KR20200116925A - 인증 장치 - Google Patents

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KR20200116925A
KR20200116925A KR1020207022077A KR20207022077A KR20200116925A KR 20200116925 A KR20200116925 A KR 20200116925A KR 1020207022077 A KR1020207022077 A KR 1020207022077A KR 20207022077 A KR20207022077 A KR 20207022077A KR 20200116925 A KR20200116925 A KR 20200116925A
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distance
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KR1020207022077A
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후미야 나가이
사토시 아지키
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미쓰미덴기가부시기가이샤
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Abstract

인증 장치(1)는, 인증 대상자(100)의 제1 광학상을 촬상하기 위한 제1 촬상계(IS1)와, 인증 대상자(100)의 제2 광학상을 촬상하기 위한 제2 촬상계(IS2)와, 제1 광학상 및 제2 광학상에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위한 거리 산출부(4)와, 거리 산출부(4)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하기 위한 3차원 정보 생성부(5)와, 3차원 정보 생성부(5)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 사용하여, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 인증부(7)를 갖춘다.

Description

인증 장치
본 발명은 일반적으로 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 사용하여 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 인증 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 따른 광학상의 배율의 변화가 서로 상이한 적어도 2개의 광학계에 의해 형성된 적어도 2개의 광학상의 상배비(像倍比)에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 이 3차원 정보를 사용하여 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 인증 장치에 관한 것이다.
종래에는 휴대전화, 스마트폰, 노트북, 랩탑 컴퓨터와 같은 다양한 디바이스에 있어서, 패스워드와 ID에 의한 인증 기술이나, 물리적인 열쇠나 ID 카드에 의한 인증 기술, 얼굴 인증, 지문 인증, 정맥 인증, 성문 인증, 홍채 인증, 수형 인증과 같은 생체 인증 기술 등이 본인 확인을 행하기 위해서 이용되어 왔다. 특히, 생체 인증은 패스워드와 ID에 의한 인증에서 문제가 되는 패스워드나 ID의 망각이나, 물리적인 열쇠나 ID 카드에 의한 인증에서 문제가 되는 도난·분실과 같은 문제가 없기 때문에, 유저에게 부담이 가해지지 않는다는 메리트가 있다.
다양한 생체 인증 기술 중에서도, 최근의 카메라 모듈의 소형화·고성능화에 의해 다양한 디바이스에 카메라 모듈이 탑재됨에 따라, 인증 대상자의 얼굴을 촬영하여, 촬영한 얼굴 화상과 미리 등록해 둔 본인의 얼굴 화상을 대조하는 것에 의한 본인 확인을 행하는 얼굴 인증 기술이 널리 사용되게 되었다.
이와 같은 얼굴 화상을 사용한 인증에는 본인 이외의 인물이 어떠한 수단으로 본인으로 위장하여 인증을 부정하게 통과한다고 하는 「위장」 문제가 존재한다. 예를 들면 본인 이외의 인증 대상자의 인증을 실행할 때, 인증 대상자가 인증 장치에 본인의 얼굴 사진을 촬영시킴으로써 「위장」이 실행되는 일이 많다. 본인의 얼굴 사진을 이용한 위장에는 종이와 같은 매체에 인쇄된 얼굴 사진이나 모니터와 같은 표시 장치에 표시된 얼굴 사진이 사용된다. 또 인증 대상자의 얼굴 화상을 사용한 인증에서는 화장의 유무, 표정의 변화, 얼굴의 방향, 촬영시의 조명의 차이 등에 의해 인증 정밀도가 저하될 가능성이 있다.
이와 같은 문제에 대해, 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보(3차원 형상이나 얼굴의 파트(눈, 코, 입, 귀 등)의 안길이 정보 등)를 사용한 3차원 얼굴 인증 기술이 사용되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1은, 얻어진 화상간에 병진시차가 발생하도록, 상이한 위치에 배치된 2대의 카메라를 사용하여 인증 대상자를 촬상함으로써 얻어진 복수의 화상으로부터, 스테레오법을 사용하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 취득하고, 얻어진 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보에 기초하여 인증 대상자의 3차원 얼굴 인증을 실행하는 인증 장치를 개시하고 있다.
종이와 같은 매체에 인쇄된 얼굴 사진이나 모니터와 같은 표시 장치에 표시된 얼굴 사진은 입체가 아니므로, 이와 같은 3차원 인증을 실행함으로써 얼굴 사진을 사용한 위장을 방지할 수 있다. 또 이와 같은 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보는 화장의 유무, 표정의 변화, 얼굴의 방향, 촬영시의 조명의 차이 등에 의해 변화하지 않거나 또는 그 변화가 작으므로, 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 사용한 3차원 얼굴 인증을 실행함으로써, 보다 정확한 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
특허문헌 1과 같은 스테레오 카메라 방식의 인증 장치에서는, 각각 상이한 위치에 배치된 2대 이상의 카메라를 사용함으로써, 상이한 병진시차를 가지는 복수의 화상을 취득하고, 취득한 복수의 화상간의 병진시차에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보가 취득된다. 복수의 화상간의 병진시차에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 정확하게 산출하기 위해서는 큰 병진시차를 취득할 필요가 있다. 그 때문에, 하나의 인증 장치 내에 있어서, 2개 이상의 카메라를 크게 이간시켜 배치할 필요가 있어, 인증 장치의 사이즈가 증대되어버린다. 또 스테레오 카메라 방식의 인증 장치에서는, 인증 대상자가 각 카메라로부터 매우 가까운 위치에 있는 경우, 얻어지는 화상의 시야의 관계로부터, 병진시차를 취득하기 위한 피사체의 임의의 특징점이 찍혀 있는 화상과 찍혀 있지 않은 화상이 발생해버리는 경우가 있다. 이 경우, 병진시차를 정확하게 얻을 수 없어, 인증 대상자까지의 거리를 정확하게 산출하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.
일본 특개 2007-122454호 공보
본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안한 것으로, 그 목적은 복수의 화상간의 병진시차를 사용하지 않고 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 또한 생성한 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 사용한 3차원 얼굴 인증을 실행 가능한 인증 장치를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적은 이하의 (1)~(9)의 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 인증 대상자로부터의 광을 집광하여, 상기 인증 대상자의 제1 광학상을 형성하기 위한 제1 광학계 및 상기 제1 광학계에 의해 형성된 상기 제1 광학상을 촬상하기 위한 제1 촬상소자를 가지는 제1 촬상계와,
상기 인증 대상자로부터의 광을 집광하여, 상기 인증 대상자의 제2 광학상을 형성하기 위한 제2 광학계 및 상기 제2 광학계에 의해 형성된 상기 제2 광학상을 촬상하기 위한 제2 촬상소자를 가지는 제2 촬상계와,
상기 제1 광학상 및 상기 제2 광학상에 기초하여 상기 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 산출하기 위한 거리 산출부와,
상기 거리 산출부가 산출한 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 기초하여 상기 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하기 위한 3차원 정보 생성부와,
상기 3차원 정보 생성부가 생성한 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 3차원 정보를 사용하여, 상기 인증 대상자의 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 인증부를 갖추고,
상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 배율의 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 배율의 변화와 상이하도록 구성되어 있고,
상기 거리 산출부는, 상기 제1 광학상의 상기 배율과 상기 제2 광학상의 상기 배율과의 상배비에 기초하여 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
(2) 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 사출동으로부터, 상기 인증 대상자가 무한원에 존재하는 경우의 상기 제1 광학계에 의해 형성되는 상기 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리와, 상기 제2 광학계의 사출동으로부터, 상기 인증 대상자가 무한원에 존재하는 경우의 상기 제2 광학계에 의해 형성되는 상기 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리가 상이하도록 구성되어 있고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 상기 (1)에 기재된 인증 장치.
(3) 상기 제1 광학계의 전측 주점과 상기 제2 광학계의 전측 주점 사이에 안길이 방향의 차가 존재하고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 인증 장치.
(4) 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 초점거리와 상기 제2 광학계의 초점거리가 서로 상이하도록 구성되어 있고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 인증 장치.
(5) 상기 인증부는, 상기 3차원 얼굴 인증에 더해, 상기 제1 광학상을 상기 제1 촬상소자에 의해 촬상함으로써 얻어진 제1 화상 및 상기 제2 광학상을 상기 제2 촬상소자에 의해 촬상함으로써 얻어진 제2 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 인증 장치.
(6) 상기 인증부는, 사전에 설정된 시큐리티 레벨에 따라, 상기 3차원 얼굴 인증, 상기 2차원 얼굴 인증 및 상기 홍채 인증의 적어도 하나를 실행하도록 구성되어 있는 상기 (5)에 기재된 인증 장치.
(7) 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 초점거리가 상기 제2 광학계의 초점거리보다 길게 되도록 구성되어 있고,
상기 인증부는, 상기 제1 촬상소자에 의해 취득된 상기 제1 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 상기 홍채 인증을 실행하고, 또한 상기 제2 촬상소자에 의해 취득된 상기 제2 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 상기 2차원 얼굴 인증을 실행하는 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 인증 장치.
(8) 상기 인증 대상자에게 소정의 패턴을 투영하는 프로젝터를 추가로 갖추고,
상기 거리 산출부는, 상기 프로젝터에 의해 상기 소정의 패턴이 투영된 상기 인증 대상자의 상기 제1 광학상 및 상기 제2 광학상에 기초하여 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리를 산출하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 인증 장치.
(9) 상기 인증 대상자에게 적외광을 조사하기 위한 적외광 조사부를 추가로 갖추고,
상기 제1 촬상계의 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상계의 상기 제2 촬상소자의 적어도 한쪽은, 상기 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있는 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 인증 장치.
본 발명의 인증 장치는, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 따른 광학상의 배율의 변화가 서로 상이한 적어도 2개의 광학계를 사용하고, 이 2개의 광학계에 의해 각각 형성된 2개의 광학상의 상배비(배율의 비)에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 측정할 수 있다. 또한 본 발명의 인증 장치는, 산출한 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 인증 장치에서는, 종래의 복수의 화상간의 병진시차를 사용한 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 상이하게, 큰 병진시차를 확보할 필요가 없기 때문에, 2개의 광학계를 근접하여 배치해도, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 정확하게 산출할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 비교하여, 인증 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 또 본 발명의 인증 장치에서는, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 산출하기 위해서 병진시차를 사용하고 있지 않기 때문에, 인증 대상자가 인증 장치로부터 매우 가까운 위치에 있는 경우라도, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 또 본 발명에 의하면, 병진시차를 고려하여 인증 장치를 설계할 필요가 없어지기 때문에, 인증 장치의 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 인증 장치에 있어서 사용되는 측거 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 인증 장치에 있어서 사용되는 측거 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타내는 제1 광학계에 의해 형성되는 제1 광학상의 배율과, 도 2에 나타내는 제2 광학계에 의해 형성되는 제2 광학상의 배율과의 상배비가, 측정 대상까지의 거리에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 인증 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 인증 장치의 제1 촬상계 및 제2 촬상계의 촬상 범위를 나타내기 위한 개략도이다. 도 5(a)는 도 4에 나타내는 인증 장치의 제1 촬상계 및 제2 촬상계의 촬상 범위를 나타내기 위해, 피사체 및 제1 촬상계 및 제2 촬상계를 측면에서 본 개략도이다. 도 5(b)는 도 4에 나타내는 인증 장치의 제1 촬상계 및 제2 촬상계의 촬상 범위를 나타내기 위해, 피사체를 정면에서 본 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계와 제2 촬상계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계와 제2 촬상계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계, 제2 촬상계 및 적외광 조사부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계, 제2 촬상계 및 프로젝터를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법에 있어서의 인증 처리를 보다 상세하게 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법에 있어서의 3차원 얼굴 인증을 나타내는 플로우차트이다.
가장 먼저, 본 발명의 인증 장치에 있어서 사용되고 있는, 측정 대상까지의 거리를 산출하기 위한 측거 원리에 대해 설명한다.
광학계에 의해 형성되는 광학의 배율(mOD)은, 광학계의 전측 주점(전측 주면)으로부터 측정 대상까지의 거리(피사체 거리)(a), 광학계의 후측 주점(후측 주면)으로부터 광학상의 결상 위치까지의 거리(bOD) 및 광학계의 초점거리(f)에 의해, 렌즈의 공식으로부터 하기 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.
[수 1]
Figure pct00001
또 광학상의 사이즈(YOD)는 광학상의 배율(mOD)과 측정 대상의 실제의 사이즈(sz)로부터, 하기 식(2)과 같이 나타낼 수 있다.
[수 2]
Figure pct00002
센서 등의 촬상소자의 촬상면이 광학상의 결상 위치에 있는 경우, 즉, 베스트 포커스인 경우, 광학상의 사이즈(YOD)는 상기 식(2)으로 나타낼 수 있다. 광학계가 오토 포커스 기능을 가지고 있어 항상 베스트 포커스에서 촬상을 행하는 경우에는 상기 식(2)을 사용하여 광학상의 사이즈(YOD)를 구할 수 있다.
그러나, 광학계가 오토 포커스 기능을 가지지 않는 고정 초점계이며, 센서 등의 촬상소자의 촬상면이 광학상의 결상 위치에 없는 경우, 즉, 디포커스가 존재하는 경우, 촬상소자의 촬상면 상에 형성되는 광학상의 사이즈(YFD)를 구하기 위해서는, 디포커스량, 즉 광학상의 결상 위치와 촬상소자의 촬상면의 위치의 안길이 방향(광축 방향)의 차(시프트량)를 고려할 필요가 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 광학계의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치까지의 거리를 EP라고 하고, 광학계의 사출동으로부터, 측정 대상이 임의의 거리(a)에 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치까지의 거리를 EPOD라고 하며, 광학계의 사출동으로부터 촬상소자의 촬상면까지의 거리(포커스 조정 거리:Focus Distance)를 EPFD라고 한다. 또 광학계의 후측 주점으로부터, 측정 대상이 임의의 거리(a)에 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치까지의 거리를 bOD라고 하고, 광학계의 후측 주점으로부터 촬상소자의 촬상면까지의 거리를 bFD라고 한다.
광학계의 후측 주점으로부터, 임의의 거리(a)에 측정 대상이 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치까지의 거리(bOD)는, 렌즈의 공식으로부터 하기 식(3)에 의해 구할 수 있다.
[수 3]
Figure pct00003
따라서, 초점거리(f)와 거리(bOD)와의 차(ΔbOD)는 하기 식(4)에 의해 구할 수 있다.
[수 4]
Figure pct00004
또 광학계의 후측 주점으로부터 촬상소자의 촬상면까지의 거리(bFD)는, 촬상소자의 촬상면에서 광학상이 베스트 포커스가 되는 경우의 광학계의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리(aFD)를 사용하여, 렌즈의 공식으로부터 하기 식(5)에 의해 구할 수 있다.
[수 5]
Figure pct00005
따라서, 초점거리(f)와 거리(bFD)와의 차(ΔbFD)는 하기 식(6)에 의해 구할 수 있다.
[수 6]
Figure pct00006
또 도 1로부터 명확한 바와 같이, 광축과 광학계의 사출동과의 교점을 정점의 하나로 하고, 임의의 거리(a)에 측정 대상이 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치에 있어서의 광학상의 사이즈(YOD)를 하나의 변으로 하는 직각삼각형과, 광축과 광학계의 사출동과의 교점을 정점의 하나로 하고, 촬상소자의 촬상면에 있어서의 광학상의 사이즈(YFD)를 하나의 변으로 하는 직각삼각형은 상사관계에 있다. 그 때문에, 상사관계로부터, EPOD:EPFD=YOD:YFD가 성립하고, 하기 식(7)으로부터 촬상소자의 촬상면에 있어서의 광학상의 사이즈(YFD)를 구할 수 있다.
[수 7]
Figure pct00007
상기 식(7)으로부터 명확한 바와 같이, 촬상소자의 촬상면에 있어서의 광학상의 사이즈(YFD)는, 측정 대상의 실제의 사이즈(sz), 광학계의 초점거리(f), 광학계의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 존재하는 경우의 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP), 광학계로부터 측정 대상까지의 거리(피사체 거리)(a) 및 촬상소자의 촬상면에서 광학상이 베스트 포커스가 되는 경우의 광학계로부터 측정 대상까지의 거리(aFD)의 함수로서 나타낼 수 있다.
이어서 도 2에 나타내는 바와 같이, 동일한 측정 대상을 2개의 촬상계(IS1, IS2)를 사용하여 촬상한 경우를 상정한다. 제1 촬상계(IS1)는 측정 대상으로부터의 광을 집광하여, 제1 광학상을 형성하는 제1 광학계(OS1)와, 제1 광학계(OS1)에 의해 형성된 제1 광학상을 촬상하기 위한 제1 촬상소자(S1)를 갖추고 있다. 제2 촬상계(IS2)는 측정 대상으로부터의 광을 집광하여, 제2 광학상을 형성하는 제2 광학계(OS2)와, 제2 광학계(OS2)에 의해 형성된 제2 광학상을 촬상하기 위한 제2 촬상소자(S2)를 갖추고 있다. 또 도 2로부터 명확한 바와 같이, 제1 촬상소자(S1)의 제1 광학계(OS1)의 광축과 제2 촬상소자(S2)의 제2 광학계(OS2)의 광축은 평행하지만, 일치하고 있지 않다.
제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 각각 초점거리(f1, f2)를 가지는 고정 초점의 광학계이다. 제1 촬상계(IS1)가 구성될 때에 있어서, 제1 광학계(OS1)의 위치(렌즈 위치), 즉 제1 광학계(OS1)와 제1 촬상소자(S1)의 이간 거리는, 임의의 거리(aFD1)에 있는 측정 대상의 제1 광학상이 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되도록, 즉 임의의 거리(aFD1)에 있는 측정 대상이 베스트 포커스가 되도록 조정되어 있다. 마찬가지로, 제2 촬상계(IS2)가 구성될 때에 있어서, 제2 광학계(OS2)의 위치(렌즈 위치), 즉 제2 광학계(OS2)와 제2 촬상소자(S2)의 이간 거리는, 임의의 거리(aFD2)에 있는 측정 대상의 제2 광학상이 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되도록, 즉 임의의 거리(aFD2)에 있는 측정 대상이 베스트 포커스가 되도록 조정되어 있다.
또 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 존재하는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리는 EP1이며, 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 존재하는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리는 EP2이다.
제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점(전측 주면)과 제2 광학계(OS2)의 전측 주점(전측 주면) 사이에 안길이 방향(광축 방향)의 차(D)가 존재하도록 구성 및 배치되어 있다. 즉, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리(피사체 거리)를 a라고 하면, 제2 광학계(OS2)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리는 a+D가 된다.
도 1을 참조하여 설명한 상사관계를 이용함으로써, 제1 광학계(OS1)에 의해 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되는 제1 광학상의 배율(m1)은 하기 식(8)으로 나타낼 수 있다.
[수 8]
Figure pct00008
여기서, EPOD1은 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 거리(a)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리이며, EPFD1은 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 제1 촬상소자(S1)의 촬상면까지의 거리이다. 이들 거리(EPOD1) 및 거리(EPFD1)의 위치 관계는, 제1 촬상계(IS1)가 구성될 때에 있어서, 임의의 거리(aFD1)에 있는 측정 대상이 베스트 포커스가 되도록 제1 광학계(OS1)의 위치(렌즈 위치)를 조정함으로써 결정된다. 또 ΔbOD1은 초점거리(f1)와, 제1 광학계(OS1)의 후측 주점으로부터, 거리(a)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리(bOD1)와의 차이며, ΔbFD1은 초점거리(f1)와, 제1 광학계(OS1)의 후측 주점으로부터 제1 촬상소자(S1)의 촬상면까지의 거리(bFD1)와의 차이며, mOD1은 거리(a)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제1 광학상의 결상 위치에 있어서의 제1 광학상의 배율이다.
상기 식(1), (4) 및 (6)이 제1 광학계(OS1)에 의한 결상에도 적용 가능하므로, 상기 식(8)은 하기 식(9)으로 나타낼 수 있다.
[수 9]
Figure pct00009
여기서, aFD1은 제1 촬상소자(S1)의 촬상면에서 제1 광학상이 베스트 포커스가 되는 경우의 제1 광학계(OS1)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리이다.
마찬가지로, 제2 광학계(OS2)에 의해 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되는 제2 광학상의 배율(m2)은 하기 식(10)으로 나타낼 수 있다.
[수 10]
Figure pct00010
여기서, EPOD2는 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 거리(a+D)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리이며, EPFD2는 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터 제2 촬상소자(S2)의 촬상면까지의 거리이다. 이들 거리(EPOD2) 및 거리(EPFD2)의 위치 관계는, 제2 촬상계(IS2)가 구성될 때에 있어서, 임의의 거리(aFD2)에 있는 측정 대상이 베스트 포커스가 되도록 제2 광학계(OS2)의 위치(렌즈 위치)를 조정함으로써 결정된다. 또 ΔbOD2는 초점거리(f2)와, 제2 광학계(OS2)의 후측 주점으로부터, 거리(a+D)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리(bOD2)와의 차이며, ΔbFD2는 초점거리(f2)와, 제2 광학계(OS2)의 후측 주점으로부터 제2 촬상소자(S2)의 촬상면까지의 거리(bFD2)와의 차이며, mOD2는 거리(a+D)에 측정 대상이 존재하는 경우의 제2 광학상의 결상 위치에 있어서의 제2 광학상의 배율이며, aFD2는 제2 촬상소자(S2)의 촬상면에서 제2 광학상이 베스트 포커스가 되는 경우의 제2 광학계(OS2)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리이다.
따라서, 제1 광학계(OS1)에 의해 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되는 제1 광학상의 배율(m1)과, 제2 광학계(OS2)에 의해 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되는 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)는 하기 식(11)으로 나타낼 수 있다.
[수 11]
Figure pct00011
여기서, K는 계수이며, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)의 구성에 따라 결정되는 고정값 f1, f2, EP1, EP2, aFD1 및 aFD2로 구성되는 하기 식(12)으로 표시된다.
[수 12]
Figure pct00012
상기 식(11)으로부터 명확한 바와 같이, 제1 광학계(OS1)에 의해 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되는 제1 광학상의 배율(m1)과, 제2 광학계(OS2)에 의해 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되는 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)는, 측정 대상으로부터 제1 광학계(OS1)의 전측 주점까지의 거리(a)에 따라 변화하는 것을 알 수 있다.
또 상기 식(11)을 거리(a)에 대해서 풀면, 측정 대상까지의 거리(a)에 대한 일반식(13)을 얻을 수 있다.
[수 13]
Figure pct00013
상기 식(13) 중에 있어서, f1, f2, EP1, EP2, D 및 K는 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)의 구성에 따라 결정되는 고정값이므로, 상배비(MR)를 얻을 수 있으면, 측정 대상으로부터 제1 광학계(OS1)의 전측 주점까지의 거리(a)를 산출할 수 있다.
도 3에는 상기 식(13)에 기초하여 산출된, 제1 광학계(OS1)에 의해 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되는 제1 광학상의 배율(m1)과, 제2 광학계(OS2)에 의해 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되는 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)와, 측정 대상까지의 거리(a)와의 관계의 일례가 표시되어 있다. 도 3으로부터 명확한 바와 같이, 상배비(MR)의 값과 측정 대상까지의 거리(a)와의 사이에는 일대일 관계가 성립하고 있다. 한편, 상배비(MR)는 하기 식(14)에 의해 산출할 수 있다.
[수 14]
Figure pct00014
여기서, sz는 측정 대상의 실제의 사이즈(높이 또는 폭), YFD1은 제1 광학계(OS1)에 의해 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 형성되는 제1 광학상의 사이즈(상 높이 또는 상 폭), YFD2는 제2 광학계(OS2)에 의해 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 형성되는 제2 광학상의 사이즈(상 높이 또는 상 폭)이다.
제1 광학상의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 사이즈(YFD2)는, 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상소자(S2)가 제1 광학상 및 제2 광학상을 촬상함으로써 취득되는, 제1 광학상의 화상(제1 화상) 및 제2 광학상의 화상(제2 화상)으로부터 산출할 수 있다. 그 때문에, 실제로 측정 대상을 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)를 사용하여 촬상함으로써 얻어진 제1 화상 및 제2 화상으로부터, 제1 광학상의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 사이즈(YFD2)를 실측하고, 그것에 기초하여 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)를 얻을 수 있다.
또한 상기 식(11)으로부터 명확한 바와 같이, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)가 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f2)와 동일하고(f1=f2), 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP1)가, 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP2)와 동일하며(EP1=EP2), 또한 제1 광학계(OS1)의 전측 주점과 제2 광학계(OS2)의 전측 주점 사이의 안길이 방향(광축 방향)의 차(D)가 존재하지 않는(D=0) 경우, 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하지 않고, 상배비(MR)는 상수가 된다. 이 경우, 측정 대상까지의 거리(a)에 따른 제1 광학상의 배율(m1)의 변화가, 인증 대상자(100)까지의 거리(a)에 따른 제2 광학상의 배율(m2)의 변화와 동일하게 되어 버려, 상배비(MR)에 기초하여 제1 광학계(OS1)로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출하는 것이 불가능하게 된다.
또 특별한 조건으로서, f1≠f2, EP1≠EP2, 또한 D=0인 경우라도, f1=EP1 또한 f2=EP2인 경우, 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하지 않고, 상배비(MR)는 상수가 된다. 이와 같은 특별한 경우에도 상배비(MR)에 기초하여 제1 광학계(OS1)로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출하는 것이 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 인증 장치에서는 이하의 3개의 조건의 적어도 하나가 만족되도록 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성 및 배치되고, 이것에 의해, 측정 대상까지의 거리(a)에 따른 제1 광학상의 배율(m1)의 변화가, 측정 대상까지의 거리(a)에 따른 제2 광학상의 배율(m2)의 변화와 상이하게 되어 있다.
(제1 조건) 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)가 서로 상이하다(f1≠f2)
(제2 조건) 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP1)와, 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP2)가 서로 상이하다(EP1≠EP2)
(제3 조건) 제1 광학계(OS1)의 전측 주점과 제2 광학계(OS2)의 전측 주점 사이에 안길이 방향(광축 방향)의 차(D)가 존재한다(D≠0)
덧붙여서, 상기 제1~제3 조건의 적어도 하나를 만족하고 있었다고 해도, 상기 서술한 바와 같은 특별한 경우(f1≠f2, EP1≠EP2, D=0, f1=EP1 또한 f2=EP2)에는, 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하지 않고, 상배비(MR)에 기초하여 제1 광학계(OS1)로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출하는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 상배비(MR)에 기초하여 제1 광학계(OS1)로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출하기 위해서, 본 발명의 인증 장치는 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하고 있다고 하는 제4 조건을 추가로 만족하도록 구성되어 있다.
그 때문에, 본 발명의 인증 장치를 사용하여 취득된 제1 화상 및 제2 화상으로부터 실측되는 제1 광학상의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 사이즈(YFD2)로부터 상배비(MR)를 산출함으로써, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 인증 장치는, 실측되는 제1 광학상의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 사이즈(YFD2)에 기초하여 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)를 산출함으로써, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점으로부터 측정 대상까지의 거리(a)를 산출한다.
본 발명의 인증 장치에서는, 측정 대상은 도 4에 나타내는 바와 같이 본 발명의 인증 장치의 인증의 대상이 되는 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소이다. 이것에 의해, 본 발명의 인증 장치에서는, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소(예를 들면 눈, 코, 입, 귀 등의 얼굴의 파트)의 각각까지의 거리(a)가 산출되어, 이것에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보가 생성된다. 이렇게 하여 생성된 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보는 3차원 얼굴 인증에 이용된다.
이하, 상기 서술한 원리를 이용하여, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출함으로써, 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 또한 생성한 얼굴의 3차원 정보를 사용하여 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 본 발명의 인증 장치를, 첨부 도면에 나타내는 적합한 실시형태에 기초하여 상세하게 서술한다.
<제1 실시형태>
가장 먼저, 도 4 및 5를 참조하여, 본 발명의 인증 장치의 제1 실시형태를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 인증 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 5는 도 4에 나타내는 인증 장치의 제1 촬상계 및 제2 촬상계의 촬상 범위를 나타내기 위한 개략도이다.
도 4에 나타내는 인증 장치(1)는, 인증 장치(1)의 제어를 행하는 제어부(2)와, 인증 대상자(100)로부터의 광을 집광하여, 인증 대상자(100)의 제1 광학상을 형성하기 위한 제1 광학계(OS1) 및 제1 광학계(OS1)에 의해 형성된 제1 광학상을 촬상하기 위한 제1 촬상소자(S1)를 가지는 제1 촬상계(IS1)와, 인증 대상자(100)로부터의 광을 집광하여, 인증 대상자(100)의 제2 광학상을 형성하기 위한 제2 광학계(OS2) 및 제2 광학계(OS2)에 의해 형성된 제2 광학상을 촬상하기 위한 제2 촬상소자(S2)를 가지는 제2 촬상계(IS2)와, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 결부시키는 결부 정보를 기억하고 있는 결부 정보 기억부(3)와, 제1 광학상 및 제2 광학상에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위한 거리 산출부(4)와, 거리 산출부(4)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하기 위한 3차원 정보 생성부(5)와, 인증을 위해 필요한 인증 정보를 기억하고 있는 인증 정보 기억부(6)와, 인증 대상자(100)의 인증 처리를 실행하기 위한 인증부(7)와, 사용자에 의한 조작을 입력하기 위한 조작부(8)와, 액정 패널 등의 임의의 정보를 표시하기 위한 표시부(9)와, 외부 디바이스와의 통신을 실행하기 위한 통신부(10)와, 인증 장치(1)의 각 컴포넌트간의 데이터나 지시의 수수를 실행하기 위한 데이터 버스(11)를 갖추고 있다.
본 실시형태의 인증 장치(1)는 상배비(MR)에 기초하여 측정 대상(즉, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 요구되는 상기 서술한 3개의 조건 중, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)가 서로 상이하다(f1≠f2)고 하는 제1 조건이 만족되도록, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 실시형태에서는 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 상기 서술한 3개의 조건 중, 그 밖의 2개의 조건(EP1≠EP2 및 D≠0)을 만족하도록 구성 및 배치되어 있지 않다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하고 있다고 하는 제4 조건이 만족되도록 구성되어 있다.
그 때문에, 상배비(MR)를 사용하여 측정 대상(즉, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위한 상기 일반식(13)은, EP1=EP2=EP 및 D=0의 조건에 의해 단순화되어, 하기 식(15)으로 나타낼 수 있다.
[수 15]
Figure pct00015
여기서, 계수 K는 하기 식(16)으로 표시된다.
[수 16]
Figure pct00016
본 실시형태의 인증 장치(1)는, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)에 의해 인증 대상자(100)를 촬상함으로써 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)를 산출하고, 또한 상기 식(15)을 사용하여, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출한다. 본 실시형태의 인증 장치(1)는 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 3차원 얼굴 인증을 실행한다.
이하, 인증 장치(1)의 각 컴포넌트에 대해서 상세하게 서술한다. 제어부(2)는 데이터 버스(11)를 통하여 각 컴포넌트와의 사이의 각종 데이터나 각종 지시의 수수를 행하고, 인증 장치(1)의 제어를 실행한다. 제어부(2)는 연산 처리를 실행하기 위한 프로세서와, 인증 장치(1)의 제어를 행하기 위해서 필요한 데이터, 프로그램, 모듈 등을 저장하고 있는 메모리를 갖추고 있고, 제어부(2)의 프로세서는 메모리 내에 저장되어 있는 데이터, 프로그램, 모듈 등을 사용함으로써, 인증 장치(1)의 제어를 실행한다. 또 제어부(2)의 프로세서는 인증 장치(1)의 각 컴포넌트를 사용함으로써 소망의 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면 제어부(2)의 프로세서는, 거리 산출부(4)를 사용함으로써, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)에 의해 촬상된 제1 광학상 및 제2 광학상에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위한 처리를 실행할 수 있다.
제어부(2)의 프로세서는 예를 들면 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), 중앙 연산 처리 장치(CPU), 메모리 컨트롤 유닛(MCU), 화상 처리용 연산 처리 장치(GPU), 상태 기계, 논리 회로, 특정 용도 집적 회로(ASIC), 또는 이들의 조합 등의 컴퓨터 가독 명령 에 기초하여 신호 조작 등의 연산 처리를 실행하는 연산 유닛이다. 특히, 제어부(2)의 프로세서는 제어부(2)의 메모리 내에 저장되어 있는 컴퓨터 가독 명령(예를 들면 데이터, 프로그램, 모듈 등)을 페치하고, 신호 조작 및 제어를 실행하도록 구성되어 있다.
제어부(2)의 메모리는 휘발성 기억 매체(예를 들면 RAM, SRAM, DRAM), 불휘발성 기억 매체(예를 들면 ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드디스크, 광디스크, CD-ROM, 디지털 다용도 디스크(DVD), 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크), 또는 이들의 조합을 포함하는 착탈식 또는 비착탈식의 컴퓨터 가독 매체이다.
제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)의 각각은 인증 대상자(100)를 촬상하도록 구성 및 배치되어 있다. 제1 촬상계(IS1)의 제1 광학계(OS1)는 인증 대상자(100)로부터의 광을 집광하여, 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 제1 광학상을 형성하는 기능을 가진다. 제2 촬상계(IS2)의 제2 광학계(OS2)는 인증 대상자(100)로부터의 광을 집광하여, 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 제2 광학상을 형성하기 위한 기능을 가진다. 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 하나 이상의 렌즈와 조리개 등의 광학 소자로 구성되어 있다. 또 도시하는 바와 같이, 제1 광학계(OS1)의 광축과 제2 광학계(OS2)의 광축은 평행하지만, 일치하고 있지 않다.
상기 서술한 바와 같이, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)가 서로 상이하도록(f1≠f2) 구성되어 있다. 이것에 의해, 제1 광학계(OS1)에 의해 형성되는 제1 광학상의 배율(m1)의 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 따른 변화가, 제2 광학계(OS2)에 의해 형성되는 제2 광학상의 배율(m2)의 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 따른 변화와 상이하게 되어 있다.
또 본 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)가 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)보다 길게 되도록(f1>f2) 구성되어 있다.
또한 본 실시형태에 있어서의 제1 광학계(OS1)의 구성 및 제2 광학계(OS2)의 구성 및 배치는, 상기 서술한 제1 조건(f1≠f2)이 만족되어 있고, 그것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있으면, 어떠한 태양이라도 된다.
제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1)는, 제1 광학계(OS1)에 의해 형성된 제1 광학상을 촬상하여, 제1 화상을 취득하는 기능을 가지고 있다. 마찬가지로, 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)는, 제2 광학계(OS2)에 의해 형성된 제2 광학상을 촬상하여, 제2 화상을 취득하는 기능을 가지고 있다.
제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상소자(S2)는, 베이어 배열 등의 임의의 패턴으로 배열된 RGB 원색계 컬러 필터나 CMY 보색계 컬러 필터와 같은 컬러 필터를 가지는 CMOS 화상 센서나 CCD 화상 센서 등의 컬러 촬상 소자여도 되고, 그러한 컬러 필터를 가지지 않는 흑백 촬상 소자여도 된다.
제1 광학계(OS1)에 의해, 제1 촬상소자(S1)의 촬상면 상에 제1 광학상이 형성되고, 제1 촬상소자(S1)에 의해, 컬러 또는 흑백의 제1 화상신호가 취득된다. 취득된 제1 화상은 데이터 버스(11)를 통하여 제어부(2), 거리 산출부(4) 및 인증부(7)에 보내진다. 마찬가지로, 제2 광학계(OS2)에 의해, 제2 촬상소자(S2)의 촬상면 상에 제2 광학상이 형성되고, 제2 촬상소자(S2)에 의해, 컬러 또는 흑백의 제2 화상이 취득된다. 취득된 제2 화상은 데이터 버스(11)를 통하여 제어부(2), 거리 산출부(4) 및 인증부(7)에 보내진다. 거리 산출부(4)에 보내진 제1 화상 및 제2 화상은 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 사용된다. 한편, 인증부(7)에 보내진 제1 화상 및 제2 화상은 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증 및/또는 홍채 인증을 실행하기 위해서 사용된다. 또 제어부(2)에 보내진 제1 화상 및 제2 화상은 표시부(9)에 의한 화상 표시나 통신부(10)에 의한 화상의 통신을 위해 사용된다.
또한 도시의 형태에서는, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)가 따로 따로의 케이싱 내에서 구성되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)가 동일한 케이싱 내에서 구성되어 있는 것 같은 태양도 본 발명의 범위 내이다.
결부 정보 기억부(3)는, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)와, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점으로부터 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(피사체 거리)(a)를 결부시키는 결부 정보를 기억하기 위한 임의의 불휘발성 기록 매체(예를 들면 하드디스크, 플래시 메모리)이다. 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 결부 정보는, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)로부터, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위한 정보이다.
전형적으로는 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 결부 정보는, 상배비(MR)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위한 상기 식(15)(또는 일반식(13)), 및 이 식 중의 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)의 구성 및 배치에 의해 결정되는 상기 서술한 고정값(상기 식(15)용이면, 고정값인 f1, f2, EP 및 K)이다. 대체적으로 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 결부 정보는, 상배비(MR)와 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 일의적으로 대응지은 룩업 테이블이어도 된다. 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 이와 같은 결부 정보를 참조함으로써, 상배비(MR)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하는 것이 가능하게 된다.
거리 산출부(4)는 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)에 의해 촬상된 제1 광학상 및 제2 광학상에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하는 기능을 가지고 있다. 보다 구체적으로는 거리 산출부(4)는 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하는 기능을 가지고 있다. 거리 산출부(4)는 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1)로부터 제1 화상을 수신하고, 또한 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)로부터 제2 화상을 수신한다.
그 후, 거리 산출부(4)는 제1 화상 및 제2 화상에 대하여 Canny와 같은 필터 처리를 시행하고, 제1 화상 내에 있어서의 제1 광학상의 복수의 에지부 및 제2 화상 내에 있어서의 제2 광학상의 복수의 에지부를 추출한다. 거리 산출부(4)는 추출한 제1 광학상의 복수의 에지부에 기초하여 제1 광학상의 복수 개소의 사이즈(상 폭 또는 상 높이)(YFD1)를 산출하고, 또한 추출한 제2 광학상의 에지부에 기초하여 제2 광학상의 복수 개소의 사이즈(상 폭 또는 상 높이)(YFD2)를 산출한다.
거리 산출부(4)는 사이즈(YFD1, YFD2)를 산출하기 위해서 사용하는 복수의 에지부의 조합을 변경함으로써, 제1 광학상 및 제2 광학상의 복수 개소의 사이즈(YFD1, YFD2)를 취득한다.
예를 들면 거리 산출부(4)는 추출한 복수의 에지부 중, 높이 방향으로 이웃하는 에지부를 선택하고, 그들의 이간 거리를 측정함으로써, 광학상 중의 임의의 개소의 상 높이를 취득할 수 있다. 마찬가지로, 거리 산출부(4)는 추출한 복수의 에지부 중, 폭 방향으로 이웃하는 에지부를 선택하고, 그들의 이간 거리를 측정함으로써, 광학상 중의 임의의 개소의 상 폭을 취득할 수 있다.
거리 산출부(4)에 의한, 추출한 복수의 에지부의 선택은, 인증 대상자(100)의 얼굴에 상당하는 에어리어에 위치하는 에지부의 전부 또는 몇 개의 조합이 망라되도록 실행된다. 또한 거리 산출부(4)는 추출된 에지부의 전부 또는 몇 개의 조합을 망라하도록, 추출한 복수의 에지부의 선택을 실행해도 된다. 이렇게 하여, 거리 산출부(4)는 제1 광학상의 복수 개소의 각각의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 복수 개소의 각각의 사이즈(YFD2)를 취득한다.
그 후, 거리 산출부(4)는 산출한 제1 광학상의 복수 개소의 각각의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 대응하는 개소의 사이즈(YFD2)에 기초하여, 상기 식(14) MR=YFD2/YFD1에 의해, 제1 광학상의 복수 개소의 각각의 배율(m1)과 제2 광학상의 대응하는 개소의 각각의 배율(m2)과의 상배비(MR)를 산출한다. 각 개소의 상배비(MR)가 산출되면, 거리 산출부(4)는 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 결부 정보를 참조하여, 상배비(MR)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출(특정)한다.
3차원 정보 생성부(5)는 거리 산출부(4)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하는 기능을 가지고 있다. 3차원 정보 생성부(5)는 거리 산출부(4)로부터 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 수신하면, 그것에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 그리드(3차원 메시) 및 텍스처를 생성하고, 인증 대상자(100)의 얼굴을 3차원 모델화한다.
또한 거리 산출부(4)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)가, 인증 대상자(100)의 얼굴을 3차원 모델화하기에 불충분한 경우에는, 3차원 정보 생성부(5)는 바이리니어 보간, 바이큐빅 보간, 최근방 보간 등의 임의의 보간 기술을 사용하여, 인증 대상자(100)의 얼굴의 높이(안길이) 정보의 보간을 실행하고, 인증 대상자(100)의 얼굴을 3차원 모델화한다.
그 후, 3차원 정보 생성부(5)는 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 모델로부터, 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 특징을 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보로서 추출한다. 얼굴의 3차원 모델로부터 추출되는 얼굴의 3차원 정보로서는 예를 들면 코의 높이, 코의 형상(코끝의 방향이나 형태, 콧등의 형태나 높이, 콧방울의 형태 등), 눈의 함몰 깊이, 얼굴의 각 부위(눈, 코, 입, 귀, 눈썹 등)간의 안길이 방향의 이간 거리를 들 수 있다. 이와 같은 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보는 후술하는 인증부(7)에 의해 실행되는 3차원 얼굴 인증에 있어서 사용된다.
인증 정보 기억부(6)는 인증 대상자(100)의 인증을 실행하기 위해서 필요한 인증 정보를 기억하고 있는 임의의 불휘발성 기록 매체(예를 들면 하드디스크, 플래시 메모리)이다. 본 발명의 인증 장치(1)의 관리자 등은 사전에 인증이 허가된 인물을 본 발명의 인증 장치(1) 또는 동등한 기능을 가지는 촬상 장치를 사용하여 촬상함으로써, 인증이 허가된 인물의 3차원 정보, 제1 화상 및 제2 화상을 취득하고, 이들을 인증 정보로서 인증 정보 기억부(6) 내에 등록한다.
후술하는 인증부(7)에 의한 인증 대상자(100)에 대한 인증 처리의 실행시에, 취득된 인증 대상자(100)의 3차원 정보, 제1 화상 및/또는 제2 화상이, 인증 정보 기억부(6)에 저장되어 있는 인증 정보와 대조되어, 3차원 얼굴 인증, 2차원 얼굴 인증 및/또는 홍채 인증이 실행된다.
또한 도시의 형태에서는, 인증 정보 기억부(6)는 인증 장치(1)의 내부에 설치되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 인증 정보 기억부(6)는 인터넷, 로컬 에어리어 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN) 등의 각종 유선 또는 무선 네트워크를 통하여 인증 장치(1)에 접속된 외부 서버나 외부 스토리지 디바이스여도 된다. 또 인증 정보 기억부(6)가 외부 서버나 외부 스토리지 디바이스인 경우, 하나 이상의 인증 정보 기억부(6)가 복수의 인증 장치(1)간에서 공용되어 있어도 된다. 이 경우, 인증 장치(1)는 인증 대상자(100)에 대한 인증이 실행될 때마다, 통신부(10)를 사용하여, 외부에 설치된 인증 정보 기억부(6)와 통신을 행하고, 인증 대상자(100)에 대한 인증을 실행한다.
인증부(7)는 3차원 정보 생성부(5)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 사용하여, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 인증부(7)는 3차원 정보 생성부(5)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보와, 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보에 포함되는 얼굴의 3차원 정보를 비교함으로써, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행한다.
인증부(7)는 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보에 포함되는 코의 높이나 눈의 함몰의 깊이와 같은 복수의 요소의 어느 하나가, 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보의 얼굴의 3차원 정보의 대응하는 요소와 일치하면, 3차원 얼굴 인증이 성공했다고 판단해도 되고, 복수의 요소의 전부가 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보의 얼굴의 3차원 정보의 대응하는 요소와 일치한 경우에, 3차원 얼굴 인증이 성공했다고 판단해도 된다.
또 인증부(7)는 상기 서술한 3차원 얼굴 인증에 더해, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)로부터 수신한 제1 화상 및 제2 화상을 사용하여, 인증 대상자(100)의 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 인증부(7)는 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 얼굴의 2차원 특징량 및 눈의 홍채 정보를 추출하고, 추출한 얼굴의 2차원 특징량 및 눈의 홍채 정보를 사용하여, 인증 대상자(100)의 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 인증부(7)가 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 얼굴의 2차원 특징량 및 눈의 홍채 정보를 추출하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 본 분야에 있어서 기존에 알려진 다양한 알고리즘을 사용하여, 얼굴의 2차원 특징량 및 눈의 홍채 정보를 추출할 수 있다.
인증부(7)는 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)로부터 수신한 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 추출된 인증 대상자(100)의 얼굴의 2차원 특징량과, 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보에 포함되는 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 추출된 얼굴의 2차원 특징량을 비교하여, 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 인증부(7)에 의해 실행되는 2차원 얼굴 인증의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 인증부(7)는 고유안법(固有顔法), 선형 판별 분석, 그래프 매칭법, 주파수 해석법, 뉴럴 네트워크법, Viola-Jones법 등의 임의의 2차원 얼굴 인증 알고리즘을 사용하여, 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
또 인증부(7)는 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)로부터 수신한 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 추출된 인증 대상자(100)의 눈의 홍채 정보와, 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보에 포함되는 제1 화상 및/또는 제2 화상으로부터 추출된 눈의 홍채 정보를 비교하여, 인증 대상자(100)의 홍채 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 인증부(7)에 의해 실행되는 홍채 인증의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 인증부(7)는 Dangｍan의 알고리즘 등의 임의의 홍채 인증 알고리즘을 사용하여, 인증 대상자(100)의 홍채 인증을 실행할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)가 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)보다 길게 되도록(f1>f2) 구성되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 인증 장치(1)는 간이하게 상이한 화각의 2개의 화상(제1 화상과 제2 화상)을 동시에 취득할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에 있어서, 제1 촬상계(IS1)에 의해 취득되는 제1 화상의 화각은 제2 촬상계(IS2)에 의해 취득되는 제2 화상의 화각보다 좁고, 또한 제1 촬상계(IS1)에 의해 취득되는 제1 화상의 배율은 제2 촬상계(IS2)에 의해 취득되는 제2 화상의 배율보다 높다.
홍채 인증에서는 눈의 미세한 구조인 홍채가 사용되므로, 홍채 인증에 사용되는 화상에서는 인증 대상자(100)의 눈이 확대되어 크게 찍혀 있는 것이 바람직하다. 제1 화상과 제2 화상을 비교하면, 제1 화상은 협화각 및 고배율이다. 그 때문에, 홍채 인증은 협화각 및 고배율인 제1 화상을 사용하여 실행된다. 또 보다 넓은 범위의 화상을 필요로 하지만, 홍채 인증과 비교하여 미세한 구조에 관한 정보를 필요로 하지 않는 2차원 얼굴 인증은, 광화각 및 저배율인 제2 화상을 사용하여 실행된다.
본 실시형태에서는, 도 5(a) 및 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 촬상계(IS1)는 제1 촬상계(IS1)의 촬상 범위(도 5(a) 및 도 5(b) 중에 점선으로 나타내는 범위) 안에, 인증 대상자(100)의 눈을 포함하는 인증 대상자(100)의 눈의 주변영역만이 포함되도록 구성 및 배치된다. 또 본 실시형태에서는, 제2 촬상계(IS2)는 제2 촬상계(IS2)의 촬상 범위(도 5(a) 및 도 5(b) 중에 일점쇄선으로 나타내는 범위) 내에, 인증 대상자(100)의 얼굴의 전체가 포함되도록 구성 및 배치된다.
그 때문에, 본 실시형태의 인증부(7)는 제1 촬상계(IS1)가 취득한 제1 화상을 사용하여 인증 대상자(100)의 홍채 인증을 실행하고, 또한 제2 촬상계(IS2)가 취득한 제2 화상을 사용하여 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증을 실행한다. 이와 같은 구성에 의해, 인증 대상자(100)의 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증의 정밀도를 높일 수 있다.
이와 같이, 인증부(7)는 3차원 얼굴 인증, 2차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 3개의 인증을 실행 가능하게 구성되어 있다. 인증부(7)는 인증 장치(1)에 대하여 사전에 설정되어 있는 시큐리티 레벨(예를 들면 「고」, 「중」 및 「저」) 에 따라, 이들 3개의 인증의 적어도 하나를 실행할 수 있다. 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨은 인증 장치(1)의 관리자 등에 의해 조작부(8)를 사용하여 수동으로 설정되어도 되고, 인증 장치(1)가 통신부(10)를 통하여 관리자 등의 휴대전화, 스마트폰, 노트북, 랩탑 컴퓨터 등의 외부 디바이스로부터 시큐리티 레벨 설정 명령을 수신하고, 그것에 기초하여 시큐리티 레벨이 설정되어도 된다.
예를 들면 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「고」로 설정되어 있는 경우, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 양쪽을 실행한다. 이 경우, 3차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 양쪽을 실행하기 위해서, 인증에 필요로 하는 처리 시간이 길어지지만, 3차원 얼굴 인증을 실행함으로써, 사진에 의한 위장을 간파할 수 있고, 또한 3차원 얼굴 인증과 홍채 인증에 의한 이중의 체크를 실행할 수 있어, 인증 대상자(100)의 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 이 경우, 인증부(7)는 3차원 얼굴 인증과 홍채 인증의 양쪽이 성공한 경우에만, 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다.
또 홍채 인증이 성공했음에도 불구하고 3차원 얼굴 인증이 실패한 경우에는, 사진에 의한 위장이 실행되었을 가능성이 높다. 그 때문에, 홍채 인증이 성공하고, 3차원 얼굴 인증이 실패한 경우에는, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 인증이 실패한 것에 더해, 사진에 의한 위장이 실행되었을 가능성이 높다고 판단한다.
또 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「중」으로 설정되어 있는 경우, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 양쪽을 실행한다. 2차원 얼굴 인증은 얼굴의 3차원 모델의 처리를 필요로 하는 3차원 얼굴 인증보다 처리 시간이 짧기 때문에, 시큐리티 레벨이 「고」로 설정되어 있는 경우와 비교하여, 인증에 필요로 하는 처리 시간을 짧게 할 수 있다. 또 2차원 얼굴 인증과 홍채 인증의 이중의 체크를 실행할 수 있어, 인증 대상자(100)의 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 이 경우, 인증부(7)는 2차원 얼굴 인증과 홍채 인증의 양쪽이 성공한 경우에만, 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다.
또 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「저」로 설정되어 있는 경우, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증 또는 홍채 인증을 실행한다. 이 경우, 인증부(7)는 2차원 얼굴 인증과 홍채 인증의 어느 한쪽이 성공한 경우에, 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다. 2차원 얼굴 인증과 홍채 인증의 어느 한쪽이 성공하면, 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단되기 때문에, 인증 대상자(100)의 인증에 필요로 하는 처리 시간을 더욱 짧게 할 수 있다. 2차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 실행 순서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 인증부(7)는 가장 먼저 2차원 얼굴 인증을 실행하고, 인증 대상자(100)의 얼굴의 일부가 마스크 등으로 가려져 있어 2차원 얼굴 인증이 실패한 경우에, 홍채 인증을 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
인증부(7)에 의한 인증 대상자(100)의 인증 결과(판단 결과)는 데이터 버스(11)를 통하여 제어부(2)에 보내진다. 제어부(2)는 수신한 인증 결과를 통신부(10)를 통하여 외부 디바이스(예를 들면 도어의 록 해제 장치, 임의의 어플리케이션을 제공하는 단말 등)에 송신한다. 이것에 의해, 외부 디바이스는 수신한 인증 결과에 따른 처리를 실행할 수 있다. 예를 들면 외부 디바이스는 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다는 결과를 수신한 경우에는, 도어의 록과 같은 물리적인 록 또는 소프트웨어의 록을 해제하거나, 또는 임의의 어플리케이션의 기동을 허가하고, 인증 대상자(100)의 인증이 실패했다는 결과를 수신한 경우에는, 도어의 록과 같은 물리적인 록 또는 소프트웨어의 록을 유지하거나, 또는 임의의 어플리케이션의 기동을 허가하지 않는다. 또 예를 들면 외부 디바이스는 사진에 의한 위장이 실행되었다는 결과를 수신한 경우에는, 시큐리티 경고 메시지를 외부 디바이스나 인증 장치(1)의 관리자 등에게 통지한다.
이와 같이, 인증부(7)는 사전에 설정된 시큐리티 레벨에 따라, 실행하는 인증 처리를 선택하므로, 본 발명의 인증 장치(1)를 다양한 시큐리티 용도에 사용하는 것이 가능하게 된다.
도 4로 되돌아가, 조작부(8)는 인증 장치(1)의 유저나 관리자 등이 조작을 실행하기 위해서 사용된다. 조작부(8)는 인증 장치(1)의 유저가 조작을 실행할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 마우스, 키보드, 텐키, 버튼, 다이얼, 레버, 터치패널 등을 조작부(8)로서 사용할 수 있다. 조작부(8)는 인증 장치(1)의 유저에 의한 조작에 따른 신호를 제어부(2)의 프로세서에 송신한다. 예를 들면 상기 서술한 바와 같이, 인증 장치(1)의 관리자 등은 조작부(8)를 사용하여 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨을 설정할 수 있다.
통신부(10)는 유선 통신 또는 무선 통신에 의한, 인증 장치(1)에 대한 데이터의 입력 또는 인증 장치(1)로부터 외부 디바이스로의 데이터의 출력을 행하는 기능을 가지고 있다. 통신부(10)는 인터넷과 같은 네트워크에 접속 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 인증 장치(1)는 통신부(10)를 사용함으로써, 외부에 설치된 웹 서버나 데이터 서버와 같은 외부 디바이스와 통신을 행할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태의 인증 장치(1)에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)가 서로 상이하도록(f1≠f2) 구성되어 있고, 이것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 인증 장치(1)는 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 일의적으로 산출할 수 있다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
<제2 실시형태>
이어서 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 인증 장치에 대해서 상세하게 서술한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계와 제2 촬상계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 제2 실시형태의 인증 장치(1)에 대해서, 제1 실시형태의 인증 장치(1)와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 실시형태의 인증 장치(1)는 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)의 구성이 변경되어 있는 점을 제외하고, 제1 실시형태의 인증 장치(1)와 마찬가지이다.
본 실시형태의 인증 장치(1)는, 상배비(MR)에 기초하여, 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 요구되는 상기 서술한 3개의 조건 중, 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP1)와, 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP2)가 서로 상이하다(EP1≠EP2)고 하는 제2 조건이 만족되도록, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 상기 서술한 3개의 조건 중, 그 밖의 2개의 조건(f1≠f2 및 D≠0)을 만족하도록 구성 및 배치되어 있지 않다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하고 있다고 하는 제4 조건이 만족되도록 구성되어 있다.
그 때문에, 상배비(MR)에 기초하여 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위한 상기 일반식(13)은 f1=f2=f 및 D=0의 조건에 의해 단순화되어, 하기 식(17)으로 나타낼 수 있다.
[수 17]
Figure pct00017
여기서, 계수 K는 하기 식(18)으로 표시된다.
[수 18]
Figure pct00018
이와 같이, 본 실시형태의 인증 장치(1)에서는, 제1 광학계(OS1)의 사출동으로부터, 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)이 무한원에 있는 경우의 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP1)와, 제2 광학계(OS2)의 사출동으로부터, 측정 대상이 무한원에 있는 경우의 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리(EP2)가 서로 상이하도록(EP1≠EP2), 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성되어 있고, 이것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 일의적으로 산출할 수 있다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
본 실시형태에 의해서도, 상기 서술한 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한 본 실시형태에 있어서의 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)의 구성 및 배치는, 상기 서술한 제2 조건(EP1≠EP2)이 만족되어 있고, 그것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있으면, 어떠한 태양이라도 된다.
또 본 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)는 동일하므로(f1=f2=f), 제1 촬상계(IS1)에 의해 취득되는 제1 화상 및 제2 촬상계(IS2)에 의해 취득되는 제2 화상의 어느 것을 사용하여 인증 대상자(100)의 홍채 인증이 실행되어도 된다.
<제3 실시형태>
이어서 도 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 인증 장치에 대해서 상세하게 서술한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계와 제2 촬상계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 제3 실시형태의 인증 장치(1)에 대해서, 제1 실시형태의 인증 장치(1)와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 실시형태의 인증 장치(1)는 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)의 구성 및 배치가 변경되어 있는 점을 제외하고, 제1 실시형태의 인증 장치(1)와 마찬가지이다.
본 실시형태의 인증 장치(1)는, 상배비(MR)에 기초하여 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 요구되는 상기 서술한 3개의 조건 중, 제1 광학계(OS1)의 전측 주점과 제2 광학계(OS2)의 전측 주점 사이에 안길이 방향(광축 방향)의 차(D)가 존재한다(D≠0)고 하는 제3 조건이 만족되도록, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성 및 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)는 상기 서술한 3개의 조건 중, 그 밖의 2개의 조건(f1≠f2 및 EP1≠EP2)을 만족하도록 구성되어 있지 않다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는 상배비(MR)가 거리(a)의 함수로서 성립하고 있다고 하는 제4 조건이 만족되도록 구성되어 있다.
그 때문에, 상배비(MR)에 기초하여 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위한 상기 일반식(13)은 f1=f2=f 및 EP1=EP2=EP의 조건에 의해 단순화되어, 하기 식(19)으로 나타낼 수 있다.
[수 19]
Figure pct00019
여기서, 계수 K는 하기 식(20)으로 표시된다.
[수 20]
Figure pct00020
이와 같이, 본 실시형태의 인증 장치(1)에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 제1 광학계(OS1)의 전측 주점과 제2 광학계(OS2)의 전측 주점 사이에 안길이 방향(광축 방향)의 차(D)가 존재하도록(D≠0) 구성 및 배치되어 있고, 이것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 일의적으로 산출할 수 있다. 또한 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
본 실시형태에 의해서도, 상기 서술한 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한 본 실시형태에 있어서의 제1 광학계(OS1)의 구성 및 제2 광학계(OS2)의 구성 및 배치는, 상기 서술한 제3 조건(D≠0)이 만족되어 있고, 그것에 의해, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제1 광학상의 배율(m1)의 변화와, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 제2 광학상의 배율(m2)의 변화가 서로 상이하게 되어 있으면, 어떠한 태양이라도 된다.
또 본 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1)의 초점거리(f1)와 제2 광학계(OS2)의 초점거리(f2)는 동일하므로(f1=f2=f), 제1 촬상계(IS1)에 의해 취득되는 제1 화상 및 제2 촬상계(IS2)에 의해 취득되는 제2 화상의 어느 것을 사용하여 인증 대상자(100)의 홍채 인증이 실행되어도 된다.
<제4 실시형태>
이어서 도 8을 참조하여, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 인증 장치에 대해서 상세하게 서술한다. 도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계, 제2 촬상계 및 적외광 조사부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 제4 실시형태의 인증 장치에 대해서, 제1 실시형태의 인증 장치와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 인증 장치(1)가 인증 대상자(100)에 대하여 적외광을 조사하는 적외광 조사부(12)를 추가로 갖추는 점, 및 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상소자(S2)의 적어도 한쪽이 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있는 점을 제외하고, 제1 실시형태의 인증 장치와 마찬가지이다.
적외광 조사부(12)는 인증 장치(1)의 데이터 버스(11)에 접속되어, 인증 장치(1)의 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 인증 대상자(100)에 대하여 적외광을 조사하는 기능을 가진다. 적외광 조사부(12)는 인증 장치(1)의 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 인증 대상자(100)에 대하여 적외광을 조사할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 적외광 LED를 적외광 조사부(12)로서 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의, 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)의 적어도 한쪽은 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)에 의한 인증 대상자(100)의 촬상시에, 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 적외광 조사부(12)가 인증 대상자(100)에 대하여 적외광을 조사한다. 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)의 적어도 한쪽은 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있으므로, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)는 어두운 곳이라도 인증 대상자(100)의 적외선 화상을 취득할 수 있다.
홍채 인증을 위해 눈의 화상을 취득할 때, 가시광을 인증 대상자(100)의 눈에 직접 조사하면 눈이 부셔 인증시의 인증 대상자(100)의 부담이 크다. 또한 눈의 홍채의 반사율은 적외광 영역에 있어서 높다. 그 때문에, 인증 대상자(100)의 부담을 저감하고, 또한 홍채 인증의 정밀도를 올리기 위해서는, 눈의 화상을 취득할 때, 적외광을 인증 대상자(100)의 눈에 조사하여 눈의 적외선 화상을 취득하고, 적외선 화상을 사용하여 홍채 인증을 실행하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 실시형태에서는 특히 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2) 중, 적어도 인증 대상자(100)의 홍채 인증에 사용되는 화상을 취득하는 한쪽(제1 실시형태 및 본 실시형태이면, 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1))이 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 인증 대상자(100)의 홍채 인증의 정밀도를 높일 수 있음과 아울러, 인증시의 인증 대상자(100)의 부담을 저감할 수 있다.
또 제1 촬상소자(S1) 및 제2 촬상소자(S2)의 양쪽이 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있는 태양도 본 발명의 범위 내이다. 이와 같은 경우, 상기 서술한 적외선 화상을 사용하여 홍채 인증을 실행하는 것에 의한 메리트에 더해, 어두운 곳이라도 인증 대상자(100)의 얼굴의 적외선 화상을 취득할 수 있어, 상기 서술한 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증 및 2차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
<제5 실시형태>
이어서 도 9를 참조하여, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 인증 장치에 대해서 상세하게 서술한다. 도 9는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 인증 장치의 제1 촬상계, 제2 촬상계 및 프로젝터를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
이하, 제5 실시형태의 인증 장치에 대해서, 제1 실시형태의 인증 장치와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 실시형태의 인증 장치(1)는, 인증 장치(1)가 인증 대상자(100)에 대하여 소정의 패턴을 조사하는 프로젝터(13)를 추가로 갖추는 점을 제외하고, 제1 실시형태의 인증 장치와 마찬가지이다.
프로젝터(13)는 인증 장치(1)의 데이터 버스(11)에 접속되어, 인증 장치(1)의 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 인증 대상자(100)에 대하여 소정의 패턴(예를 들면 세로 줄무늬 패턴, 가로 줄무늬 패턴, 그리드 패턴, 도트 패턴)을 투영하는 기능을 가진다. 프로젝터(13)는 인증 장치(1)의 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 인증 대상자(100)에 대하여 소정의 패턴을 투영할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 CRT 프로젝터나 액정 프로젝터 등을 프로젝터(13)로서 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)에 의한 인증 대상자(100)의 촬상시에, 제어부(2)의 프로세서로부터의 제어에 따라, 프로젝터(13)가 인증 대상자(100)에 대하여 소정의 패턴을 투영한다. 그 때문에, 제1 촬상계(IS1) 및 제2 촬상계(IS2)는 소정의 패턴이 투영된 상태의 인증 대상자(100)를 촬상한다.
인증 대상자(100)에 대하여 조사된 소정의 패턴은, 거리 산출부(4)가 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 사용되는 에지부로서 이용 가능하므로, 인증 대상자(100)의 거리의 측정 개소를 늘릴 수 있다. 그 때문에, 인증 대상자(100)의 임의의 개소에 명확한 에지부가 존재하지 않는 경우라도, 그 개소까지의 거리(a)를 산출하는 것이 가능하게 된다. 또 인증 대상자(100)의 거리의 측정 개소가 늘어나기 때문에, 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 모델화의 정밀도가 향상되고, 그 결과, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기까지 각 실시형태를 참조하여 상세하게 서술한 바와 같이, 본 발명의 인증 장치(1)는 복수의 화상간의 병진시차를 사용하지 않고, 제1 광학상의 배율(m1)과 제2 광학상의 배율(m2)과의 상배비(MR)(m2/m1)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 일의적으로 산출할 수 있다. 본 발명의 인증 장치(1)는 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 인증 장치(1)에서는, 종래의 복수의 화상간의 병진시차를 사용한 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 상이하게, 큰 병진시차를 확보할 필요가 없기 때문에, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)를 근접하여 배치해도 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 정확하게 산출할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 비교하여, 인증 장치(1)의 소형화를 실현할 수 있다. 또 본 발명의 인증 장치(1)에서는, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 병진시차를 사용하고 있지 않기 때문에, 인증 대상자(100)가 인증 장치(1)로부터 매우 가까운 위치에 있는 경우라도, 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 정확하게 측정할 수 있다. 또 본 발명에 의하면, 병진시차를 고려하여 인증 장치(1)를 설계할 필요가 없어지기 때문에, 인증 장치(1)의 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다.
또 상기 각 실시형태에서는, 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)의 2개의 광학계가 사용되고 있는데, 사용되는 광학계의 수는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)에 더해, 추가적인 광학계를 더 갖추도록 하는 태양도 또 본 발명의 범위 내이다. 이 경우, 추가적인 광학계는, 추가적인 광학계에 의해 형성되는 광학상의 배율의 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 변화는, 제1 광학상의 배율(m1)의 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 변화 및 제2 광학상의 배율(m2)의 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 대한 변화와 상이하도록 구성 및 배치되어 있다.
또한 상기 서술한 각 실시형태는, 상배비(MR)에 기초하여 측정 대상(인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각)까지의 거리(a)를 산출하기 위해서 요구되는 상기 서술한 3개의 조건 중 어느 하나를 만족하도록 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성 및 배치되어 있는데, 상기 서술한 3개의 조건 중 적어도 하나가 만족되도록 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성 및 배치되어 있으면, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 상기 서술한 3개의 조건 중 전부 또는 임의의 조합이 만족되도록 제1 광학계(OS1) 및 제2 광학계(OS2)가 구성 및 배치되어 있는 태양도 본 발명의 범위 내이다.
<인증 방법>
이어서 도 10, 11, 12를 참조하여, 본 발명의 인증 장치(1)에 의해 실행되는 인증 방법에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 11은 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법에 있어서의 인증 처리를 보다 상세하게 나타내는 플로우차트이다. 도 12는 본 발명의 인증 장치에 의해 실행되는 인증 방법에 있어서의 3차원 얼굴 인증을 나타내는 플로우차트이다.
또한 이하에 상세하게 서술하는 인증 방법은, 상기 서술한 본 발명의 제1~제5 실시형태에 따른 인증 장치(1) 및 인증 장치(1)와 동등한 기능을 가지는 임의의 장치를 사용하여 실행할 수 있는데, 설명을 위해, 제1 실시형태에 따른 인증 장치(1)를 사용하여 실행되는 것으로서 설명한다.
도 10에 나타내는 인증 방법(S100)은 인증 대상자(100)가 조작부(8)를 사용하여 인증 대상자(100)의 인증을 실행하기 위한 조작을 실행함으로써 개시된다. 공정(S110)에 있어서, 제1 촬상계(IS1)의 제1 촬상소자(S1)에 의해, 제1 광학계(OS1)에 의해 형성된 제1 광학상이 촬상되어, 제1 화상이 취득된다. 제1 화상은 데이터 버스(11)를 통하여 제어부(2), 거리 산출부(4) 및 인증부(7)에 보내진다.
한편, 공정(S120)에 있어서, 제2 촬상계(IS2)의 제2 촬상소자(S2)에 의해, 제2 광학계(OS2)에 의해 형성된 제2 광학상이 촬상되어, 제2 화상이 취득된다. 제2 화상은 데이터 버스(11)를 통하여 제어부(2), 거리 산출부(4) 및 인증부(7)에 보내진다. 또한 공정(S110) 및 공정(S120)은 동시에 실행되어도 되고, 따로 따로 실행되어도 된다.
공정(S110) 및 공정(S120) 후, 공정(S130)에 있어서, 인증 대상자(100)의 인증 처리가 실행된다. 도 11에는 공정(S130)에 있어서 실행되는 인증 대상자(100)의 인증 처리가 보다 상세하게 나타나 있다.
공정(S131)에 있어서, 인증부(7)에 의해, 사전에 설정되어 있는 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 체크된다. 공정(S131)에 있어서 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「고」로 설정되어 있다고 판단된 경우, 인증 처리는 공정(S132)으로 이행한다. 공정(S132)에 있어서, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증과 홍채 인증이 실행된다. 공정(S132)에 있어서의 인증 대상자(100)의 홍채 인증은 제1 화상 또는 제2 화상(제1 실시형태이면, 협각 또한 고배율의 제1 화상)을 사용하여, 인증부(7)에 의해 실행된다. 동시에, 공정(S132)에 있어서, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증이 실행된다.
도 12에는 공정(S132)에 있어서 실행되는 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증(S200)이 나타나 있다. 도 12를 참조하여, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증(S200)을 상세하게 서술한다. 가장 먼저, 공정(S210)에 있어서, 거리 산출부(4)에 의해, 제1 화상으로부터 제1 광학상의 복수 개소 각각의 사이즈(상 높이 또는 상 폭)(YFD1)가 산출된다. 마찬가지로, 공정(S220)에 있어서, 거리 산출부(4)에 의해, 제2 화상으로부터 제2 광학상의 복수 개소 각각의 사이즈(상 높이 또는 상 폭)(YFD2)가 산출된다. 또한 공정(S210) 및 공정(S220)은 동시에 실행되어도 되고, 따로 따로 실행되어도 된다.
공정(S210) 및 공정(S220)에 있어서, 제1 광학상의 복수 개소의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 복수 개소의 사이즈(YFD2)의 양쪽이 산출되면, 처리는 공정(S230)으로 이행한다. 공정(S230)에 있어서, 거리 산출부(4)는 제1 광학상의 복수 개소의 각각의 사이즈(YFD1) 및 제2 광학상의 대응하는 개소의 사이즈(YFD2)로부터, 상기 식(14) MR=YFD2/YFD1에 기초하여, 제1 광학상의 복수 개소의 각각의 배율(m1)과 제2 광학상의 대응하는 개소의 배율(m2)과의 상배비(MR)를 산출한다.
이어서, 공정(S240)에 있어서, 거리 산출부(4)는 결부 정보 기억부(3)에 저장되어 있는 결부 정보를 참조하여, 산출한 상배비(MR)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 산출(특정)한다. 공정(S240)에 있어서 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)가 산출되면, 처리는 공정(S250)으로 이행한다.
공정(S250)에 있어서, 3차원 정보 생성부(5)는 거리 산출부(4)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)를 수신한다. 그 후, 3차원 정보 생성부(5)는 인증 대상자(100)의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리(a)에 기초하여 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보를 생성한다.
이어서, 공정(S260)에 있어서, 인증부(7)는 3차원 정보 생성부(5)가 산출한 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보와, 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보에 포함되는 얼굴의 3차원 정보를 비교함으로써, 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증을 실행한다.
인증부(7)는 인증 대상자(100)의 얼굴의 3차원 정보에 포함되는 코의 높이나 눈의 함몰 깊이와 같은 복수의 요소의 어느 하나가 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보의 얼굴의 3차원 정보의 대응하는 요소와 일치하면, 3차원 얼굴 인증이 성공했다고 판단하거나, 또는 복수의 요소의 전부가 인증 정보 기억부(6)에 사전에 등록되어 있는 인증 정보의 얼굴의 3차원 정보의 모든 요소와 일치한 경우에, 3차원 얼굴 인증이 성공했다고 판단한다. 이와 같은 인증 대상자(100)의 3차원 얼굴 인증(S200)이 공정(S132)에 있어서 실행된다.
도 11로 되돌아가, 공정(S132)에 있어서의 인증에서는, 인증부(7)는 홍채 인증과 3차원 얼굴 인증(S200)의 양쪽이 성공한 경우에만 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다. 또 홍채 인증이 성공하고, 3차원 얼굴 인증이 실패한 경우에는, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 인증이 실패한 것에 더해, 사진에 의한 위장이 실행되었다고 판단한다. 인증부(7)는 상기 서술한 바와 같은 인증 대상자(100)의 인증에 대한 판단을 제어부(2)에 송신하고, 공정(S130)의 인증 처리가 종료된다.
한편, 공정(S131)에 있어서 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「중」으로 설정되어 있다고 판단된 경우, 인증 처리는 공정(S133)으로 이행한다. 공정(S133)에 있어서, 인증부(7)는 제1 화상 및/또는 제2 화상을 사용하여, 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증 및 홍채 인증의 양쪽을 실행한다. 공정(S133)에 있어서의 인증에서는, 인증부(7)는 홍채 인증과 2차원 얼굴 인증의 양쪽이 성공한 경우에만 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다. 그 후, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 인증에 대한 판단을 제어부(2)에 송신하고, 공정(S130)의 인증 처리가 종료된다.
또한 공정(S131)에 있어서 인증 장치(1)의 시큐리티 레벨이 「저」로 설정되어 있다고 판단된 경우, 인증 처리는 공정(S134)로 이행한다. 공정(S134)에 있어서, 인증부(7)는 제1 화상 및/또는 제2 화상을 사용하여, 인증 대상자(100)의 2차원 얼굴 인증 또는 홍채 인증을 실행한다. 공정(S134)에 있어서의 인증에서는, 인증부(7)는 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증의 적어도 한쪽이 성공한 경우에 인증 대상자(100)의 인증이 성공했다고 판단한다. 그 후, 인증부(7)는 인증 대상자(100)의 인증에 대한 판단을 제어부(2)에 송신하고, 공정(S130)의 인증 처리가 종료된다.
도 10으로 되돌아가, 공정(S140)에 있어서, 제어부(2)가 인증 대상자(100)의 인증에 대한 판단(인증 결과)을 인증부(7)로부터 수신한다. 제어부(2)는 수신한 인증 결과를 통신부(10)를 통하여 임의의 외부 디바이스에 송신하고, 인증 방법(S100)이 종료된다. 이것에 의해, 임의의 외부 디바이스는 인증 결과에 따른 처리를 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 인증 장치를 도시의 실시형태에 기초하여 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 각 구성은 마찬가지의 기능을 발휘할 수 있는 임의의 것과 치환할 수 있고, 또는 본 발명의 각 구성에 임의의 구성의 것을 부가할 수 있다.
본 발명이 속하는 분야 및 기술에 있어서의 당업자라면, 본 발명의 원리, 사고방식 및 범위로부터 유의하게 일탈하는 일 없이, 기술된 본 발명의 인증 장치의 구성의 변경을 실행 가능할 것이며, 변경된 구성을 가지는 인증 장치도 또한 본 발명의 범위 내이다. 예를 들면 제1 실시형태 내지 제5 실시형태의 인증 장치를 임의로 조합한 태양도 본 발명의 범위 내이다.
또 도 4~9에 나타낸 인증 장치의 컴포넌트의 수나 종류는 설명을 위한 예시에 지나지 않으며, 본 발명은 반드시 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 원리 및 의도로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의의 컴포넌트가 추가 혹은 조합되거나, 또는 임의의 컴포넌트가 삭제된 태양도 본 발명의 범위 내이다. 또 인증 장치의 각 컴포넌트는 하드웨어적으로 실현되어 있어도 되고, 소프트웨어적으로 실현되어 있어도 되며, 이들의 조합에 의해 실현되어 있어도 된다.
또 도 10~도 12에 나타낸 인증 방법(S100)의 공정의 수나 종류는 설명을 위한 예시에 지나지 않으며, 본 발명은 반드시 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 원리 및 의도로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의의 공정이 임의의 목적으로 추가 혹은 조합되거나, 또는 임의의 공정이 삭제되는 태양도 본 발명의 범위 내이다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명의 인증 장치는, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 따른 광학상의 배율의 변화가 서로 상이한 적어도 2개의 광학계를 사용하고, 이 2개의 광학계에 의해 각각 형성된 2개의 광학상의 상배비(배율의 비)에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 측정할 수 있다. 또한 본 발명의 인증 장치는, 산출한 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리에 기초하여 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하고, 인증 대상자의 3차원 얼굴 인증을 실행할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 인증 장치에서는, 종래의 복수의 화상간의 병진시차를 사용한 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 상이하게, 큰 병진시차를 확보할 필요가 없기 때문에, 2개의 광학계를 근접하여 배치해도 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 정확하게 산출할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 스테레오 카메라 방식의 인증 장치와 비교하여, 인증 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 또 본 발명의 인증 장치에서는, 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 산출하기 위해서 병진시차를 사용하고 있지 않기 때문에, 인증 대상자가 인증 장치로부터 매우 가까운 위치에 있는 경우라도 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 또 본 발명에 의하면, 병진시차를 고려하여 인증 장치를 설계할 필요가 없어지기 때문에, 인증 장치의 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업상 이용 가능성을 가진다.

Claims (9)

  1. 인증 대상자로부터의 광을 집광하여, 상기 인증 대상자의 제1 광학상을 형성하기 위한 제1 광학계 및 상기 제1 광학계에 의해 형성된 상기 제1 광학상을 촬상하기 위한 제1 촬상소자를 가지는 제1 촬상계와,
    상기 인증 대상자로부터의 광을 집광하여, 상기 인증 대상자의 제2 광학상을 형성하기 위한 제2 광학계 및 상기 제2 광학계에 의해 형성된 상기 제2 광학상을 촬상하기 위한 제2 촬상소자를 가지는 제2 촬상계와,
    상기 제1 광학상 및 상기 제2 광학상에 기초하여 상기 인증 대상자의 얼굴의 복수 개소의 각각까지의 거리를 산출하기 위한 거리 산출부와,
    상기 거리 산출부가 산출한 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 기초하여 상기 인증 대상자의 얼굴의 3차원 정보를 생성하기 위한 3차원 정보 생성부와,
    상기 3차원 정보 생성부가 생성한 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 3차원 정보를 사용하여, 상기 인증 대상자의 3차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성된 인증부를 갖추고,
    상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 배율의 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 배율의 변화와 상이하도록 구성되어 있고,
    상기 거리 산출부는, 상기 제1 광학상의 상기 배율과 상기 제2 광학상의 상기 배율과의 상배비에 기초하여 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 사출동으로부터, 상기 인증 대상자가 무한원에 존재하는 경우의 상기 제1 광학계에 의해 형성되는 상기 제1 광학상의 결상 위치까지의 거리와, 상기 제2 광학계의 사출동으로부터, 상기 인증 대상자가 무한원에 존재하는 경우의 상기 제2 광학계에 의해 형성되는 상기 제2 광학상의 결상 위치까지의 거리가 상이하도록 구성되어 있고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 광학계의 전측 주점과 상기 제2 광학계의 전측 주점 사이에 안길이 방향의 차가 존재하고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 초점거리와 상기 제2 광학계의 초점거리가 서로 상이하도록 구성되어 있고, 이것에 의해, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제1 광학상의 상기 배율의 상기 변화가, 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리에 따른 상기 제2 광학상의 상기 배율의 상기 변화와 상이하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인증부는, 상기 3차원 얼굴 인증에 더해, 상기 제1 광학상을 상기 제1 촬상소자에 의해 촬상함으로써 얻어진 제1 화상 및 상기 제2 광학상을 상기 제2 촬상소자에 의해 촬상함으로써 얻어진 제2 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 홍채 인증 및 2차원 얼굴 인증을 실행 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인증부는, 사전에 설정된 시큐리티 레벨에 따라, 상기 3차원 얼굴 인증, 상기 2차원 얼굴 인증 및 상기 홍채 인증의 적어도 하나를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계는, 상기 제1 광학계의 초점거리가 상기 제2 광학계의 초점거리보다 길게 되도록 구성되어 있고,
    상기 인증부는, 상기 제1 촬상소자에 의해 취득된 상기 제1 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 상기 홍채 인증을 실행하고, 또한 상기 제2 촬상소자에 의해 취득된 상기 제2 화상을 사용하여, 상기 인증 대상자의 상기 2차원 얼굴 인증을 실행하는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인증 대상자에게 소정의 패턴을 투영하는 프로젝터를 추가로 갖추고,
    상기 거리 산출부는, 상기 프로젝터에 의해 상기 소정의 패턴이 투영된 상기 인증 대상자의 상기 제1 광학상 및 상기 제2 광학상에 기초하여 상기 인증 대상자의 상기 얼굴의 상기 복수 개소의 각각까지의 상기 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인증 대상자에게 적외광을 조사하기 위한 적외광 조사부를 추가로 갖추고,
    상기 제1 촬상계의 상기 제1 촬상소자 및 상기 제2 촬상계의 상기 제2 촬상소자의 적어도 한쪽은, 상기 적외광을 촬상 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 인증 장치.
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