(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の部分（５０）の静脈網のためのセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１２００、１３００）であって、
赤外線照明源（１０２、１３０２）と、
画像取得手段（１０８）と
を含み、前記センサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１２００、１３００）は、前記赤外線照明源（１０２、１３０２）により照明される導波管（１０４、２０４、３０４、４０４、１２０４、１３０４）をさらに含み、前記導波管（１０４、２０４、３０４、４０４、１２０４、１３０４）は、該導波管（１０４、２０４、３０４、４０４、１２０４、１３０４）から該導波管（１０４、２０４、３０４、４０４、１２０４、１３０４）の抽出面（１１２、１２１２、１３１２）を通して少なくとも１つの主抽出方向（１１６、４５２、５５０、１３１６、１３１６ｂ）で赤外線（１１４、７１４ａ、７１４ｂ、１３１４ａ、１３１４ｂ）を抽出するように意図された少なくとも１つの抽出区域（１０６、４５０、５０６、９０６ａ−ｄ、１２０６、１３０６ａ、１３０６ｂ）を有し、
前記画像取得手段（１０８）は、前記抽出面（１１２、１２１２、１３１２）に面するように配置され、それらの間に、前記生体の前記部分（５０）が進入することができる入口を有する通路（１１８）を定め、かつ感光素子（１１０）を含み、
前記又は各々の抽出区域（１０６、４５０、５０６、９０６ａ−ｄ、１２０６、１３０６ａ、１３０６ｂ）は、前記又は各々の主抽出方向（１１６、４５２、５５０、１３１６ａ、１３１６ｂ）が前記感光素子（１１０）と交差しないように方向付けられるようになっていることを特徴とする、センサ。
【請求項２】
前記又は各々の抽出区域（１２０６）は、前記抽出面（１２１２）の反対側の面により支持されることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１２００）。
【請求項３】
前記又は各々の抽出区域（１０６、５０６、９０６ａ−ｄ、１３０６ａ、１３０６ｂ）は、抽出面（１１２、１３１２）により支持されることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１３００）。
【請求項４】
前記抽出区域（４５０）の少なくとも１つは、前記抽出面（１１２）内に作られた傾斜ファセット（４５０）からなることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００）。
【請求項５】
前記抽出区域（１０６、５０６、９０６ａ−ｄ、１２０６、１３０６ａ、１３０６ｂ）の少なくとも１つは、マイクロプリズムからなることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１２００、１３００）。
【請求項６】
前記傾斜ファセット（４５０）は、前記導波管（４０４）内の赤外線（１２２）の進行方向において前記マイクロプリズムの上流側にあることを特徴とする、請求項４及び請求項５に記載のセンサ（４００）。
【請求項７】
前記光源（１０２）は、前記通路（１１８）の前記入口の反対側に配置され、前記センサ（２００）は、前記照明源（１０２）と前記導波管（２０４）との間に配置された、前記照明源（１０２）から発せられた赤外線を無限に近く平行光線にするように設計されたコリメート手段（２５２）を含み、前記導波管（２０４）は、そのようにして平行光線にされた前記赤外線（１２２）の光路上に、透過した前記赤外線（１２２）を曲げてその進路を前記又は各々の抽出区域（１０６）に向けて変えるように設計された傾斜角度を有する反射面（２５０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（２００）。
【請求項８】
前記光源（１０２）は、前記通路（１１８）の前記入口の反対側に配置され、前記センサ（３００）は、前記照明源（１０２）と前記導波管（３０４）との間に配置された、前記照明源（１０２）から発せられた赤外線を焦点（３５４）に向けて合焦するように設計された合焦手段（３５２）を含み、前記導波管（３０４）は、そのようにして合焦された前記赤外線（１２２）の光路上に、前記焦点（３５４）から距離を置いて配置された、前記赤外線（１２２）を反射してその進路を前記抽出区域（１０６）に向けて変えるように設計された反射面（３５０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（３００）。
【請求項９】
前記導波管（１３０４）は、第１の抽出区域（１３０６ｂ）と第２の抽出区域（１３０６ａ）とを有し、前記赤外線照明源（１３０２）は、前記通路（１１８）入口側に配置された前記導波管（１３０４）の縁端部を照明する第１の照明要素（１３０３ｂ）と、前記通路（１１８）入口の反対側に配置された前記導波管（１３０４）の縁端部を照明する第２の照明要素（１３０３ａ）とを有し、前記第１の抽出区域（１３０６ｂ）は、前記第１の照明要素（１３０３ｂ）と前記第２の抽出区域（１３０６ａ）との間に配置され、第１の照明要素（１３０３ｂ）から発せられた前記赤外線（１３１４ｂ）を抽出するように設計され、前記第２の抽出区域（１３０６ａ）は、前記第２の照明要素（１３０３ａ）と前記第１の抽出区域との間に配置され、前記第２の照明要素（１３０３ａ）から発せられた前記赤外線（１３１４ａ）を抽出するように設計され、前記抽出区域（１３０６ａ、１３０６ｂ）は、前記第１の抽出区域（１３０６ｂ）により抽出された前記赤外線（１３１４ｂ）と前記第２の抽出区域（１３０６ａ）により抽出された前記赤外線（１３１４ａ）とが、前記通路（１１８）内の、前記部分（５０）を位置決めしやすい地点で互いに向かって集束するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１３００）。
【請求項１０】
前記抽出面（１１２）の反対側の面に対向して配置された、赤外線の通過は妨げるが可視スペクトルの光線は通過させる材料からなる保護板（６５０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（６００）。
【請求項１１】
前記抽出区域（１０６）と前記通路（１１８）との間に配置された、可視スペクトルの光線の通過は妨げるが赤外線は通過させる材料からなるフィルタ板（６５２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（６００）。
【請求項１２】
前記照明源（１０２）を制御するように設計された制御手段（７５０、９５２、１２４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（７００、９００）。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記照明源（１０２）を制御するように設計された制御ユニット（１２４）と、受けた照明パワーを表わす値を前記制御ユニット（１２４）に送信するように設計された少なくとも１つの検出手段（７５０、９５２）とで構成され、前記制御ユニット（１２４）は、前記照明源（１０２）を前記値に従って制御するための手段を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のセンサ（７００、９００）。
【請求項１４】
前記又は各々の検出手段（７５０）は、前記感光素子（１１０）の近傍に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載のセンサ（７００）。
【請求項１５】
前記又は各々の検出手段（９５２）は、前記１つ又は複数の抽出区域（９０６ａ−ｄ）の近傍に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載のセンサ（９００）。
【請求項１６】
前記又は各々の検出手段（９５２）は、前記導波管（１０４）内に作られた穴の底に配置され、前記穴（９５０）の各々は、前記抽出方向（１１６）に対して実質的に平行な軸線を有することを特徴とする、請求項１５に記載のセンサ（９００）。
【請求項１７】
前記又は各々の穴（９５０）の表面は、赤外線を透過しない材料で覆われることを特徴とする、請求項１６に記載のセンサ（９００）。
【請求項１８】
請求項１３に記載のセンサ（７００）を制御するための方法（１１００）であって、
前記検出手段（７５０）が、前記部分が存在しない場合に受ける光パワーを表わす基準値を前記制御ユニット（１２４）に送信する、初期化ステップ（１１０２）と、
前記検出手段（７５０）が、受ける光パワーを表わす値を前記制御ユニット（１２４）に送信する、送信ステップ（１１０４）と、
前記制御ユニット（１２４）が、そのようにして受信した前記値と前記基準値との間の差を計算する、計算ステップ（１１０６）と、
前記制御ユニット（１２４）が、そのようにして計算された前記差が絶対値で所定の差より大きいかどうかチェックする、検査ステップ（１１０８）と、
そのようにして計算された前記差が前記所定の差より小さいままである場合に、プロセスが前記送信ステップ（１１０４）にループバックする、ループステップ（１１１０）と、
そのようにして計算された前記差が前記所定の差より大きい場合に、前記制御ユニット（１２４）が、前記照明源（１０２）により放出される前記光パワーの増大を要求する、制御ステップ（１１１２）と、
プロセスが前記送信ステップ（１１０４）にループバックする、戻りステップ（１１１４）と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の部分の静脈網のためのセンサ、並びにそのようなセンサを制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
指、手、つま先などのような生体の部分の静脈網のためのセンサは、例えば、場所又は機械へのアクセスを制御するために非常に多く用いられている。
【０００３】
静脈網センサは、センサから画像を取得するための例えばＣＣＤカメラのような手段を照明する、赤外線照明源を含む。
【０００４】
この赤外線照明源は、行及び／又は列に沿って互いに対して直交して配置された赤外線エミッタの組により実装される。そのため赤外線エミッタのアレイ又はマトリクスと呼ばれる。
【０００５】
赤外線照明源と画像取得手段との間に生体が置かれると、光の流れのうち一部の光線は画像取得手段に直接当たり、その他の光線は、生体を通過した後でこの画像取得手段に当たる。そのようにして取得された画像は次にデジタル処理され、その結果、生体の静脈網がこの画像上に出現する。次いで、そのようにして取得された静脈網と以前に記録した静脈網とを比較することによって、ユーザを認証することができる。
【０００６】
静脈網センサの原理は単純であるが、その使用は、取得した画像の露光過多の問題をもたらすことがある。この原因は、画像取得手段に直接当たる光線が、生体を通過した光線によって生じる画像のピクセル強度と比べて強い画像ピクセル強度を生じさせるためである。この強度の差は、特に生体の縁部において、光のハロー又は局所的な過剰強度といったアーチファクトを取得された画像上に生じさせる。これは、オンザフライでキャプチャするシステムには特に当てはまるが、それは、取得される対象物の位置が制約されることがあるためである。これらのアーチファクトは、取得された画像に対して静脈網を明らかにするために適用される処理操作を妨げる。
【０００７】
神経網の取得品質を改善するために、様々な解決策が提案されている。例えば、赤外線エミッタの起動が生体の存在の検出にリンクしている静脈網センサが既知である。
【０００８】
そのような静脈網センサは、完全に満足な結果をもたらさない。
【０００９】
特許文献１、特許文献２、及び特許文献３は、静脈網センサを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０４７６３２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０６２４３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０９２０４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を有さず、特に、生体の存在、非存在にかかわらず画像取得手段の飽和を回避する、生体の部分の静脈網のためのセンサを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、生体の部分の静脈網のためのセンサが提案され、このセンサは、
赤外線照明源と、
画像取得手段と、
を含み、センサは、赤外線照明源により照明される導波管をさらに含み、この導波管は、該導波管から導波管の抽出面を通して少なくとも１つの主抽出方向で赤外線を抽出するように意図された少なくとも１つの抽出区域を有し、
画像取得手段は、抽出面に面するように配置され、それらの間に、生体の部分が進入することができる入口を有する通路を定め、かつ感光素子を含み、
１つ又は各々の抽出区域は、１つ又は各々の主抽出方向が感光素子と交差しないように方向付けられるようになっている。
【００１３】
特定の実施形態によると、１つ又は各々の抽出区域は、抽出面の反対側の面により支持される。
【００１４】
別の特定の実施形態によると、１つ又は各々の抽出区域は、抽出面により支持される。
【００１５】
抽出区域の１つ又は少なくとも１つは、抽出面内に作られた傾斜ファセットからなることが有利である。
【００１６】
抽出区域の１つ又は少なくとも１つは、マイクロプリズムからなることが有利である。
【００１７】
傾斜ファセットは、導波管内の赤外線の進行方向においてマイクロプリズムの上流側にあることが有利である。
【００１８】
特定の実施形態によると、光源は、通路の入口の反対側に配置され、センサは、照明源と導波管との間に配置された、照明源から発せられた赤外線を無限に近く平行光線にするように設計されたコリメート手段を含み、導波管は、そのようにして平行光線にされた赤外線の光路上に、透過した赤外線を曲げてその進路を１つ又は各々の抽出区域に向けて変えるように設計された傾斜角度を有する反射面を有する。
【００１９】
別の特定の実施形態によると、光源は通路の入口の反対側に配置され、センサは、照明源と導波管との間に配置された、照明源から発せられた赤外線を焦点に向かって合焦するように設計された合焦手段を含み、導波管は、そのようにして合焦された赤外線の光路上に、焦点から距離を置いて配置され、赤外線を反射してその進路を抽出区域に向けて変えるように設計された反射面を有する。
【００２０】
別の特定の実施形態によると、導波管は、第１の抽出区域と第２の抽出区域とを有し、赤外線照明源は、通路の入口側に配置された導波管の縁端部を照明する第１の照明要素と、通路の入口の反対側に配置された導波管の縁端部を照明する第２の照明要素とを有し、第１の抽出区域は、第１の照明要素と第２の抽出区域との間に配置され、第１の照明要素から発せられた赤外線を抽出するように設計され、第２の抽出区域は、第２の照明要素と第１の抽出区域との間に配置され、第２の照明要素から発せられた赤外線を抽出するように設計され、抽出区域は、第１の抽出区域により抽出された赤外線と第２の抽出区域により抽出された赤外線とが、通路内の、部分を位置決めし易い地点で互いに向かって集束するようになっている。
【００２１】
センサは、抽出面の反対側の面に対向して配置された、赤外線の通過は妨げるが可視スペクトルの光線は通過させる材料からなる保護板を含むことが有利である。
【００２２】
センサは、抽出区域と通路との間に配置された、可視スペクトルの光線の通過は妨げるが赤外線は通過させる材料からなるフィルタ板を含むことが有利である。
【００２３】
センサは、照明源をパワーに関して制御するように設計された制御手段を含むことが有利である。
【００２４】
制御手段は、照明源を制御するように設けられた制御ユニットと、受けた照明パワーを表わす値を制御ユニットに送信するように設けられた少なくとも１つの検出手段とで構成され、制御ユニットは、照明源を値に従って制御するための手段を含むことが有利である。
【００２５】
特定の実施形態によると、１つ又は各々の検出手段は、感光素子の近傍に配置される。
【００２６】
別の特定の実施形態によると、１つ又は各々の検出手段は、１つ又は複数の抽出区域の近傍に配置される。
【００２７】
１つ又は各々の検出手段は、導波管内に作られた穴の底に配置され、穴の各々は、抽出方向に対して実質的に平行な軸線を有することが有利である。
【００２８】
１つ又は各々の穴の表面は、赤外線を透過しない材料で覆われることが有利である。
【００２９】
本発明はまた、上述の別形の幾つか従うセンサを制御するための方法を提案し、この方法は、
検出手段が、部分が存在しない場合に受ける光パワーを表わす基準値を制御ユニットに送信する、初期化ステップと、
検出手段が、受ける光パワーを表わす値を制御ユニットに送信する、送信ステップと、
制御ユニットが、そのようにして受信した値と基準値との間の差を計算する、計算ステップと、
制御ユニットが、そのようにして計算された差が絶対値で所定の差より大きいかどうかチェックする、検査ステップと、
そのようにして計算された差が所定の差より小さいままである場合に、プロセスが送信ステップにループバックする、ループステップと、
そのようにして計算された差が所定の差より大きい場合に、制御ユニットが、照明源により放出される光パワーの増大を要求する、制御ステップと、
プロセスが送信ステップにループバックする、戻りステップと、
を含む。
【００３０】
上述の、並びに他の本発明の特徴は、添付の図面に関連して与えられる例示的な実施形態の以下の説明を読むことによってより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図５】本発明の第５の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図６】本発明の第６の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図７】生体が存在しない場合の、本発明の第７の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図８】生体が存在する場合の、図７の静脈網センサの側面図を示す。
【図９】本発明の第８の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図１０】図９の静脈網センサを下から見た図を示す。
【図１１】図７又は図９のセンサの制御アルゴリズムを示す。
【図１２】本発明の第９の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【図１３】本発明の第１０の実施形態による静脈網センサの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、生体の部分５０、ここでは指、の静脈網の画像をオンザフライで又は静的にキャプチャするように設計されたセンサ１００を示す。
【００３３】
センサ１００は、
赤外線照明源１０２と、
赤外線照明源１０２により照明される導波管１０４であって、該導波管１０４から少なくとも１つの主抽出方向１１６で赤外線１１４を抽出するように意図された少なくとも１つの抽出区域１０６を１つの面１１２上に有する、導波管１０４と、
面１１２と対向して配置され、それらの間に、生体の部分５０が進入することができる入口を有する通路１１８を定め、かつ感光素子１１０を含む、画像取得手段１０８と、
を含み、
１つ又は各々の抽出区域１０６は、抽出区域１０６の１つ又は各々の主抽出方向１１６が感光素子１１０と交差しないように方向付けられるようになっている。
【００３４】
抽出区域１０６が配置される面１１２は、そこを通って赤外線１１４が抽出される抽出面１１２を構成する。
【００３５】
照明源１０２は、例えば、ダイオードのアレイである。
【００３６】
導波管１０４は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）シートであり、その４つの縁端部は研磨されており、その縁端部の少なくとも１つが照明源１０２によって照明される。
【００３７】
図１で提示される本発明の実施形態では、厚さ方向の１つの縁端部のみが照明され、抽出区域１０６を支持する面は、この縁端部に対して直交する。
【００３８】
導波管１０４内部での反射を増大させ、特に外部への光の漏れを最小にするために、その他の３つの縁端部は、不織ＰＶＣ接着材（例えば、ＴＥＳＡ社の製品番号ｔｅｓａ（登録商標）Ｒｕｂａｎ  ＰＶＣ  ４１６３の接着材）及びアルミニウム接着材（例えば、ＴＥＳＡ社の製品番号ｔｅｓａ（登録商標）Ｒｕｂａｎアルミニウム５０５６５の接着材）の逐次的な層で覆われる。
【００３９】
画像取得手段１０８は、例えばＣＣＤカメラ型であり、それ自体を幾つかの感光性サブ素子に分割することができる感光素子を含む。
【００４０】
素子は、それが受け取る光のパワーを表わす情報を送出する点で感光性である。そのようにして送出された情報は、次に制御ユニット１２４に伝送され、この制御ユニットがそのようにして観察された静脈網の画像を再構築する。このようにして再構築された画像は次に、この画像を基準画像と比較することによって認証手続の状況において用いることができる。
【００４１】
制御ユニット１２４は、照明源１０２のスイッチオンも制御する。スイッチオン・コマンドのトリガは、身体の部分５０の存在の検出、例えば赤外線の遮断の確立、に従うことができる。別の具体的な事例において、照明源１０２のスイッチを恒久的にオンにしておくことも可能である。
【００４２】
抽出区域１０６は、ここでは導波管１０４の面１１２に光学的に結合されたパッチの形態である。すなわち、抽出区域１０６は、抽出面１１２にある。
【００４３】
パッチは、抽出された赤外線１１４を適切に方向付けることが意図される。パッチは、ここではプリズムを含み、例えば、対称的又は非対称的な輪郭を有するマイクロプリズムの形態の溝付き表面構造を支持するポリエステル又はポリカーボネートのフィルム、例えばＬｕｍｉｎｉｔ社の製品番号ＤＴＦのフィルムなど、とすることができである。対称マイクロプリズムの高さは、例えば約１００μｍである。マイクロプリズムの角度は、抽出される赤外線１１４のために必要とされる角度を得るように選択される。
【００４４】
ここで提示される実施形態において、マイクロプリズムは、マイクロプリズムと導波管との間の結合性を改善し、赤外線１１４が導波管１０４の外部に抽出されることを可能にする、例えば指標液体又は透明光学接着剤のような光学結合手段によって、その基部を通じて導波管１０４上に押し付けられる。
【００４５】
当然、赤外線１１４が抽出されることを可能にするその他の手段を設けることも可能である。具体的には、導波管１０４内にマイクロプリズムをエッチングすることが可能である。
【００４６】
各々の抽出区域要素について、すなわちこの場合は各々のマイクロプリズム上で、この抽出区域要素から発せられる赤外線の輝度の輪郭は、その主要抽出方向１１６が最大輝度の方向を構成するローブ形である。
【００４７】
例えば、ＤＡＬＳＡ  ４Ｍ型の画像センサ１１０に、幅が約６ｃｍの通路１１８、及び、例えばＯＳＲＡＭ社の製品番号ＳＦＨ４２３５−ＥＢのダイオードのようなダイオードからなる光源１０２が設けられた場合、公称光束は約１Ｗである。
【００４８】
導波管１０４から抽出された全ての光束が感光素子１１０に送られるわけではない。
【００４９】
照明源１０２から発せられた赤外線は、導波管１０４内では透過波１２２の形態で伝搬し、導波管１０４からの抽出後は、抽出された赤外線１１４の形態で伝搬する。
【００５０】
指５０が存在しない場合、各マイクロプリズムにより抽出された赤外線１１４は、感光素子１１０と直接交差しない主放出ローブ上で送られ、それにより感光素子の飽和を回避する。指５０が存在する場合、抽出された赤外線１１４は、指５０の中で拡散されてヘモグロビンによって吸収された後で出射光線１２０の形態で再び現れ、この出射光線は感光素子１１０と交差するが、光のパワーが減ぜられているので感光素子の飽和を引き起こさない。
【００５１】
本説明の残りの部分において、本発明の様々な実施形態を説明する。これらの実施形態の各々に関して、本発明の図１の実施形態と共通の要素は、同じ参照符号を有する。
【００５２】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００５３】
図１の本発明の実施形態では、照明源１０２は、通路１１８の入口のそばに配置される。そうした位置設定では、この入口のところでセンサ１００の加熱を生じさせかねず、部分５０のやけどの危険性がある。
【００５４】
図２は、光源１０２が通路１１８の入口の反対側にある配置を有するセンサ２００を示す。
【００５５】
最良の結果を得るためには、照明は手の後方から来なければならないので、導波管２０４内の光線１２２を曲げる必要がある。
【００５６】
従って、センサ２００は、照明源１０２と導波管２０４との間に配置された、照明源１０２から発せられて導波管２０４の内部を透過する赤外線を無限に近く平行光線にするように設計されたコリメート手段２５２を含む。
【００５７】
導波管２０４は、そのようにして導波管２０４内で平行光線にされた赤外線１２２の光路上に、導波管２０４内を透過する赤外線１２２の向きを変えてその進路を抽出区域１０６に向けるように設計された傾斜角度を有する反射面２５０を有する。
【００５８】
図２に提示された本発明の実施形態では、反射面２５０は、光源１０２により照明される縁端部とは反対側の縁端部上に作られる。
【００５９】
図３も、光源１０２が通路１１８の入口の反対側にある配置を有するセンサ３００を示す。
【００６０】
センサ３００は、照明源１０２と導波管３０４との間に配置された、照明源１０２から発して導波管３０４の内部を透過する赤外線を焦点３５４に向けて合焦するように設計された合焦手段３５２を含む。
【００６１】
導波管３０４は、そのようにして導波管３０４の内部で合焦された赤外線１２２の光路上に、焦点３５４から距離を置いて配置された反射面３５０を有する。
【００６２】
赤外線１２２は、反射面３５０に遭遇すると反射点３５６に向かって反射され、それによって、赤外線は導波管３０４内で向きを変えてその進路を抽出区域１０６に向けるようにされる。
【００６３】
図３に提示された本発明の実施形態では、反射面３５０は、光源１０２により照明される縁端部とは反対側の縁上に作られ、焦点３５４は、照明源１０２からの赤外線の伝搬方向において反射面３５０を越えたところに位置する。
【００６４】
図４は、抽出区域４５０が、ここでは面１１２を生成する傾斜ファセットである傾斜面により形成された、センサ４００を示す。前の実施形態のマイクロプリズムは、従ってここでは、赤外線１２２を感光素子１１０と交差しない主抽出方向４５２で導波管４０４から抽出することを可能にする傾斜ファセット４５０で置き換えられる。
【００６５】
図４の実施形態においては、照明源１０２は通路１１８の入口と同じ側にあるが、照明源１０２を反対側にずらすために図２及び図３の実施形態と組み合わせることが可能である。
【００６６】
主抽出方向４５２は、傾斜ファセット４５０の法線と一致する（ｍｅｒｇｅｄ）。
【００６７】
マイクロプリズムを用いると、わずかの赤外線１１４も主抽出方向１１６内で逃れることはない。それで、マイクロプリズムの表面は、感光素子１１０の視点からは光って見える。これは問題にはならないとしても、幾つかの用途ではこの干渉を減らすことが要求されることがある。
【００６８】
赤外線の光のローブを制御するレンズ面を構成する傾斜ファセット４５０を確立することで、これらの現象は低減する。
【００６９】
マイクロプリズムからなる抽出区域１０６と、傾斜ファセット４５０からなる抽出区域４５０の原理を組み合わせて、指５０の照明を微調整することができるようにすることも可能である。
【００７０】
この最後の実施形態においては、傾斜ファセット４５０は、導波管４０４内の赤外線１２２の進行方向においてマイクロプリズムの上流側にあり、静脈網による認識の観点で最も妥当な区域である指５０の後部における照明を強化する。
【００７１】
図５は、図１と同様のセンサ５００を示すが、その抽出区域５０６は、赤外線１１４を複数の主抽出方向１１６及び５５０で導波管１０４から抽出するように設計されている。
【００７２】
この実施形態は、大容積の照明を可能にする。
【００７３】
図５の実施形態においては、互いに実質的に直交するが前述の場合と同様に感光素子１１０と交差しない２つの主抽出方向１１６及び５５０が存在する。
【００７４】
抽出区域５０６は、ここでは二重の放出ローブを有するマイクロプリズムから作られる。
【００７５】
抽出区域５０６は、例えば、Ｖｉｋｕｉｔｉ  ３Ｍ社の製品番号ＢＥＦのフィルムで構成される。
【００７６】
別の実施形態において、各マイクロプリズムは、抽出面１１２に対して２０°の２つの抽出勾配を有し、この場合、主抽出方向は抽出面に対して７０°であり、その場合、２つの放出ローブは互いに対して４０°の角度を有する。
【００７７】
当然、図５の実施形態を図１から図４の実施形態と組み合わせることができる。
【００７８】
図６は、図１と同様のセンサ６００を示す。
【００７９】
ユーザは、身体の部分５０の位置決めを容易にするためには、導波管１０４を通して身体の部分５０を見ることができなければならない。この目的のために、ユーザは、導波管１０４の上方に身を置き、抽出区域１０６を支持する面１１２とは反対側の面である上面を通して見ることができる。
【００８０】
上面を通って導波管１０４の外部に向かう赤外線の透過を制限するために、保護板６５０が上面に対向して配置される。この保護板６５０は、赤外線の通過は妨げるが可視スペクトルの光線は少なくとも部分的に通過させる材料からなる。
【００８１】
この保護板６５０は、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ  ＤＥＳＡＧ社の製品番号ＩＭＥＲＡ  Ｄ４２１８の建築用ガラスから作ることができる。
【００８２】
認証手続の場合には、指５０の静脈網の分析と指紋の分析とを組み合わせることができる。
【００８３】
この場合には補助装置が必要である。この補助装置は、指５０の下面を照明する可視光源と、そのようにして照明されたこの指５０の指紋の画像をキャプチャする適切な取得手段とを含む。
【００８４】
しかしながら、静脈網の画像をキャプチャする状況においては、抽出区域１０６が可視光源により放出された光線により照明されることは避けることが好ましい。
【００８５】
この目的で、フィルタ板６５２が、抽出区域１０６と通路１１８との間、すなわち抽出区域１０６と指５０との間に配置される。このフィルタ板６５２は、可視光スペクトルの光線の通過は妨げるが赤外線は通過させる材料からなる。従って、指５０は、フィルタ板６５２と感光素子１１０との間を通る。
【００８６】
このフィルタ板６５２は、例えば、Ｓｃｈｏｔｔ  ＤＥＳＡＧ社の製品番号ＩＭＥＲＡ  Ｄ４４０３の建築用ガラスから作ることができる。
【００８７】
図７及び図８は、通路１１８内に指５０が存在するか否かに応じて照明源１０２をパワーに関して制御するための、照明源１０２の制御手段を含むセンサ７００を示す。他の実施形態と同様に、この新しい実施形態も図１と同様のセンサ７００を背景として提示されているが、他の図の実施形態にも適用することができる。
【００８８】
図７においては、指５０は存在せず、図８においては指５０が存在する。
【００８９】
センサ７００は、感光素子１１０の近傍に少なくとも１つの検出手段７５０を含み、この検出手段は、例えば光検出器型であり、主抽出方向１１６で導波管１０４から抽出された赤外線７１４ａ、７１４ｂと交差しない。
【００９０】
制御手段は、ここでは検出手段７５０と制御ユニット１２４とで構成される。
【００９１】
指５０が存在しない場合、照明源１０２により放出されて抽出区域１０６により透過された赤外線７１４ａの拡散により、検出手段７５０は、これらの赤外線７１４ａの一部７２０ａを受ける。
【００９２】
初期化ステップ中に、検出手段７５０は、指５０が存在しない状態で受けた光パワーを表わす基準値を制御ユニット１２４に送信する。
【００９３】
通常に機能している間に、検出手段７５０は、受けた光パワーを表わす値を定期的に制御装置１２４に送信する。
【００９４】
新たに受信した値が基準値から所定の差を超えて逸脱していなければ、すなわち指５０が存在しない場合には、何も起こらない。
【００９５】
新たに受信した値が基準値から所定の差を超えて逸脱している場合、すなわち指５０が存在し、検出手段７５０が受ける光パワーの降下が観察された場合には、制御ユニット１２４は、照明源１０２を制御し、検出手段７５０により送信される値が基準値から隔たったままである限りは、放出される光パワーを増大させるようにする。
【００９６】
本発明の別の実施形態によれば、センサの幾何学的形状は、放出ローブを狭くして、指５０が存在しないときには検出手段７５０が光の流れを受けないような形状とすることが可能である。この場合、指５０の配置により、検出手段７５０が受ける光パワーの増大が生じることになり、制御ユニット１２４の反応は、放出される光パワーが減らされるように照明源１０２を制御することになる。
【００９７】
図８は、指５０が存在し、照明源１０２により放出されるパワーが増やされた場合を示す。このとき、抽出区域１０６を通って透過した赤外線７１４ｂはより高いパワーを有し、一方、指５０を通過した赤外線７２０ｂのパワーは、指５０が存在しない場合に対応する赤外線７２０ａの光パワーと実質的に同じパワーを有する。
【００９８】
制御ユニット１２４は、検出手段７５０から受信した値に従って照明源１０２を制御するための手段を含む。
【００９９】
従って、制御は、赤外線に対する指５０の透過性を考慮に入れる。
【０１００】
図１１は、図７及び図８に示すセンサ７００に用いることができる本発明による制御方法１１００のアルゴリズムを示す。
【０１０１】
制御方法１１００は、
検出手段７５０が、部分が存在しない場合に受ける光パワーを表わす基準値を制御ユニット１２４に送信する、初期化ステップ１１０２と、
検出手段７５０が、受ける光パワーを表わす値を制御ユニット１２４に送信する、送信ステップ１１０４と、
制御ユニット１２４が、そのようにして受信した値と基準値との間の差を計算する、計算ステップ１１０６と、
制御ユニット１２４が、そのようにして計算された差が絶対値で所定の差より大きいかどうかチェックする、検査ステップ１１０８と、
そのようにして計算された差が所定の差より小さいままである場合に、プロセスが送信ステップ１１０４にループバックする、ループステップ１１１０と、
そのようにして計算された差が所定の差より大きい場合に、制御ユニット１２４が、照明源１０２により放出される光パワーの増大を要求する、制御ステップ１１１２と、
プロセスが送信ステップ１１０４にループバックする、戻りステップ１１１４と、
を含む。
【０１０２】
図９及び図１０も、通路１１８内に指５０が存在するか否かに応じて照明源１０２をパワーに関して制御するための、照明源１０２の制御手段を含むセンサ９００を示す。
【０１０３】
制御手段は、ここでは１つ又はそれ以上の検出手段９５２と制御手段１２４とで構成される。
【０１０４】
検出手段９５２は、ここでは抽出区域９０６ａ−ｄの近傍に配置される。
【０１０５】
指５０が存在しない場合、検出手段９５２は、事実上、赤外線を全く受けず、一方、指５０が存在する場合、検出手段９５２は、指５０により導波管１０４に向かって後方散乱された赤外線９５４を捕捉する。
【０１０６】
従って、受けた光パワーに従って、検出手段９５２は、この光パワーを表わす値を制御ユニット１２４に送信し、制御ユニットは、この値に応じて照明源１０２を制御し、照明源が放出する光パワーを制御ユニットが含む適切な手段によって増大させるか又はさせないようにする。
【０１０７】
検出手段９５２が指５０の皮膚により反射される赤外線によって外乱を受けないようにするために、その各々は、導波管１０４内に作られた穴９５０の底に配置され、それらの穴９５０の各々は、指５０によって直接反射される赤外線から検出手段９５２を保護するために抽出方向１１６に対して実質的に平行な軸線を有する。
【０１０８】
検出手段９５２が、導波管１０４を通過する赤外線によって外乱を受けないようにするために、穴９５０の表面は、赤外線を透過しない材料で覆われる。
【０１０９】
別の制御方法は、キャプチャされた静脈網の画像の平均コントラストレベルを分析し、この平均レベルに従って照明源１０２の初期パートを制御することから構成することができる。
【０１１０】
上述の各実施形態において、抽出区域１０６が配置される面１１２は、赤外線１１４、７１４ａ、７１４ｂが抽出される抽出面１１２を構成し、画像取得手段１０８は、抽出面１１２に対向して配置される。
【０１１１】
図１２は、本発明の第９の実施形態によるセンサ１２００を示し、このセンサは、
赤外線照明源１０２と、
赤外線照明源１０２により照明される導波管１２０４であって、該導波管１２０４から導波管１２０４の抽出面１２１２を通して少なくとも１つの主抽出方向１１６で赤外線１１４を抽出するように意図された少なくとも１つの抽出区域１２０６を有する、導波管１２０４と、
抽出面１１２と対向して配置され、それらの間に、生体の部分５０が進入することができる入口を有する通路１１８を定め、かつ感光素子１１０を含む、画像取得手段１０８と、
を含み、
１つ又は各々の抽出区域１２０６は、１つ又は各々の主抽出方向１１６が感光素子１１０と交差しないように方向付けられるようになっている。
【０１１２】
前の実施形態とは異なり、センサ１２００の抽出面１２１２は、抽出区域１２０６を支持する面ではなく、抽出区域１２０６を支持する面の反対側の面である。
【０１１３】
抽出区域１２０６は、やはり、導波管１２０４の抽出面１２１２の反対側の面に光学的に結合されたパッチの形態とすることができ、ここでは、反射で用いられるプリズム、より具体的にはマイクロプリズムを含む。
【０１１４】
各プリズムの勾配が抽出面１２１２の法線に対して７０°である場合のこの実施形態においては、主抽出方向１１６は、抽出面１２１２の法線に対して約８°の角度を有する。このような抽出区域の位置決めにより、角度的にタイトな（狭い）放出層を得ることが可能になる。
【０１１５】
この実施形態においては、反射する表面はより大きくなり、光子結合効率は、より低い漏れ率でより良好になる。
【０１１６】
生成される層は全体として更なる屈折を受け、これが、要素の放出立体角を大きくする。
【０１１７】
当然、上述の実施形態の教示を図１２の実施形態に適用することができる。例えば、光源１０２を通路１１８の入口の反対側の端に配置し（図２）、透過した赤外線を曲げてその進路を１つの又は各々の抽出区域１２０６に向けて変えるように設計された傾斜角度を有する反射面を配置することが可能である。例えば、図３と同様の実装を提供することが可能である。抽出面１２１２の反対側の面に面して配置される、赤外線の通過は妨げるが可視スペクトルの光線は通過させる材料からなる保護板を取り付けることもまた可能である。抽出区域１２０６と通路１１８との間に、可視スペクトルの光線の通過は妨げるが赤外線は通過させる材料からなるフィルタ板を配置することもまた可能である。照明源１０２をパワーに関して制御するように設計された制御手段を用いることもまた可能である。
【０１１８】
図１３は、本発明の第１０の実施形態によるセンサ１３００を示す。
【０１１９】
センサ１３００は、
赤外線照明源１３０２と、
画像取得手段１０８と、
を含む。
【０１２０】
センサ１３００はまた、赤外線照明源１３０２により照明される、第１の抽出区域１３０６ｂ及び第２の抽出区域１３０６ａを有する導波管１３０４を含み、第１の抽出区域１３０６ｂ及び第２の抽出区域１３０６ａの各々は、導波管１３０４から導波管１３０４の抽出面１３１２を通して赤外線１３１４ａ及び１３１４ｂをそれぞれ１３１６ａ及び１３１６ｂで示される主抽出方向で抽出するように意図されている。
【０１２１】
画像取得手段１０８は、抽出面１３１２に面して配置され、それらの間に、生体の部分５０が進入することができる入口を有する通路１１８を定めるようになっており、かつ感光素子１１０を含む。
【０１２２】
各抽出区域１３０６ａ、１３０６ｂは、各主抽出方向１３１６ａ、１３１６ｂが感光素子１１０と交差しないように方向付けられるようになっている。
【０１２３】
図１３に提示された本発明の実施形態では、各抽出区域１３０６ａ、１３０６ｂは、抽出面１３１２により支持される。
【０１２４】
照明源１３０２は、通路１１８の入口と同じ側に配置された導波管１３０４の縁端部を照明する第１の照明要素１３０３ｂと、通路１１８の入口の反対側に配置された導波管１３０４の縁端部を照明する第２の照明要素１３０３ａとを有する。照明要素１３０３ａ及び１３０３ｂは、例えばダイオードアレイ型である。
【０１２５】
各抽出区域１３０６ａ、１３０６ｂは、ここではマイクロプリズムからなる。
【０１２６】
第１の抽出区域１３０６ｂは、第１の照明要素１３０３ｂと第２の抽出区域１３０６ａとの間に配置され、第１の照明要素１３０３ｂから発せられた赤外線１３１４ｂを抽出するように設計される。
【０１２７】
第２の抽出区域１３０６ａは、第２の照明要素１３０３ａと第１の抽出区域１３０６ｂとの間に配置され、第２の照明要素１３０３ａから発せられた赤外線１３１４ａを抽出するように設計される。
【０１２８】
抽出区域１３０６ａ及び１３０６ｂは、導波管１３０４から第１の抽出区域１３０６ｂを通って抽出される赤外線１３１４ｂと、導波管１３０４から第２の抽出区域１３０６ａを通って抽出される赤外線１３１４ａとが、生体の部分５０を位置決めし易く、かつ画像取得手段１０８の上流側にある、通路１１８内の地点で互いに向かって集束するようになっている。
【０１２９】
そのようにして、部分５０の照明のバランスを取ることが可能である。
【０１３０】
当然、本発明は、説明され図示された例及び実施形態に限定されず、当業者が到達可能な多数の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
５０：生体の部分
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００、１２００、１３００：センサ
１０２、１３０２：赤外線照明源（光源）
１０４、２０４、３０４、４０４、１２０４、１３０４：導波管
１０６、４５０、５０６、９０６ａ−ｄ、１２０６、１３０６ａ、１３０６ｂ：抽出区域
１０８：画像取得手段
１１０：感光素子
１１２、１２１２、１３１２：抽出面
１１４、１２０、１２２、７１４ａ、７１４ｂ、７２０ａ、７２０ｂ、１３１４ａ、１３１４ｂ：赤外線
１１６、４５２、５５０、１３１６ａ、１３１６ｂ：主抽出方向
１１８：通路
１２４：制御ユニット
２５０、３５０：反射面
２５２：コリメート手段
３５２：合焦手段
３５４：焦点
３５６：反射点
４５０：傾斜ファセット
６５０：保護板
６５２：フィルタ板
７５０、９５２：検出手段
９５０：穴
１３０３ｂ：第１の照明要素
１３０３ａ：第２の照明要素
【図１】
0005711828.tif 000002
【図２】
0005711828.tif 000003
【図３】
0005711828.tif 000004
【図４】
0005711828.tif 000005
【図５】
0005711828.tif 000006
【図６】
0005711828.tif 000007
【図７】
0005711828.tif 000008
【図８】
0005711828.tif 000009
【図９】
0005711828.tif 000010
【図１０】
0005711828.tif 000011
【図１１】
0005711828.tif 000012
【図１２】
0005711828.tif 000013
【図１３】
0005711828.tif 000014