(57)【要約】  ３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためのシステム及び方法は、３Ｄバイオメトリックオブジェクトをスキャン領域６０２で受け取ることを含む。３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像は、光源６０４を用いて３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射することと、１つまたは複数の血管６０６が光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出することとにより、光音響トモグラフィを用いて生成される。３Ｄ血管画像は、検出された音波６１２に基づいて出力される。
2018527064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためにコンピュータで実行される方法であって、
前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトをスキャン領域で受け取ることと、
光音響トモグラフィを用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像を生成することと、
を有し、
前記生成することが、
光源を用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射することと、
前記１つまたは複数の血管が前記光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出することと、
前記検出された音波に基づいて３Ｄ血管画像を出力することと、
をさらに備える、方法。
【請求項２】
前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトは、指、手のひら、腕、脚、または眼のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光源と前記音波の検出器とが、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して同じ側に、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトを挟んで対向する側に、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して互いに直交するように、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して互いに任意の角度で、配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光は、前記１つまたは複数の血管内の血液で吸収される波長の光を含む光パルスまたは連続波光である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光源は、パルスレーザ、時間的変調型連続波レーザ、または時間的変調型非レーザのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光源は、空間分解能を有する、空間分解能を有しない、またはラスタースキャンされる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記音波の検出器が、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトと接触する、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記音波の検出器が、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトと非接触である、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記音波の検出器が、空間分解能を有する、空間分解能を有しない、またはラスタースキャンされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためのシステムであって、
画像化するための前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトを受け取るスキャン領域と、
光音響トモグラフィを用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像を生成する画像生成器と、
を有し、
前記画像生成器が、
光源を用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射し、
音波検出器を用いて前記１つまたは複数の血管が前記光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出し、
前記検出された音波に基づいて３Ｄ血管画像を出力するように構成された、システム。
【請求項１１】
前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトは、指、手のひら、腕、脚、または眼のうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光源と前記音波検出器とが、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して同じ側に、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトを挟んで対向する側に、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して互いに直交するように、または前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトに対して互いに任意の角度で、配置された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記光は、前記１つまたは複数の血管の血液で吸収される波長の光を含む光パルスまたは連続波光である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記光源は、パルスレーザ、時間的変調型連続波レーザ、または時間的変調型非レーザのうちの１つである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光源は、空間分解能を有する、空間分解能を有しない、またはラスタースキャンされる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記音波検出器は、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトと接触する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記音波検出器は、前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトと非接触である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記音波検出器は、空間分解能を有する、空間分解能を有しない、またはラスタースキャンされる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためのコンピュータで読み取り可能なプログラムを含む非一時的なコンピュータ可読記録媒体であって、
前記コンピュータで読み取り可能なプログラムがコンピュータ上で実行されると、
前記コンピュータに、
前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトをスキャン領域で受け取ることと、
光音響トモグラフィを用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像を生成することと、
を実行させ、
前記生成することが、
光源を用いて前記３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射することと、
前記１つまたは複数の血管が前記光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出することと、
前記検出された音波に基づいて３Ｄ血管画像を出力することと、
をさらに実行させるための、コンピュータ可読記録媒体。
【請求項２０】
前記光は、前記１つまたは複数の血管の血液で吸収される波長の光を含む光パルスまたは連続波光である、請求項１９に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１５年１０月２３日に出願された米国特許仮出願第６２／２４５４９８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【０００２】
本発明は、一般に３次元の血管（vein）画像化に関し、特に３次元バイオメトリクス用に光音響トモグラフィを用いた指の血管の３次元画像化に関する。
【背景技術】
【０００３】
バイオメトリクスは、身元を確認するために各人に固有の解剖学的特徴（例えば、声、顔、虹彩、指紋、指の血管等）を活用することである。例えば、パスワードや運転免許証とは異なり、解剖学的特徴を偽造することはより困難である。データドリブン技術の指数関数的な発展により、バイオメトリクスは、例えば入国管理、法的処置、パーソナルバンキング及び娯楽事業（例えば、ディズニーランド（登録商標））のチケットモニタリングを含む、本人確認を介した高レベルなセキュリティが益々要求される用途でユビキタス技術になりつつある。
【０００４】
例えば、指の血管を２次元的に画像化することで２次元バイオメトリクスを取得することは、例えば、普遍性、独自性、永続性、回収可能性、性能、受容性及び低回避性を含む、顕著なバイオメトリック要件を満たすため、魅力的なバイオメトリックである。指の血管は、指の血管内の血液で吸収されるような波長（例えば、近赤外線）の光を指に照射することで２次元的に画像化できる。散乱光は、指の血管が暗線の２次元ネットワークとして現れる、２次元の指の血管画像を生成するために、カメラによって撮影される。２次元の指の血管画像は、２次元バイオメトリクスとして用いると、本人確認のためにデジタル処理されることがある。２次元バイオメトリクスとして２次元の指の血管画像を用いることは、低い本人拒否率（例えば、本人が正しく認識されない頻度）及び低い他人受入率（例えば、他人が本人として受け入れられる頻度）を提供する。
【０００５】
しかしながら、２次元バイオメトリクスと比べて、３次元バイオメトリクスは、光の照射に対してより安定（robust）であり、特徴を抽出するための豊富な情報源を提供し、偽造がより困難である。言い換えると、３次元バイオメトリクスは、２次元バイオメトリクスよりも低い本人拒否率及び低い他人受入率を提供する。指の血管は、３次元構造を有する。指の血管は、指の表面直下に存在するため、その３次元構造は、指表面の曲率及び指表面に対するそれらの深さに依存する構造によるものである。しかしながら、指の血管を３次元的に画像化することは困難である。これは、光は生物組織（例えば、指）内へより深く伝搬するため、有害な光散乱の増大が少なくとも一つの原因となり、それが画像品質を低下させるからである。
【０００６】
従来、指の血管は、２つの異なる視点に配置された２つのカメラを用いることで３次元的な画像が取得されている。このことは、３次元画像から成る全く異なる指の血管画像をもたらす。しかしながら、結果として生じる３次元画像は、指表面の曲率に起因する指の血管の構造であり、指の表面直下の血管の画像を取得するため、少なくとも有害な光散乱の課題は克服されていない。有害な光散乱が原因で、従来のシステム及び方法を用いて、それらの深さに依存する構造を伴う正確な３次元の指の血管画像を取得することはできない。
【発明の概要】
【０００７】
３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためにコンピュータで実行される方法は、３Ｄバイオメトリックオブジェクトをスキャン領域で受け取ることを含む。３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像は、光源を用いて３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射することと、１つまたは複数の血管が光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出することとによって、光音響トモグラフィを用いて生成される。３Ｄ血管画像は、検出された音波に基づいて出力される。
【０００８】
３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためのシステムは、画像化するために３Ｄバイオメトリックオブジェクトを受け取るスキャン領域を含む。画像生成器は、光源を用いて３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射することで、光音響トモグラフィを用いて３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像を生成するように構成される。１つまたは複数の血管が光源からの光を吸収することでもたらされる音波は、音波検出器を用いて検出され、検出された音波に基づいて３Ｄ血管画像が出力される。
【０００９】
コンピュータ可読記録媒体に含まれる、３次元（３Ｄ）バイオメトリックオブジェクトを画像化するためのコンピュータで読み取り可能なプログラムは、コンピュータに、３Ｄバイオメトリックオブジェクトをスキャン領域で受け取ることを実行させることを含む。また、該プログラムは、コンピュータに、光源を用いて３Ｄバイオメトリックオブジェクトにおける１つまたは複数の血管に光を照射させ、１つまたは複数の血管が光源からの光を吸収することでもたらされる音波を検出させることで、光音響トモグラフィを用いて、３Ｄバイオメトリックオブジェクトの画像を生成させることを含む。３Ｄ血管画像は、検出された音波に基づいて出力される。
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴並びに利点は、添付の図面に関連して読んでもらいたい以下の実施の形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示では、後述するように、以下の図面を参照しながら好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
【図１】図１は、本原理による、本原理が適用される処理システムの一例を示すブロック／流れ図である。
【００１３】
【図２Ａ】図２Ａは、本原理の実施形態による、人の指及び指の血管の一例を示す図である。
【００１４】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本原理の実施形態による、指の血管に光を当てることによる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００１５】
【図２Ｃ】図２Ｃは、本原理の実施形態による、３次元バイオメトリクスのための光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００１６】
【図３Ａ】図３Ａは、本原理の実施形態による、空間分解能を備える光源を含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００１７】
【図３Ｂ】図３Ｂは、本原理の実施形態による、空間分解能を備える音波検出器を含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００１８】
【図３Ｃ】図３Ｃは、本原理の実施形態による、ラスタースキャン方式の光源と位置が固定された音波検出器とを含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００１９】
【図３Ｄ】図３Ｄは、本原理の実施形態による、位置が固定された光源とラスタースキャン方式の音波検出器とを含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００２０】
【図４Ａ】図４Ａは、本原理の実施形態による、指に対して同じ側に配置された光源と音波検出器とを含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００２１】
【図４Ｂ】図４Ｂは、本原理の実施形態による、指を挟んで対向する側に配置された光源と音波検出器とを含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００２２】
【図４Ｃ】図４Ｃは、本原理の実施形態による、互いに直交するように配置された光源と音波検出器とを含む、光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム／方法を示す図である。
【００２３】
【図５】図５は、本原理の実施形態による、３次元バイオメトリクスのための光音響トモグラフィを用いる、血管を３次元画像化するための方法を示すブロック／流れ図である。
【００２４】
【図６】図６は、本原理の実施形態による、３次元バイオメトリクスのための光音響トモグラフィを用いる、血管を３次元画像化するためのシステムを示すブロック／流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本原理の様々な実施形態による、システム及び方法は、３次元（３Ｄ）バイオメトリクスのための光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するために提供される。
【００２６】
特に有用な実施形態において、本原理は、３Ｄバイオメトリクスを取得する光音響トモグラフィを用いた、本原理による、指の血管を３Ｄ画像化することで、例えば人の身元を確認（例えば、バイオメトリックロック、バイオメトリックバンキング等）するために採用されてもよい。
【００２７】
一実施形態において、本原理は、光音響トモグラフィを用いた、人の血管（例えば、指の血管）の３次元画像化により３次元（３Ｄ）バイオメトリクスを取得するために採用してもよい。光音響トモグラフィにおいて、生物組織には、それに吸収されるような波長のパルス光が照射される。光の吸収は音波をもたらす。音波は、生物組織において、受ける有害な散乱が光よりも著しく少ないため、様々な実施形態において、本原理は、３次元バイオメトリクスを取得するための光音響トモグラフィを用いた、血管（例えば、指の血管）を３次元で画像化するために用いることができる。
【００２８】
一実施形態において、生物組織の画像は、散乱光をカメラで検出することで取得する代わりに、音波を検出することで取得してもよい。光源及び／または音波検出器には、３つの直交（Cartesian）する方向（例えば、ｘ、ｙ、ｚ）の全てに空間分解能が与えられてもよい。３次元の指の血管画像は、トモグラフィで構成される。本原理による、３次元バイオメトリクスとして用いる指の血管を３次元で画像化するために光音響トモグラフィを用いることは、上述した有害な光散乱の課題を解決する。
【００２９】
本原理による、光音響トモグラフィを用いた指の血管の３次元画像化で取得される３次元バイオメトリクスは、他のバイオメトリクスよりも高い品質（例えば、より正確で、より少ない誤検出／検出漏れ等）である。このことの少なくとも一つの理由は、光音響画像化によって指の血管を３次元画像化することが、普遍性、独自性、耐久性、回収可能性、性能、受容性及び低回避性を含む顕著なバイオメトリック要件を満たすからであり、従来のシステム及び方法と比べてより低い本人拒否率及び他人受入率を達成する３次元バイオメトリクスの利点（例えば、光の照射に対してより安定であり、特徴を抽出するための豊富な情報源を提供し、偽造がより困難である等）を有するからである。
【００３０】
データドリブン技術の指数関数的な発展により、バイオメトリクスは、例えば、入国管理、法的処置、パーソナルバンキング及び娯楽事業（例えば、ディズニーランド（登録商標））のチケットモニタリングを含む、本人確認を介した高レベルなセキュリティが益々要求される用途でユビキタス技術になりつつある。
【００３１】
本明細書で記載する実施形態は、全てがハードウェアであってもよく、全てがソフトウェアであってもよく、ハードウエア要素とソフトウエア要素の両方を含んでいてもよい。好ましい実施形態において、本発明は、それに限定されるものではないが、ファームウエア、常駐ソフトウエア、マイクロコード等を含むソフトウエアにおいて実行される。
【００３２】
各実施形態は、コンピュータまたは任意の命令実行システムによって、あるいはこれらで使用するためのプログラムコードを提供する、コンピュータで使用可能またはコンピュータで読み取り可能な媒体からアクセス可能な、コンピュータプログラム製品を含んでいてもよい。コンピュータで利用可能またはコンピュータで読み取り可能な媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスに接続される、あるいはこれらで使用するためのプログラムを格納、通信、伝搬または転送する、任意の装置を含んでいてもよい。媒体は、磁気、光、電子、電磁気、赤外線または半導体のシステム（または装置またはデバイス）、あるいは伝搬媒体とすることができる。媒体は、半導体またはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク、光ディスク等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を含んでいてもよい。
【００３３】
コンピュータプログラムは、汎用または特殊用途のプログラム可能なコンピュータで読み取ることができる、機械で読み取り可能なストレージメディアまたは装置（例えば、プログラムメモリまたは磁気ディスク）に格納される。該コンピュータプログラムは、ストレージメディアまたは装置から本明細書に記載された手順を実行するコンピュータで読み出される、該コンピュータの設定及び制御動作のためのものである。本発明のシステムには、本明細書に記載された機能を実行する、特定の及び事前に定義された方法でコンピュータに動作させるように構成されたコンピュータプログラムを含む、コンピュータで読み取り可能に具現化されたストレージメディアも考慮される。
【００３４】
プログラムコードを保存及び／または実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを介してメモリ要素に直接または間接的に接続された少なくとも１つのプロセッサを備えていてもよい。このメモリ要素には、処理の実行中にコードがバルク記憶装置から検索される回数を減らすために、プログラムコードの実際の実行中に用いられるローカルメモリ、バルク記憶装置及び少なくともいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリを備えていてもよい。入出力またはＩ／Ｏ装置（限定されるものではないが、キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイス等を含む）は、直接またはＩ／Ｏコントローラを介してシステムに接続されていてもよい。
【００３５】
ネットワークアダプタは、データ処理システムが、プライベートネットワークまたは公衆ネットワークを介して、他のデータ処理システムまたは遠隔プリンタもしくは記憶装置と接続できるように、上記システムと接続されていてもよい。モデム、ケーブルモデム及びイーサネット（登録商標）カードは、現在利用可能なネットワークアダプタのほんの一握りのタイプである。
【００３６】
次に、同じ数字が同一または同様の要素を表す図面、まず図１を参照すると、図１には、本原理の一実施形態による、本原理を適用できる処理システム１００の一例が示されている。処理システム１００は、システムバス１０２を介して他の構成要素と動作可能に接続された、少なくとも１つのプロセッサ（ＣＰＵ）１０４を含む。システムバス１０２には、キャッシュ１０６、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１０８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１２０、サウンドアダプタ１３０、ネットワークアダプタ１４０、ユーザインターフェースアダプタ１５０及びディスプレイアダプタ１６０が動作可能に接続されている。
【００３７】
第１の記憶デバイス１２２及び第２の記憶デバイス１２４は、Ｉ／Ｏアダプタ１２０によってシステムバス１０２に動作可能に接続されている。記憶デバイス１２２及び１２４は、ディスク記憶装置（例えば、磁気記憶装置または光学ディスク記憶装置）、固体磁気装置等のいずれであってもよい。記憶デバイス１２２及び１２４は、同じタイプの記憶装置であってもよく、異なるタイプの記憶装置であってもよい。
【００３８】
スピーカ１３２は、サウンドアダプタ１３０によってシステムバス１０２に動作可能に接続されている。トランシーバ１４２は、ネットワークアダプタ１４０によってシステムバス１０２に動作可能に接続されている。ディスプレイデバイス１６２は、ディスプレイアダプタ１６０によってシステムバス１０２に動作可能に接続されている。
【００３９】
第１のユーザ入力デバイス１５２、第２のユーザ入力デバイス１５４及び第３のユーザ入力デバイス１５６は、ユーザインターフェースアダプタ１５０によってシステムバス１０２に動作可能に接続されている。ユーザ入力デバイス１５２、１５４及び１５６は、キーボード、マウス、キーパッド、イメージキャプチャデバイス、モーション感知デバイス、マイクロフォンあるいはこれらのデバイスのうちの少なくとも２つのデバイスの機能が組み込まれたデバイス等のいずれであってもよい。もちろん、本原理の趣旨を維持する限りにおいて、他のタイプの入力デバイスを使用してもよい。ユーザ入力デバイス１５２、１５４及び１５６は、同じタイプのユーザ入力デバイスであってもよく、異なるタイプのユーザ入力デバイスであってもよい。ユーザ入力デバイス１５２、１５４及び１５６は、システム１００に情報を入力し、システム１００から情報を出力するために使用される。
【００４０】
もちろん、処理システム１００は、当業者であれば容易に思いつくような他の要素（不図示）を含んでいてもよく、特定の要素を除いてもよい。例えば、当業者であれば容易に理解できるが、処理システム１００には、その詳細な実装に応じて他の様々な入力デバイス及び／または出力デバイスを含むことができる。例えば、無線及び／または有線による種々の入力デバイス及び／または出力デバイスを使用できる。さらに、当業者であれば容易に理解できるが、様々な構成において追加のプロセッサ、コントローラ、メモリ等を用いることも可能である。処理システム１００の上記及び他の変形例は、本明細書で提供される本原理の教示によって当業者であれば容易に考えられるであろう。
【００４１】
図１、２、３、４及び６に関連して記載されたシステム１００、２００、３００、４００及び６００は、本原理の各実施形態を実施するためのシステムであることを理解されたい。本原理の様々な実施形態による、処理システム１００の一部または全部は、システム２００、３００、４００及び６００の要素の１つまたは複数において実施されてもよい。
【００４２】
さらに、処理システム１００は、例えば図２、３、４及び５の方法２００、３００、４００及び５００の少なくとも一部を含む、本明細書に記載された方法の少なくとも一部を実行してもよいことを理解されたい。同様に、本原理の様々な実施形態による、システム２００、３００、４００及び６００の一部または全部は、図２、３、４及び５の方法２００、３００、４００及び５００の少なくとも一部を実行するために採用してもよい。
【００４３】
図２Ａを参照すると、図２Ａには、本原理による、画像化される人の指２０２及び指の血管２０４の一例が示されている。人の指２０２の血管２０４は３次元（３Ｄ）構造を有する。指の血管２０４は、指２０２の表面直下に存在するため、指の血管２０４の３Ｄ構造は、指２０４の表面の曲率及び指２０４の表面に対するそれらの深さに依存する構造によるものである。
【００４４】
ここでは、人の指の血管の画像化に関連して本原理を説明しているが、本原理は、本原理の様々な実施形態において、身体の他の血管及び部位に適用してもよいことを理解されたい。
【００４５】
図２Ｂを参照すると、図２Ｂには、本原理による、人の指２０２の血管２０４に光を当てることで指の血管２０４を３次元画像化するためのシステム／方法２００の一例が示されている。一実施形態において、指の血管２０４には、光源２０６（例えば、レーザ、非レーザ光等）からの、指の血管２０４内の血液で吸収される波長（例えば、近赤外線）の光２０８（例えば、光パルス）が照射される。その光は、時間的に変調／パルス化（例えば、ある期間にわたってオン及びオフ）されてもよい。いくつかの実施形態において、光源２０６には、例えばパルスレーザ、時間的変調型連続波レーザ（temporally modulated continuous wave laser）、時間的変調型非レーザ（temporally modulated non-laser）等を含んでいてもよい。
【００４６】
図２Ｃを参照すると、図２Ｃには、本原理による、空間分解能を備える音波検出器２１０を含む光音響トモグラフィを用いた、指２０２の血管２０４を３次元画像化するためのシステム／方法２００の一例が示されている。一実施形態において、指の血管の血液による光源２０６からのパルス光２０８の吸収は、吸収された光の量に正比例する振幅で測定される音波２１２をもたらす。音波は、光と比べて生物組織において受ける有害な散乱が著しく少ない。
【００４７】
本原理による、音波２１２を検出することで、指の血管の３次元画像を取得できる。様々な実施形態において、音波検出器２１２は、画像化される指と関連する数か所の位置に構成されていてもよい。本原理による、音波検出器２１２は、例えば指２０２と接触（例えば、音響変換器）していてもよく、指２０２と非接触（例えば、光学干渉計）でもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態において、光源２０６及び／または音波検出器２１２には、３つの直交する方向（例えば、ｘ、ｙ、ｚ）の全てに空間分解能が与えられてもよい。本原理による、３次元の指の血管画像は、光源２０６及び音波検出器２１２を用いたトモグラフィで構成されていてもよく、結果として得られる３次元の指の血管画像を３次元バイオメトリック（例えば、本人確認）として用いてもよい。
【００４９】
図３Ａを参照すると、図３Ａには、本原理による、空間分解能を備えた光源３０６及び位置が固定された音波検出器３１０（例えば、空間分解能なし）を含む光音響トモグラフィを用いた、指３０２の血管３０４を３次元画像化するためのシステム／方法３００の一例が示されている。
【００５０】
様々な実施形態において、本原理による、空間分解能は、指の血管３０４の３次元画像のために実現されてもよい。光源３０６及び／または音波検出器３１０は、３つの直交する方向（例えば、ｘ、ｙ、ｚ）の全てに空間分解能が与えられてもよい。本原理の様々な実施形態による、３次元の指の血管画像は、図３Ａ〜３Ｄを参照してさらに詳細に説明される、トモグラフィで構成されていてもよい。実用上、トモグラフィの再構成には、音波源の三角測量（triangulation）を含む。三角測量は、生成された音波が指の外側の複数の位置で記録されるときのタイム・オブ・フライト（time-of-flight）を測定した、音の速度を用いて実現される。タイム・オブ・フライトは、逆再構成アルゴリズムを用いて深さ情報に変換され、それによって３Ｄの指の血管画像が提供される。
【００５１】
一実施形態において、指の血管３０４内の血液による光源３０６からのパルス光３０８の吸収は、吸収された光の量に正比例する振幅で測定される音波３１２をもたらす。
【００５２】
空間分解能を備える光源３０６を含むいくつかの実施形態において、光３０８は、例えばデジタルマイクロミラーデバイスまたは空間光変調器によって提供されてもよい。位置が固定された音波検出器３１０（例えば、空間分解能なし）には、本原理の様々な実施形態によれば、例えば単一の音響変換器を用いてもよい。本原理による、３次元バイオメトリック画像は、測定された音波３１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００５３】
図３Ｂを参照すると、図３Ｂには、本原理による、位置が固定された光源３０６（例えば、空間分解能なし）及び空間分解能を備えた音波検出器３１０（例えば、位置が固定されていない）を含む、光音響トモグラフィを用いる指３０２の血管３０４を３次元画像化するためのシステム／方法３００の一例が示されている。一実施形態において、指の血管３０４内の血液による光源３０６からのパルス光３０８の吸収は、吸収された光３０８の量に正比例する振幅で測定される音波３１２をもたらす。
【００５４】
位置が固定された光源３０６（例えば、空間分解能なし）及び空間分解能を備えた音波検出器３１０（例えば、位置が固定されていない）を含むいくつかの実施形態において、本原理の様々な実施形態によれば、音波検出器３１０には、例えば音響変換器３１０のアレイ（array）を用いてもよい。本原理による、３次元バイオメトリック画像は、測定された音波３１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００５５】
図３Ｃを参照すると、図３Ｃには、本原理による、ラスタースキャン方式の光源３０６及び位置が固定された音波検出器３１０（例えば、空間分解能なし）を含む光音響トモグラフィを用いた、指３０２の血管３０４を３次元画像化するためのシステム／方法３００の一例が示されている。一実施形態において、指の血管３０４内の血液による光源３０６からのパルス光３０８の吸収は、吸収された光３０８の量に正比例する振幅で測定される音波３１２をもたらす。
【００５６】
一実施形態において、光源３０６は空間分解能を有していないが、本原理による、光源３０６はラスタースキャンされてもよい。音波検出器３１０は、本原理によれば、位置が固定（例えば、空間分解能なし）されていてもよく、例えば単一の音響変換器３１０を用いてもよい。本原理による、３次元バイオメトリック画像は、測定された音波３１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００５７】
図３Ｄを参照すると、図３Ｄには、本原理による、位置が固定された光源３０６（例えば、空間分解能なし）とラスタースキャン方式の音波検出器３１０とを含む、光音響トモグラフィを用いる指３０２の血管３０４を３次元画像化するためのシステム／方法３００の一例が示されている。一実施形態において、指の血管３０４内の血液による光源３０６からのパルス光３０８の吸収は、吸収された光３０８の量に正比例する振幅で測定される音波３１２をもたらす。
【００５８】
一実施形態において、光源３０６は位置が固定（例えば、空間分解能なし）され、音波検出器３１０は空間分解能を有していなくてもよいが、本原理による、音波検出器３１０はラスタースキャンされてもよい。本原理による、光源３０６は、例えばレーザ３０６であってもよく、音波検出器３１０は、例えば単一の音響変換器３１０を用いてもよい。３次元バイオメトリック画像は、本原理によれば、測定された音波３１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００５９】
上述した光源３０６及び音波検出器３１０の構成（例えば、空間分解能、空間分解能なし、ラスタースキャン）は、例示を目的として提示されているが、本原理の様々な実施形態において、光源３０６及び音波検出器３１０は、他の構成（例えば、光源３０６及び音波検出器３１０が共に空間分解能を有する等）を用いてもよいことを理解されたい。
【００６０】
図４Ａを参照すると、図４Ａには、本原理の一実施形態における、光音響トモグラフィを用いる指４０２の血管４０４を３次元画像化するためのシステム／方法４００の一例が示されている。
【００６１】
一実施形態において、本原理による、光源４０６と音波検出器４１０とは、光音響画像化の期間中に指４０２に対して同じ側に配置されてもよい。この構成の場合、ユーザは自身の指をシステム上に置くことができる。そのような構成は、他の配置（例えば、光源と検出器とが指を挟んで対向する側にあるとき）とは対照的に、例えばスマートフォン（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標））、コンピュータマウス等と共に使用できるために有利である。他の構成は、採用しているユーザ機器のタイプ（例えば、指を挟んで対向する側に光源と検出器とを配置することは、スマートフォン等の小型デバイスと相いれないことがある）にもよるが、同じように有益であるとは言えない。指の血管４０４内の血液による光源４０６からのパルス光４０８の吸収は、吸収された光４０８の量に正比例する振幅で測定される音波４１２をもたらす。３次元バイオメトリック画像は、本原理によれば、測定された音波４１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００６２】
図４Ｂを参照すると、図４Ｂには、本原理の一実施形態における、光音響トモグラフィを用いる指４０２の血管４０４を３次元画像化するためのシステム／方法４００の一例が示されている。
【００６３】
一実施形態において、本原理による、光源４０６と音波検出器４１０とは、光音響画像化の期間中に指４０２対して同じ側に配置されてもよい。指の血管４０４内の血液による光源４０６からのパルス光４０８の吸収は、吸収された光４０８の量に正比例する振幅で測定される音波４１２をもたらす。本原理による、３次元バイオメトリック画像は、測定された音波４１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００６４】
図４Ｃを参照すると、図４Ｃには、本原理の一実施形態における、光音響トモグラフィを用いる指４０２の血管４０４を３次元画像化するためのシステム／方法４００の一例が示されている。
【００６５】
一実施形態において、本原理による、光源４０６と音波検出器４１０とは互いに直交するように配置されてもよい。指の血管４０４内の血液による光源４０６からのパルス光４０８の吸収は、吸収された光４０８の量に正比例する振幅で測定される音波４１２をもたらす。本原理による、３次元バイオメトリック画像は、測定された音波４１２に基づく光音響トモグラフィを用いて生成されてもよい。
【００６６】
上述した光源４０６及び音波検出器４１０の位置は、例示を目的として提示されているが、本原理の様々な実施形態による、光源４０６及び音波検出器４１０には、位置の変更を含む他の構成を用いてもよいことを理解されたい。
【００６７】
図５を参照すると、図５には、本原理の一実施形態による、３次元バイオメトリクス用の光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するための方法５００のブロック／流れ図の一例が示されている。一実施形態において、方法５００は、従来の画像化システム及び方法を用いることで起きる有害な光散乱等の課題を克服して、指の血管を３次元的に画像化するために、光音響トモグラフィを用いてもよい。本原理による、光音響トモグラフィの実施を含む方法５００は、従来の方法よりも、より低い本人拒否率、より低い他人受入率及び総合的により高い品質のバイオメトリックをもたらす。
【００６８】
従来、指の血管は、２つの異なる視点に配置された２つのカメラを用いることで３次元的に画像化されている。このことは、３次元画像から成る全く異なる指の血管画像をもたらす。しかしながら、結果として生じる３次元画像は、指表面の曲率による指の血管の構造であり、指の表面直下の血管の画像を取得する。この方法は、有害な光散乱の課題がある。有害な光散乱のため、従来の方法を用いて、それらの深さに依存する構造を伴う３次元の指の血管画像を取得することは非常に困難である。
【００６９】
一実施形態において、３Ｄバイオメトリックオブジェクト（例えば、人の指）が、ブロック５０２にて画像化するために提供される。ブロック５０４において、本原理によれば、３Ｄバイオメトリックオブジェクト（例えば、指の血管）が、光音響トモグラフィを用いて画像化される。ブロック５０８において、指の血管に、該指の血管内の血液で吸収される波長の光（例えば、パルス光）が照射される（例えば、音波を生成する、６００ナノメートル〜１０００ナノメートルの波長を有する近赤外線、１０００ナノメートル〜２０００ナノメートルの波長を有する赤外線）。本原理による、光源は、例えばパルスレーザ、時間的変調型連続波レーザまたは時間的変調型非レーザであればよい。ブロック５１０において、様々な実施形態における、光を照射する光源には、空間分解能を備え、位置が固定された（例えば、空間分解能なし）、またはラスタースキャンする光源を含んでもよい。
【００７０】
一実施形態において、光の吸収からもたらされる音波は、ブロック５１２において検出され、ブロック５１４において、音波はバイオメトリックオブジェクト（例えば、指）と接触する、または非接触の音波検出器によって検出される。様々な実施形態において、音波は、ブロック５１６にて、空間分解能を備える、位置が固定された（例えば、空間分解能なし）、またはラスタースキャンする、音波検出器を用いて検出される。ブロック５１８において、様々な実施形態において、バイオメトリックオブジェクト（例えば、指の血管）の３Ｄ血管画像は、もたらされる音波を検出することで生成され、３Ｄバイオメトリックとして用いるために（例えば、本人確認システムにおいて）出力される。
【００７１】
様々な実施形態において、本原理による、ブロック５０６にて光を照射する光源と、ブロック５１２にて音波を検出する音波検出器とは、例えば指に対して同じ側、指を挟んで対向する側、あるいは指に対して互いに直交するように配置されてもよい。典型的な光源及び／または指の配置は、例示を目的として提示されているが、本原理の様々な実施形態による、光源は音波が生成される任意の場所に配置されてもよいことを理解されたい。光波と比べて、音波は、受ける有害な光散乱が著しく少ないため、方法５００は、有害な光の散乱の課題を解決する。本原理による、３次元の指の血管画像は、３次元バイオメトリックとして用いることができる。
【００７２】
本原理による、光音響トモグラフィを用いた指の血管の３次元画像化による３次元バイオメトリクスを取得する方法５００で達成される利点は、もたらされる画像が従来のバイオメトリクスよりも高い品質である、ということである。その理由は、少なくとも一つは、光音響画像化によって指の血管を３次元画像化することが、例えば普遍性、独自性、耐久性、回収可能性、性能、受容性及び低回避性を含む、顕著なバイオメトリック要件を満たすからであり、その上、３次元バイオメトリクスの利点（例えば、光の照射に対してより安定であり、特徴抽出のために豊富な情報源を提供し、偽造がより困難である）を有し、より低い本人拒否率及びより低い他人受入率を達成する、からである。データドリブン技術の指数関数的な発展は、本人確認を介した高レベルなセキュリティを益々要求するため、本原理の様々な実施形態に基づく、光音響トモグラフィを用いて指の血管を３次元画像化することで提供される、より高い品質のバイオメトリクスは、複数の産業のための競争力が高く、かつ商業的な価値を提供する。
【００７３】
図６を参照すると、図６には、本原理による、３次元バイオメトリクスのための光音響トモグラフィを用いる指の血管を３次元画像化するためのシステム７００の一例が示されている。
【００７４】
システム６００の多くの態様は、例示及び明確さのために単数で記載されているが、システム６００の説明に関して言及される要素は、複数の場合にも同じことが適用可能である。例えば、単一の光源６０４が記載されているが、本原理の趣旨を維持する限り、１以上の光源６０４を本原理の教示に基づいて用いることができる。さらに、光源６０４は、システム６００に含まれる単なる１つの態様のすぎず、本原理の趣旨を維持する限り、複数の場合にも拡張できることを理解されたい。
【００７５】
システム６００は、バス６０１、スキャン領域／エンクロージャ６０２（例えば、画像化されるべきバイオメトリックオブジェクトの配置用）、光源６０４及び音波検出器６０６を備えていてもよい。記憶デバイス６０８（例えばコンピュータで読み取り可能な記録媒体）は、例えばバイオメトリックデータ、音波等を保存するために用いてもよい。本原理による、コントローラ６１０（例えば、ローカルまたはリモート）は、システム６００にコマンドを提供するために用いてもよく、画像生成器６１２は、有害な光散乱がない、バイオメトリックオブジェクト（例えば指の血管）の３次元画像を出力してもよい。本原理の様々な実施形態による、バイオメトリック本人確認器６１４は、３次元バイオメトリックとして用いるために生成される、３次元画像に基づく本人確認に採用してもよい。
【００７６】
上記は、あらゆる観点において例示的（illustrative）かつ典型的（exemplary）であって限定的でないものと理解されるべきであり、本明細書で開示する本発明の範囲は、詳細な説明から決定されるべきではなく、特許法で認められた最大限の広さに基づいて解釈される特許請求の範囲から決定されるべきである。本明細書中に図示及び記載されている実施形態は、本発明の原理を説明するものにすぎず、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく当業者は様々な変更を実施することができることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施できる。以上、本発明の態様について、特許法で要求される細部及び詳細な事項と共に説明したが、特許証で保護されることを要求する特許請求の範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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【図６】
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【国際調査報告】
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