(57)【要約】複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システムを開示する。プラテンは複数のファセットを有し、その少なくとも１つは、個人による意図された皮膚部位の配置に対して適合される表面を有し、別のファセットは、光吸収体を含んでもよい。照明源および光学配置は、臨界角より小さい角度の経路および臨界角より大きい角度の経路を含む、別個の照明経路に沿った照明源からの光で、意図した皮膚部位を照射するように配置される。マルチスペクトルおよび全内部反射の照明の両方は、撮像システムによって受光される。撮像システムは、別個の照明経路から画像を記録するように構成される、第１および第２の撮像場所を含んでもよい。プラテンはまた、平行でない出口ファセットを含んでもよい。
2010503079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証システムであって、
複数のファセットを有するプラテンであって、少なくとも１つのファセットは、表面標的ファセットを備える、プラテンと、
臨界角よりも小さい、該表面ファセットへの法線から測定される第１の角度で該表面標的ファセットに遭遇する第１の照明経路に沿って、該表面標的ファセットを照射するように配置される第１の照明源であって、該臨界角は、該表面標的ファセット上の入射光が実質的に全内部反射を受けるところの該法線から測定される最小角を画定する、第１の照明源と、
該臨界角よりも大きい、該法線から測定される第２の角度で該表面標的ファセットに遭遇する第２の照明経路に沿って、該表面標的ファセットを照射するように配置される第２の照明源と、
第１の撮像場所と第２の撮像場所とを備える、撮像システムと
を備え、
該撮像システムは、該第１の撮像場所において、該表面標的ファセットで散乱した後に、該第１の照明源から伝播される光を受光するように配置され、
該撮像システムは、全内部反射が、該第２の撮像場所で該表面標的ファセット上の意図された皮膚部位の存在によって実質的に妨げられるときに、該第２の照明源から伝播される光を受光するように配置される、複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証システム。
【請求項２】
前記第１の照明源と前記第２の照明源とを同時に照射するように構成される制御機構をさらに備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証撮像システム。
【請求項３】
前記プラテンの少なくとも１つのファセットは、光吸収体を備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証撮像システム。
【請求項４】
前記第２の照明経路に沿って伝播される光は、前記表面標的ファセットで全内部反射を実質的に受け、そして、前記光吸収体に遭遇する、請求項３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証撮像システム。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記第１の照明源および前記第２の照明源が照射されない時に、同時に暗画像を収集することによって、周囲の照明効果を補正するように構成される、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証撮像システム。
【請求項６】
前記第１の照明源は、複数の照明源、広帯域の照明源、異なる波長の複数の照明源、前記表面標的において実質的に一様な照明強度を提供する照明源、および該表面標的の実質的に一様な照明を提供する照明源から成る群より選択される、照明源を備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項７】
前記第２の照明源は、複数の照明源、広帯域の照明源、異なる波長の複数の照明源、前記表面標的において実質的に一様な照明強度を提供する照明源、および該表面標的の実質的に一様な照明を提供する照明源から成る群より選択される、照明源を備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項８】
前記撮像装置は、少なくとも１つの第１の偏光子をさらに備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項９】
前記第１の照明源は、少なくとも１つの第２の偏光子を備え、該少なくとも１つの第２の偏光子の軸は、前記少なくとも１つの第１の偏光子の軸に実質的に直交している、請求項８に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１０】
前記第１の照明源は、少なくとも１つの第２の偏光子を備え、該少なくとも１つの第２の偏光子の軸は、前記少なくとも１つの第１の偏光子の軸に実質的に平行である、請求項８に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１１】
前記第１の照明経路からの前記表面標的から散乱される光は、第１の出口ファセットを通って前記プラテンを出て、前記第２の照明経路からの該表面標的から散乱される光は、第２の出口ファセットを通って該プラテンを出て、該第１の出口ファセットと該第２の出口ファセットとは平行ではない、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１２】
前記第１の照明源または前記第２の照明源を複数の位置に移動させるように構成される機構をさらに備える、請求項１に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１３】
複数のファセットを有するプラテンであって、該ファセットのうちの少なくとも１つは、表面標的ファセットを備える、プラテンと、
照明源と、
複数の別個の照明経路に沿う該照明源からの光によって意図された皮膚部位を照射するように配置される光学配置であって、第１の照明経路は、該表面標的ファセットへの法線から測定される第１の角度で該表面標的ファセットに遭遇し、かつ、臨界角よりも小さく、第２の照明経路は、該表面標的ファセットへの該法線から測定される第２の角度で該表面標的ファセットに遭遇し、かつ、該臨界角よりも大きく、該臨界角は、該表面標的ファセットに入射する光が全内部反射を実質的に受けるところの法線から測定される最小角を画定する、光学配置と、
該表面標的ファセットから光を受光するように配置され、第１の撮像場所と第２の撮像場所とを備える、撮像システムと
を備え、
該第１の照明経路に沿って該照明源から伝播される光は、該表面標的ファセットで散乱した後、該第１の撮像場所において該撮像システムによって受光され、
該第２の照明経路に沿って該照明源から伝播される光は、全内部反射が、該表面標的ファセット上の生体認証特徴の存在によって実質的に妨げられるときに、該第２の撮像場所において該撮像システムによって受光される、複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１４】
前記第２の照明に沿って前記照明源から伝播される光は、光吸収体を備える該プラテンの少なくとも１つのファセットに遭遇する、請求項１３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１５】
前記照明源は、複数の照明源を備え、該照明源の第１は、前記第１の照明経路に沿って光を提供するように配置されており、該照明源の第２は、前記第２の照明経路に沿って光を提供するように配置されている、請求項１３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１６】
前記照明源の前記第１および第２のうちの少なくとも１つは、実質的に単色である、請求項１５に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１７】
前記第１および第２の照明源のうちの少なくとも１つは、広帯域の照明源を備える、請求項１５に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１８】
前記光学配置は、少なくとも１つの偏光子を備える、請求項１３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの偏光子は、前記撮像システムによる実質的平行−偏光撮像を提供する偏光子配置、および該撮像システムによる実質的交差−偏光撮像を提供する偏光子配置から成る群より選択される、偏光子配置を備える、請求項１８に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項２０】
前記第１の照明経路からの光は、第１の出口ファセットを通って前記プラテンを出て、前記第２の照明経路からの光は、第２の出口ファセットを通って該プラテンを出て、該第１の出口ファセットおよび該第２の出口ファセットは平行ではない、請求項１３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項２１】
マルチスペクトルおよび全内部反射の生体認証画像を獲得する方法であって、
第１の照明経路に沿って照明源からの光を伝播するステップであって、該光は、臨界角よりも小さい、表面標的ファセットへの法線から測定される第１の角度で、プラテンの表面標的ファセットに遭遇し、該臨界角は、該表面標的プラテン上の入射光が実質的に完全に反射されるところの該法線から測定される最小角として画定される、ステップと、
第１の撮像場所において、撮像システムによって、該第１の照明経路に沿って該照明源から伝播される光を収集するステップと、
第２の照明経路に沿って照明源からの光を伝播するステップであって、該光は、該臨界角よりも大きい、該表面標的ファセットへの該法線から測定される第２の角度で、該表面標的プラテンに遭遇する、ステップと、
第２の撮像場所において、該撮像システムによって、該第２の照明経路に沿って該照明源から伝播される光を収集するステップと
を含み、
該第１の照明経路に沿って伝播される光は、該表面標的による散乱の後に、該撮像システムによって収集され、
該第２の照明経路に沿って伝播される光は、全内部反射が、該表面標的における意図された皮膚部位の存在によって妨げられるときに、該撮像システムによって収集される、方法。
【請求項２２】
第１の照明経路に沿って照明源から光を伝播するステップ、および第２の照明経路に沿って照明源から光を伝播するステップは、同時に発生する、請求項２１に記載のマルチスペクトルおよび全内部反射生体認証画像を獲得する方法。
【請求項２３】
生体認証撮像システムであって、
複数のファセットを有するプラテンと、
照明源と、
撮像システムと
を備え、
該プラテンの少なくとも１つのファセットは、意図された皮膚部位を受入するように構成される表面標的を備え、
該撮像システムは、第１の照明経路および第２の照明経路に沿って該表面標的ファセットから散乱される光を受光するように配置され、
該第１の照明経路に沿って該表面標的ファセットから散乱される光は、第１の出口ファセットを通って該プラテンから出て、
該第２の照明経路に沿って該表面標的ファセットから散乱される光は、第２の出口ファセットを通って該プラテンから出て、
該第１の出口ファセットおよび該第２の出口ファセットは、平行ではない、生体認証撮像システム。
【請求項２４】
前記プラテンの少なくとも１つのファセットは、光吸収体を備える、請求項２３に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【請求項２５】
前記第２の照明経路に沿って伝播される光は、前記表面標的ファセットにおいて全内部反射を実質的に受け、そして、前記光吸収体に遭遇する、請求項２４に記載の複合マルチスペクトルおよび全内部反射の生態認証像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６０／８４１，３４４号（２００６年８月３０日出願、名称「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＲＯＢＵＳＴ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ」）の利益を主張するものであり、この出願は、その全体を参考として本明細書に援用される。
【０００２】
本願は、米国特許出願第１１／１１５，１００号（２００５年４月２５日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣＳ」、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ（「ｔｈｅ  ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」））の一部継続出願であり、この出願は、次の出願の仮特許出願ではなく、各々の出願日の利益を主張する：米国仮特許出願第６０／５７６，３６４号（２００４年６月１日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲ  ＲＥＣＯＧＮＩＴＩＯＮ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．ＲｏｗｅおよびＳｔｅｐｈｅｎ  Ｐ．Ｃｏｒｃｏｒａｎ））；米国仮特許出願第６０／６００，８６７号（２００４年８月１１日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ））；米国仮特許出願第６０／６１０，８０２号（２００４年９月１４日出願、名称「ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＳＰＯＯＦ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ））；米国仮特許出願第６０／６５４，３５４号（２００５年２月１８日出願、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＳＥＮＳＩＮＧ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ））；米国仮特許出願第６０／６５９，０２４号（２００５年３月４日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＦＩＮＧＥＲ  ＦＯＲ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣＳ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅら））、これらの出願の各々の全開示内容は、全ての目的のために、その全体を参考として本明細書に援用される。
【０００３】
本願は、同時係属で同一人に譲渡されたされた米国特許出願第１１／００９，３７２号（２００４年１２月９日出願、名称「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＥＲＳＯＮＡＬ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ  ＦＲＯＭ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ））、米国特許出願第１１／１１５，１０１号（２００５年４月２５日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＩＭＡＧＩＮＧ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅら））、および米国特許出願第１１／１１５，０７５号（２００５年４月２５日出願、名称「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＬＩＶＥＮＥＳＳ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ」）、出願人（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅ））に関連しており、これらの出願の各々の全開示内容は、全ての目的のために、その全体を参考として本明細書に援用される。
【０００４】
（発明の技術分野）
本願は、概して、生体認証に関する。より具体的には、本願は、生体認証識別に関する。
【背景技術】
【０００５】
「生体認証」とは、概して、生体の特性の統計分析を指す。生体認証の１つのカテゴリは、一般的に２つのモードのうちの１つにおいて動作して、ヒトの自動識別を提供するか、またはヒトの自称した身元を検証する、「生体認証識別」を含む。生体認証感知技術は、個人の身体的特徴または行動特性を測定し、そのような特徴を同様の事前記録測定値と比較して、よく似たものがあるか否かを判断する。一般的に生体認証識別に使用される身体的特徴は、顔、虹彩、掌形、静脈構造、および全ての生体認証識別特徴の中で最も一般的な指紋の紋様を含む。収集した指紋を分析するための現在の方法は、光学、容量、無線周波数、熱、超音波、およびいくつかの他のあまり一般的でない技術を含む。
【０００６】
指紋収集方法のほとんどは、指の表面またはその近傍において皮膚の特性を測定することに依存している。特に、光学指紋読取装置は、典型的に、センサプラテンとその上に置かれた指との間の屈折率の差の有無に依存している。界面における光の角度が臨界角より大きく、指紋の空気で満たされた溝がプラテンの特定の場所に存在すると、空気・プラテン屈折率の差のため、全内部反射（「ＴＩＲ」）がプラテンで発生する。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している場合、この場所でのＴＩＲは「妨げられ」、光がプラテン・皮膚界面を横断することを可能にする。指がプラテンに触れている領域にわたるＴＩＲの差の地図は、従来の光学的指紋読取の基礎を形成する。明視野および暗視野の両方の光学配置において、光学界面のこの変動を検出するために使用される多数の光学配置がある。一般的に、このＴＩＲを用いた測定を行うために、単一の準単色光線が使用される。
【０００７】
非ＴＩＲ光学指紋センサも存在する。一部の非ＴＩＲ接触センサは、準単色光の何らかの配置に依存して、指先の前面、側面、または裏面を照射し、皮膚を通して光を拡散させる。隆起および溝に対して、指を通る、および皮膚・プラテン界面を横断する光透過率の差により、指紋画像が形成される。界面での光の透過の差は、溝の中にある中間空隙の有無に起因するフレネル反射特性の変化による。一部の非ＴＩＲセンサは、指の表面特徴を撮像するために、偏光を使用する非接触センサである。場合によっては、撮像システムは、線形偏光子を含んでもよく、照明光は、平行および垂直方向に偏光されて２つの画像を提供してもよく、次いでそれらは、何らかの方法で組み合わせられて、指の表面特徴を誇張する。
【０００８】
ＴＩＲ現象に基づく光学指紋読取装置は、最も一般的に配備された種類の指紋センサの１つであるが、非理想的条件による画質の問題の影響を受けやすい。皮膚が過度に乾燥している場合、プラテンとの屈折率適合が低下して、不良な画像コントラストをもたらす。同様に、指が非常に湿っている場合、溝が水分で満たされる場合があり、指紋領域の全体にわたって光結合を発生させ、画像コントラストを大きく低減する。プラテン上の指の圧力が小さすぎるか、または大きすぎるか、皮膚またはセンサが汚れているか、皮膚が加齢および／または摩滅しているか、または、特定の民族集団の場合および非常に幼い子供にあり得る、過度に細かい特徴が存在する場合に、同様の効果が発生する場合がある。これらの効果は画質を低下させ、それによって、指紋センサの全体的性能を低下させる。１つの近年の研究では、指紋画像の１６％が、これらの効果の結果として準最適画質であることが分かった。場合によっては、市販の光学指紋読取装置は、シリコーン等の軟質材料の薄膜を組み込んで、これらの効果の一部を緩和し、かつ性能を回復するのに役立つ。軟質材料であるので、膜は、損傷、摩耗、および汚染の影響を受けやすく、整備を必要とする前にセンサの使用を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
生体認証センサ、特に指紋生体認証センサは、概して、様々な形のなりすましサンプルによって無効化されやすい。指紋読取装置の場合、紙、ゼラチン、エポキシ、ラテックス、または同類のもの等の、ある種の非生物材料に埋め込まれている認定ユーザの指紋の紋様を、読取装置に提示する種々の方法が当技術分野おい知られている。したがって、たとえ指紋読取装置が適合する指紋の紋様の有無を確実に判断すると考えることができる場合でも、適合する紋様が本物の生体の指から取得されていることを確認することが、全体的なシステムセキュリティにとって重要であり、これは多くの既存のセンサで確認することが困難である。
【００１０】
したがって、当技術分野では、生体認証感知のための方法およびシステムの改良に対する全般的なニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態は、１つ以上の光源、屈折素子、ならびに、ＴＩＲおよびマルチスペクトル画像が単一固定検出器上で観察されるように配置される、単一撮像配列を備える、生体認証測定装置を提供する。様々な構成では、システムの他の素子は、固定または移動可能であってもよい。例えば、レンズ品のうちの１つ以上が移動してＴＩＲおよびマルチスペクトル画像を獲得する、本発明の範囲内の数々の構成がある。
【００１２】
第１の一式の実施形態では、複合マルチスペクトルおよびＴＩＲ生体認証撮像システムが提供される。プラテンは、複数のファセットを有する。ファセットの１つは、個人による意図した皮膚部位の配置に対して適合される表面を備える。照明源および光学配置は、複数の個別照明経路に沿って照明源からの光で意図した皮膚部位を照射するように配置される。第１の照明経路は、表面によって画定される界面の臨界角よりも小さい角度で表面に遭遇する。第２の照明経路は、臨界角よりも大きい角度で表面に遭遇する。撮像システムは、表面から光を受光するように配置される。第１の照明経路に沿って照明源から伝播される光は、意図した皮膚部位が表面に置かれた時に意図した皮膚部位から散乱した後、撮像システムによって直接受光される。第２の照明経路に沿って照明源から伝播される光は、ＴＩＲが表面上の意図した皮膚部位の存在によって妨げられると、撮像システムによって受光される。
【００１３】
これらの実施形態の一部では、ＴＩＲを受ける、第２の照明経路に沿って照明源から伝播される光は、光吸収体を備えるプラテンのファセットに遭遇する。
【００１４】
第２の一式の実施形態は、そのうちの１つが、個人による意図した皮膚部位の配置に対して適合される表面を備える、複数のファセットを伴うプラテンを含む、同様の構造を有する。照明源および光学配置もまた、複数の個別照明経路に沿って照明源からの光で意図した皮膚部位を照射するように配置され、その第１は、表面および臨界角よりも小さい角度に遭遇し、その第２は、臨界角度よりも大きい角度で表面に遭遇する。これらの実施形態では、撮像システムは、複数の個別光学検出経路に沿って表面から光を受光するように配置される。第１の照明経路に沿って照明源から伝播される光は、意図した皮膚部位から散乱した後に、検出経路のうちの第１に沿って受光される。第２の照明経路に沿って照明源から散乱される光は、表面からのＴＩＲの後に、撮像システムによって受光される。
【００１５】
これらの実施形態の一部では、第１および第２の検出経路に沿って伝播される光は、プラテンの異なるファセットを通ってプラテンを出る。
【００１６】
両方の一式の実施形態では、照明源および撮像システムに対して提供されてもよい、種々の特性がある。例えば、照明源は、複数の照明源を備えてもよく、照明源のうちの第１は、第１の照明経路に沿って光を提供するように配置されており、照明源のうちの第２は、第２の照明経路に沿って光を提供するように配置されている。第１および第２の照明源のそれぞれは、略単色であってもよく、または、それらの一方または両方は、異なる実施形態で広帯域照明源を備えてもよい。撮像システムは、カラー撮像装置を備えてもよい。あるいは、撮像システムは、全色撮像装置を備えてもよい。
【００１７】
様々な実施形態では、光学配置はまた、１つ以上の偏光子を備えてもよい。例えば、そのような偏光子は、撮像システムによる平行偏光撮像を提供してもよく、撮像システムによる交差偏光撮像を提供してもよく、または撮像システムによるランダム偏光撮像を提供してもよい。
【００１８】
本発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって実現することができ、図中、同様の部品を参照するために、いくつかの図面を通して類似参照標識が使用されている。
【００１９】
本特許または出願書は、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含有する。カラーの図面を伴う本特許または出願書のコピーは、要請および必要料金の支払に応じて、特許庁によって提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による、複合マルチスペクトルおよびＴＩＲ生体認証撮像システムを図示する。
【図２】図２は、図１の実施形態のＴＩＲ照明源の照明経路を図示する。
【図３】図３は、図１の実施形態のマルチスペクトル照明源の照明経路を図示する。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態による、複合マルチスペクトルおよびＴＩＲ生体認証撮像システムを図示する。
【図５】図５は、図４の実施形態のＴＩＲ照明源の照明経路を図示する。
【図６】図６は、図４の実施形態のＴＩＲ照明源の照明経路を図示する。
【図７】図７は、図４の実施形態により収集される画像を表す。
【図８】図８は、図４の実施形態で使用されるプリズムの光学機能を図示する光線経路を示す（カラー）。
【図９】図９は、図４の実施形態で使用されるプリズムの光学機能を図示する光線経路を示す（カラー）。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ＴＩＲ照明を実現する、図４の実施形態での光の進行を図示する光線経路を示す（カラー）。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、直接照明を実現する、図４の実施形態での光の進行を図示する光線経路を示す（カラー）。
【図１１Ａ】図１１Ａ〜１１Ｃは、特定の実施形態で使用してもよいプリズムの等角図、正面図、および側面図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａ〜１１Ｃは、特定の実施形態で使用してもよいプリズムの等角図、正面図、および側面図を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ａ〜１１Ｃは、特定の実施形態で使用してもよいプリズムの等角図、正面図、および側面図を示す。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態による、照明および撮像シーケンスを示す。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態による、別の照明および撮像シーケンスを示す。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態による、別の照明および撮像シーケンスを示す。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態による、さらに別の照明および撮像シーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（１．概説）
本発明の実施形態は、生体認証測定値の収集および処理を可能にする、方法およびシステムを提供する。これらの生体認証測定値は、個人の身元、ならびに採取されている生体認証サンプルの真正性の強力な確認を提供し、携帯電話、携帯端末、ラップトップコンピュータ、および他の携帯型電子装置等の多数の異なる種類の装置、ならびに身体的または論理的アクセス用の独立型装置内に組み込まれてもよい。本発明の実施形態は、市民および犯罪者の識別の両方のための指紋画像取得に使用してもよい。本発明の方法およびシステムの共通特性は、単一撮像システムによる、複合マルチスペクトルおよびＴＩＲ照明源の適用である。
【００２２】
本発明のセンサは、従来のセンサと比べて増大したセキュリティおよび有用性をもたらす、情報が豊富なデータセットを提供する。増大したセキュリティは、測定されている物質の個別の光学特性を表す複数の画像から情報を組み合わせることに由来する。これらの特性は、十分な情報を提供して、生体ヒト皮膚と、センサを騙そうとして使用され得る様々な人工物および方法を区別することが可能である。同様に、増大したセキュリティは、広範囲の環境上のおよび生理学的な効果にわたって測定を行う機構を提供する、本発明の側面に由来する。ロバストで信頼性のあるサンプリングとは、不良な画質を補うために、システムセキュリティ標準を緩和する必要がないということを意味する。
【００２３】
強化されたセンサ有用性は、正確な接触および位置決めに対する個人における制約、および個人の皮膚が特定の質を有するという要件を低減することによって達成される。同様に、特定の光学条件下で収集される画像から表面下にある生体認証情報を抽出する能力は、表面特徴が欠落または損傷している場合においてさえも生体認証判断を行うための機構を提供する。こうして、ＴＩＲ測定と併せて、本発明の実施形態で行われるマルチスペクトル測定を使用することは、乾燥、過剰湿潤、弾力の不足、および／または、高齢者、かなりの手作業を行う者、あるいは美容師または看護師等の皮膚が化学薬品に暴露される者に典型的に関連するような摩耗した特徴等の理想的でない皮膚の質に対して有利にロバストである。
【００２４】
様々な光学条件は、偏光条件の差、照明角度の差、撮像角度の差、および照明波長の差を含んでもよい。ＴＩＲデータは、明視野または暗視野の条件であるか否かにかかわらず、サンプルとプラテンとの間の界面におけるＴＩＲ現象の存在および分布によって有意に影響された画像の結果である。これらの画像は、本明細書では、「ＴＩＲ画像」と呼ばれる。一部の光学条件においては、結果として生じる画像は、プラテンでのＴＩＲ効果の有無によって実質的に影響を受けない。これらの画像は、本明細書では、「マルチスペクトル画像」と呼ばれる。
【００２５】
本明細書に記載のマルチスペクトルおよびＴＩＲ測定に適用可能な皮膚部位には、指の全表面および全関節、指の爪および爪床、掌、手の甲、手首および前腕、顔、眼、耳、および身体のその他の全外部表面が含まれる。特定の実施形態に関する実施例を提供する際に、以下の説明において「指」を特定して言及することがあるが、これらの実施形態は、単に例示的であり、その他の実施形態は、その他の身体部分における皮膚部位を使用し得ることを理解されたい。
【００２６】
一部の実施形態では、センサは、皮膚の表面に浸透し、皮膚および／または下層組織内で散乱する、光の複数の離散波長を提供する。本明細書で使用されるように、「離散波長」への言及は、単一ビン化単位として扱われる波長または波長域のセットを指すことを目的とし、各ビン化単位に対して、情報は、ビン化単位の個々の波長サブセットからではなく、全体としてのビン化単位からのみ抽出される。場合によっては、複数の離散波長が提供されるときに、波長または波長域の任意の対の間にある何らかの波長が提供されないように、ビン化単位は、不連続であってもよいが、このことは必要ではない。ある場合には、波長は、紫外線・可視・近赤外線の波長帯内である。
【００２７】
皮膚および／または下層組織によって散乱される光の一部は、皮膚を出て、皮膚の表面またはその下の組織の構造の画像を形成するために使用される。一部の実施形態では、そのような画像は、指紋画像を含んでもよく、「指紋」という用語は、皮膚紋理特徴を伴う任意の皮膚部位の任意の表示を指すために、本明細書で広く使用される。
【００２８】
ＴＩＲを用いた指紋法は、皮膚がセンサと良好に光学的に接触していること、屈折率が接触点において差を引き起こすのに十分大きくなるように皮膚が適切に湿っていること、表面特徴が指に存在していること、および、水分または他の汚染物質がセンサの表面上にないこと、といった多数の仮定および／または条件に依存する。これらの仮定および条件が満たされると、ＴＩＲは、高品質、高コントラストの画像を生じるが、状況によっては、高品質画像を提供しない場合がある。ＴＩＲ撮像をマルチスペクトル撮像と組み合わせると、広範囲の環境上の、生理学的な、およびサンプリングの条件下において指紋画像を収集する機構を提供する。
【００２９】
本発明の実施形態は、より良い品質の従来の指紋を生じるように組み合わせら得る、マルチスペクトルとＴＩＲデータとの両方の収集を可能にする。マルチスペクトル画像は、ＴＩＲによって提供される情報の一部を補完する情報を含有する。これは、生体およびなりすまし検出能力、紋様に基づく、または色彩・テクステャの情報、および人口学的情報を判断する能力を含む。本発明の実施形態は、単一撮像配列を利用して、全体的なシステムの費用、サイズ、および重量のさらなる削減につながる。単一撮像システムの使用はまた、製造変動および現場での展開後に発生する変動に起因する、複数の撮像システム間の整合の変化に対して存在する場合がある、敏感性を回避する。
【００３０】
したがって、本発明の実施形態において使用してもよい、複合マルチスペクトルおよびＴＩＲシステムの実施例の詳細な説明を下記で提供するが、他の技術を代替的実施形態におて使用してもよいため、そのような説明は、限定的になることを目的としない。
（２．第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を図示する。指１０１は、複数のファセットを有するプラテン１０３上に置かれる。プラテン１０３の１つのファセットは、光学的に黒化されている１１７。２つの照明システム、（１）光源１０９およびオプションレンズ１０７を備えるＴＩＲ照明システム、および（２）光源１１３およびオプションレンズ１１５を備えるマルチスペクトル照明システムがある。レンズ１０７および１１５はそれぞれ単一レンズの形で示される一方で、これは例示的な目的にすぎず、さらに概して、レンズ１０７および１１５は、所望の通りに光源１０９および１１３から光を方向付けるように配置される、レンズ、鏡、および他の光学素子の配置を備えてもよい。同様に、光源１０９および１１３の説明図も単一のＬＥＤとして例示的であり、種々の他の照明源を使用してもよい。これは、ＬＥＤ、レーザーダイオード、または同類のもののような実質的な単色装置の配列、または白熱光源および同類のもののような広帯域光源を含む。単一撮像システムが提供され、デジタル撮像装置およびレンズ１１１を含む。
【００３１】
動作シーケンスは、マルチスペクトルおよびＴＩＲ照明源を照射するステップ、および撮像システム上の異なる撮像場所で両光源から画像を収集するステップを含んでもよい。図７は、マルチスペクトルおよびＴＩＲ指紋の画像を並べて示す。あるいは、動作シーケンスは、マルチスペクトル照明源を照射するステップ、画像を収集するステップ、マルチスペクトル光を消すステップ、ＴＩＲ照明源を照射するステップ、別の画像を収集するステップ、および画像を処理するステップを含んでもよい。両動作シーケンスにおける追加ステップは、両照明源が照射されない時に撮像するステップを含んでもよい。暗画像は、周囲照明の効果を補うように補正を実施する際に有用であってもよく、マルチスペクトル画像およびＴＩＲ画像のそれぞれが暗画像を差し引くように処理される。
【００３２】
図２は、図１の実施形態のＴＩＲ撮像モードを図示する。光源１０９からの光は、レンズ１０７およびファセット１０３ａを通って、経路２０１をたどる。指または適切な物質との他の接触がない場合は、光は、ファセット１０３ｄでＴＩＲ反射を受ける。反射光は、経路２０３をたどり、光学的黒面１１７に当たり、吸収される。したがって、撮像装置は、画像を記録しない。ファセット１０３ｄに対する（かつ、ファセット１０３ａによって影響されるような）照明経路２０１の角度は、ＴＩＲ撮像を提供するためには臨界角よりも大きい角度でなければならない。
【００３３】
撮像システム１１１は、照明経路２０５に沿って、ファセット１０３ｂを通してファセット１０３ｄを見る。指がない場合、画像は暗い。しかし、指がファセット１０３ｄと接触して置かれると、接触点がＴＩＲを破壊し、散乱光が撮像システム１１１によって見られることを可能にする。この構成は、暗視野配置において収集される真のＴＩＲ画像をもたらす。
【００３４】
プラテンの表面標的と照明経路との間の入射角が臨界角よりも大きい時に、全内部反射が発生する。当技術分野で既知のように、光の屈折は、概して、異なる屈折率を有する２つの物質間の界面で発生する。屈折角は、異なる照明角度について異なり、スネルの法則によって支配される。
【００３５】
【数１】
2010503079.tif 000003
ここで、ｎ１は、空中の屈折率となり得て、ｎ２は、プラテン中の屈折率となり得て、角度θ１およびθ２は、法線から界面までの各媒体中で測定される。空気の屈折率（ｎａｉｒ）がガラスの屈折率（ｎｇｌａｓｓ）より小さいため、界面の臨界角θｃは、下記の式によって求められる。
【００３６】
【数２】
2010503079.tif 000004
例えば、ｎａｉｒが１．０にほぼ等しく、ガラスの典型的な屈折率に対応して、ｎｇｌａｓｓが１．５にほぼ等しい場合、臨界角は、約４１．８度である。このような場合、照明経路２０５の入射角は、４１．８度よりも大きくなければならない。その上、指がプラテンに置かれた時に、界面でＴＩＲ妨害が発生するためには、入射角は、プラテンと指の皮膚との間の界面によって画定される臨界角より小さくなければならない。１．４の屈折率を有する皮膚に対して、この二次臨界角は、約７０．０度である。したがって、この実施例では、照明経路の入射角は、４１．８度より大きいが、７０．０度未満でなければならない。
【００３７】
図３は、図１の実施形態のマルチスペクトル撮像モードを図示する。光源１１３からの光は、レンズ１１５およびファセット１０３ｃを通って、経路３０１をたどる。撮像システム１１１は、経路３０３に沿って、ファセット１０３ｂを通してファセット１０３ｄを見る。ファセット１０３ｄに対する（かつ、ファセット１０３ｃによって影響されるような）照明経路３０１の角度は、臨界角よりも小さい角度でなければならない。上記のように、空気および典型的なガラスの場合、入射角は、４１．８度未満でなければならない。入射角が臨界角よりも小さいため、照明源１１３からの照明光は、プラテンの最上ファセット１０３ｄを通過し、プラテン１０３またはその上方に存在する時に指の全ての部分を照射する。指を照射する光の一部が、皮膚表面から反射される一方で、光の第２の部分は、皮膚の中を通り、散乱および吸収等の光学的効果を受ける。概して、指の皮膚に進入する光の一部は、皮膚の外へ後方散乱し、プラテン１０３の中へ戻る。次いで、プラテン１０３の中へ後方散乱された光は、経路３０３をたどり、撮像システム１１１によって撮像される。
【００３８】
図１〜３の実施形態に関して注目されてもよい、多数の特徴がある。例えば、撮像装置は、異なる実施形態において全色またはカラーであってもよい。先述のように、照明は、単色または広帯域であってもよい。広帯域照明を使用する実施形態では、撮像システム１１１は、カラー撮像装置の形式等の、カラーフィルタ配列を伴う撮像装置を備えてもよい。撮像システム１１１は、物体から配列上に反射される光を集束するように構成される、デジタル配列および検出レンズを有するデジタル撮像システムを備えてもよい。例えば、検出レンズは、レンズ、鏡、ピンホール、そのような素子の組み合わせを備えてもよく、または、当業者に周知の他の光学素子を使用してもよい。配列は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ配列等のシリコン撮像配列、ＩｎＧａＡｓ配列、または当技術分野で周知の他の検出器配列を備えてもよい。ある場合には、撮像システム１１１はまた、光学フィルタを備えてもよい。光学フィルタは、照明波長帯よりも長い波長の光を実質的に遮断する、短波長パスフィルタであってもよい。約５８０ｎｍより長い光の波長が指を実質的に横断してもよいため、そのような構成は、明るい広帯域の周囲照明の存在下で有利な性能を提供することが、発明者らによって見出されている。明るい日光の中において、この長波長光は、検出器配列を飽和して画像の取得を妨げ得る。したがって、所望の全ての照明波長を通しながら、フィルタでそのような長波長光を防止することが、有益であり得る。
【００３９】
撮像装置１１１は、照明期間中に複数の画像を次々に撮影してもよい。例えば、マルチスペクトル照明源が異なる波長、偏光条件、および／または角度の複数の光源を含む時、第１の光源が照射してもよく、その時の間にカメラが画像を取得および保存する。次いで、第１の光源を消してもよく、第２の光源が照射され、その時の間に第２の画像が取得および保存される。次いで、このシーケンスは、全ての光源に対して継続し、光源が照射されずに収集される「暗」画像をさらに含んでもよい。また、照明期間中に任意の回数で、画像条件のいずれかまたは全体が反復されてもよい。結果として生じる画像は、後の処理のために、様々な方法で組み合わせられてもよい。例えば、照射状態のそれぞれと暗画像との間で、差分画像が生成されてもよい。これらの２種類の画像間の差は、照明の効果が背景照明から分離されることを可能にする。次いで、差分画像は、本発明の他の側面に従ってさらなる処理に使用されてもよい。
【００４０】
ある場合には、フィルタは、デジタル配列の一部としてさらに組み込まれてもよい、カラーフィルタ配列であってもよい。カラーフィルタ配列は、周知のバイエルパターンの３原色フィルタ配列を備えてもよい。ある場合には、フィルタ素子は、標準の３原色波長とは異なる波長を透過する働きをしてもよく、追加の波長を含んでもよく、および／または、バイエルパターンとは異なるパターンで配置されてもよい。そのようなカラーフィルタ配列が含まれる場合には、照明源は、白色光または広帯域の光源であってもよい。あるいは、照明源１０９、１１３は、カラーフィルタ配列によって備えられるフィルタ素子の通過帯域内にある中心波長を有する、ＬＥＤ等の複数の狭帯域源を備えてもよい。一部の実施形態では、照明光は、約４００〜１，０００ｎｍの波長帯内で提供される。他の実施形態では、スペクトルの可視範囲内、すなわち、約４００〜７００ｎｍの範囲内の波長が使用される。場合によっては、３つの照明波長が、それぞれ６００、５４０、および４５０ｎｍにおける赤色、緑色、および青色に対応する実施形態等においては、複数の実質的に離散した波長が使用される。さらに、他の実施形態では、画像は、同時または順々のいずれかで、撮像装置１１１によって並んで記録されてもよい。
【００４１】
また、マルチスペクトルおよびＴＩＲ撮像のそれぞれに提供される、複数の照明源があってもよい。場合によっては、複数の光源のそれぞれは、名目上同一であるか、または実質的に一様な照明および／または所望の強度の照明を提供するように配置されてもよい。他の場合では、複数の光源は、ともに照射されると、カラー撮像装置によって使用することができる照明の広帯域光源を備えるように選択される、異なる波長の狭帯域光源であってもよい。一部の実施形態では、偏光子は、照明および／または検出サブシステムに含まれて、平行偏光撮像、交差偏光撮像、またはランダム偏光撮像を提供してもよい。
（３．第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、図４により図示される。この実施形態では、指４０１は、複数のファセットを有するプラテン４０３に置かれる。再度、光源４０９およびレンズ４０７を備えるＴＩＲ照明システム、ならびに光源４１３およびレンズ４１５を備えるマルチスペクトル照明システムといった、２つの照明システムがある。再度、光源４０９および４１３、ならびにレンズ４０７および４１５の単純性は、例示的にすぎず、より複雑な光学配置および図示されるものとは異なる照明源の使用は、本発明の範囲内となることを目的とする。デジタル撮像装置およびレンズを含む単一撮像システムがあり、まとめて参照番号４１１で示される。この実施形態では、動作シーケンスは、マルチスペクトルおよびＴＩＲ照明源の両方を同時に照射するステップを含む。ファセット４０３ｂおよび４０３ｃならびに撮像装置システム４１１は、マルチスペクトルおよびＴＩＲ画像がデジタル画像の異なる部分に位置するように配置される。図１の実施形態と同様に、ある場合には、光が照射されずに暗画像を収集することが可能である。これは、マルチスペクトルおよびＴＩＲ画像のそれぞれから暗画像を差し引くことによって、周囲照明の効果の補正を可能にする。
【００４２】
図５は、図４の実施形態のＴＩＲ撮像モードを図示する。光源４０９からの光は、レンズ４０７およびファセット４０３ａを通って、照明経路５０１をたどる。照明経路は、臨界角よりも大きい角度で、ファセット４０３ｅに入射する。指または適切な物質との他の接触がない場合は、光は、ファセット４０３ｅでＴＩＲ反射を受ける。反射光は、経路５０３をたどり、ファセット４０３ｄでＴＩＲ反射を受け、ファセット４０３ｃを通過し、経路５０５をたどった後に撮像システム４１１によって収集される。ファセット４０３ｅおよび４０３ｄにそれぞれ遭遇する際に、経路５０１および５０３における光の角度は、これらの表面でＴＩＲ反射を確実にするように臨界角よりも大きくなければならない。撮像システム１１１は、経路５０３に沿って、ファセット４０３ｃを通してファセット４０３ｅを見る。指４０１がない場合、画像は明るい。しかし、指がファセット１０３ｄと接触して置かれると、接触点がＴＩＲを破壊し、そうでなければＴＩＲ反射を受ける光を吸収し、これらの点が撮像システム４１１によって比較的暗く見られるようになる。
【００４３】
図６は、図４の実施形態のマルチスペクトル撮像モードを図示する。光源４１３からの光は、レンズ４１５およびファセット４０３ｃを通って、経路６０１をたどる。ファセット４０３ｅに対する（かつ、ファセット４０３ｃによって影響されるような）照明経路６０１の角度は、臨界角よりも小さい角度でなければならない。撮像システム４１１は、経路６０３に沿って、ファセット４０３ｂを通してファセット４０３ｅを見る。指がない場合、画像は暗い。しかし、指がファセット４０３ｅと接触して置かれると、光源４１３からの光の一部は、経路６０３の方向に皮膚の表面によって反射され、撮像装置４１１によって見られる。また、光の一部は、皮膚の表面下部分によって拡散反射され、また撮像装置４１１によって測定され得る。
【００４４】
図４〜６に示されるようなプラテン４０３は、ファセット４０３ｂおよび４０３ｃを有する。図５〜６に示され、論じられるように、光は、表面４０３ｅでの反射および散乱後、撮像装置４１１での撮像の前に、これらのファセットのそれぞれを通過する。
これらのファセット４０３ｂおよび４０３ｃは、平行でない平面である。
【００４５】
図７は、指１０１がファセット４０３ｅに触れていて、ＴＩＲ光源４０９およびマルチスペクトル光源４１３の両方が照射される時に、撮像システム４１１によって収集される画像７００の実施例を表す。画像７００は、指のＴＩＲ画像７０５および同じ指のマルチスペクトル画像７０３を示す。これらの画像は、例えば、指がなりすましのサンプルではない、あるいは変更されていないことを保証する、マルチスペクトル画像７０３についての検査等の、様々な過程を受け得る。マルチスペクトル画像７０３およびＴＩＲ画像７０５は、組み合わせられて、指紋の紋様の単色表示に対応する指紋の単一の合成表示を提供し得る。
【００４６】
図１〜３の実施形態と同様に、本発明の意図された範囲内でもある、図４〜６の実施形態の多数の変化型がある。例えば、撮像装置は、全色またはカラーとなり得て、照明は、実質的に単色または広帯域であってもよい。広帯域照明が使用される実施形態では、時には、撮像装置は、カラー撮像装置を提供するためのカラーフィルタ配列を備えてもよい。照明源４０９および４１３はそれぞれ、名目上同一であり、かつ実質的に一様な照明および／または所望の強度の照明を提供するように配置される、複数の照明源を備えてもよい。場合によっては、複数の光源は、カラー撮像装置とともに使用する照明の時に、照明の広帯域光源を提供する、異なる波長の狭帯域光源を備える。
【００４７】
照明源はまた、移動可能であってもよい。照明源は、異なる角度から表面標的を照射するために移動してもよい。照明源は、配置の間ではオフになってもよく、または配置の間での移動中にオンのままであってもよい。その上、撮像装置は、照明源が移動している間に画像を記録してもよく、特定場所から照明源が表面標的を照射するまで、または照明源がオンになる時まで待機してもよい。
【００４８】
図１〜６に示される光学部品の特定の特性は、異なる形状因子制約を満たすように実装されてもよい。例えば、皮膚部位または表面標的が、システムの一部としてのギアシフトの最上部に実装されて、車両の運転手の身元を検証する実施形態では、照明源および画像装置は、構成される通りにギアシフトの中に適合しない場合がある。そのような実施形態では、光リレーシステムが実装されてもよい。例えば、ボアスコープのものと同様の個々のレンズを備える、リレーレンズを使用してもよく、または代替案として、オルソスコープで使用されるような光ファイバを使用してもよい。他の場合では、照明源および／または撮像サブシステムの光学経路を、鏡の使用を介して折り曲げて、全体的なサイズを低減してもよい。光リレーシステムを実装する、および／または光学系を折り曲げるための、なおも他の技術が、当業者にとって明白となるであろう。こうして、センサの部品は、サンプリング表面から遠隔に位置するか、または他の形状因子制約に適合するように構成されてもよい。
【００４９】
偏光子もまた、マルチスペクトル照明および／または検出システムに挿入されて、異なる実施形態で、平行偏光撮像、交差偏光撮像、またはランダム偏光撮像を提供してもよい。偏光子は、直線、円、楕円、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。そのような実施形態では、照明源は、広帯域または狭帯域であってもよい。狭帯域の場合、光源は、全て同じ波長であってもよく、または、実質的に異なる波長であってもよい。偏光子はまた、照明源の一部および全体の上に「交差偏光」配置または「平行偏光」配置を提供してもよい。複数の照明源システムにおいて、照明サブシステムのうちの１つ以上では、偏光子が省略されて、ランダムに偏光した照明光を発生させてもよい。
【００５０】
照明源のうちの１つが交差偏光配置を提供する場合では、偏光子は、撮像システムにおいて偏光と直角に偏光される照明光を提供するように、配置および配向されてもよい。他の光が遮断されるため、そのような直交性には、検出した光が皮膚部位等において複数の散乱事象を受けたことを保証する実用性がある。この交差偏光子の特性は、照明サブシステムが臨界角よりも小さい角度で配向される場合に、特に顕著である。この場合、交差偏光子がないと、光は、皮膚からの表面反射、浅部散乱事象、および深部散乱事象から検出されてもよい。交差偏光子が使用されると、表面および浅部散乱現象は有意に減衰させられる。逆に、表面特徴および浅部散乱効果を強調するために、平行偏光子が有利に採用されてもよい。特に、少なくとも１つの他の偏光状態と併せて、ランダム偏光も有利に採用することができる。
【００５１】
直線偏光子の場合、それらの軸が検出偏光子の軸から約９０度分離されるように配向される、照明偏光子を有することによって、交差偏光配置が提供されてもよい。偏光子が円偏光子である代替的実施形態では、交差偏光配置の直交性は、反対方向（すなわち、右手および左手）の円偏光子を有することによって達成されてもよい。さらに、直線偏光子の場合、それらの軸が検出偏光子の軸にほぼ平行となるように配向される、照明偏光子を有することによって、平行偏光配置が提供されてもよい。偏光子が円偏光子である代替的な実施形態では、平行偏光は、同じ向きの円偏光を使用することによって達成されてもよい。偏光子の効果により、単一の照明波長のみが使用されている時でさえも、システムの偏光状態を変えることによって、複数の異なる光学条件を達成することができる。勿論、マルチスペクトル条件は、異なる光学条件のいくつかある組み合わせの中で、特に、異なる照明波長、異なる照明角度、および異なる撮像角度の使用も備えてもよい。
【００５２】
さらなる実用性は、交差偏光配置が、以前のユーザによってプラテン上に残された潜在的な指紋の可視性を大きく低減させ、こうして向上した画質を提供し、潜在的な指紋を「再活性化する」ことによるなりすましの可能性を低減するという見解に由来する。配置の実用性はまた、従来の光学指紋読取装置にまで及ぶ。特に、暗視野光学指紋システムは、そのような配置における偏光素子の追加によく適している。
【００５３】
さらに概して、潜在的指紋等の効果は、それらの独特な光学特性に基づく、結果として生じるマルチスペクトルデータから識別および分割される。例えば、異なる偏光条件に関する潜在的指紋の光学的品質は、生体ヒト組織とは異なる。同様に、波長および照明角度の関数としての潜在的指紋のスペクトル特性も、生体ヒト組織とは全く異なる。したがって、マルチスペクトルデータのスペクトル性質の分析は、当技術分野で既知のようなスペクトル分離等の技術を介して、潜在的指紋によるアーチファクトから本物の組織画像を分離する手段を提供する。スペクトル分析はまた、画像分割を行うために使用してもよく、画像背景から組織データを含有する画像の領域を画定および隔離する。同様の方法で、本発明のマルチスペクトルデータセットにおいて利用可能な情報の全体は、本物のヒト皮膚と、人工サンプルを使用する様々な試行またはセンサを騙す他の手段を区別することによく適している。複数の波長、偏光条件、および照明角度にわたる皮膚の複合光学特性は、ヒト皮膚に対して明確であり、皮膚と、センサをだまそうとして使用され得る多くの異なる種類の物質と区別するために採用することができる。
【００５４】
本発明の異なる実施形態の非定常的な変化型は、移動可能な撮像装置または回転光学素子を有するような機構によって作成されてもよいため、マルチスペクトルまたはＴＩＲ画像のいずれかが、撮像システムによって取得されてもよい。そのような構成には、より小さい撮像装置の使用を可能にする利点があるものの、画像の連続取得およびさらなるシステムの複雑性のため、より長い収集時間を有する傾向もある。
【００５５】
図１〜６の実施形態の光学系の何らかの追加分析は、図８〜１１に図示される。光学系は、複数のファセットを有するプリズムとして提供されるプラテンを使用してもよい。これは、撮像装置上の別個の場所に存在する二重画像を伴う、単一撮像レンズおよび撮像装置を提供する。プラテンの側面図および等角図を示す図８および９では、緑の格子は、指が置かれる位置を表す。この位置は、表面標的と称されてもよい。各図面の右側に示される３つの光線経路８１５、９１５は、マルチスペクトル撮像経路を表し、各図面の左側に示される３つの光線経路８１０、９１０は、従来のＴＩＲ撮像経路を表す。単に一実施例として、示されるシステムにおける撮像レンズは、接合三重アクロマットとして提供される。指を撮像するために他のレンズ系を使用してもよい。図８は、２つの非平行撮像ファセット８４０および８４５を伴うプラテンを示し、図９も、２つの非平行ファセット９４０および９４５を伴うプラテンを示す。
【００５６】
例えば、特定の変化型では、単一撮像装置の使用は保持されるが、別個の撮像レンズ系が、従来のＴＩＲおよび直接経路に対して提供される。図１０Ａは、ＴＩＲの場合に光が進む経路を表す。プリズムプラテンと接触している指は、ＴＩＲ光を妨げ、接触の対応する場所における撮像装置上で、より小さい光強度を引き起こす。図１０Ｂは、マルチスペクトル照明に対する１つの考えられるスキームを表す。他のスキームは、直接照明器としてのＴＩＲ光源、および偏光直接照明器としての異なる光源を使用してもよい。直接照射光は、指から散乱し、散乱光の一部は、撮像レンズ上に当たって、撮像装置上に指の画像を形成する。
【００５７】
図１１Ａ〜１１Ｃは、特定の実施形態に対する近似プリズム１１００の寸法を示し、寸法はミリメートルで示される。底角度は、光経路を撮像レンズに交差させるように選択されてもよい。これらの角度はまた、マルチスペクトルおよびＴＩＲ光源からの光経路を撮像装置上で並んで入射させるように選択されてもよい。角度は、従来のＴＩＲおよび直接撮像経路にとって、光学経路の長さをより近くするように設計されてもよい。図１１Ｃは、非平行撮像ファセット１１６２および１１６４を示す。２つの撮像レンズ配置が使用される実施形態を含む、様々な異なる実施形態で、異なるプリズム形状を使用してもよい。
【００５８】
上記の本発明の様々な実施形態は、図１２〜１５に示されるような、種々のシーケンスに従ってもよい。これらのシーケンスは、例示的なものにすぎない。図１２は、１つの例示的な照明および撮像のシーケンスを示す。第１の照明源が照射され１２０２、生体認証特徴が置かれ得るプラテン表面に向かって光が方向付けられ１２０４、撮像装置上の第１の場所で画像が収集され１２０６、次いで、第１の照明源が暗くされる１２０８。次いで、第２の照明源が照射され１２１０、生体認証特徴が置かれ得るプラテン表面に向かって光が方向付けられ１２１２、撮像装置上の第２の場所で画像が収集され１２１４、次いで、第２の照明源が暗くされる１２１６。次いで、画像が処理されて１２１８、保存される１２２０。他のシーケンスでは、処理１２１８および／または保存１２２０のステップは、用途によって除かれてもよい。
【００５９】
図１３に表されるシーケンスでは、ステップ１３０２〜１３１６は、図１２のステップ１２０２〜１２１６と同一である。しかしながら、このシーケンスでは、処理するステップ１３２０および保存するステップ１３２２の前に、両撮像場所で暗画像を収集する追加ステップ１３１８が含まれる。
【００６０】
図１４に示されるシーケンスは、第１の照明源を照射し１４０２、プラテン表面に光を方向付け１４０４、第２の照明源を照射し１４０６、プラテン表面に光を方向付け１４０８、撮像装置上の第１および第２の画像場所で画像を同時に収集する１４１０。このシーケンスでは、両照明源は、同時であるが異なる場所で撮像装置を照射するが、図１２および１３に示されるシーケンスでは、撮像装置は、他方の光源が暗くされる時のみに、各場所で画像を収集する。
【００６１】
最後の例示的なシーケンスとして、図１５に示されるシーケンスは、第１の照明源を照射し１５０２、プラテン表面に光を方向付け１５０４、第２の照明源１５０６を照射し、プラテン表面に光を方向付け１５０８、撮像装置上の第１および第２の画像場所で画像を同時に収集する１５１０。両画像が撮像装置によって収集された後、両光源が暗くされ１５１２、第１および第２の画像場所で暗画像が収集される１５１４。
【００６２】
このように、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の精神を逸脱することなく、種々の修正、代替構造、および同等物を使用してもよいことを当業者は認識するだろう。したがって、以下の請求項において規定される本発明の範囲を限定するものとして、上述の説明を解釈するべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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