(57)【要約】バイオメトリック測定システムは、プラテンと、光源と、光検出器と、コントローラとを有している。コントローラは、光源および光検出器とインターフェースする。コントローラは、個人の目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、単一の照明セッションの間に、異なる光学的条件のもとで、目的の皮膚部位を照明させるための命令を有している。コントローラはまた、個人の目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、多数の異なる光学的条件に対して、目的の皮膚部位から散乱された後に、光検出器によって受信された光から、目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための命令をも有している。
2008539529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
個人による目的の皮膚部位の配置のために適合されたプラテンであって、該本体内に統合されている、プラテンと、
光源と、
画像化システムと、
該光源および該画像化システムとインターフェースするコントローラと
を備えており、該コントローラは、
単一の照明セッションの間に、複数の異なる光学的条件のもとで、該目的の皮膚部位を照明させるための命令と、
該複数の異なる光学的条件の各々に対し、該目的の皮膚部位から散乱された後に、該画像化システムによって受信された光から、該目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための命令と、
該画像化システムを用いて非バイオメトリック機能を実行させるための命令と
を含んでいる、携帯型電子デバイス。
【請求項２】
前記光源は、白色光源を含んでいる、請求項１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項３】
前記目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための前記命令は、該皮膚部位が前記プラテン上を移動したときに、該皮膚部位の異なる部分の複数の画像を導出させるための命令を含んでいる、請求項１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項４】
前記多スペクトル画像を導出させるための前記命令は、前記皮膚部位の異なる部分の複数の画像の合成を生成させるための命令をさらに含んでいる、請求項３に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項５】
前記プラテンは、ローラーを含んでおり、該ローラーを用いることにより、前記画像化システムに対して、前記皮膚部位の一部分が移動させられる、請求項３に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項６】
前記プラテンは、光学的に透明である、請求項５に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項７】
前記光源は、第１の光源を含んでおり、該第１の光源は、全反射条件のもとで前記プラテンを照明するように配置されている、請求項１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項８】
前記目的の皮膚部位を照明させるための前記命令は、該皮膚部位が間接的に照明されるように、前記第１の光源を用いて前記プラテンを照明させるための命令を含んでいる、請求項７に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項９】
前記光源は、前記皮膚部位を直接的に照明するように配置された第２の光源をさらに含んでおり、
前記目的の皮膚部位を照明させるための前記命令は、該第２の光源を用いて該皮膚部位を直接的に照明させるための命令をさらに含んでいる、
請求項８に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項１０】
前記光源から前記プラテンへと光を誘導するために適合されたライトパイプをさらに含んでいる、請求項７に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項１１】
前記画像化システムは、複数のサブ画像を提供するように構成されたカラーイメージャを含んでおり、各サブ画像は、異なる照明波長または照明波長の範囲に対応しており、
前記多スペクトル画像は、該複数のサブ画像を含んでいる、
請求項１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項１２】
前記光源は、異なる波長の複数の光源を含んでいる、請求項１１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項１３】
前記非バイオメトリック機能を実行させるための前記命令は、前記光源および前記画像化システムの両方を用いて、該非バイオメトリック機能を実行させるための命令を含んでいる、請求項１に記載の携帯型電子デバイス。
【請求項１４】
プラテンと、
光源と、
光検出器と、
該光源および該光検出器とインターフェースするコントローラと
を備えており、該コントローラは、
個人の目的の皮膚部位が該プラテン上を移動するときに、単一の照明セッションの間に、複数の異なる光学的条件のもとで、該目的の皮膚部位を照明させるための命令と、
該目的の皮膚部位が該プラテン上を移動するときに、該複数の異なる光学的条件の各々に対し、該目的の皮膚部位から散乱された後に、該光検出器によって受信された光から、該目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための命令と
を含んでいる、バイオメトリック測定システム。
【請求項１５】
前記目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための前記命令は、該目的の皮膚部位が前記プラテン上を移動するときに、該目的の皮膚部位の異なる部分に対して導出される複数の画像の合成を生成させるための命令を含んでいる、請求項１４に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項１６】
前記プラテンは、ローラーを含んでおり、該ローラーを用いることにより、前記光検出器に対して、前記皮膚部位の一部分が移動させられる、請求項１４に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項１７】
前記プラテンは、光学的に透明である、請求項１６に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項１８】
前記光源は、第１の光源を含んでおり、該第１の光源は、全反射条件のもとで前記プラテンを照明するように配置されており、
前記目的の皮膚部位を照明させるための前記命令は、該皮膚部位が間接的に照明されるように、該第１の光源を用いて該プラテンを照明させるための命令を含んでいる、
請求項１４に記載のバイオメトリックシステム。
【請求項１９】
前記光源は、第２の光源をさらに含んでおり、該第２の光源は、前記皮膚部位を直接的に照明するように配置されており、
該目的の皮膚部位を照明させるための前記命令は、該第２の光源を用いて該皮膚部位を直接的に照明させるための命令をさらに含んでいる、
請求項１８に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項２０】
前記光検出器は、複数のサブ画像を提供するように構成されたカラーイメージャを含んでおり、各サブ画像は、異なる照明波長または照明波長の範囲に対応しており、
前記多スペクトル画像は、該複数のサブ画像を含んでいる、
請求項１４に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項２１】
前記光源は、異なる波長の複数の光源を含んでいる、請求項２０に記載のバイオメトリック測定システム。
【請求項２２】
個人に対してバイオメトリック測定を実行するための方法であって、該方法は、
個人の目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、単一の照明セッションの間に、複数の異なる光学的条件のもとで、該目的の皮膚部位を照明することと、
該目的の皮膚部位が該プラテン上を移動するときに、該複数の異なる光学的条件の各々に対し、該目的の皮膚部位から散乱された光を別々に受信して、該目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出することと
を包含する、方法。
【請求項２３】
前記目的の皮膚部位が前記プラテン上を移動するときに、該目的の皮膚部位の異なる部分に対して導出された複数の画像の合成を生成し、多スペクトル画像を導出することをさらに含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記目的の皮膚部位は、前記プラテンによって構成されたローラー上で、該目的の皮膚部位を滑らせることによって、該プラテン上で移動させられる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記目的の皮膚部位を照明することは、全反射条件のもとで、第１の光源を用いることにより、前記プラテンを照明し、該皮膚部位を間接的に照明することを含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記目的の皮膚部位を照明することは、第２の光源を用いて該皮膚部位を直接的に照明することをさらに含んでいる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記目的の皮膚部位は、前記プラテンと接触する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記目的の皮膚部位は、前記プラテンと接触しない、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００５年４月２７日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国特許出願第６０／６７５，７７６号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＳＥＮＳＯＲＳ」の正規出願であり、上記米国特許出願の優先権を主張する。上記米国特許出願の全開示は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本出願はまた、以下の出願にも関連し、それらの各々は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される：２００５年４月２５日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国特許出願第１１／１１５，１００号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣＳ」；２００５年４月２５日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ他による、米国特許出願第１１／１１５，１０１号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＩＭＡＧＩＮＧ」；２００５年４月２５日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国特許出願第１１／１１５，０７５号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＬＩＶＥＮＥＳＳ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」。これらの３つの出願の各々は、以下の仮出願の正規出願であり、それらの仮出願の全開示もまた、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される：２００４年６月１日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．ＲｏｗｅおよびＳｔｅｐｈｅｎ  Ｐ．Ｃｏｒｃｏｒａｎによる、米国仮特許出願第６０／５７６，３６４号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲ  ＲＥＣＯＧＮＩＴＩＯＮ」；２００４年８月１１日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国仮特許出願第６０／６００，８６７号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ」；２００４年９月１７日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国仮特許出願第６０／６１０，８０２号、「ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＳＰＯＯＦ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ」；２００５年２月１８日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅによる、米国仮特許出願第６０／６５４，３５４号、「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＩＭＡＧＩＮＧ」；２００５年３月４日に出願された、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ他による、米国仮特許出願第６０／６５９，０２４号、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＦＩＮＧＥＲ  ＦＯＲ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣＳ」。
【０００３】
本出願はまた、２００４年１２月９日に出願された、同一出願人による、米国特許出願第１１／０９９，３７２号、「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＥＲＳＯＮＡＬ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ  ＦＲＯＭ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」にも関連し、上記米国特許出願の全開示は、あらゆる目的のために、参照により本明細書に援用される。
【０００４】
上記に示された出願は、本明細書においては、「関連出願（ｔｈｅ  ｒｅｌａｔｅｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」と呼ばれることがある。
【０００５】
本出願は、バイオメトリックセンサに関する。より具体的には、本出願は、携帯型電子デバイスに組み込まれ得るバイオメトリックセンサに関する。
【背景技術】
【０００６】
典型的な指紋センサは、単一の機能または制限された範囲の機能を実行するハードウェアまたはソフトウェアを使用する（例えば、バイオメトリックデータを収集し、セルラ電話上のポインティングデバイスとしても機能する）。携帯型電子デバイス（ＰＥＤ；ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）の一部分としてのバイオメトリックセンサを要求するアプリケーション、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、またはラップトップコンピュータにおいて、指紋読取り機の追加は、システム全体の費用および複雑性を顕著に増加させ得る。多くの場合において、半導体ベースの指紋センサが、ＰＥＤアプリケーションに対して選択される。なぜならば、それらは小型かつ比較的低費用で製造され得るからである。しかしながら、半導体読取り機は、比較的脆弱であり、静電放電、引っかき傷、磨耗、水、およびその他の影響からの保護を必要とする。典型的な光学指紋技術は、これらの影響に対してより耐久性を有するように構成され得るが、ＰＥＤへの組み込みを考えること、または小型かつ単純なセンサを要求するアプリケーションへの組み込みを考えることに対しては、しばしば大きすぎ、複雑すぎる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、当該技術分野においては、一般的に、バイオメトリックセンサをＰＥＤに組み込む方法、ならびにバイオメトリックセンサをＰＥＤデバイスに組み込んだシステムを改良する必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の概要）
本発明の実施形態は、バイオメトリック測定システムを提供する。バイオメトリック測定システムは、プラテンと、光源と、光検出器と、コントローラとを含んでいる。コントローラは、光源および光検出器とインターフェースする。コントローラは、個人の目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、単一の照明セッションの間に、複数の異なる照明条件のもとで、目的の皮膚部位を照明させるための命令を有している。コントローラはまた、個人の目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、複数の異なる光学的条件の各々に対し、目的の皮膚部位から散乱された後に、光検出器によって受信された光から、目的の皮膚部位の多スペクトル画像を導出させるための命令を有している。
【０００９】
異なる実施形態において、皮膚部位は、プラテンと接触することも、プラテンと接触しないこともあり得る。
【００１０】
一部の実施形態において、多スペクトル画像を導出させるための命令は、目的の皮膚部位がプラテン上を移動するときに、目的の皮膚部位の異なる部分に対して導出される複数の画像の合成を生成させるための命令を含んでいる。例えば、プラテンは、ローラーを含んでおり、ローラーを用いることにより、光検出器に対して、皮膚部位の一部分が移動させられる。
【００１１】
光源は、第１の光源を含んでおり、第１の光源は、全反射条件のもとでプラテンを照明するように配置されている。したがって、目的の皮膚部位を照明させるための対応する命令は、皮膚部位が間接的に照明されるように、第１の光源を用いてプラテンを照明させるための命令を含み得る。光源は、皮膚部位を直接的に照明するように配置された第２の光源を含むことがあり得る。したがって、皮膚部位を照明させるための対応する命令は、第２の光源を用いて皮膚部位を照明させるための命令をさらに含んでいる。
【００１２】
一部の実施形態において、イメージャは、カラーイメージャを含み得、多数のサブ画像を提供する。各サブ画像は、異なる照明波長または波長範囲に対応している。多数のサブ画像を形成する波長は、多数の単色光源から導出されることも、１つ以上の広帯域の光源から導出されることもあり得る。
【００１３】
一部の実施形態において、バイオメトリック測定システムは、携帯型電子デバイスと統合され得る。そのような場合、コントローラは、光検出器を含む画像化システムを用いて非バイオメトリック機能を実行させるための命令を追加的に包含させ、この命令は、バイオメトリック測定システムを有さない比較的携帯に向いた電子デバイスを用いて実行され得る。光源は、白色光源であり得る。一実施形態において、ライトパイプは、光源からプラテンへと光を誘導するために適合されたものであり得る。そのような実施形態において、非バイオメトリック機能を実行させるための命令は、光源および画像化システムの両方を用いて非バイオメトリック機能を実行させるための命令を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の性質および利点のさらなる理解は、明細書の残りの部分および図面を参照することにより、達成される。ここで、複数の図面を通して、同じ参照番号は、同じ構成要素を示している。一部の例において、参照番号は、数字部分と、それに続くラテン文字の添え字とを含んでいる。参照番号の数字部分のみに対する参照は、その数字部分を有しているが、ラテン文字の添え字が異なっている参照番号の全てを参照するように、いくぶん集約的に行われることが意図されている。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
現在の多くのＰＥＤは、デジタル画像化性能を含んでいる。デジタルカメラの使用は、記念および／または共有のための娯楽用写真の撮影から、ビジネスビデオ会議のためのラップトップコンピュータ内のカメラの使用まで、多岐にわたっている。ＰＥＤ内で使用されるイメージャは、典型的には、Ｂａｙｅｒパターンで配置された赤−緑−青のカラーフィルタのアレイによって変換されるシリコン画像化アレイを有するカラーイメージャである。カメラの解像度は、通常６４０×４８０（ＶＧＡ）または１２８０×１０２４（ＸＧＡ）またはそれ以上である。画像化は、１つ以上のレンズまたはその他の光学素子によって提供される。一部の場合において、光学システムは、広い範囲の焦点距離を可能にする可変焦点設計の光学システムである。一部の場合において、光学システムは、拡大写真（ｍａｃｒｏ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）を撮影することが可能である。
【００１６】
ほとんどのＰＥＤは、様々な目的のために、１つ以上の光源を含み得る。多くの場合において、これらの光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、上記発光ダイオードは、単色帯域の構成または広帯域（「白色光」）の構成である。一部の場合において、光源は、キーボードに光を供給するため、スクリーンにバックライトを当てるため、またはデジタル画像化のために、電気的フラッシュを供給する。
【００１７】
多スペクトル画像化（ＭＳＩ）のためのシステムおよび方法は、関連出願における発明者たちによって、その他の指紋画像化技術よりも望ましい特性を有しているものとして開示されている。多スペクトル画像化は、１つの照明セッションの間の複数の異なる光学的条件のもとでの部位（ｓｉｔｅ）の照明によって、特徴付けられている。異なる光学的条件のもとでの部位の照明は、同時に実行されることも、異なる実施形態においては連続的に実行されることもある。多数の光学的条件のそのような使用は、追加的な情報を提供し、この情報は、バイオメトリックセンサの全体の性能を向上させること、ならびにセンサの性能を強化し、人工的または変造されたサンプルを使用してシステムを無効化しようとする試みを検出することに使用され得る。一部の場合において、多数の光学的条件は、追加的な情報を提供し、この情報は、個人の特性、例えば、年齢、性別、および人種を推定するために使用され得る。多数の光学的条件は、多照明波長、多分極化条件、および多照明および／または画像化角度を含み得る。最後のものの場合、画像を生成する角度は、全反射（ＴＩＲ）効果によって実質的に影響され、全反射（ＴＩＲ）効果は、ＴＩＲによって実質的に影響されない角度からの情報と異なっているか、ＴＩＲによって実質的に影響されない（すなわち、「直接照明」）角度からの情報に補完的な情報を追加する。
【００１８】
当業者によって理解されるように、ＴＩＲ効果は、センサプラテン（ｓｅｎｓｏｒ  ｐｌａｔｅｎ）とその上に置かれる指との間の屈折率の差の存在または不在が原因で生じ得る。界面における光の角度がＳｎｅｌｌの法則から決定された臨界角よりも大きくなり、空気で満たされた谷部がプラテンの特定の位置に存在するときに、空気−プラテンの屈折率の差により、プラテンにおいてＴＩＲが生じる。あるいは、適切な屈折率の皮膚がプラテンと光学的に接触するときに、この位置におけるＴＩＲは「失敗（ｆｒｕｓｔｒａｔｅｄ）」し、光がプラテン−皮膚の界面を横断することが可能になる。指がプラテンに触る領域にわたるＴＩＲの差に関するマップは、従来の光学的な指紋読取りの基礎をなしていた。明領域の光学的配置と暗領域の光学的配置との両方における光学的界面のこの変位を検出するために、多くの光学的装置が使用されてきた。
【００１９】
例示を目的として、以下の記載は、測定の実行において、「指」の使用に言及することがある。しかしながら、そのような例示は、限定を目的としたものではないということが理解されるべきである。使用され得る代替的な部位は、指および親指の全ての表面および全ての接合部、指の爪および爪床、手掌、手の甲、手首および前腕、顔、目、耳、およびその他すべての身体の外表面を含む。
【００２０】
一部の実施形態において、センサは、複数の離散波長の光を提供し、この光は、皮膚を貫通し、皮膚および／または下部組織内で散乱する。本明細書において使用されているように、「離散波長（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）」という用語は、単一のビンユニット（ｂｉｎ  ｕｎｉｔ）として扱われる波長の組または波長帯を示すように意図されており、各ビンユニットに対し、情報はビンユニットの全体のみから抽出され、ビンユニットの個別の波長のサブセットからは抽出されない。一部の場合において、ビンユニットは不連続であり得るので、複数の離散波長が提供されたときに、任意の波長の組または波長帯の間には、波長が提供されないことがあり得る（しかしこれは必須ではない）。一部の場合において、ビンユニットは重複し得るので、離散波長が提供されたときに、２つ以上のユニットが、一部の相対的比率に応答し得る。一部の例においては、波長は、紫外波長範囲、可視波長範囲、近赤外波長範囲に存在し得る。
【００２１】
皮膚および／または下部組織によって散乱された光の一部分は、皮膚を出て、皮膚表面の組織または皮膚表面の下の組織の構造の画像を形成するために使用される。一部の実施形態において、そのような画像は、指紋画像を含み得るが、「指紋」という用語は、本明細書においては、皮膚紋の特徴および／またはその他の肌理の特徴を有する任意の皮膚部位の任意の表現を意味するように、広く使用されている。
【００２２】
したがって、本発明の実施形態は、単一のイメージャと既に多くのＰＥＤに組み込まれているようなものに類似したその他の構成要素とを使用して、一組のＭＳＩデータを収集するための改良されたシステムおよび方法を提供する。さらに、特定の実施形態は、ＰＥＤ内の既存の画像化システムの設計に有利にも適合するので、一般的な画像化機能を保持しながらも、バイオメトリック機能が実現され得る。
【００２３】
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、本発明の一実施形態を示している。センサ１０１は、指１１１がプラテン１０５に触れることによって、バイオメトリックデータを収集するように構成されている。光源１０３は、１つ以上の側から、プラテン１０５を照明することにより、ＴＩＲ照明を提供する。指がプラテン１０５に触れていないとき、光源１０３から放出された光の実質的部分は、プラテン１０５に入り、一連のＴＩＲ反射を介し、プラテン１０５の中を伝達される。しかしながら、指１１１の皮膚（または、適切な屈折率のその他の物体）がプラテンに接触するとき、プラテン内の光は、指１１１の中に伝わり得る。その後、この光の一部分は、皮膚によって散乱され、プラテン１０５を通して、光学システム１０７に向けて配向され得、イメージャ１０９上で指１１１を画像化し得る。光源１０３は、単色光源、例えば、ＬＥＤ、レーザダイオード、量子ドットレーザであり得るか、あるいは広帯域の光源、例えば、白色ＬＥＤ、様々な白熱光源（例えば、水晶タングステンハロゲン光源、および当該技術分野において公知なその他の光源）であり得る。光源１０３ａ、１０３ｂは、同じ波長特性または異なる特性の（例えば、実質的に異なる波長の）光源であり得、描かれている光源は、３つ以上存在してもよい。レンズ、ミラー、またはその他の光学素子（図示されず）が存在し得、これらは、光源１０３からプラテン１０５の中に光を配向する。
【００２４】
画像化システム１０７は、１つ以上のレンズ、１つ以上のミラー、および／または当該技術分野において公知なその他の光学素子を含み得る。イメージャ１０９は、例えばＣＣＤアレイまたはＣＭＯＳアレイのような、画像化アレイであり得る。イメージャは、単色イメージャであり得るか、カラーイメージャであり得る。使用され得るカラーイメージャの実装例は、当該技術分野において公知な多数の単色イメージャと組み合わされた、Ｂａｙｅｒカラーフィルタアレイ、波長選択（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）ビームスプリッタを含む。使用され得るカラーイメージャの別の実装例は、例えば、接合深さ（ｊｕｎｃｔｉｏｎ−ｄｅｐｔｈ）フィルタリング装置であり得、これは、Ｆｏｖｅｏｎ（Ｒ）、Ｉｎｃ．によって製造されているような装置であり、Ｐｅｔｅｒ  Ｊ．Ｈｏｐｐｅｒ他による、米国特許第６，９５８，１９４号、「ＩＭＡＧＥＲ  ＷＩＴＨ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ」に記載されているような装置である。上記米国特許の全開示は、あらゆる目的のために、本明細書に援用される。加えて、センサ１０１は、ショートパス光学フィルタ、バンドパス光学フィルタ、ロングパス光学フィルタ、直線偏向子、楕円偏向子、散漫散乱媒体、および／またはその他の光学素子（図示されず）を含み得る。
【００２５】
本発明の一実施形態において、センサ１０１は、カラーＲＧＢイメージャ１０９、可変焦点光学システム１０７、または指１１１の焦点合わせされた画像を取得するためのその他の機構を含んでいる。光源１０３は、白色ＬＥＤ、またはイメージャ１０９の赤−緑−青の通過帯域内に実質的に存在する１つ以上の波長を有している単色ＬＥＤのなんらかの構成であり得る。光学システム１０７は、機械的焦点システム、液体レンズ、ＭＥＭＳ光学素子、波面コーディング技術（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  ｃｏｄｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を実装したシステム、および／または当該技術分野において公知なその他のタイプの光学システムを含み得る。光学システム１０７の可変焦点は、イメージャが指における様々な深さを画像化することを可能にし得る。加えて、可変焦点は、指１１１がプラテン１０５に存在しないときに、イメージャ１０９が従来の画像化のために使用されることを可能にし得る。光学システム１０７は、バーコード読取り、光学的スキャン、およびその他の同様な機能に必要な拡大撮影を実行するための機構を提供し得る。さらに、光学システム１０７は、遠くにある対象、例えば、人物、風景、およびその他の対象を撮影するための機構を提供し得る。一部の場合において、光学システム１０７は、プラテン１０５を通して直接的に画像化し得る。その他の場合において、プラテン１０５は、移動可能または取り外し可能であり得、プラテン１０５が光路に存在しないときには、従来の画像化のために使用され、プラテン１０５が存在するときには、バイオメトリックタスクのために使用される。一部の場合において、プラテン１０５は、１つ以上の湾曲表面を含み得、それら湾曲表面が、光学的出力を提供し、光学システム１０７が指１１１に焦点合わせする能力を向上させる。
【００２６】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態において、プラテン２０５は細長い長方形の形をしており、光源１０３はＴＩＲ照明を提供する。同様に（必須ではないが）イメージャ２０９もまた、少数のピクセルの行（ｒｏｗ）から構成される線形アレイまたは長方形アレイであり得る。一部の場合において、光学システムは、図１Ａ〜図１Ｃに示されているようにイメージャ２０９と分離した部分である代わりに、図２Ａ〜図２Ｃに示されているようにイメージャ２０９と一体であり得る。この構成において、指１１１は、矢印２１３によって示されているいずれかの方向に、センサの上面を「スワイプ（ｓｗｉｐｅ）」または摩擦（ｒｕｂ）し得る。スワイプの間に多数の画像またはフレームが収集され得、その後、指の全体領域の画像が、当該技術分野において公知な方法によって、個々の画像から再構成または「縫合（ｓｔｉｔｃｈ）」され得る。光源１０３が広帯域の光源を含んでおり、イメージャ２０９がカラーイメージャを含んでいる場合、多数の照明波長に対応する複数の画像が、この方法によって収集され得る。そのような複数の画像は、有利にも、バイオメトリックタスク、例えば、身元の判定、生体検知（ｌｉｖｅｎｅｓｓ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）、なりすましの検出、個人的特徴の評価、等のために使用され得る。
【００２７】
照明の構成に関する１つのバリエーションは、図３に与えられている、この図においては、ライトパイプ３０５が、離れた位置にある光源（図示されず）からの光を誘導するために用いられる。図示されているように、ライトパイプ３０５は、事実上のプラテン表面またはプラテンとして形成され得、ライトパイプは、複数の異なる部分を含み得る。さらに、複数のライトパイプが用いられ得、その他の設計上の制約に整合するように、様々な形状が選択され得る。一部の実施形態において、ライトパイプ３０５は、光源（図示されず）からの光が誘導されるように、ライトパイプの全長にわたってＴＩＲを維持するように設計されている。その他の場合において、ライトパイプは、特定の部分が、金属フィルムまたはその他の反射性材料によってコーティングされ得、光の伝達を助けている。一部の場合において、このコーティングは、特定の波長を他よりも良く選択的に反射する材料であり得、ライトパイプを伝搬する光をフィルタリングするための機構を提供している。照明のためのライトパイプの使用は、本発明の多種多様な実施形態（スワイプおよびシングルタッチ構成を含む）に対し、適用可能であり得る。
【００２８】
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、本発明の異なる実施形態を示している。この構成において、指１１１は、回転プラテン（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｐｌａｔｅｎ）４０５の上をスワイプする。プラテン４０５は、好適には光学的に透明な材料、例えば、プラスチック、ガラス、または光源１０３がＴＩＲ照明を提供し得るようなその他の材料であり得る。回転プラテン４０５は、心棒４３５の上を回転することが可能であり、その間、イメージャ４０９は、指１１１が適切な光学システム（図示されず）を通ることを観察する。図２Ａ〜図２Ｃおよび図３と同様な方法により、指１１１がスワイプしている間に、イメージャ４０９は、多数のフレームを収集し得、これらのフレームから、最終的な合成画像が再構成され得る。オプションとして、位置エンコーダ４２５（例えば、光学的エンコーダ）が、回転プラテン４０５に取り付けられ得る。このようにして、各フレームが収集される指の位置が決定され得、全体画像の再構成をより良く行うために用いられる。上述のように、イメージャ４０９がカラーイメージャを含んでおり、光源１０３が広帯域の光源を含んでいる場合、異なる波長の多数の画像が同時に収集され、様々なバイオメトリックタスクのために用いられ得る。
【００２９】
図５は、図４Ａ〜図４Ｃの変形を示しており、これは、光が直接的に指１１１を照明することが可能なように、異なる方向の光源５４５を含んでいる。光源５４５は、オプションとして、直線偏向子のような光学的偏向要素（図示されず）を含み得る。そのような場合に、イメージャ５０９もまた、直線偏向子のような光学的偏向要素（図示されず）を含み得、これは、照明偏向子に対して実質的に垂直に向けられ得る。光源５４５によって提供される直接的な照明は、様々な方法を用いて達成され得るが、そのような光は、指１１１とプラテン５０５との間に生じ得るＴＩＲ効果によって、実質的に影響を受けないということが重要である。同様な直接照明技術は、本発明のその他のスワイプおよびタッチセンサの実施形態に関連しても用いられる。スワイプの実施形態の場合、直接照明およびＴＩＲ照明は、第１のフレームがＴＩＲ照明を用いてキャプチャされ、第２のフレームが直接照明のもとでキャプチャされるような方法で、時間変調され得る。この変更（ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）は、指がスワイプを行い、２つの異なる画像（すなわち、直接照明の画像およびＴＩＲ照明の画像）が再構成されるまでの間じゅうずっと、継続され得る。同様な時間変調方法は、異なる波長、異なる偏向、またはその他の異なる光学的特性を有する多数の光源（直接光源またはＴＩＲ光源）を組み込んだ実施形態にも、適用され得る。
【００３０】
代替的に、イメージャ５０９がカラーフィルタアレイを含んでいる場合に、直接光源５４５およびＴＩＲ光源５０３は、異なる波長であり得る。特に、ＴＩＲ波長は、それがカラーフィルタの通過帯域の１つ（例えば、赤色）を実質的に通過するが、その他のフィルタの通過帯域（例えば、青色および緑色）によって実質的に遮断されるように、選択され得る。同様に、直接照明は、それぞれのカラーフィルタによって通過および遮断される異なる波長（例えば、青色）であり得る。このようにして、光源５４５および５０３の両方が、同時にチューニングされ得る。したがって、結果画像（カラー処理された画像ではなく、ロー（ｒａｗ）フォーマットの画像）は、異なる画像タイプを生成するために、容易に分離され得る。十分な色識別特性を有する十分な数の異なるカラーフィルタ、ならびに対応する単色光源を用いることにより、これと同じアプローチが、任意の数の異なる画像条件に適用可能である。
【００３１】
さらなる代替において、図５における実施形態は、ＴＩＲ画像および直接画像が分離的ではなく加法的（ａｄｄｉｔｉｖｅ）であるように、構成され得る。例えば、単色イメージャ５０９の場合、直接光源５４５およびＴＩＲ光源５０３の両方が、同時に作動させられ、両方の光源に起因する画像が生成され得る。同様に、カラーイメージャ５０９の場合、光源５４５および５０３の両方は、同じ波長を有するか、同じ広帯域の光源であり得、同様な加法的画像を生成し得る。
【００３２】
一部の場合において、直接照明は、ＴＩＲ照明なしで用いられ得る。そのような場合において、指、手、またはその他の身体の一部分をイメージャから適切な距離だけ離し、それらが照明および画像化されるようにすることにより、非接触的な測定が実行され得る。非接触的な画像化の場合、プラテンはシステムから省略され得る。一部の場合において、フラッシュ機能を実行するために、一部のＰＥＤに存在するような白色ＬＥＤを用いて、直接照明が実行され得る。イメージャ５０９は、カラーイメージャであり得、１つの照明セッションの間の多数の波長に対応する多数の画像の収集が可能であり得る。
【００３３】
イメージャ５０９がカラー画像を含んでいる場合、その後の処理ステップは、結果として得られたカラー画像を一連のサブ画像に分離することによって促進され得、これらサブ画像の各々は、実質的に異なる照明波長条件を表している。例えば、Ｂａｙｅｒ構成のカラー画像の場合、赤色、青色、および２つの緑色のチャンネルに対応するローＲＧＢデータから、４つのサブ画像が抽出され得る。各サブ画像は、その他のサブ画像から、ほぼピクセルサイズに等しいぶんだけオフセットされているが、４つのサブ画像の全ては、多数の照明条件のもとで、事実上同じ対象を表している。そのようなサブ画像の生成は、カラーイメージャを使用する本発明の実施形態の全てにわたって、広く適用可能である。
【００３４】
一部の場合において、本発明の実施形態は、その他のタイプの指紋センサと組み合わされ得る。例えば、図２Ａ〜図２Ｃに示されている多スペクトルイメージャのスワイプ構成は、異なる様式（例えば、容量性、ＲＦ，または熱感知技術）のスワイプセンサの近くに配置されるか、それら異なる様式のスワイプセンサと組み合わされ得る。このように、多数の様式が、各ユーザ動作の間に、バイオメトリックデータを収集するために用いられ得る。
【００３５】
このように、いくつかの実施形態が記載されてきたが、当業者は、様々な改変、代替的構成、および均等物が、本発明の趣旨から逸れることなしに、使用され得ることを認識すべきである。したがって、上述の記載は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、上述の記載は、請求の範囲によって規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、エリアセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図１Ｂ】図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、エリアセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図１Ｃ】図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、エリアセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図２Ａ】図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、本発明の別の実施形態にしたがう、スタティックスワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図２Ｂ】図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、本発明の別の実施形態にしたがう、スタティックスワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図２Ｃ】図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、本発明の別の実施形態にしたがう、スタティックスワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図３】図３は、本発明にしたがう、ライトパイプを有するスタティックスワイプセンサの図を提供している。
【図４Ａ】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、本発明のさらなる実施形態にしたがう、ローラースワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図４Ｂ】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、本発明のさらなる実施形態にしたがう、ローラースワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図４Ｃ】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、本発明のさらなる実施形態にしたがう、ローラースワイプセンサの上面図、側面図、および等角図を提供している。
【図５】図５は、一実施形態における、直接照明を含んだローラースワイプセンサの図を提供している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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