基づいて、前記拡大撮影カメラの焦点を
移動させる焦点移動手段とを有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態におけるアイリス入力装置の斜視図で
ある。図において、１０はアイリス入力装置、１１は照
明部、１２は反射部としてのパン・チルトミラー配置
部、１３は広角撮影カメラ配置部、１４は可視光カット
ガラス、１５〜１７はランプ、１８は制御信号コード、
１９はビデオ出力信号コード、２０は電源コード、２１
は起動スイッチである。

【００１１】前記アイリス入力装置１０は、縦長の箱型
形状を有し、側壁１０ａ、１０ｂ又は背壁１０ｃを図示
しない壁に接触させて配設したり、アイリス入力装置１
０の全体を壁に埋め込んだりすることができるようにな
っている。前記アイリス入力装置１０においては、照明
部１１、パン・チルトミラー配置部１２、広角撮影カメ
ラ配置部１３及びランプ１５〜１７が上方から下方にか
けて順に配設され、かつ、前記アイリス入力装置１０の
幅方向における中央に、パン・チルトミラー配置部１２
及び広角撮影カメラ配置部１３の各中心線が置かれる。
そして、前記パン・チルトミラー配置部１２及び広角撮
影カメラ配置部１３は、アイリス入力装置１０の高さ方
向における中央より下方に配設される。

【００１２】また、正面パネル１０ｄには黒色の可視光
カットガラス１４がほぼ全面に配設される。したがっ
て、アイリス入力者はアイリス入力装置１０の内部を見
ることができず、可視光カットガラス１４にはアイリス
入力者の顔が写るようになっている。そして、前記アイ
リス入力装置１０に隣接する壁にはアイリスの画像を入
力するための取扱説明書が貼（は）り付けられ、アイリ
ス入力者が、前記取扱説明書の指示に従ってアイリス入
力装置１０の前に立つと、可視光カットガラス１４の中
央近傍に顔が写るようになっている。また、アイリス入
力者がアイリス入力装置１０の前に立つのに最適な位置
が分かるように、図示しない床面の所定の位置にマーク
が付与される。

【００１３】次に、前記構成のアイリス入力装置１０の
動作について説明する。まず、アイリス入力者は、前記
取扱説明書及び床面のマークに従って、アイリス入力装
置１０が配設された箇所から距離Ｓを置いて立つ。ここ
で、該距離Ｓは、アイリス入力装置１０の正面パネル１
０ｄの表面から、アイリス入力者までの距離である。該
距離Ｓは、アイリス入力装置１０内に配設された図示し
ない拡大撮影カメラの焦点距離ｆ１に従って設定される
が、本実施の形態においては、前記距離Ｓが、Ｓ＝３５
０〜７５０〔ｍｍ〕の範囲に設定され、前記拡大撮影カ
メラの焦点を調整することができるように、図示しない
拡大撮影レンズの焦点レンズの移動量があらかじめ設定
される。なお、前記拡大撮影カメラに対応させて配設さ
れる図示しない複数の撮影素子から成るＣＣＤのサイズ
を１／３〔インチ〕にした場合は、拡大撮影カメラの焦
点距離ｆ１は８２〔ｍｍ〕以上にされる。

【００１４】このようにして撮影環境が整い、アイリス
入力者が起動スイッチ２１を押すと、アイリス入力装置
１０の図示しない電源がオンになり、照明部１１が点灯
されるとともに、ランプ１５が点滅を開始する。そし
て、該ランプ１５が点滅している間は、アイリスが撮影
されているので、アイリス入力者はできるだけ顔を動か
さないようにする。

【００１５】この場合、広角撮影カメラ配置部１３に配
設された図示しない広角撮影カメラによってアイリス入
力者の目が撮影（広角撮影）され、図示しない主制御回
路の位置検出手段は、撮影された目の画像に基づいて発
生させられた画像データに従って、アイリス入力者の目
の位置を二次元座標で算出することによって検出する。
そして、前記主制御回路の図示しない光軸調整手段は、
検出された目の位置と前記拡大撮影カメラの光軸との位
置合せを行うことができるように、前記パン・チルトミ
ラー配置部１２に配設された図示しない反射手段として
のパン・チルトミラーをパン方向及びチルト方向にそれ
ぞれ回転させ、適正な方向に前記拡大撮影カメラの光軸
を曲折させる。

【００１６】このようにして位置合せが終了すると、主
制御回路の図示しない焦点移動手段は、目の画像に基づ
いて前記拡大撮影レンズの焦点レンズを移動させ、前記
拡大撮影カメラの焦点をアイリス入力者のアイリスに合
わせる。そして、焦点合せが終了すると、拡大撮影カメ
ラによってアイリスが撮影（拡大撮影）され、前記主制
御回路は、撮影されたアイリスの画像に基づいて発生さ
せられた画像データを読み込む。このとき、点滅してい
たランプ１５は点灯させられたままになる。したがっ
て、アイリス入力者は、前記ランプ１５の動作の変化に
よって、アイリスの撮影処理から画像処理に移行したこ
とを知ることができる。

【００１７】次に、前記アイリス入力装置１０に接続さ
れた図示しない信号処理装置のパターン認識処理部は、
読み込まれたアイリスの画像データに従って前記アイリ
スのパターンを認識し、前記信号処理装置の照合部は、
認識されたアイリスのパターンとあらかじめ登録された
アイリスのパターンとが一致するかどうかを照合する。
そして、前記信号処理装置は、照合結果に基づいて、ア
イリス入力者が本人であるかどうかを識別する。なお、
前記アイリス入力装置１０及び信号処理装置によって識
別装置が構成される。

【００１８】また、前記信号処理装置によって認識され
たアイリスのパターンとあらかじめ登録されたアイリス
のパターンとが一致し、照合結果が良好であると判断さ
れると、ランプ１５が消灯させられた後、ランプ１６
が、設定時間だけ点灯させられ、消灯させられる。この
とき、同時に、アイリス入力装置１０の電源がオフにさ
れる。

【００１９】一方、前記信号処理装置によって認識され
たアイリスのパターンとあらかじめ登録されたアイリス
のパターンとが一致せず、照合結果が不良であると判断
されると、ランプ１５が消灯させられた後、ランプ１７
が、設定時間だけ点灯させられ、消灯させられる。この
とき、同時に、アイリス入力装置１０の電源がオフにさ
れる。

【００２０】なお、前記ランプ１６、１７が点灯させら
れる各設定時間は、アイリス入力装置１０が使用される
環境によって異なるが、本実施の形態においては、アイ
リス入力者が照合結果が良好であるか不良であるかを識
別することができるように、いずれも３秒以上に設定さ
れる。次に、照合結果が不良である場合で、かつ、ラン
プ１７の点灯中に、前記アイリス入力者が再びアイリス
の入力を希望して起動スイッチ２１を押すと、前記主制
御回路は、アイリス入力者が再びアイリスの入力を希望
していると判断し、点灯しているランプ１７を消灯さ
せ、ランプ１５の点滅を開始し、アイリスの入力が開始
されたことをアイリス入力者に知らせる。

【００２１】なお、既に前記設定時間が経過していてラ
ンプ１６、１７が消灯している場合は、前記アイリス入
力者が起動スイッチ２１を押しても、前記主制御回路
は、再びアイリスの入力を希望しているかどうかの判断
を行うことができない。そこで、本実施の形態において
は、アイリス入力装置１０の起動を通常どおり開始し、
ランプ１５の点滅を開始する。

【００２２】本実施の形態においては、照合結果の良否
によってランプ１６、１７が選択的に点灯させられるの
で、アイリス入力者は照合結果の良否を容易に識別する
ことができる。また、ランプ１６を青色に、ランプ１７
を赤色にすることによって、視覚的に照合結果の良否を
識別することもできる。なお、ランプ１５の色はランプ
１６、１７の色と異なる色、例えば、黄色にして識別の
混乱を防ぐようにする。

【００２３】次に、前記アイリス入力装置１０の内部の
構造について説明する。図２は本発明の第１の実施の形
態におけるアイリス入力装置の内部の構造を示す斜視図
である。図において、１４は可視光カットガラス、２１
は起動スイッチ、３２は照明基板、３３は該照明基板３
２上にマトリックス状に配設された発光素子、３４はカ
メラフレーム、３５、５４は図示しないＣＣＤが配設さ
れた撮影素子基板、３６はレンズマウント、３７、５
３、５８はフレキシブルコード、３８は前記カメラフレ
ーム３４によって支持された拡大撮影レンズ、３９はフ
ォーカスダイヤル、４０は該フォーカスダイヤル３９を
回転させるための焦点調整用モータ、４１はモータプー
リ、４２は前記フォーカスダイヤル３９とモータプーリ
４１との間に張設されたベルト、４３はパン用モータ、
４３ａは減速ギヤヘッド、４４、５２、５７はコネク
タ、４５は主制御回路、４６は前記カメラフレーム３４
に対して回動自在に配設されたチルトフレーム、４７は
モータギヤ、４８はチルトギヤ、４９はモータ固定ね
じ、５０はミラーマウントシャフト、５１は該ミラーマ
ウントシャフト５０によって揺動自在に配設されたパン
・チルトミラー、５５は広角撮影レンズ、５６はレンズ
マウント、５９はランプ基板である。そして、図示しな
いチルト用モータは、モータギヤ４７と同一軸線上にお
いてチルトフレーム４６の反対側に配設される。また、
前記焦点調整用モータ４０、パン用モータ４３及びチル
ト用モータを駆動するための制御信号はすべて前記主制
御回路４５から送られる。

【００２４】なお、前記拡大撮影レンズ３８、レンズマ
ウント３６、撮影素子基板３５、焦点調整用モータ４
０、モータプーリ４１及びベルト４２をカメラフレーム
３４によって組み立てることにより、拡大撮影カメラ９
１が形成され、前記広角撮影レンズ５５、レンズマウン
ト５６及び撮影素子基板５４によって広角撮影カメラ９
２が形成される。

【００２５】該広角撮影カメラ９２によって撮影された
目の画像データは、フレキシブルコード５３を介して主
制御回路４５に送られ、該主制御回路４５において画像
処理が行われ、図示しない位置検出手段によってアイリ
ス入力者の目及び瞳（どう）孔の位置が算出される。な
お、前記フレキシブルコード５３はコネクタ５２に接続
される。

【００２６】また、各ランプ１５〜１７は１枚のランプ
基板５９上に配設され、ランプ１５〜１７を点灯、点滅
及び消灯させるための制御信号は、フレキシブルコード
５８を介して前記主制御回路４５から送られる。なお、
前記フレキシブルコード５８はコネクタ５７に接続され
る。また、図示しない信号処理装置の照合部へのビデオ
信号の送信、前記照合部からの照合結果を表す制御信号
の受信、アイリス入力装置１０への電力の供給等は、す
べて主制御回路４５と接続された制御信号コード１８、
ビデオ出力信号コード１９及び電源コード２０を介して
行われる。

【００２７】ところで、照明部１１（図１）は前記照明
基板３２及び各発光素子３３から成り、放射強度はアイ
リス入力装置１０とアイリス入力者との距離Ｓによって
決まる。また、各発光素子３３のピッチは、アイリス入
力者に照射された輝度分布が均一になるように設定さ
れ、発光ピーク波長は８００〜９００〔ｎｍ〕である。
該発光ピーク波長は、アイリスの色が人種によって異な
ること、アイリスは近赤外光を反射し易いこと、アイリ
ス入力者は可視光を受けると眩（まぶ）しくて目を細め
てしまうこと等を考慮して設定される。また、各発光素
子３３の発光時間は３秒以内にされ、極めて短時間であ
るので照射による人体への影響はない。

【００２８】そして、前記拡大撮影カメラ９１の焦点
は、拡大撮影レンズ３８のフォーカスダイヤル３９を回
転させ、図示しない焦点レンズを前方又は後方に移動さ
せることによって調整することができる。そのために、
焦点調整用モータ４０の図示しない駆動シャフトにモー
タプーリ４１を取り付けてカメラフレーム３４に固定
し、前記フォーカスダイヤル３９とモータプーリ４１と
をベルト４２によって連結することにより、フォーカス
ダイヤル３９の回転量を焦点調整用モータ４０によって
自動的に調整することができるようになっている。

【００２９】そして、主制御回路４５は、拡大撮影レン
ズ３８によって目の拡大された画像を前記撮影素子基板
３５に結像させ、結像した画像の輝度を測定するととも
に、該輝度の値がピーク値を示すように前記フォーカス
ダイヤル３９を回転させるようにしている。なお、前記
輝度の値がピーク値を示すと、主制御回路４５は焦点調
整用モータ４０を停止させ、焦点の調整を終了する。

【００３０】図３は本発明の第１の実施の形態における
ＣＣＤの画面を示す図である。図において、６５は睫毛
（まつげ）、６６は白目、６７はアイリス、６８は瞳
孔、６９は輝度測定部である。ところで、本実施の形態
においては、ＣＣＤの画面における中央の近傍に瞳孔６
８が、その周辺にはアイリス６７、白目６６及び睫毛６
５がそれぞれ配列される。そして、アイリス入力者が本
人であるかどうかを識別するために、認識されたアイリ
ス６７のパターンとあらかじめ登録されたアイリスのパ
ターンとが一致するかどうかが照合されるようになって
いる。したがって、光学系の分解能、すなわち、拡大撮
影カメラ９１（図２）の撮影分解能は、アイリス６７の
しわを認識することができるレベルにされる。

【００３１】次に、前記拡大撮影カメラ９１、広角撮影
カメラ９２及び正面パネル１０ｄ（図１）の位置関係に
ついて説明する。本実施の形態においては、正面パネル
１０ｄとアイリス入力者との距離をＳとしているので、
拡大撮影カメラ９１及び広角撮影カメラ９２における最
も外側に配設された正面レンズと正面パネル１０ｄとの
距離を前記距離Ｓに加算した値が、アイリス入力者と拡
大撮影カメラ９１及び広角撮影カメラ９２との距離、す
なわち、各撮影距離になる。ここで、前記拡大撮影カメ
ラ９１の撮影距離をＳｎとし、前記広角撮影カメラ９２
の撮影距離をＳｗとすると、正面パネル１０ｄとパン・
チルトミラー５１の反射点との間の距離、及びパン・チ
ルトミラー５１の反射点と拡大撮影カメラ９１における
最も外側に配設された正面レンズとの間の距離は、いず
れも５０〔ｍｍ〕であるので、撮影距離Ｓｎは、Ｓｎ＝Ｓ＋５０＋５０＝Ｓ＋１００〔ｍｍ〕となる。また、正面パネル１０ｄと広角撮影カメラ９２
における最も外側に配設された正面レンズとの間の距離
は５０〔ｍｍ〕であるので、撮影距離Ｓｗは、Ｓｗ＝Ｓ＋５０〔ｍｍ〕となる。

【００３２】そして、本実施の形態においては、拡大撮
影カメラ９１の焦点距離ｆ１が固定されているので、拡
大撮影カメラ９１の撮影距離Ｓｎによって、拡大撮影レ
ンズ３８の焦点レンズが持つ画角に応じて目の画像の大
きさが相似的に変化する。そこで、認識されたアイリス
６７のパターンとあらかじめ登録されたアイリスのパタ
ーンとが一致するかどうかを照合するに当たり、サイズ
変換等の画像処理が行われるようになっている。

【００３３】ところが、アイリス６７のしわを認識する
ことができない場合には、アイリス６７のパターンを認
識することができなくなる。そこで、本実施の形態にお
いては、正面パネル１０ｄとアイリス入力者との距離Ｓ
が３５０〜７５０〔ｍｍ〕であるので、拡大撮影カメラ
９１の撮影距離Ｓｎは、Ｓｎ＝Ｓ＋１００〔ｍｍ〕＝４５０〜８５０〔ｍｍ〕になる。したがって、前記拡大撮影カメラ９１の撮影範
囲における１０．５〔ｍｍ〕の直線内の画素数が１５０
〜３００〔ｐｉｘｅｌ〕の範囲に収まるように、拡大撮
影カメラ９１の焦点レンズが持つ光学的な焦点距離ｆ１
を決めることができる。例えば、撮影素子基板３５に配
設されたＣＣＤのサイズを１／３〔インチ〕として前述
した条件を満たすように前記焦点距離ｆ１を設定する
と、該焦点距離ｆ１は８２〔ｍｍ〕以上になる。

【００３４】そして、アイリス６７の画像の品質を高く
するためには、拡大撮影レンズ３８における黒白の識別
性を表すＭＴＦ特性が良好な部分を使用し、しかも、拡
大撮影カメラ９１の焦点をアイリス６７に合わせる必要
がある。そこで、ＣＣＤの画面における中央の近傍に瞳
孔６８を置くために、広角撮影カメラ９２によって撮影
された目の画像からアイリス入力者の目の位置を正確に
求め、パン・チルトミラー５１を高精度に回転させるよ
うにしている。

【００３５】そして、前記広角撮影カメラ９２において
は、アイリス入力者の目、特に、瞳孔６８を撮影素子基
板５４のＣＣＤによって少なくとも４画素以上の大きさ
で撮影することができるように、撮影倍率が、広角撮影
カメラ９２の焦点距離ｆ２、ＣＣＤのサイズ、及びＣＣ
Ｄの画素数によって設定される。次に、前記広角撮影カ
メラ９２の光学系の仕様について説明する。

【００３６】すなわち、前記距離Ｓが設定されると、広
角撮影カメラ９２の撮影距離Ｓｗが、Ｓｗ＝Ｓ＋５０〔ｍｍ〕＝４００〜８００〔ｍｍ〕になるので、ＣＣＤのサイズを１／３〔インチ〕にす
る。

【００３７】ところで、瞳孔６８の直径を２ｄ₁とし、
アイリス６７の直径を２ｄ₂とした場合、通常、成人に
おいては、前記直径２ｄ₂は１０．５〔ｍｍ〕以下であ
る。一方、瞳孔６８は、外乱光の明るさで容易に伸縮す
るので、前記直径２ｄ₁は、２ｄ₁＝（０．３〜０．７）×２ｄ₂ になる。ここで、０．３〜０．７は瞳孔変動率である。

【００３８】そして、最小のサイズの瞳孔６８を４画素
以上、半径方向において２画素以上で撮影しようとする
と、１画素の大きさを、前記直径２ｄ₂に瞳孔変動率の
最小値、すなわち、０．３を乗算した半径の値にする必
要がある。したがって、１画素の大きさは、１０．５〔ｍｍ〕×０．３／２＝１．５７５〔ｍｍ〕になる。そこで、前記広角撮影カメラ９２において、１
画素が１．５７５〔ｍｍ〕以下になるように広角撮影カ
メラ９２の撮影倍率を設定する。

【００３９】なお、本実施の形態においては、１／３
〔インチ〕サイズのＣＣＤが使用され、該ＣＣＤによっ
て、水平方向に７６８個の画素が、垂直方向に４９４個
の画素がそれぞれ形成される。そして、広角撮影カメラ
９２の焦点距離ｆ２を、ｆ２＝３．８〔ｍｍ〕としたとき、撮影距離Ｓｗが４００〔ｍｍ〕である場
合、１画素は０．７３〔ｍｍ〕になり、撮影距離Ｓｗが
８００〔ｍｍ〕である場合、１画素は１．４６〔ｍｍ〕
になる。したがって、前記広角撮影カメラ９２において
は、撮影距離Ｓｗが４００〜８００〔ｍｍ〕である場合
に、１画素を１．５７５〔ｍｍ〕以下にすることができ
るので、主制御回路４５によって、目の位置、特に、瞳
孔６８の位置を画像処理によって正確に算出することが
できる。

【００４０】次に、パン・チルトミラー５１について説
明する。該パン・チルトミラー５１には、撮影分解能に
対応する回転分解能が必要とされる。そこで、撮影分解
能をΔａとすると、回転分解能Δθは、 Δθ＝ｔａｎ^-1（Δａ／Ｓｐ）で表すことができる。なお、Ｓｐはパン・チルトミラー
５１の表面の反射点とアイリス入力者との間の距離であ
り、Ｓｐ＝Ｓ＋５０〔ｍｍ〕になる。すなわち、距離Ｓｐと撮影距離Ｓｗとが同じ値
になるように設定される。そして、距離Ｓは３５０〜７
５０〔ｍｍ〕であるので、Ｓｐ＝４００〜８００〔ｍｍ〕になる。

【００４１】そこで、前記式に、前記広角撮影カメラ９
２を使用したときの撮影分解能Δａの値を代入して回転
分解能Δθを算出する。すなわち、距離Ｓｐが４００
〔ｍｍ〕である場合、撮影分解能Δａの値は０．７３
〔ｍｍ〕であり、距離Ｓｐが８００〔ｍｍ〕である場
合、撮影分解能Δａの値は１．４６〔ｍｍ〕であるの
で、撮影分解能Δａの値を前記式に代入すると、回転分
解能Δθは０．１０〔°〕になる。

【００４２】したがって、回転分解能Δθを０．１０
〔°〕以下に設定する必要がある。本実施の形態におい
ては、パン・チルトミラー５１の回転伝達系の各ギヤ間
において生じるバックラッシュ、伝達効率等を考慮し
て、実際には、回転分解能Δθを０．０５〔°〕として
前記回転伝達系の減速比が決定される。また、本実施の
形態においては、回転制御を簡易化するために、パン用
モータ４３及び図示しないチルト用モータとしてステッ
ピングモータが使用される。この場合、該ステッピング
モータのステップ角度を１．８〔°〕とすると、前述し
たような回転分解能Δθを実現するための減速比は、１．８／０．０５＝３６になる。そのために、パン用モータ４３には同一軸心上
に減速ギヤヘッド４３ａが連結され、該減速ギヤヘッド
４３ａの出力軸にモータギヤ４７が連結される。また、
同様に、チルト用モータにも同一軸心上に図示しない減
速ギヤヘッド及びモータギヤが配設される。これによ
り、パン用モータ４３の図示しないモータギヤと図示し
ないパンギヤとの減速比、及びチルト用モータのモータ
ギヤ４７とチルトギヤ４８との減速比が小さくなるの
で、各パンギヤ及びチルトギヤ４８の直径を小さくする
ことができ、回転伝達系を小型化することができる。例
えば、減速ギヤヘッド４３ａに図示しない遊星歯車を使
用して減速比を１／１２にすることによって、パン用モ
ータ４３の前記モータギヤと前記パンギヤとの減速比、
及びチルト用モータのモータギヤ４７とチルトギヤ４８
との減速比をそれぞれ１／３にすることができ、図２に
示すように１列の平歯車によって十分に達成することが
できる。

【００４３】次に、拡大撮影カメラ９１の焦点を調整す
る方法について説明する。前述したように、ＣＣＤの画
面における中央の近傍に瞳孔６８が存在するが、本実施
の形態においては、拡大撮影カメラ９１の焦点をアイリ
ス６７に合わせる必要があるので、アイリス６７の輝度
が測定される。そのために、前記輝度測定部６９はアイ
リス６７内に置かれる。

【００４４】なお、ＣＣＤを構成する各撮影素子は、光
−電気変換素子であり、光を受けると、輝度に比例する
電圧を発生させる。そこで、輝度測定部６９に含まれる
各画素について電圧が測定され、該電圧に基づいて画像
処理が行われ、輝度分布が求められるようになってい
る。したがって、輝度測定部６９の設定箇所が多くなっ
たり、輝度測定部６９に含まれる画素数が多くなったり
すると、画像処理に必要な時間が長くなる。そこで、画
像処理を高速化しようとすると、処理能力の高い演算素
子が必要になるので識別装置のコストが高くなってしま
う。

【００４５】ところで、目の構造、及び瞳孔６８と照明
部１１（図１）との位置の関係から、瞳孔６８はアイリ
ス６７より暗く、白目６６はアイリス６７より明るく撮
影される。したがって、この特性を利用すると、画像処
理によってアイリス６７の位置を容易に特定することが
できる。そして、輝度を測定するために使用される画素
は、直径２ｄ₂と直径２ｄ₁との間の部分にある画素数
に相当する。例えば、本実施の形態においては、半径方
向における拡大撮影カメラ９１の撮影分解能は（１５０
〜３００）／１０．５〔ｐｉｘｅｌ／ｍｍ〕であるの
で、輝度を測定するのに必要な最小画素数をＰ_MINとす
ると、瞳孔６８の直径２ｄ₁の最大値が０．７×２ｄ₁
であるので、Ｐ_MIN＝｛１０．５×（１−０．７）｝×１５０／１０．５＝４５になる。したがって、輝度測定部６９のサイズは４５×
４５〔ｐｉｘｅｌ〕の画素体になる。

【００４６】そこで、主制御回路４５は、輝度測定部６
９を４５×４５〔ｐｉｘｅｌ〕の画素体として輝度の測
定に使用し、測定された輝度がピーク値を示すように、
モータ４０を駆動し、拡大撮影レンズ３８のフォーカス
ダイヤル３９を回転させ、前記焦点レンズを前方又は後
方に移動させる。次に、前記パン・チルトミラー配置部
１２の構成について説明する。

【００４７】この場合、パン・チルトミラー５１にミラ
ーマウントシャフト５０が接着によって固定され、該ミ
ラーマウントシャフト５０の中心軸が前記パン・チルト
ミラー５１の反射面上に配設される。そして、前記ミラ
ーマウントシャフト５０の一端にチルトギヤ４８が固定
され、該チルトギヤ４８を回転させることによって前記
ミラーマウントシャフト５０はチルト方向に回転させら
れる。なお、前記ミラーマウントシャフト５０の両端
は、図示しない軸受けによってチルトフレーム４６に対
して回転自在に支持される。

【００４８】なお、チルト用モータは、モータギヤ４７
と同一軸線上においてチルトフレーム４６の反対側に配
設され、モータ固定ねじ４９によってチルトフレーム４
６に固定される。したがって、チルト用モータを駆動す
ることによって発生させられた回転は、チルト用モータ
の駆動軸を介してモータギヤ４７に伝達され、該モータ
ギヤ４７と噛（し）合するチルトギヤ４８を介して前記
ミラーマウントシャフト５０に伝達され、前記パン・チ
ルトミラー５１をチルト方向に回転させる。

【００４９】図４は本発明の第１の実施の形態における
パン・チルトミラー配置部のパン部の断面図である。図
において、３４はカメラフレーム、３４ａは凸部、３４
ｂは回転支持部、３８は拡大撮影レンズ、４３はパン用
モータ、４３ａは減速ギヤヘッド、４６はチルトフレー
ム、７０はモータギヤ、７１はパンギヤ、７２は軸受止
め、７３は止めねじ、７４は軸受である。

【００５０】前記拡大撮影レンズ３８の下端は、外周縁
が切り欠かれていて、前記カメラフレーム３４の上面に
形成された環状の凸部３４ａ内に嵌（かん）入される。
したがって、拡大撮影レンズ３８をカメラフレーム３４
に対して位置決めすることができる。そして、前記チル
トフレーム４６をカメラフレーム３４に対して安定させ
てパン方向（矢印Ａ方向）に回転させるために、前記カ
メラフレーム３４の筒状の回転支持部３４ｂに二つの軸
受７４が配設される。したがって、チルトフレーム４６
に取り付けられたパン・チルトミラー５１（図２）、図
示しないチルト用モータ、モータギヤ４７、チルトギヤ
４８等の回転慣性によるモーメントを、前記カメラフレ
ーム３４によって確実に受け止めることができる。な
お、各軸受７４は、軸受止め７２を回転支持部３４ｂに
取り付けることによって、カメラフレーム３４に固定さ
れる。

【００５１】このように、本実施の形態においては、１
個の拡大撮影カメラ９１、及び該拡大撮影カメラ９１に
対応させて配設されたＣＣＤによって得られるアイリス
６７（図３）の画像に基づいて輝度が測定され、該輝度
によって拡大撮影カメラ９１の焦点を自動的に調整する
ことができるので、アイリス入力装置１０を小型化する
ことができるだけでなく、識別装置のコストを低くする
ことができる。

【００５２】また、１個の拡大撮影カメラ９１を使用す
るだけでよいので、拡大撮影カメラ９１と広角撮影カメ
ラ９２とを近付けることができる。したがって、拡大撮
影カメラ９１の光軸と広角撮影カメラ９２の光軸との位
置合せを容易に行うことができるので、アイリス入力装
置１０を小型化することができるだけでなく、識別装置
のコストを低くすることができる。さらに、広角撮影カ
メラ９２の撮影距離Ｓｗの誤差、及びアイリス入力者の
目の位置を表す二次元座標に含まれる誤差が小さくなる
ので、識別装置の識別性能を高くすることができる。

【００５３】そして、広角撮影カメラ９２によって得ら
れた目の画像データは、目の位置を検出するためだけに
使用され、広角撮影カメラ９２の撮影距離Ｓｗを検出す
るためには使用されないので、画像データの処理時間を
短くすることができる。したがって、拡大撮影カメラ９
１の光軸と広角撮影カメラ９２の光軸との位置合せを即
座に行うことができる。

【００５４】しかも、１個の広角撮影カメラ９２の撮影
結果による目の画像データを処理するだけでよいので、
図示しない制御装置の演算処理能力を高くする必要がな
いだけでなく、図示しない記憶装置のメモリサイズを大
きくする必要がなく、識別装置のコストを低くすること
ができる。なお、一つの光学系で焦点距離を変えること
ができるようにした図示しないズームカメラを前記アイ
リス入力装置１０に適用しようとすると、まず、焦点を
変えて前記ズームカメラを広角撮影用に設定して目の位
置を算出し、続いて、再度焦点を変えて前記ズームカメ
ラを拡大撮影用に設定する必要がある。

【００５５】したがって、アイリス６７の撮影中にアイ
リス入力者が顔を動かしたときに、前記焦点を即座に変
えることができない。また、ズームレンズにおいては、
焦点距離が操作されるようになっているので、広角撮影
と拡大撮影とで焦点を変えることが困難であり、焦点が
固定された拡大撮影カメラ９１及び広角撮影カメラ９２
に比べて識別装置のコストが高くなってしまう。

【００５６】ところで、アイリス入力者が眼鏡、コンタ
クトレンズ等を装用している場合、眼鏡のレンズの表面
において照明部１１（図１）からの光が反射されたり、
コンタクトレンズの輪郭の影等がアイリス６７のパター
ン上に現れたりして、正常な画像データを得ることがで
きない。例えば、アイリス入力者が眼鏡を装用している
場合には、眼鏡のレンズの表面の反射点の輝度は極めて
高いので、反射点の位置とアイリス６７の位置とが重な
ると、撮影された画像においてそれらを識別することが
できない。しかも、アイリス６７の光軸と照明部１１の
光軸との距離が短いと、眼鏡のレンズの表面の反射点の
位置とアイリス６７の位置とが重なる確率が高くなって
しまう。

【００５７】また、アイリス入力者がコンタクトレンズ
を装用している場合には、アイリス６７の光軸と照明部
１１の光軸との距離が長いと、コンタクトレンズの輪郭
の影が長くなり、撮影された画像においてコンタクトレ
ンズの輪郭の影とアイリス６７とを識別することができ
ない。そこで、アイリス入力者が眼鏡、コンタクトレン
ズ等を装用している場合でも正常な画像データを得るこ
とができるようにした本発明の第２の実施の形態につい
て説明する。

【００５８】図５は本発明の第２の実施の形態における
アイリス入力装置の斜視図、図６は本発明の第２の実施
の形態におけるアイリス入力装置の内部の構造を示す斜
視図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有す
るものについては、同じ符号を付与することによってそ
の説明を省略する。この場合、照明部８１が標準用照明
部７５と眼鏡用照明部７６とに分割され、前記照明部８
１に対応させて白色近赤外光透過ガラス７７が、反射部
としてのパン・チルトミラー配置部１２、及び広角撮影
カメラ配置部１３に対応させて可視光カットガラス１４
が配設される。そして、前記パン・チルトミラー配置部
１２及び広角撮影カメラ配置部１３は、アイリス入力装
置８０の高さ方向における中央より下方に配設される。

【００５９】また、アイリス６７（図３）の入力状態に
応じて前記標準用照明部７５と眼鏡用照明部７６とを選
択的に点灯させる図示しない回路が配設される。そし
て、標準用照明部７５の中心とパン・チルトミラー配置
部１２の中心との距離をＧ１とし、眼鏡用照明部７６の
中心とパン・チルトミラー配置部１２の中心との距離を
Ｇ２としたとき、該距離Ｇ２は距離Ｇ１の２倍以上にさ
れる。

【００６０】ところで、本実施の形態においては、標準
用照明部７５がアイリス入力装置８０のほぼ中央に、眼
鏡用照明部７６がアイリス入力装置８０の上部にそれぞ
れ配設されるようになっている。次に、アイリス入力装
置８０の内部の構造について説明する。図６において、
７８は照明基板、７９は発光素子である。ここで、標準
用照明部７５（図５）及び眼鏡用照明部７６の各放射強
度は、前記第１の実施の形態における照明部１１（図
１）と同程度以上にされ、標準用照明部７５又は眼鏡用
照明部７６を単独に点灯させるだけで、前記第１の実施
の形態における照明部１１と同程度の輝度分布でアイリ
ス６７を撮影することができる。

【００６１】ところで、本実施の形態においては、標準
用照明部７５及び眼鏡用照明部７６のそれぞれに照明基
板７８を配設する必要があることから、該照明基板７８
を第１の実施の形態における照明基板３２より小さくす
る必要がある。したがって、発光素子７９単体の放射強
度が大きくされ、かつ、実装ピッチが小さくされる。

【００６２】また、前記白色近赤外光透過ガラス７７
は、表面が白くされ、可視光を反射させ、近赤外光だけ
を透過させるようになっている。一方、可視光カットガ
ラス１４は、表面が黒くされる。したがって、本実施の
形態において、アイリス入力者は、姿勢を調整して顔の
位置を変え、黒い可視光カットガラス１４にできるだけ
顔が写るようにする。

【００６３】さらに、標準用照明部７５及び眼鏡用照明
部７６の点灯を制御する方法としては、標準用照明部７
５と眼鏡用照明部７６とを選択的に点灯させる方法、並
びに標準用照明部７５及び眼鏡用照明部７６を同時に点
灯させる方法がある。このように、パン・チルトミラー
配置部１２及び広角撮影カメラ配置部１３は、アイリス
入力装置８０の高さ方向における中央より下方に配設さ
れ、該可視光カットガラス１４においてアイリス入力者
の顔が写るようになっているとともに、標準用照明部７
５がアイリス入力装置８０の中央に、眼鏡用照明部７６
がアイリス入力装置８０の上部にそれぞれ配設される。

【００６４】したがって、アイリス入力者が眼鏡を装用
している場合、アイリス６７の光軸と眼鏡用照明部７６
の光軸との距離を長くすることができるので、眼鏡のレ
ンズの表面の反射点の位置とアイリス６７の位置とが重
なる確率を低くすることができる。その結果、撮影され
た画像において、眼鏡のレンズの表面の反射点とアイリ
ス６７とを識別することができる。

【００６５】また、アイリス入力者がコンタクトレンズ
を装用している場合には、アイリス６７の光軸と標準用
照明部７５の光軸との距離を短くすることができるの
で、コンタクトレンズの輪郭の影を短くすることがで
き、撮影された画像においてコンタクトレンズの輪郭の
影とアイリス６７とを識別することができる。次に、前
記構成のアイリス入力装置８０にアイリス６７の画像を
入力する場合の作業手順について説明する。

【００６６】まず、アイリス６７の画像を入力するため
の撮影環境の作り方は基本的に前記第１の実施の形態と
同様であるが、本実施の形態において、アイリス入力者
は、取扱説明書の指示によって可視光カットガラス１４
に顔が写るように姿勢を調整する。そして、撮影環境が
整いアイリス入力者が起動スイッチ２１を押すと、アイ
リス入力装置８０内の標準用照明部７５が点灯されると
ともに、ランプ１５が点滅を開始する。

【００６７】続いて、第１の実施の形態と同様に、アイ
リス６７が撮影され、前記アイリス入力装置８０に接続
された図示しない信号処理装置のパターン認識処理部
は、読み込まれたアイリス６７の画像データに従って前
記アイリス６７のパターンを認識し、前記信号処理装置
の照合部は、認識されたアイリス６７のパターンとあら
かじめ登録されたアイリスのパターンとが一致するかど
うかを照合する。そして、前記信号処理装置は、照合結
果に基づいて、アイリス入力者が本人であるかどうかを
識別する。

【００６８】ところで、あらかじめ登録されたアイリス
のパターンに、認識されたアイリス６７のパターンに相
当するものがない場合、又はあらかじめ登録されたアイ
リスのパターンに、認識されたアイリス６７のパターン
に相当するものがあっても両者が一致しない場合に、前
記照合部による照合結果が不良になる。このうち、あら
かじめ登録されたアイリスのパターンに、認識されたア
イリス６７のパターンに相当するものがない場合には、
アイリス入力者が本人でないことになるので、照合結果
が不良であると判断し続けても問題はない。

【００６９】これに対して、あらかじめ登録されたアイ
リスのパターンに、認識されたアイリス６７のパターン
に相当するものがあっても両者が一致しない場合には、
アイリス入力者が眼鏡、コンタクトレンズ等を装用して
いることが多い。そこで、照合結果が不良であると判断
されると、その後の設定時間（例えば、３秒間）内にお
いて、アイリス６７を撮影したときの照明状態、すなわ
ち、標準用照明部７５又は眼鏡用照明部７６を点灯させ
たか、標準用照明部７５及び眼鏡用照明部７６を同時に
点灯させたかの照明方法を記憶しておくことができるよ
うになっている。

【００７０】この場合、照合結果が不良であると判断さ
れたときに、照明方法を変更して再びアイリス６７を撮
影すると、照合結果が良好になることがある。そこで、
例えば、１回目の撮影においては標準用照明部７５だけ
を点灯させ、２回目の撮影においては眼鏡用照明部７６
だけを点灯させ、３回目の撮影においては標準用照明部
７５及び眼鏡用照明部７６を同時に点灯させるようにし
て、照明方法を３段階に変更し、照合結果を良好にする
ことができる。なお、３回目の撮影において照合結果が
良好になった場合には、目が細められて睫毛が邪魔にな
り、アイリス６７の明るさが不足したことが考えられ
る。

【００７１】このように、照明方法を記憶し、撮影を繰
り返すたびに照明方法を変更することによって、照合結
果を良好にすることができるが、アイリス入力者が同じ
人物でなければ効果はない。そこで、前記設定時間内に
起動スイッチ２１が押された場合にだけ照明方法が変更
され、前記設定時間が経過した後に起動スイッチ２１が
押された場合は、アイリス入力装置８０の図示しない電
源がオフにされ、記憶された照明方法も抹消される。

【００７２】なお、前記照明方法の変更の順番は、アイ
リス入力装置８０の設置環境に応じて変えることができ
る。また、照合結果が不良であると判断されたときに、
認識されたアイリス６７のパターンに基づいて、照合結
果が不良になった原因を分析し、分析結果に基づいて最
適な照明方法を選択することもできる。この場合、照合
結果が不良になった原因の分析は、前記設定時間が経過
するまでに行われる。

【００７３】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００７４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アイリス入力装置においては、アイリス入力者の
目を撮影する広角撮影カメラと、アイリス入力者のアイ
リスを撮影する拡大撮影カメラと、該拡大撮影カメラの
光軸を曲折させる反射手段と、前記広角撮影カメラによ
って撮影された目の画像に基づいて、アイリス入力者の
目の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段に
よって検出された目の位置に基づいて、前記反射手段を
作動させる光軸調整手段と、前記拡大撮影カメラによっ
て撮影された目の画像に基づいて、前記拡大撮影カメラ
の焦点を移動させる焦点移動手段とを有する。

【００７５】この場合、１個の拡大撮影カメラによって
撮影された目の画像に基づいて拡大撮影カメラの焦点を
自動的に調整することができるので、アイリス入力装置
を小型化することができるだけでなく、識別装置のコス
トを低くすることができる。また、１個の拡大撮影カメ
ラを使用するだけでよいので、拡大撮影カメラと広角撮
影カメラとを近付けることができる。したがって、拡大
撮影カメラの光軸と広角撮影カメラの光軸との位置合せ
を容易に行うことができるので、アイリス入力装置を小
型化することができるだけでなく、識別装置のコストを
低くすることができる。また、アイリス入力者と広角撮
影カメラとの間の距離の誤差、及びアイリス入力者の目
の位置を表す二次元座標に含まれる誤差が小さくなるの
で、識別装置の識別性能を高くすることができる。

【００７６】そして、広角撮影カメラによって得られた
目の画像データは、目の位置を算出するためだけに使用
され、アイリス入力者と広角撮影カメラとの間の距離を
検出するためには使用されないので、画像データの処理
時間を短くすることができる。したがって、拡大撮影カ
メラの光軸と広角撮影カメラの光軸との位置合せを即座
に行うことができる。

【００７７】しかも、１個の広角撮影カメラの撮影結果
による目の画像データを処理するだけでよいので、制御
装置の演算処理能力を高くする必要がないだけでなく、
記憶装置のメモリサイズを大きくする必要がなく、識別
装置のコストを低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるアイリス入
力装置の斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるアイリス入
力装置の内部の構造を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＣＣＤの画
面を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態におけるパン・チル
トミラー配置部のパン部の断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるアイリス入
力装置の斜視図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるアイリス入
力装置の内部の構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、８０アイリス入力装置１１、８１照明部１２パン・チルトミラー配置部１３広角撮影カメラ配置部１４可視光カットガラス４５主制御回路５１パン・チルトミラー６７アイリス７５標準用照明部７６眼鏡用照明部７７白色近赤外光透過ガラス９１拡大撮影カメラ９２広角撮影カメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）アイリス入力者の目を撮影する広
角撮影カメラと、（ｂ）アイリス入力者のアイリスを撮
影する拡大撮影カメラと、（ｃ）該拡大撮影カメラの光
軸を曲折させる反射手段と、（ｄ）前記広角撮影カメラ
によって撮影された目の画像に基づいて、アイリス入力
者の目の位置を検出する位置検出手段と、（ｅ）該位置
検出手段によって検出された目の位置に基づいて、前記
反射手段を作動させる光軸調整手段と、（ｆ）前記拡大
撮影カメラによって撮影された目の画像に基づいて、前
記拡大撮影カメラの焦点を移動させる焦点移動手段とを
有することを特徴とするアイリス入力装置。
【請求項２】アイリス入力者の顔を照射する照明部、
前記反射手段を備える反射部、及び前記広角撮影カメラ
を備える広角撮影カメラ配置部が、上方から下方にかけ
て順に配設される請求項１に記載のアイリス入力装置。
【請求項３】前記照明部、反射部及び広角撮影カメラ
配置部が配設された部分に対応させて可視光カットガラ
スが配設される請求項２に記載のアイリス入力装置。
【請求項４】前記照明部は、高さ方向において複数に
分割され、それぞれ選択的に点灯させられる請求項２に
記載のアイリス入力装置。
【請求項５】（ａ）前記照明部に対応させて白色近赤
外光透過ガラスが配設され、（ｂ）前記反射部及び広角
撮影カメラ配置部に対応させて可視光カットガラスが配
設される請求項２に記載のアイリス入力装置。
【請求項６】前記反射部及び広角撮影カメラ配置部
は、高さ方向における中央より下方に配設される請求項
２に記載のアイリス入力装置。