眼睛图像拍摄装置和便携终端装置.pdf

具备：能够在使与眼睛的距离保持固定的状态下切换拍摄眼睛图像的望远模式和拍摄脸的广角模式的拍摄部(200)；将用广角模式拍摄的图像显示的图像显示部(390)；根据用广角模式拍摄的图像自动地判定眼睛被引导到指定的位置上的引导检测部(330)；当引导检测部(330)判定为眼睛已被引导到指定的位置上时，自动地将拍摄部(200)从广角模式切换为望远模式的透镜切换装置(230)。

1.  一种眼睛图像拍摄装置，其特征在于，具备：
能够在使与被拍摄体的眼睛的距离保持固定的状态下切换拍摄上述被拍摄体的眼睛图像的望远模式和拍摄上述被拍摄体的脸的广角模式的拍摄部；
对用上述广角模式拍摄的图像进行显示的图像显示部；
根据用上述广角模式拍摄的图像自动地判定上述被拍摄体的眼睛被引导到指定的位置上的引导检测部；
当上述引导检测部判定为上述被拍摄体的眼睛已被引导到指定的位置上时，自动地将上述拍摄部从上述广角模式切换为上述望远模式的切换装置。

2.  根据权利要求1所述的眼睛图像拍摄装置，其特征在于：
上述拍摄部具有望远透镜和广角透镜；
上述切换装置，是通过切换上述广角透镜和上述望远透镜来切换上述望远模式和上述广角模式的透镜切换装置。

3.  根据权利要求1所述的眼睛图像拍摄装置，其特征在于：
上述拍摄部具有变焦透镜；
上述切换装置，是通过驱动上述变焦透镜来切换上述望远模式和上述广角模式的变焦透镜驱动装置。

4.  根据权利要求1所述的眼睛图像拍摄装置，其特征在于：
上述拍摄部具有望远摄像机和广角摄像机；
上述切换装置，是通过切换上述广角摄像机和上述望远摄像机来切换上述望远模式和上述广角模式的摄像机切换装置。

5.  一种便携终端装置，装载权利要求1～权利要求4中的任意一项所述的眼睛图像拍摄装置。

眼睛图像拍摄装置和便携终端装置
技术领域
本发明涉及装载到虹膜认证装置等上的眼睛图像拍摄装置，特别是涉及能够对脸图像等的广角图像和虹膜图像等的窄视角图像双方进行拍摄的眼睛图像拍摄装置和装载了该装置的便携终端装置。
背景技术
近些年来，将摄像机(照相机)功能附加到便携电话机上，对风景图像进行拍摄并发送给通信对方、或者作为可视电话机进行使用等的将广角摄像机装载到便携电话机上的电子设备已越来越普及。
另一方面，伴随着使用便携式电话器等的便携终端装置的结算系统等的普及，人们正在尝试将认证本人的可靠性高的虹膜认证装置装载到这些便携终端装置上。通常，虹膜认证，是用近红外线照明等对被拍摄体的眼睛及其周围进行照明，使用摄像机对眼睛及其周围的图像(以下简称为“眼睛图像”)进行拍摄，从所得到的眼睛图像中提取虹膜信息，并通过将其与已经登录的虹膜信息数据库的虹膜信息进行比较核对来进行个人认证的技术。此时所使用的眼睛图像拍摄装置，由于需要准确地提取被拍摄体的虹膜信息，所以是视场角狭窄的望远摄像机，此外，为了使虹膜图像在近红外附近获得最鲜明的图像，多数情况下将可见光截止滤光器安装到透镜上。并且，已提出了能够节省空间地装载能够对风景图像或脸图像等进行拍摄的广角摄像机功能和能够对眼睛图像等进行拍摄的窄视角望远摄像机功能的便携式终端用的拍摄装置(例如参看特开2003-256819号公报)。
然而，由于虹膜拍摄用的望远摄像机视场角狭窄，所以很难用于眼睛的引导，此外，从设置面积上的限制来看，为了进行眼睛的引导而设置大的镜片也是很困难的。因此，以往通常是将摄像机推近到距离眼睛5～15cm的距离处进行眼睛图像的拍摄。但由于这种方法在虹膜认证时要极力地使眼睛靠近摄像机，因而存在获取眼睛图像时使用上的不适感很强、此外容易被别人察觉出虹膜认证动作的问题。
发明内容
本发明的眼睛图像拍摄装置就是鉴于这些问题而提出的，其目的在于提供通过使虹膜认证时的眼睛与摄像机的距离保持固定，能够消除眼睛图像获取时的不适感或操作难度并且不易被别人察觉出虹膜认证动作的眼睛图像拍摄装置和便携终端装置。
本发明的眼睛图像拍摄装置，其特征在于，具备：能够在使与被拍摄体的眼睛的距离保持固定的状态下切换拍摄被拍摄体的眼睛图像的望远模式和拍摄被拍摄体的脸的广角模式的拍摄部；对用广角模式拍摄的图像进行显示的图像显示部；根据用广角模式拍摄的图像自动地判定被拍摄体的眼睛被引导到指定的位置上的引导检测部；当引导检测部判定为被拍摄体的眼睛已被引导到指定的位置上时，自动地将拍摄部从广角模式切换为望远模式的切换装置。按照这种结构，由于在虹膜认证时不必使眼睛极度地靠近摄像机，所以能够消除眼睛图像获取时的不适感或操作难度并且不易被别人察觉出虹膜认证动作。
此外，本发明的眼睛图像拍摄装置的拍摄部具有望远透镜和广角透镜；切换装置，可以是通过切换广角透镜和望远透镜来切换望远模式和广角模式的透镜切换装置。按照这种结构，由于这时以透镜的切换来进行拍摄部的广角模式和望远模式的切换，所以能够廉价地实现切换装置。
此外，本发明的眼睛图像拍摄装置地拍摄部具有变焦透镜；切换装置，也可以是通过驱动变焦透镜来切换望远模式和广角模式的变焦透镜驱动装置。按照这种结构，由于通过在图像显示部上连续地显示变焦时的图像，使被拍摄体始终能够确认拍摄图像中的眼睛的位置，所以即使位置开始偏移也能够容易地进行修正。
此外，本发明的眼睛图像拍摄装置的拍摄部具有望远摄像机和广角摄像机；切换装置，也可以是通过切换广角摄像机和望远摄像机来切换望远模式和广角模式的摄像机切换装置。按照这种结构，由于不必设置机械性运转部而能够构成拍摄部，所以能够实现可靠性高、耗电也小的眼睛图像拍摄装置。
此外，本发明的便携终端装置，是装载了上述的本发明的眼睛图像拍摄装置的便携终端装置。
附图说明
图1是装载有本发明的实施例1中的眼睛图像拍摄装置和虹膜认证处理部的折叠式便携电话机的打开状态的外观图。
图2是同上的实施例的折叠式便携电话机的1-1剖面图。
图3是同上的实施例的眼睛图像拍摄装置和虹膜认证处理部的方框结构图。
图4是表示同上的实施例的眼睛图像拍摄装置的动作的流程图。
图5是表示同上的实施例的眼睛图像拍摄装置的拍摄部的望远透镜的视场角的图。
图6是表示同上的实施例的眼睛图像拍摄装置的拍摄部的广角透镜的视场角的图。
图7是本发明的实施例2的眼睛图像拍摄装置和虹膜认证处理部的方框结构图。
图8是表示同上的实施例的眼睛图像拍摄装置的动作的流程图。
图9是本发明的实施例3的眼睛图像拍摄装置和虹膜认证处理部的方框结构图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明实施例的眼睛图像拍摄装置(以下简称为眼睛图像拍摄装置)进行说明。
(实施例1)
图1是装载有本发明的实施例1中的眼睛图像拍摄装置和虹膜认证处理部的折叠式便携电话机10的打开状态的外观图。该便携电话机10构成为第1本体10a与第2本体10b折叠自如地连结，在第1本体10a上设置有输入操作按键11或麦克风12。在第2本体10b上设置有使用液晶、有机EL等的图像显示部13。此外，在第2本体10b上还设置有扬声器14、作为发出近红外光的发光元件的2个LED110、以及拍摄部200。
图2是折叠式便携电话机10的1-1剖面图，是表示拍摄部200的主要结构的图。本实施例的拍摄部200具备CCD或CMOS等的拍摄元件210、设置在该拍摄元件210的前面位置上的光学系统220。光学系统220形成通过使用由螺线管231和线圈弹簧232构成的传动机构(actuator)的透镜切换装置230而在箭头B方向上进行滑动的结构。在该光学系统220内并列地设置有视场角狭窄的望远透镜221和视场角宽的广角透镜222，并利用透镜切换装置230进行选择而使望远透镜221和广角透镜222中的任何一方来到拍摄元件210的前面位置上。这样，拍摄部200的光学系统220就能够对望远模式和广角模式进行切换。此外，在光学系统220内，还在望远透镜221上重叠地设置有可见光截止滤光器226，在广角透镜222上重叠地设置有红外光截止滤光器227。这些部件使得在使用望远透镜221时只将红外光取入到拍摄元件210中，而在使用广角透镜222时只将可见光取入到拍摄元件210中。
图3是本发明的实施例1的眼睛图像拍摄装置1和虹膜认证处理部400的方框结构图。眼睛图像拍摄装置1具备拍摄部200、照明部100、图像信号处理部300和图像显示部390。在实施例1中，形成如下结构，即，便携电话机10自身也装载虹膜认证处理部400，从图像信号处理部300接收由拍摄部200所拍摄的眼睛图像数据，并在虹膜认证处理部400中进行虹膜的认证处理。
照明部100具备发出近红外光的LED110和进行LED110的照明控制的照明控制部120，形成朝向眼睛照射适合于取得眼睛图像的光量的结构。
拍摄部200具备上述的光学系统220、拍摄元件210、前处理部250、用于自动地切换透镜和滤光器的透镜切换装置230。来自被拍摄体的脸或眼睛的反射光通过光学系统220的广角透镜222或望远透镜221中的任何一方而入射到拍摄元件210上。输入的入射光在拍摄元件210被光电变换而作为电信号向前处理部250输入。在前处理部250中，从由拍摄元件210输入的电信号中取出图像信号成分，在进行了增益调整等作为图像信号所需要的处理后，向图像信号处理部300输出并且向图像显示部390输出。透镜切换装置230按照来自后述的引导检测部230的信号将光学系统220的透镜切换为广角透镜222或望远透镜221。
图像信号处理部300具备瞳孔检测部310、瞳孔距离判定部320、引导检测部330、以及认证图像取得部340。瞳孔检测部310从由前处理部250输出的用广角透镜222得到的脸图像信号中检测2个瞳孔位置。作为从脸图像信号中检测瞳孔位置的方法，可以使用应用模板匹配的方法或应用圆周积分的方法(特表平8-504979公报)等的现有技术。瞳孔距离判定部320，测定脸图像中的2个瞳孔间的距离，并根据预先登录的被拍摄体的瞳孔间距离算出拍摄距离。引导检测部330判定在显示画面的中心位置上有无瞳孔，当在画面中心位置上在一定的时间(例如，0.5秒左右)稳定地检测出瞳孔时，向透镜切换装置230输出意思为眼睛引导完成的信号。认证图像取得部340取入从前处理部250输出的用望远透镜221得到的眼睛图像信号，并作为认证用的眼睛图像向虹膜认证处理部400输出。
虹膜认证处理部400从由图像信号处理部300输出的认证用的眼睛图像中将虹膜信息当作代码数据提取，并将其与预先登录的登录数据进行比较，从而进行被拍摄体是否是登录者的判断。
下面，对本发明的实施例1中的眼睛图像拍摄装置的动作步骤进行说明。其中，将使用者作为被拍摄体进行说明。图4是表示本发明的实施例1中的眼睛图像拍摄装置的动作的流程图。另外，说明的是在初始状态下光学系统220被设定为广角透镜222的情况。
在进行虹膜认证时，首先，使用者将便携电话机的动作模式设定为认证模式(S1)。然后，透镜保持为广角透镜22状态在图像显示部390上显示用于引导眼睛的标记、例如十字标记(S2)。然后，拍摄部200取入被拍摄体的脸图像(S3)。瞳孔检测部310从被拍摄体的脸图像中检测2个瞳孔位置(S4)，瞳孔距离判定部320将2个瞳孔间距离与预先登录的被拍摄体的瞳孔间距离进行比较(S5)。然后，当瞳孔间距离过窄时，由于拍摄距离过远，所以向图像显示部390输出意思为使摄像机向眼睛靠近的消息，反之，当瞳孔间距离过宽时，则输出意思为使摄像机离眼睛远一点的消息。此外，当在被拍摄体的眼睛指定的位置，即在显示于图像显示部390上的眼睛引导用的十字标记的位置上没有瞳孔时，则输出意思为使眼睛对准十字标记的消息。这些消息也可以使用扬声器作为声音消息输出。当瞳孔间距离过宽或过窄时、或者在眼睛引导用的十字标记的位置上没有瞳孔时，再次进行脸图像的取入(S6)。
在使瞳孔间距离与预先登录的瞳孔间距离相等而且将在十字标记的位置上有瞳孔的脸图像在一定时间(例如，0.5秒左右)内稳定地取入后，引导检测部230向透镜切换装置230输出引导完成的信号(S7)。
接收到引导完成的信号后，透镜切换装置230将光学系统220的透镜从广角透镜222切换为望远透镜221(S8)。然后，拍摄部200取入被拍摄体的眼睛图像(S9)。认证图像取得部340判定所取入的眼睛图像的图像质量，如果是能够进行虹膜认证的图像，则作为认证用的眼睛图像向虹膜认证处理部400输出。在并非如此的情况下，则再次取入眼睛图像(S10)。虹膜认证处理部400从认证用的眼睛图像中提取虹膜的代码数据，并将其与登录数据进行比较而进行被拍摄体的认证(S11)。
图5是表示本发明的实施例1中的眼睛图像拍摄装置的拍摄部的望远透镜221的视场角的图，图6是表示同上的拍摄部的广角透镜222的视场角的图。望远透镜221是在对虹膜认证用的虹膜图像进行拍摄时进行动作的透镜，其焦距被设定为30cm左右。然后，将使用者自身的眼睛的放大图像拍摄成充满整个画面。另一方面，为进行眼睛引导而拍摄脸图像的广角透镜222，在不进行虹膜认证动作时可作为通常的拍摄用摄像机使用。并且，如图6所示，由于广角透镜222取入范围宽阔的图像，所以可以将便携电话机10作为数字摄像机或可视电话机使用。
如上所述，在实施例1中，由于显示使用广角透镜的被拍摄体的脸图像，所以眼睛的引导容易，并且由于自动地进行广角透镜与望远透镜的切换，所以也不必担心摄像机切换时产生晃动。此外，由于能够将虹膜认证时的眼睛与摄像机的距离设置为30cm左右，并且该距离是通常使用便携电话机时的平均距离，所以能够消除眼睛图像取得时的不适感或操作难度，并且不易被别人察觉虹膜认证动作。此外，光学系统由于只是切换2个透镜的结构，所以能够廉价地进行制造。
(实施例2)
图7是本发明的实施例2的眼睛图像拍摄装置2和虹膜认证处理部400的方框结构图。在实施例2中的眼睛图像拍摄装置2之中对于与实施例1同样的构成要素附加与图3相同的标号。眼睛图像拍摄装置2具备拍摄部200、照明部100、图像信号处理部300和图像显示部390。此外，形成为便携电话机10自身也装载虹膜认证处理部400，从图像信号处理部300接收由拍摄部200拍摄的认证用的眼睛图像，而进行虹膜的认证处理的结构也与实施例1同样。
实施例2中的眼睛图像拍摄装置2与实施例1差别大的地方在于设置在拍摄元件210的前面位置上的光学系统270由变焦透镜构成这一点。拍摄部200具备由变焦透镜构成的光学系统270、拍摄元件210、前处理部250、以及变焦透镜驱动装置280。变焦透镜驱动装置280，具有按照来自后述的引导检测部330的信号驱动变焦透镜而自动地将拍摄部200的光学系统270切换为广角模式或望远模式的功能，并且还具有自动聚焦功能。对于变焦透镜的结构和自动聚焦功能可以使用众所周知的技术来实现。
图像信号处理部300，虽然具备瞳孔检测部310、引导检测部330和认证图像取得部340，但由于变焦透镜驱动装置280还具有自动聚焦功能，所以不需要实施例1中所使用的瞳孔距离判定部。
下面，对实施例2中的眼睛图像拍摄装置的动作进行说明。图8是表示本发明的实施例2中的眼睛图像拍摄装置的动作的流程图。在进行虹膜认证时，首先，使用者将便携电话机的动作模式设定为认证模式(S21)。然后，变焦透镜驱动装置280将变焦透镜设定为广角(S22)。然后，图像显示部390显示眼睛引导用的十字标记(S23)。接着，拍摄部200取入被拍摄体的脸图像(S24)。瞳孔检测部310从被拍摄体的脸图像中检测瞳孔位置(S25)。这时，当在显示于图像显示部390上的眼睛引导用的十字标记的位置上没有瞳孔时，则向图像显示部390输出意思为使眼睛对准十字标记的消息。该消息也可以使用扬声器作为声音消息输出。当在眼睛引导用的十字标记的位置上没有瞳孔时，则再次进行脸图像的取入(S26)。当十字标记的位置上有瞳孔的脸图像没有晃动而稳定一定时间(例如，0.5秒左右)被取入后，引导检测部330向变焦透镜驱动装置280输出引导完成的信号(S27)。
接收到引导完成的信号后，变焦透镜驱动装置280将光学系统270的变焦透镜设定为望远并调准焦距(S28)。然后，拍摄部200取入被拍摄体的眼睛图像(S29)。认证图像取得部340判定所取入的眼睛图像的图像质量，如果是能够进行图像认证的图像，则作为认证用的眼睛图像向虹膜认证处理部400输出。在并非如此的情况下，则再次取入眼睛图像(S30)。虹膜认证处理部400从认证用的眼睛图像中提取虹膜的代码数据，并将其与登录数据进行比较而进行被拍摄体的认证(S31)。
如上所述，在实施例2中，由于能够将虹膜认证时的眼睛与摄像机的距离设定为30cm左右，所以能够消除眼睛图像取得时的不适感或操作难度，并且不易被别人察觉虹膜认证动作。除此之外，由于能够自由地设定视场角，所以通过与使用者的熟练程度一致地使眼睛引导时的视场角变窄能够缩短到眼睛图像取入为止的时间。此外，由于通过在图像显示部390上连续地显示变焦时的图像，让使用者始终能够确认拍摄图像中的眼睛的位置，所以即使位置开始偏移也能够容易地进行修正。另外，如实施例2所示，当在拍摄部使用变焦透镜时，能够根据使用者的喜好在一定范围内自由地设定虹膜认证时的眼睛与摄像机的距离。
(实施例3)
图9是本发明的实施例3的眼睛图像拍摄装置3和虹膜认证处理部400的方框结构图。在实施例3的眼睛图像拍摄装置3之中对于与实施例1同样的构成要素附加与图3相同的标号。眼睛图像拍摄装置3具备拍摄部200、照明部100、图像信号处理部300和图像显示部390。此外，形成为便携电话机10自身也装载虹膜认证处理部400，从图像信号处理部300接收认证用的眼睛图像，而进行虹膜的认证处理的结构也与实施例1同样。
实施例3中的眼睛图像拍摄装置3与实施例1差别大的地方在于拍摄部200具备望远摄像机291、广角摄像机292、以及用于切换它们的摄像机切换装置293这一点。并且，摄像机切换装置293通过对广角摄像机291和望远摄像机292进行电切换而切换拍摄部200的望远模式和广角模式。摄像机切换装置293，与实施例1的透镜切换装置230同样，能够按照来自引导检测部330的信号将拍摄部200的摄像机切换成望远摄像机291或广角摄像机292。
关于本发明的实施例3的眼睛图像拍摄装置的动作步骤，由于与实施例1是同样的，所以省略说明。
实施例3中的拍摄部200，由于如上所述电气地且自动地进行摄像机的切换，而不具有机械的可动部分，所以可靠性优异，此外，耗电也小。
按照本发明的眼睛图像拍摄装置和便携终端装置，由于即使在虹膜认证时也能够使眼睛与摄像机的距离保持固定，所以能够消除眼睛图像取得时的不适感或操作难度，并且不易被别人察觉虹膜认证动作。
工业上利用的可能性.
本发明的眼睛图像拍摄装置，由于能够使眼睛与摄像机的距离保持固定地对眼睛图像进行拍摄，因而能够消除眼睛图像取得时的不适感或操作难度并且不易被别人察觉虹膜认证动作，所以作为装载于便携终端装置等的小型设备上的虹膜认证用的眼睛图像拍摄装置，特别是作为能够对脸图像等的广角图像和虹膜图像等窄视角图像双方进行拍摄的便携终端装置等是有用的。