(57)【要約】      （修正有）【課題】光彩認識に係わる発光制御システムにおいて、低い放射強度及び半エネルギーが無駄であるという欠点がある。【解決手段】赤外線放射器１００から放射された光Ｌの一部が、レンズ３１０をまっすぐに通過して平行になり、発光制御システムから外へ放射する。この光は比較的高い光強度を有する比較的広い視野角に加えて、均一な光パターンを有することができる。再利用されている光Ｌ'の状態が考慮された場合、約４８％の光がハウジング２００で処理／制御され、約５２％の光がレンズ３１０で処理／制御される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光空間を有するハウジングと、
中心軸を有し、前記ハウジングの前記受光空間に配置される赤外線放射器と、
前記ハウジングに配置されたレンズ構造体とを備え、
前記ハウジングは、前記受光空間を画定する反射性内面を有し、第１の断面線に沿った前記反射性内面の断面形状が、前記赤外線放射器の前記中心軸に対して非対称である、発光制御システム。
【請求項２】
前記レンズ構造体は、前記赤外線放射器と向かい合うレンズを有し、前記第１の断面線に沿った前記レンズの断面形状が、前記赤外線放射器の前記中心軸に対して非対称である、請求項１に記載の発光制御システム。
【請求項３】
前記レンズの中心点が、前記第１の断面線に沿って前記赤外線放射器の前記中心軸から横方向に、０．１〜０．３ｍｍだけずれている、請求項２に記載の発光制御システム。
【請求項４】
前記レンズの中心点は、前記第１の断面線に沿って前記中心軸から横方向にオフセット距離だけずれており、前記第１の断面線に沿った前記反射性内面の２つの上縁部は、第１の距離だけ離れており、前記オフセット距離を前記第１の距離で除算することで定められる比率は３〜１２％である、請求項２又は３に記載の発光制御システム。
【請求項５】
前記レンズ及び前記反射性内面は、第２の断面線に沿って前記赤外線放射器の前記中心軸に対して対称な形状を有し、前記第２の断面線は前記第１の断面線と直角に交わる、請求項２から４のいずれか一項に記載の発光制御システム。
【請求項６】
前記反射性内面は、前記第１の断面線に沿って第１の上縁部及び第２の上縁部を有し、前記赤外線放射器の上面と、前記赤外線放射器の中心点から前記第１の上縁部及び前記第２の上縁部にそれぞれ延在する２つの延長線とは、第１の夾角及び第２の夾角をそれぞれ形成し、前記第２の夾角は、前記第１の夾角より少なくとも５度大きく、前記第１の夾角は１０〜３５度の範囲であり、前記第２の夾角は２０〜４２度の範囲であり、前記レンズは頂点を有する円錐形状であり、前記レンズの頂角は５０〜１００度の範囲である、請求項２から５のいずれか一項に記載の発光制御システム。
【請求項７】
前記レンズ構造体はさらに、前記赤外線放射器と向かい合う複数の円形リブを有し、前記複数の円形リブは前記レンズを囲み、前記複数の円形リブのそれぞれは２つの湾曲面を有し、前記第１の断面線に沿った前記複数の円形リブの断面形状は、前記赤外線放射器の前記中心軸に対して非対称である、請求項２から６のいずれか一項に記載の発光制御システム。
【請求項８】
前記レンズの中心点は、前記第１の断面線に沿って前記中心軸から横方向にオフセット距離だけずれており、前記レンズ構造体は前記第１の断面線に沿って第１の長さを有し、前記オフセット距離を前記第１の長さで除算することで定められる比率は５〜１２％である、請求項２から７のいずれか一項に記載の発光制御システム。
【請求項９】
前記赤外線放射器の前記中心軸は、前記ハウジングの中心から横方向にずれており、前記レンズの中心点は、前記第１の断面線に沿って前記赤外線放射器の前記中心軸及び前記ハウジングの前記中心から、横方向にオフセット距離だけずれており、前記レンズ構造体は前記第１の断面線に沿って第１の長さを有し、前記オフセット距離を前記第１の長さで除算することで定められる比率は１１〜１８％である、請求項２から８のいずれか一項に記載の発光制御システム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の発光制御システムを備える、画像認識カメラ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像認識カメラを備える、移動端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、虹彩認識に係わる発光制御システムに関し、より詳細には軸外設計の虹彩認識に係わる発光制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器の技術の発展に伴い、携帯機器に搭載されるそのようなアプリケーションを実現するためのコンポーネントと共に、携帯機器の大きさや厚さの縮小、画像取得性能の向上、虹彩認識などの追加の機能要件がますます増加している。例えば、米国特許第９４１８３０６号では、虹彩認識装置を有する携帯機器が開示されており、これには、光信号を虹彩に送信するように構成された光源ユニットと、虹彩画像の反射光信号を虹彩から受信し、虹彩画像のノイズに対応する、反射光信号のオフセットを、異なる位相を有する複数の参照信号を用いて取り除くように構成された光源受信機とが含まれる。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、発光制御システムを対象とする。本開示の実施形態によれば、本開示により提供される非対称構造設計のハウジング及び／又はレンズを用い、約８度の傾斜ビーム角で約１３度という比較的狭い半角（視野角）が実現され得、高い光利用を伴う比較的高い放射強度を得ることができ、低い放射強度及び半エネルギーが無駄であるという欠点が防止され得る。
【０００４】
本開示の一実施形態によれば、発光制御システムが提供される。発光制御システムは、ハウジングと、赤外線放射器と、レンズ構造体とを含む。ハウジングは、受光空間を有する。赤外線放射器は中心軸を有し、ハウジングの受光空間に配置される。レンズ構造体はハウジングに配置される。ハウジングは反射性内面を有し、反射性内面の第１の断面線に沿った断面形状は、赤外線放射器の中心軸に対して非対称である。
【０００５】
本開示の別の実施形態によれば、前述の発光制御システムを含む画像認識カメラが提供される。
【０００６】
本開示のさらなる実施形態によれば、前述の画像認識カメラを含む移動端末が提供される。
【０００７】
本開示は、好適であるが非限定的な実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。以下の説明は、添付図面を参照して行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態による発光制御システムの上面図を示す。
【０００９】
【図１Ａ】図１の第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った断面図を示す。
【００１０】
【図１Ｂ】図１の第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿った断面図を示す。
【００１１】
【図１Ｃ】別の視点から見た、本開示の一実施形態による発光制御システムの３次元分解図を示す。
【図１Ｄ】別の視点から見た、本開示の一実施形態による発光制御システムの３次元分解図を示す。
【００１２】
【図２Ａ】本開示の一実施形態によるハウジングの図を示す。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態によるハウジングの３次元図を示す。
【００１３】
【図３Ａ】本開示の一実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【図３Ｂ】本開示の一実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【図３Ｃ】本開示の一実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【００１４】
【図４】第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った、本開示の一実施形態による発光制御システムの光路の概略図を示す。
【００１５】
【図５Ａ】第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った、本開示の一実施形態による発光制御システムの光路に概略図を示す。
【図５Ｂ】第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿った、本開示の一実施形態による発光制御システムの光路に概略図を示す。
【００１６】
【図６Ａ】第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った、本開示の別の実施形態による発光制御システムの放射光の光路及び傾斜ビーム角に関する概略図を示す。
【図６Ｂ】第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿った、本開示の別の実施形態による発光制御システムの放射光の光路及び傾斜ビーム角に関する概略図を示す。
【００１７】
【図７】本開示の一実施形態による発光制御システムを適用する傾斜ビーム角及び視野角（半角）に、光パターン傾斜型赤外線放射器を用いる軸外設計を示す。
【００１８】
【図８Ａ】光パターンの比較を示す。
【００１９】
【図８Ｂ】本開示の実施形態による光パターンの拡大概略図を示す。
【００２０】
【図９Ａ】本開示の追加の実施形態による発光制御システムの概略図を示す。
【００２１】
【図９Ｂ】下から上への視点で見たときの、本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の上面図を示す。
【００２２】
【図９Ｃ】本開示の追加の実施形態による発光制御システムの分解図を示す。
【００２３】
【図９Ｄ】図９Ｂの断面線９Ｄ−９Ｄ'に沿った断面図を示す。
【００２４】
【図１０Ａ】本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【図１０Ｂ】本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【図１０Ｃ】本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【００２５】
【図１１】第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿った、本開示の追加の実施形態による発光制御システムの光路の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本開示の実施形態によれば、発光制御システムが提供される。実施形態は、添付図面を参照して詳細に説明される。実施形態の詳細は例示のみを目的とし、本開示の保護範囲を限定する目的はない。さらに、実施形態の同一又は類似の要素は、同じ参照数字で示される。また、説明図は必ずしも縮尺通りに描かれていない場合があり、明確に例示されていない本開示の他の実施形態があってよいことを指摘しておくことも重要である。したがって、本明細書及び図面は、限定的ではなく例示的であるとみなされることになる。図面は、実施形態を明確に説明する目的で簡略化されており、構造体の詳細は例示のみを目的にしており、本開示の保護範囲を限定する目的はないことに留意されたい。当業者であれば、本開示の実施形態による構造体を修正又は変更することができる。
【００２７】
赤外線が光源として用いられることが好ましく、したがって以下の理由により、赤外線画像が虹彩認識の特徴抽出及び適合に用いられる。最初に、ＣＭＯＳ感度の観点から、少なくとも約８１０ｎｍ又は８１０ｎｍより長い波長の赤外光が、比較的高い感度でＣＭＯＳセンサに提供され、７８０ｎｍより長い波長の赤外光は人の眼には見えない。その結果、目をそむける、瞳孔の大きさを変える、目を動かすなどの可視光に対する人の眼の回避反応を防止することができる。さらに、世界中の目の色の中では、メラニン色素の配分が支配的であり、赤外線画像を用いる虹彩認識は、黒／茶色の目に最も効果を発揮し、青／緑色の目にもうまく効果を発揮する。虹彩認識技術の中では、光パターン傾斜型赤外線放射器を用いる軸外設計が好ましい。
【００２８】
赤外線を光源に用いる光学画像認識の処理は、以下の段階を含み得る。最初に、赤外線放射器が光源に用いられ、赤外光を人の顔に照射し、次にカメラ（赤外線カメラ）が人の顔の赤外線写真を撮る。次に赤外線写真がプロセッサなどによって受け取られ、撮られた赤外線写真の特徴データが抽出され（特徴抽出）、画像モデルデータベースに格納された赤外線画像の特徴データと比較される。具体的には、撮られた赤外線写真と格納された赤外線画像の虹彩パターンが比較される。次に、その比較の後に、特徴データ適合の比較結果に従って決定が行われる。２つの結論があり得る。一方は「適合した（細部まで同一）」であり、他方は「適合しなかった（画像スコアが低い）」である。「適合した」場合では、認識に合格し、次に装置（携帯電話など）がオンになる。「適合しなかった」場合では、認識に失敗したので、装置はオンにならない。
【００２９】
図１は、本開示の一実施形態による発光制御システムの上面図を示す、図１Ａは、図１の第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った断面図を示す。図１Ｂは、図１の第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿った断面図を示す。図１Ｃ及び図１Ｄは、別の視点から見たときの本開示の一実施形態による発光制御システムの３次元分解図を示す。図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の一実施形態によるハウジングの３次元図を示す。図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の一実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。本開示において、発光制御システムは虹彩認識に関し、特に軸外設計の虹彩認識に関する。
【００３０】
本開示の一実施形態による発光制御システムが、非対称構造設計のハウジングを含み得る。図１及び図１Ａ〜図１Ｄに示されるように、発光制御システム１０は、中心軸Ａ１を有する赤外線放射器１００と、ハウジング２００と、レンズ構造体３００とを含む。ハウジング２００は、受光空間４００を画定する反射性内面２００ｓを有し、レンズ構造体３００はハウジング２００に配置される。図１Ａに示されるように、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った反射性内面２００ｓの断面形状は、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１に対して非対称であり、赤外線放射器１００は受光空間４００に配置される。代替的に、本開示の一実施形態による発光制御システムは、非対称構造設計のレンズを含んでもよい。図１Ａ〜図１Ｄに示されるように、レンズ構造体３００は、赤外線放射器１００と向かい合うレンズ３１０を含み、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿ったレンズ３１０の断面形状は、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１に対して非対称である。さらに、本開示の一実施形態による発光制御システムは、非対称構造設計のハウジング及び非対称構造設計のレンズの両方を含んでよい。
【００３１】
実施形態において、図１Ｂに示されるように、レンズ３１０及びハウジング２００の反射性内面２００ｓは、第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿った赤外線放射器１００の中心軸Ａ１に対して対称な形状を有する。図１に示されるように、第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'と直角に交わる。
【００３２】
本開示の実施形態によれば、断面図に沿って非対称な構造体を有する発光制御システムの設計は、赤外線放射器から放射される赤外光の処理に重要な役割を果たす。図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、レンズ構造体３００から放射された光Ｌは、レンズ３１０及び／又はハウジング２００の非対称構造設計に従って誘導及び／又は傾斜させられ得る。以下に、詳細な説明が論じられることになる。
【００３３】
実施形態において、図１Ａ〜図１Ｄ並びに図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、ハウジング２００の受光空間４００は、反射性内面２００ｓに囲まれ、レンズ構造体３００に面する上側開口部と、赤外線放射器１００が位置する下側開口部とを有し得る。
【００３４】
実施形態において、図１Ａ〜図１Ｄ及び図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、レンズ構造体３００は、レンズ本体３２０に形成されたレンズ３１０を有するレンズ本体３２０を含んでよく、レンズ３１０は非球面の表面を有してよい。レンズ本体３２０は、ハウジング２００に取り付けられる延長端部を有し、レンズ本体３２０及びレンズ３１０は同じ材料、好ましくは透過性材料で形成され、レンズ３１０は受光空間４００の内側に位置している。図１Ａに示されるように、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿って赤外線放射器１００の中心軸Ａ１から横方向にずれている。
【００３５】
図４は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った、本開示の一実施形態による発光制御システムの光路の概略図を示す。図４に示されるように、ハウジング２００の反射性内面２００ｓのより傾斜した面では、光Ｌ'（例えば赤外光）が再利用され得る（これは、レンズ３１０及びレンズ本体３２０が透過性材料で形成されている場合にのみ発生する）。
【００３６】
本開示の設計を用いると、図１Ａ及び図１Ｂ並びに図４を参照したときに、赤外線放射器１００から放射された光Ｌの一部が、受光空間４００内の空気、次にレンズ３１０をまっすぐに通過して平行になり、赤外線放射器１００から放射された光Ｌ'の一部が、空気を通過し、ハウジング２００の反射性内面２００ｓで反射され、次に発光制御システムから外へ放射する。換言すれば、赤外線放射器１００から放射された光は、２つのグループに分割され、異なるように処理される。そのため、発光制御システムから外へ放射された光は、２つのグループに分割され、２つの異なる方法で処理された後に、比較的高い光強度を有する比較的広い視野角に加えて、均一な光パターンを有することができる。例えば、図４を参照すると、再利用されている光Ｌ'の状態が考慮された場合、約４８％の光がハウジング２００で処理／制御され、約５２％の光がレンズ３１０で処理／制御される。代替的に、光が再利用されないと仮定した場合、約４１％の光がハウジング２００で処理／制御され、約５９％の光がレンズ３１０で処理／制御される。
【００３７】
いくつかの実施形態において、図４に示されるように、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿って赤外線放射器１００の中心軸Ａ１（例えば、赤外線放射器１００の光軸）から横方向に０．１〜０．３ｍｍなど距離ｄ１だけずれている。
【００３８】
いくつかの実施形態において、図４に示されるように、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿って中心軸Ａ１から横方向にオフセット距離ｄ１だけずれている。第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿った、ハウジング２００の反射性内面２００ｓの２つの上縁部２００ａ及び２００ｂは、第１の距離ｄ２だけ離れており、オフセット距離ｄ１を第１の距離ｄ２で除算することで定められる比率（ｄ１／ｄ２）は約３〜１２％である。
【００３９】
いくつかの実施形態において、図１Ａ〜図１Ｄ及び図４に示されるように、レンズ３１０は、中心点Ｃ１である頂点を有する円錐形状であってよい。レンズ３１０の中心点Ｃ１（すなわち頂点）は、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿って中心軸Ａ１からより傾斜した面に向かって横方向に、０．１〜０．３ｍｍのオフセット距離ｄ１だけずれてよく、オフセット距離ｄ１を中心軸Ａ１から上縁部２００ａまでの距離ｄ３で除算することで定められるオフセット比率（ｄ１／ｄ３）は約６〜２１％であり、オフセット距離ｄ１を中心軸Ａ１から上縁部２００ｂまでの距離ｄ４で除算することで定められるオフセット比率（ｄ１／ｄ４）は約８〜２７％であり、構造体全体に対するオフセット比率（ｄ１／ｄ２）は約３〜１２％である。
【００４０】
１つの実施形態において、距離ｄ３は約１．４５ｍｍであり、距離ｄ４は約１．１４ｍｍであり、したがって本実施形態では、傾斜が小さい片面に対するオフセット比率は０．１／１．１４＝８．７７％であり、傾斜が大きい片面に対するオフセット比率は０．１／１．４５＝６．８９％であり、構造体全体に対するオフセット比率は０．１／（１．１４＋１．４５）＝３．８６％である。別の実施形態において、オフセット距離ｄ１は約０．２ｍｍであり、傾斜が小さい片面に対するオフセット比率は０．２／１．１４＝１７．５％であり、傾斜が大きい片面に対するオフセット比率は０．２／１．４５＝１３．７％であり、構造体全体に対するオフセット比率は０．２／（１．１４＋１．４５）＝７．７％である。追加の実施形態において、オフセット距離ｄ１は約０．３ｍｍであり、傾斜が小さい片面に対するオフセット比率は０．３／１．１４＝２６．３％であり、傾斜が大きい片面に対するオフセット比率は０．３／１．４５＝２０．６％であり、構造体全体に対するオフセット比率は０．３／（１．１４＋１．４５）＝１１．５％である。上記比率は単なる例示に過ぎず、本開示はこれに限定されないことに留意されたい。
【００４１】
図５Ａ及び図５Ｂは、第１の断面線１Ａ−１Ａ'及び第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'にそれぞれ沿った、本開示の一実施形態による発光制御システムの光路の概略図を示す。図５Ａ及び図５Ｂでは、赤外線放射器１００から放射された光が、ハウジング２００及び／又はレンズ３１０によってどのように個別に処理／制御され得るかを示している。
【００４２】
図５Ａに示されるように、ハウジング２００の反射性内面２００ｓは、第１の断面線１Ａ−１Ａ'に沿って第１の上縁部２００ａ及び第２の上縁部２００ｂを有し、赤外線放射器１００の上面１００ａと、赤外線放射器１００の中心点１００ｃから第１の上縁部２００ａ及び第２の上縁部２００ｂにそれぞれ延在する２つの延長線Ｅ１及びＥ２とが、第１の夾角θ１及び第２の夾角θ２をそれぞれ形成し、第２の夾角θ２は、第１の夾角θ１より少なくとも５度だけ大きい。
【００４３】
実施形態において、第１の夾角θ１は１０〜３５度の範囲にあってよく、第２の夾角θ２は２０〜４２度の範囲にあってよい。
【００４４】
実施形態において、図５Ａに示されるように、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１から第１の上縁部２００ａに向かって横方向にずれている。
【００４５】
実施形態において、図５Ａに示されるように、レンズ３１０は頂点（すなわち中心点Ｃ１）を有する円錐形状であり、レンズ３１０の頂角θ３は５０〜１００度の範囲にあってよい。
【００４６】
図５Ａに示されるように、ハウジング２００及びレンズ３１０は光を個別に制御する。ハウジング２００は、第１の夾角θ１及び第２の夾角θ２を調整することで、光Ｌを平行になるように制御する。レンズ３１０は、頂角θ３を調整することで光Ｌを平行になる（且つ傾斜する）ように制御する。第１の夾角θ１及び第２の夾角θ２の頂点は同じ点であり、赤外線放射器１００の上面１００ａにある中心点１００ｃに位置している。頂角θ３の頂点は、円錐形状のレンズ３１０の突き出た頂点（すなわち中心点Ｃ１）である。
【００４７】
図５Ｂに示されるように、対称断面図において、ハウジング２００の反射性内面２００ｓは、第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'に沿って２つの上縁部２００ｃ及び２００ｄを有し、赤外線放射器１００の上面１００ａと、赤外線放射器１００の中心点１００ｃから２つの上縁部２００ｃ及び２００ｄにそれぞれ延在する２つの延長線Ｅ３及びＥ４とが、２つの夾角θ４及びθ５をそれぞれ形成する。レンズ３１０の頂角θ３は約５０〜１００度の範囲にあり、２つの夾角θ４及びθ５はほぼ同じであり、２つの夾角θ４及びθ５は約１０〜４０度の範囲にある。
【００４８】
１つの実施形態において、対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、夾角θ４及びθ５は両方とも３７度であり、非対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、第１の夾角θ１は４１度であり、第２の夾角θ２は３４度である。別の実施形態において、対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、夾角θ４及びθ５は両方とも３３度であり、非対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、第１の夾角θ１は３６度であり、第２の夾角θ２は３１度である。さらなる実施形態において、対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、夾角θ４及びθ５は両方とも３５度であり、非対称断面図では、頂角θ３は１００度であり、第１の夾角θ１は３８度であり、第２の夾角θ２は３０度である。上記角度は単なる例示に過ぎず、本開示はこれに限定されないことに留意されたい。
【００４９】
図６Ａ及び図６Ｂは、第１の断面線１Ａ−１Ａ'及び第２の断面線１Ｂ−１Ｂ'にそれぞれ沿った、本開示の別の実施形態による発光制御システムの放射光の光路及び傾斜ビーム角の概略図を示す。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、面Ｉ１は、人の顔が照射される面を指す。
【００５０】
図６Ｂにおいて、２つの湾曲面Ｓ１はレンズ３１０の断面であり、赤外線放射器１００の光軸Ｖ１（すなわち中心軸Ａ１）に対して対称であり、２つの湾曲面ＲＳ１は反射性内面２００ｓの断面であり、光軸Ｖ１に対して対称である。
【００５１】
図６Ｂに示されるように、赤外光Ｌ１は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面Ｓ１で屈折し、次に位置Ｐ２から位置Ｐ３までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光Ｌ１は、好ましくは光放射面に対して鉛直であり、これにより、０度の放射角を有すると定められ、いくつかの実施形態において、放射された赤外光Ｌ１の放射角は０〜５度であってよい。
【００５２】
図６Ｂに示されるように、赤外光Ｌ２は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面ＲＳ１で屈折し、次に位置Ｐ３から位置Ｐ４までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光Ｌ２は、好ましくは光放射面に対して鉛直であり、これにより、０度の放射角を有すると定められ、いくつかの実施形態において、放射された赤外光Ｌ２の放射角は０〜３度であってよい。
【００５３】
図６Ａにおいて、２つの湾曲面ＡＳ１及びＡＳ２はレンズ３１０の断面であり、光軸Ｖ１に対して非対称であり、２つの湾曲面ＡＲＳ１及びＡＲＳ２は反射性内面２００ｓの断面であり、光軸Ｖ１に対して非対称である。光放射面に対して鉛直の放射方向を有する放射光が、０度の放射角を有すると定められる。
【００５４】
図６Ａに示されるように、赤外光ＡＬ１は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面ＡＳ１で屈折し、次に、位置ＡＰ５から位置ＡＰ１までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光ＡＬ１の放射角は０〜１２度である。いくつかの実施形態において、放射された赤外光ＡＬ１は８度の放射角で最大エネルギーを有する。すなわち、位置ＡＰ５から位置ＡＰ１までの範囲により定められる領域で放射された赤外光ＡＬ１の大部分が、８度だけ傾斜している。
【００５５】
図６Ａに示されるように、赤外光ＡＬ３は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面ＡＲＳ１で屈折し、次に、位置ＡＰ１から位置ＡＰ３までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光ＡＬ３の放射角は５〜１２度である。いくつかの実施形態において、放射された赤外光ＡＬ３は８度の放射角で最大エネルギーを有する。すなわち、位置ＡＰ１から位置ＡＰ３までの範囲により定められる領域で放射された赤外光ＡＬ３の大部分が、８度だけ傾斜している。
【００５６】
図６Ａに示されるように、赤外光ＡＬ２は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面ＡＳ２で屈折し、次に、位置ＡＰ５から位置ＡＰ２までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光ＡＬ２の放射角は０〜１２度である。いくつかの実施形態において、放射された赤外光ＡＬ２は８度の放射角で最大エネルギーを有する。すなわち、位置ＡＰ５から位置ＡＰ２までの範囲により定められる領域で放射された赤外光ＡＬ２の大部分が、８度だけ傾斜している。
【００５７】
図６Ａに示されるように、赤外光ＡＬ４は位置Ｐ１で赤外線放射器１００により放射され、通過し、湾曲面ＡＲＳ２で屈折し、次に、位置ＡＰ２から位置ＡＰ４までの範囲により定められる領域で構造体から外へ放射される。放射された赤外光ＡＬ４の放射角は５〜１２度である。いくつかの実施形態において、放射された赤外光ＡＬ４は８度の放射角で最大エネルギーを有する。すなわち、位置ＡＰ２から位置ＡＰ４までの範囲により定められる領域で放射された赤外光ＡＬ４の大部分が、８度だけ傾斜している。
【００５８】
図７は、本開示の一実施形態による発光制御システムを適用する傾斜ビーム角及び視野角（半角）に、光パターン傾斜型赤外線放射器を用いる軸外設計を示す。図７に示されるように、実施形態において、瞳孔間距離ｄ５は例えば７ｃｍでよく、赤外線放射器１００と、装置（例えば、携帯電話）の中心に位置する赤外線カメラ２０との間の距離ｄ６は、例えば３．９２ｃｍであってよい。本開示の発光制御システムを適用することで、光パターン傾斜型赤外線放射器を用いる軸外設計が実現され得、わずか約±１５度、好ましくは約±１３度の視野角で、両眼への照射が可能となる。そのような方法で、高い光利用を伴う比較的高い放射強度（ｍＷ／ｓｒ）を得ることができ、低い放射強度及び半エネルギーが無駄であるという欠点が防止され得る。
【００５９】
さらに、以下の表１は、米国人の５歳と９５歳の男性及び女性の瞳孔間距離と、様々な条件下での視野角とについての情報を示す。「Ｄ」は、前面パネル３０（ここに、赤外線カメラ２０及び赤外線放射器１００が位置する）と両眼４１及び４２との間の距離を指す。θＲは右目４２から始まる半角であり、θＬは左目４１から始まる半角であり、θＣは右目４２と左目４１との間の中心から始まる半角である。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
図７に示されるように、いくつかの実施形態において、約８度の傾斜ビーム角と約１３度の視野角（半角）により、より柔軟なモジュール設計に向けたより優れた解決策が提供され得る（赤外線放射器１００と赤外線カメラ２０との間の距離ｄ６は、１．７５〜４．１７ｃｍの範囲である）。以下に説明される本開示によって提供される設計で、約８度の傾斜ビーム角及び約１３度の視野角（半角）という上記条件を満たすことができる。
【００６２】
さらに、本開示によって提供される設計で、比較的高い光強度を有する均一な光パターンを実現することができる。図８Ａは光パターンの比較を示し、図８Ｂは本開示の実施形態による光パターンの拡大概略図を示す。
【００６３】
図８Ａでは、ｘ軸が「視野角」を表し、０度が光パターンの中心位置に対応することを示している。従来の光パターンＰ２０は、０度の視野角に対応する非常に高い光強度を有するピークを示すが、非常に狭い範囲の視野角だけしか、高強度の光が含まれていない。それに対して、本開示によって提供される設計により、光パターンＰ１０は、比較的広い範囲の視野角（従来の光パターンの視野角範囲の少なくとも約３倍）の中に均一な光強度分布を有し、比較的高い光強度が比較的広い範囲の視野角内で保持され得る。例えば、図８Ｂに示されるように、面Ｓ１０は人の顔が照射される面を指し、面Ｓ２０は光放射面、例えば赤外線放射器１００の表面を指す。図８Ｂに示されるように、面Ｓ１０と面Ｓ２０との間の距離が約２００〜４００ｍｍである場合、この距離はほぼ人の腕の長さであるが、照射された光パターンのエネルギー分布は、８０％の光強度において約２０〜３０ｍｍの幅を有する。換言すれば、約２０〜３０ｍｍの範囲があり、これは、約８０％までの光強度で人の顔の両眼をほぼカバーする範囲である。
【００６４】
図９Ａは、本開示の追加の実施形態による発光制御システムの概略図を示す。図９Ｂは、下から上への視点から見たときの、本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の上面図を示す。図９Ｃは、本開示の追加の実施形態による発光制御システムの分解図を示す。図９Ｄは、図９Ｂの断面線９Ｄ−９Ｄ'に沿った断面図を示す。図１０Ａ〜図１０Ｃは、本開示の追加の実施形態によるレンズ構造体の３次元図を示す。
【００６５】
図９Ａ〜図９Ｄに示されるように、発光制御システム６０は、ハウジング５００と、赤外線放射器１００と、レンズ構造体３００とを含む。ハウジング５００は受光空間６００を有し、赤外線放射器１００は中心軸Ａ１を有し、ハウジング５００の受光空間６００に配置される。レンズ構造体３００はハウジング５００に配置される。レンズ構造体３００は、赤外線放射器１００と向かい合うレンズ３１０を含む。図９Ｂに示される断面線９Ｄ−９Ｄ'と平行な第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿ったレンズ３１０の断面形状は、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１に対して非対称である。
【００６６】
図９Ａ、図１０Ａ、及び図１０Ｃに示されるように、レンズ３１０の中心点Ｃ１が、第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿って中心軸Ａ１から横方向にずれている。
【００６７】
図９Ｂ〜図９Ｄに示されるように、レンズ構造体３００はさらに、赤外線放射器１００と向かい合う複数の円形リブ３３０を含んでよく、複数の円形リブ３３０はレンズ３１０を囲み、複数の円形リブ３３０のそれぞれは、２つの湾曲面を有する。
【００６８】
本開示のいくつかの実施形態によれば、本実施形態のレンズ３１０は、前述の実施形態で開示されたレンズ３１０と同じ非対称構造設計を有してよい。実施形態において、円形リブ３３０の数は、３〜１０個の範囲にあってよい。
【００６９】
図９Ｄに示されるように、断面線９Ｄ−９Ｄ'に沿った円形リブ３３０の断面形状は、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１に対して非対称である。
【００７０】
いくつかの実施形態において、ハウジング５００は、例えば、プラスチックリードチップキャリア（ＰＬＣＣ）、エポキシ成形コンパウンド（ＥＭＣ）などの樹脂材料、又はシリコン成形コンパウンド（ＳＭＣ）のような他の熱硬化性材料で作られてよく、必ずしも反射面を有してはいない。これにより、製造工程が簡略化され、コストが削減される。放射された赤外光は約８度の傾斜ビーム角を有し得るが、それでも、レンズ３１０、レンズ本体３２０、及び複数の円形リブ３３０を有するレンズ構造体３００の非対称設計により、比較的高い光強度を有する比較的広い視野角範囲の中で均一な光パターンを実現している。
【００７１】
他のいくつかの実施形態において、ハウジング５００の受光空間６００の内面が反射性であってもよい。
【００７２】
図１１は、第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿った、本開示の追加の実施形態による発光制御システムの光路の概略図を示す。
【００７３】
図１１に示されるように、１つの実施形態において、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１はハウジング５００の中央に位置しており、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿って中心軸Ａ１（すなわち、ハウジング５００の中央）から横方向にオフセット距離ｄ７だけずれている。レンズ構造体３００は第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿って第１の長さｄ８を有し、オフセット距離ｄ７を第１の長さｄ８で除算することで定められる比率は約５〜１２％である。
【００７４】
図１１に示されるように、代替の実施形態において、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１はさらに、ハウジング５００の中央から横方向にずれており、レンズ３１０の中心点Ｃ１は、第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿って中心軸Ａ１及びハウジング５００の中央から横方向に、オフセット距離ｄ９だけずれている。オフセット距離ｄ９は、ハウジング中央からずれたレンズ３１０の中心点Ｃ１の合計距離である。レンズ構造体３００は、第１の断面線９Ａ−９Ａ'に沿って第１の長さｄ８を有し、オフセット距離ｄ９を第１の長さｄ８で除算することで定められる比率は約１１〜１８％である。
【００７５】
図１１に示されるように、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１がハウジング５００の中央に位置する場合、構造体全体に対するオフセット比率は５〜１２％であってよい。例えば、１つの実施形態において、図１１に示されるように、第１の長さｄ８が３．５ｃｍであり、オフセット距離ｄ７が０．３ｃｍである場合、構造体全体に対するオフセット比率は好ましくは、０．３／３．５＝８．５％である。別の実施形態において、オフセット距離ｄ７が２ｃｍである場合、構造体全体に対するオフセット比率は０．２／３．５＝５．７％であり、追加の実施形態において、オフセット距離ｄ７が４ｃｍである場合、構造体全体に対するオフセット比率は好ましくは、０．４／３．５＝１１．４％である。
【００７６】
図１１に示されるように、他のいくつかの実施形態において、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１がさらにハウジング５００の中央から約０．１〜０．３ｍｍずれている場合、構造体全体に対するオフセット比率は１１〜１８％になり得る。例えば、１つの実施形態において、図１１に示されるように、中心点Ｃ１が中心軸Ａ１から０．３ｃｍだけずれていると仮定すると、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１がさらにハウジング５００の中央から約０．２ｍｍだけずれている場合、構造体全体に対するオフセット比率は好ましくは、（０．３＋０．２）／３．５＝１４．２８％である。別の実施形態において、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１がさらにハウジング５００の中央から約０．１ｍｍだけずれている場合、構造体全体に対するオフセット比率は、（０．３＋０．１）／３．５＝１１．４％であり、追加の実施形態において、赤外線放射器１００の中心軸Ａ１がさらにハウジング５００の中央から約０．３ｍｍだけずれている場合、構造体全体に対するオフセット比率は好ましくは、（０．３＋０．３）／３．５＝１７．１％である。上記比率は単なる例示に過ぎず、本開示はこれに限定されないことに留意されたい。
【００７７】
本開示のいくつかの実施形態において、画像認識カメラが提供される。画像認識カメラは、前述の発光制御システムを含む。
【００７８】
本開示のいくつかの実施形態において、移動端末が提供される。移動端末は、前述の画像認識カメラを含む。
【００７９】
本開示が、例として、また好ましい実施形態の観点から説明されてきたが、本開示がこれに限定されないことを理解されたい。これに対し、様々な変更並びに類似の構成及び手順を含むことが意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変更並びに類似の構成及び手順を包含するように、最も広い解釈を与えられるべきである。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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