(57)【要約】  システムは、近赤外域におけるパルス電磁放射を発する少なくとも１つの光源ペア（１；２；３）、近紫外域における放射を発する少なくとも１つの光源ペア（１；２；３）、近赤外における放射を発する光源ペアによって発されたパルス放射に基づいて生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、近赤外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器（４）、近紫外域における放射を発する光源ペア（１；２；３）によって発されたパルス放射に基づいて生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、近紫外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器（５）、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を解釈する制御ユニット（８（ｃ））、及び制御ユニットによって解釈された放射に基づいてそれが生きている生物要素であるかどうかを判定する処理ユニット（８（ｄ））を含む。
2012503511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生きている生物要素の存在を検出するための光学システムであって、
電磁スペクトルの近赤外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する、少なくとも１つの光源ペア（１；２；３）と、
電磁スペクトルの近紫外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する、少なくとも１つの光源ペア（１；２；３）と、
近赤外域にある発光帯域を有する放射を発する前記光源ペアによって発されたパルス放射に基づいて、前記生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、電磁スペクトルの近赤外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器（４）と、
近紫外域にある発光帯域を有する放射を発する前記光源ペア（１；２；３）によって発されたパルス放射に基づいて、前記生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、電磁スペクトルの近紫外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器（５）と、
前記生物要素において透過及び反射された、かつ、前記光検出器によって検出された、パルス放射を解釈する、前記光源ペアと前記光検出器とに接続された制御ユニット（８（ｃ））と、
前記制御ユニットによって解釈された放射に基づいて、前記生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定する、前記制御ユニットに接続された処理ユニット（８（ｄ））と、を含むことを特徴とする光学システム。
【請求項２】
前記制御ユニット（８（ｃ））は、前記光源ペア（１；２；３）に供給される電気的機能を制御することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電気的機能は、周期的な交番する電気信号を含み、これにより、各光源ペア（１；２；３）は交互に発光するという事実によって特徴付けられる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記生物要素は、ユーザの指のうちの１つであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記生物要素を受け入れる場合に前記生物要素が前記光源ペアと前記光検出器との間に配置されるように構成された、前記生物要素を受け入れるための手段を含むことを特とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記生物要素を受け入れるための前記手段は、前記生物要素を外部光から保護する筺体（９）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記処理ユニット（８（ｄ））は、登録済みの、様々な生物要素において透過及び反射されたパルス放射のデータベースを含み、及び、前記処理ユニットは、前記制御ユニット（８（ｃ））によって解釈された放射を、前記データベース内の要素と比較することによって、前記生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御ユニット（８（ｃ））は、マイクロコントローラを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記光源は、
λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア、
λ＝７６０ｎｍ及びλ＝８３０ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア、
λ＝３８５ｎｍ及びλ＝３７５ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア、
であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
光検出器は、
λ＝７８０ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有するフォトダイオード、
λ＝１３００ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有するフォトダイオード、
λ＝３８０ｎｍに中心がある近紫外吸収帯域を有するフォトダイオード、
であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記発光源及び前記光検出器の配置は、
λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍ、λ＝３８５ｎｍ及びλ＝３７５ｎｍ、並びにλ＝７６０ｎｍ及びλ＝８３０ｎｍを有する前記ＬＥＤペアが、前記生物要素を受け入れるための前記手段に取り付けられ、電磁スペクトルの近赤外域における、λ＝７８０ｎｍに中心がある吸収帯域を有する前記フォトダイオードに面し、
λ＝１３００ｎｍに中心がある、近赤外吸収帯域を有するフォトダイオードが、λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍを有する前記ＬＥＤペアを構成する、２つのＬＥＤの間に配置され、
λ＝３８０ｎｍに中心がある、近ＵＶ−Ａ吸収帯域を有するフォトダイオードが、λ＝３７５ｎｍ及びλ＝３８５ｎｍを有する前記ＬＥＤペアを構成する、２つのＬＥＤの間に配置され、
関連するバイオメトリックセンサがバイオメトリック指紋センサである場合、一方はλ＝８８０ｎｍに中心があり、他方はλ＝７６０ｎｍに中心がある、近赤外における発光帯域を有する、ハイパワー放射を発する２つの光源（前記波長に中心がある、近赤外における吸収帯域を有する、２つの光検出器ペアに面する）が、指紋の両側に、水平面に対してわずかな角度をなして、前記指紋センサの知覚領域の方向を向くように配置される、
ことを特徴とする、請求項９又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記生物要素はヒトの指であり、及び、前記ＬＥＤは、それらが発する光のバイオメトリック要素との相互作用域に従って配置され、
λ１＝７６０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍを有する前記ＬＥＤペアは、それらが発する放射が、前記指の第１掌側靭帯（第１指骨と第２指骨との間の関節）に入射するように配置され、
λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍを有する前記ＬＥＤペアは、それらが発する放射が、前記指の第２指骨の中央に入射するように配置され、
λ１＝３７５ｎｍ及びλ２＝３８５ｎｍを有する前記ＬＥＤペアは、それらが発する放射が、前記指の第１指骨の中央に入射するように配置され、
λ＝８８０ｎｍ及びλ＝７６０ｎｍを有するハイパワーＬＥＤペアは、発される光が、前記指紋、及び前記指紋センサの前記知覚領域と相互作用し、かつ、前記ＬＥＤの反対側に置かれた、λ＝８８０ｎｍ及びλ＝７６０ｎｍの吸収ピークを有する光検出器によって検出されるように配置される、
ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
電磁スペクトルの可視成分を除去する、赤外及び紫外における透過帯域を有する偏光フィルタ（６、７、８）を含むことを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記偏光フィルタの配置は、
近赤外における透過帯域を有するハイパス直線偏光フィルタが、対応するＬＥＤペア（λ１＝７８０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍ、λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍ）のそれぞれ、及び１３００ｎｍフォトダイオードの反対側に配置され、前記フィルタは、電磁スペクトルの赤外成分を直線偏光させ、
紫外における透過帯域を有する直線偏光フィルタが、対応するＬＥＤペア（λ１＝３７５ｎｍ及びλ２＝３８５ｎｍ）のうちの各ＬＥＤ、及び３８０ｎｍフォトダイオードの反対側に配置され、前記フィルタは、スペクトルの近紫外成分を直線偏光させ、
前記ＬＥＤの偏光軸と交差する偏光軸を有し、かつ、近赤外における透過帯域を有する、直線偏光フィルタが、λ＝７８０ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有する前記フォトダイオードの前に配置され、
６０°回転させられた、かつ、前記フォトダイオードの前に配置された、偏光フィルタが、前述の偏光フィルタに取って代わり、外部環境からの可視及び近赤外成分を大部分除去する、
ことを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
バイオメトリック要素における遠赤外放射の放射率を検出するための、サーモパイルを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項による、生きている生物要素の存在を検出するためのシステムを含むことを特徴とする、個人識別のためのバイオメトリックセンサ。
【請求項１７】
無線周波数によって動作する指紋センサであることを特徴とする、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
電磁スペクトルの近赤外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する段階と、
電磁スペクトルの近紫外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する段階と、
近赤外域にある発光帯域を使用して発されたパルス放射に基づいて、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出する段階と、
近紫外域にある発光帯域を使用して発されたパルス放射に基づいて、前記生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出する段階と、
温度センサを用いて、前記バイオメトリック要素の温度を、赤外におけるその放射率に基づいて検出する段階と、
検出された放射に基づいて、前記生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定する段階と、
を含む、生きている生物要素の存在を検出するための手順。
【請求項１９】
前記生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定する段階は、
外部温度及び外部電磁放射などの、外部環境要因を除去するサブ段階と、
人間に特徴的な平均閾値を取得するサブ段階と、
検出された放射を、取得された特徴的閾値と比較するサブ段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の手順。
【請求項２０】
請求項１８又は請求項１９による手順を実行する、コンピューティングシステム内で動作するプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項２１】
記憶媒体上に記憶されることを特徴とする、請求項２０に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２２】
キャリア波によって運ばれることを特徴とする、請求項２０に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生きている生物要素の存在を検出するための手順に関する。本発明は、更に、本明細書に記載される手順を実行するのに好適な光学システム及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
より具体的には、システムは、生命を検出するため、及び個人識別のための手段として使用される、電磁スペクトルに近い近赤外域及び紫外域にある発光−受光帯域を有するパルス電磁放射エミッタ−レシーバシステムを使用する。このシステムは、本質的に単に光学的であり、無線周波数によって、又は電気容量によって機能してもよい、指紋センサ内、あるいは、毛細血管を検出するためのオプティカル内などの、バイオメトリックセンサ内に組み込まれてもよい。このシステムは、更に、自律的な個人識別のためのバイオメトリックシステムとして、独立して使用されてもよい。
【０００３】
本発明は、バイオメトリックシステムを使用して識別されるユーザが、当該のユーザであることを検出するための手段として使用され、偽装の試みを大幅に排除する。本発明は、従って、バイオメトリクスの範囲に入り、そして、ヒト組織における、様々な波長を有する、近赤外放射の透過及び反射と、ＵＶ−Ａ放射の反射とを利用するため、フォトニック・バイオメトリック・スペクトロスコピー（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に特徴的な、光学的生命検出透過及び反射センサの範囲にも入る。
【背景技術】
【０００４】
現在、人の識別情報の偽装を含む、多くの不正の試みが存在する。バイオメトリクスは、ヒトの識別情報の識別において、指紋、手のひらの静脈パターン、又は心拍のリズムなどの、個人の一意の生物学的特徴を使用する（それらは一意であり、再現不可能である）。マイクロエレクトロニクス、フォトニクス、又は情報技術などの分野では、毎年、非常に多くのバイオメトリックシステムを、それらをアクセスシステムとして置き換えることを意図して製造している。
【０００５】
より多くのバイオメトリックシステムが現れれば、バイオメトリックセンサを「欺く」ために当該のバイオメトリック特徴を偽造する、より多くの試みが存在するようになる。従って、人工の、生命のない物によって、ハッカーは、アクセスシステム内にすでに登録されたユーザとして理論的には識別されるユーザの識別情報を置き換えることを試みる。これらのバイオメトリックシステムを欺く試みが、銀行などの、最高のセキュリティを必要とする組織、限定アクセスプラットフォーム又はバイオメトリック支払いゲートウェイ、及び、機能するためにバイオメトリックコードを必要とする全ての電子又は情報技術システムなどによって示される、恐れと不信の背後にある理由である。従って、一意のバイオメトリック特徴を有する、生きている人間と、任意の置換人工物との間を区別する、生命検出システムを作成する多くの試みも存在する。
【０００６】
米国特許第６．８１３．０１０  Ｂ２号明細書には、個人識別システムとして使用される、富士通による、ＰＡＬＭ  ＶＥＩＮ  ＳＥＣＵＲＥとして知られるバイオメトリック静脈センサが記載されている。このシステムは、手のひらの毛細血管パターンを、一意のバイオメトリックレシーバ要素として使用する。近赤外における発光スペクトルを有するＬＥＤの組が、手のひらを照らし、手のひらにおいて反射された放射に対応する画像を、ＣＣＤカメラが捕捉する。この画像は、手の中の毛細血管のマップを表す、かつ、ＬＥＤによって発された、ユーザの手のひらにおいて反射されていない近赤外放射を、吸収する領域に起因する、暗い直線及び曲線部分を示す。手の中の静脈による、近赤外放射の吸収は、血液中の還元血中ヘモグロビンに起因し、これは、電磁スペクトルにおいて、７６０ｎｍの吸収ピークを示す。
【０００７】
前述のように、富士通の静脈センサ、ＰＡＬＭ  ＶＥＩＮ  ＳＥＣＵＲＥにおけるバイオメトリック要素は、手のひらの毛細血管のマップである。これは手の組織内に隠されているため、一見したところでは、複製するのが非常に困難なバイオメトリック要素であるが、それは一見したところにすぎず、なぜなら、すでに「欺かれている」からである。
【０００８】
米国特許第６．８１３．０１０号明細書には、日立製作所によって製造されたバイオメトリックセンサが記載されている。このセンサは、一意のバイオメトリック要素として、当該のユーザの手の１本の指の静脈を捕捉する。従って、センサは、指を通して透過された、かつ、発光帯域が近赤外にあるＬＥＤによって発された、近赤外放射を検出し、指に到達した光の強度を最適化し、これにより、より鮮明な静脈パターンが取得され、後続の認識がより容易になる。しかし、この特徴的静脈パターンは、富士通の静脈センサによって収集されるものよりも単純であり、これは、捕捉領域がより小さく、毛細管のメッシュは分岐がより少ないからである。従って、その静脈パターンは、富士通のセンサについて使用されたものと同じ偽造手順を使用して、より容易に複製される。
【０００９】
偽造が最も困難な、一意のバイオメトリック要素（静脈パターン）を示す、市販のバイオメトリックセンサのうちの２つについて簡単に説明した。指紋センサ、及び、顔認識又は掌形認識（ｈａｎｄ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）などに従って動作するものなど、文献に記載され、かつ、人々を識別することを可能にする多くのその他のバイオメトリックセンサが存在する。それらのバイオメトリックセンサのバイオメトリック要素は、一意（又は、ほとんど一意）であり、しかし、それらは、写真、シリコンの指紋、シリコンの手などを使用して複製することが容易であるという欠点を有する。
【００１０】
現在までのところ、バイオメトリックセンサのための生命検出システムは、わずかな数しか文献に記載されていない。大部分は、低コストであり、バイオメトリックセンサ内に実装されていないが、これは、それらが単純な置換技術を使用して容易に「欺かれる」ことが可能だからである。従って、例えば、人間の脈拍が光学的に検出される場合、それは、検出器に到達する光線の一部を吸収する、特徴的な色の１枚の紙を使用することによって、容易に達成されることが可能である。別の例は、インピーダンス測定装置を使用した、ヒト組織のバイオインピーダンスの測定である。この測定は、当該の特徴的生物要素に特徴的なインピーダンスを有する材料を使用して取得されることが可能である。
【００１１】
他方、皮膚の粗さ、その内層の電気的及び光学的特性などを測定する、他の、はるかに進歩した生命検出システムは、非常に高価であり（それらは、分光光度計、移動光学系、光ファイバ及び導波管、拡大マクロレンズ（ｍａｇｎｉｆｙｉｎｇ  ｍａｃｒｏ−ｌｅｎｓｅｓ）、ＣＣＤリニアマトリクスなどを使用する）、従って、それらは、市場で入手できるバイオメトリックセンサには使用されない。
【００１２】
これらの開発のうち特に注目されるものは、以下の特許文献である。皮膚及び下層組織を通した光の反射を観察し、個人に特徴的な特定の生理パラメータを識別するために、赤外及び近紫外スペクトル（３００〜１１００ｎｍ）における様々な光源（偏光された、又はそうでないもの）を使用する、（ＬＵＭＩＤＧＩＮ（ルミディム）という会社による）国際公開第２００７／０２７５７９号パンフレット、国際公開第２００５／０５９８０５号パンフレット、及び米国特許出願公開第２００５／０２６５５８６号明細書。
【００１３】
欧州特許第１５０３３０号明細書は、近赤外放射と、様々な光学的特性の解析とを使用する、表皮組織によって覆われた皮膚の内層における組織の粗さモデルに基づいている。
【００１４】
国際公開第０２／０８４６０５号パンフレットにも、表皮の下の光エネルギーの吸収及び反射を測定するために、電磁スペクトルの近赤外及び近紫外域における光源を使用する装置が示されている。他の関連する文献は、以下の通りである。国際公開第８９／０１７５８号パンフレット、欧州特許第１８３４５８１号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／０２５３６０７号明細書。前述のように、これらは、媒体の光学要素を使用するシステムであるか、又は高コストである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６，８１３，０１０号
【特許文献２】国際公開第２００７／０２７５７９号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００５／０５９８０５号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２６５５８６号
【特許文献５】欧州特許第１５０３３０号
【特許文献６】国際公開第０２／０８４６０５号パンフレット
【特許文献７】国際公開第８９／０１７５８号パンフレット
【特許文献８】欧州特許第１８３４５８１号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／０２５３６０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の点に基づき、本発明の目的は、低コストでより信頼性の高い、生きている生物要素の存在を検出するための光学システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、電磁スペクトルの近赤外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する、少なくとも１つの光源ペアと、電磁スペクトルの近紫外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する、少なくとも１つの光源ペアと、近赤外域にある発光帯域を有する放射を発する光源ペアによって発されたパルス放射に基づいて、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、電磁スペクトルの近赤外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器と、近紫外域にある発光帯域を有する放射を発する光源ペアによって発されたパルス放射に基づいて、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出するための、電磁スペクトルの近紫外域にある吸収帯域を有する少なくとも１つの光検出器と、生物要素において透過及び反射された、かつ、光検出器によって検出された、パルス放射を解釈する、光源ペアと光検出器とに接続された制御ユニットと、制御ユニットによって解釈された放射に基づいて、生物要素が生きている生物ユニットであるかどうかを判定する、制御ユニットに接続された処理ユニットとから構成される、生きている生物要素の存在を検出するための光学システムを提供する、請求項１に従って達成される。
【００１８】
これは、ヒト上皮組織（皮膚及び静脈）における、パルス電磁及び準コヒーレント放射の透過及び反射の特性を使用して、生きている生物要素の存在を検出し、生きていないものとそれを区別することを可能にするシステムを提供し、ここで、このシステムは、低コストであり信頼性が高い。
【００１９】
より具体的には、上述のコスト及びセキュリティの問題を解決するために、生命を検出するためのバイオメトリック光学センサが、バイオメトリック認識要素（言い換えると、当該ユーザの指）の上皮組織についての、パルス近赤外放射の透過及び反射と、ＵＶ−Ａ放射の（同様にパルス状の）反射とに基づいて設計された。この光学センサは、無線周波数指紋センサ内に組み込まれてもよく、しかし、同様に、ユーザの手のひらの毛細血管を検出するものなどの、個人識別のための任意の他のバイオメトリックセンサ内に組み込まれてもよく、そして、電気信号の正弦波変調によって、近赤外及び近紫外放射のパルス性を使用して、上述の光学パラメータを測定する。
【００２０】
従って、本発明の目的は、ヒト上皮組織（皮膚及び静脈）における、パルス電磁及び準コヒーレント放射の透過及び反射特性を使用して、生きている生物要素（好ましい実施形態では、バイオメトリック認識要素である、ユーザの指）の存在を検出し、生きていないものと区別することである。
【００２１】
本発明には、２つの主要な特徴がある。それらのうちの１つは、バイオメトリックシステムである別のシステムとの、人命検出システムの統合である。この統合は、その小さなサイズと、ハードウェア内に実装することの単純さとによる。第２の基本的特徴は、指の皮膚及び皮下組織における、パルス近赤外及び近紫外放射の透過及び反射（これは、血液中のヘモグロビン、及び他の生物要素による、赤外放射の吸収も意味する）の、光学スペクトロスコピーの原理に基づく。統合物が、本明細書では、無線周波数によって機能する、指紋検出のためのバイオメトリックシステムの、追加の特徴として示される。本発明の、もう１つの非常に重要な特徴は、更に、当該のユーザの指において透過及び反射されたパルス放射のピークの検出と、当該のユーザのバイオメトリック要素によって発された熱（遠赤外放射）の検出とに対する制御である。赤外及び紫外放射のこの検出は、マイクロコントローラを使用して、Ｃ言語でプログラムされたアルゴリズムによって実行される。
【００２２】
これらの主要な特徴に基づいて、バイオメトリックセンサは、ヒトの指において透過及び反射された放射を検出する、生命検出システムと統合される。
【００２３】
これは、更に、個人識別のためのバイオメトリックセンサとして、自律的に機能することも可能である。この装置は、補完的生命検出要素として機能する場合、統合されるバイオメトリックシステムに、はるかに高いレベルのセキュリティを提供する。
【００２４】
統合されたシステムは、パルス的に発光するいくつかの準単色光源ペアと、近赤外に中心がある発光帯域を有する２つのＬＥＤペアと、スペクトルのＵＶ−Ａ域に中心がある発光帯域を有する更なるＬＥＤペアと、近赤外及びＵＶ−Ａに中心がある発光帯域を有するＬＥＤによって発された放射パルスを検出する、スペクトルの近赤外域及びＵＶ−Ａに中心がある吸収帯域を有する、３つの光検出器とを提示する。当該のバイオメトリック要素（一般に、ユーザの手の人差し指又は中指）は、パルス発光ＬＥＤと、バイオメトリック要素を通して透過された放射を検出する、近赤外における吸収帯域を有する、光検出器のうちの１つとの間に配置される。
【００２５】
ＬＥＤに供給される電気信号は、光信号を検出するのと同じマイクロコントローラを使用して、時間的に制御される。フォトダイオードによって捕捉された光信号の処理には、マイクロコントローラが使用される。このマイクロコントローラは、ユーザの指において反射及び透過され、かつ、準単色放射源の各放射源ペアによって発された、各放射パルスペアの強度の最大振幅についての、基準のレベルを最初に検出すること（登録プロセス）を可能にし、これにより、登録されたあらゆるユーザの、発光波長に応じた光パルスの振幅の変化を知ることが可能になる。更に、多くのユーザについての登録プロセスによって、各ユーザの特定の変化によって決定される、信頼区間内の特徴的ヒト閾値を確立することが可能である。登録プロセスが完了したら、生命検出システムとして装置が使用される場合、特徴的ヒト閾値との比較を行うことが可能であり、一方、個人識別のためのバイオメトリックシステムとして装置が使用される場合、１：１又は１：Ｎで比較が行われる。
【００２６】
生命検出及び／又はバイオメトリック個人識別のためのセンサは、外部光から指を保護する、半円筒形のプラスチック筺体によって保護されてもよい。バイオメトリックセンサが、例えば、指紋領域のための無線周波数センサなどの内部に組み込まれたセンサである場合、このプラスチック筺体は、更に、バイオメトリックセンサを保護してもよい。従って、この保護筺体は、上述の光源及び放射レシーバによって形成される、光学装置を構成する光学要素を含む。この保護要素は、指が特徴的な方法で配置されることを可能にし、従って、入射する放射は、バイオメトリック認識要素の特徴的な点において、生きている組織と相互作用する。その発光−受光システムは、直線偏光子でもある、近赤外及びＵＶ−Ａ範囲における光学透過フィルタを提示し、これにより、それぞれのフォトダイオードによって検出される光は直線偏光される。
【００２７】
電気及び光信号のための制御ユニットも、電磁干渉、及び攻撃的な可能性がある温度又は湿度条件などの外部環境に影響されない、外部筺体によって保護されてもよい。この制御ユニットは、放射を発光及び受光する光電子要素に、並びに、比較プロセスを実行するために使用される登録データベースを含む処理ユニットに、電子的に接続される。
【００２８】
生命検出システムの小型化により、生命検出システムは、例えば、無線周波数指紋センサと統合されることが可能になり（これは、更に、市販の任意の他のバイオメトリックセンサと統合されてもよい）、これにより、生命検出システムは、肯定的生命検出（ａｆｆｉｒｍａｔｉｖｅ  ｌｉｆｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の事例においては、当該のユーザの指紋マップを、又は、バイオメトリック毛細血管センサの場合は、ユーザの手のひらの毛細管のマップを（又は、使用されるバイオメトリックセンサに特徴的なバイオメトリック特徴を）抽出することが可能になる。バイオメトリックセンサとしてのその機能は、更に、ユーザの指の透過率及び反射率などの分光学的特徴を、バイオメトリック特徴（生命検出システムが別のバイオメトリックセンサと統合されている場合）と共に、無理なく迅速に抽出することを可能にする。その人間工学的形状は、このバイオメトリックセンサが、非常に取り扱いが容易であり、従って、ユーザが、センサ内に指を配置するために、いかなる事前学習も必要としないということを意味している。更に、変換要素は光学式であり、製造コストをほとんど増加させないため、これは低コストシステムである。以前にすでに登録された情報との比較のための、又は、当該のバイオメトリックシステムによって識別される人が生きていることを確認するための、識別されるユーザについてのバイオメトリック光学情報の解析は、マイクロコントローラに接続された処理ユニット内にある、信号を比較するアルゴリズムによって、迅速かつ安全に実行される。
【００２９】
本明細書に記載される統合されたバイオメトリックセンサの主要な利点は、ＬＥＤからのパルス発光によって、その発光が指において透過される（近赤外発光ＬＥＤ）、又は反射される（近赤外発光ＬＥＤ及びＵＶ−Ａ発光ＬＥＤ）際に取得される、周期的信号を用いて、指が、生きている人に属するかどうかを検出することが可能になるということである。各ダイオードペアは、回路内に導入される正弦波電気信号に起因して、交互に発光することが可能であり、これにより、周期的電気成分が正である場合、ＬＥＤのうちの一方による、直接的な、偏光された発光が可能になり、かつ、周期的電気成分が負である場合、他方のＬＥＤからの、逆に偏光された放射の発光が可能になる。更に、放射透過率及び反射の値は、ヒト組織生物媒体に特徴的であり、従って、個人識別のためのバイオメトリックパラメータとして使用されることが可能である。これは、当該のバイオメトリック要素が本物の複製であることの可能性を大部分排除し（例えば、ユーザの指（一般に、人差し指）の指紋は、自動力のない指、又はシリコン製の手などの、人工物からのものではない、あるいは、毛細血管パターンは、赤外線塗料を用いて描かれたものではない）、従って、（バイオメトリック市場によって提供される指紋センサなどの、一部のバイオメトリックセンサにおいては、行うのが非常に容易である）いかなる可能性のある不正の試みも、識別情報の侵害も不可能にする。
【００３０】
バイオメトリックユニットの内部の生命検出要素は、光学装置であり、これは、バイオメトリック指紋センサ（これは、指紋を検出するために無線周波数、電気容量、又はインダクタンスを使用する可能性がある）から、あるいはそのバイオメトリックユニットが統合されている可能性がある他のバイオメトリック要素から来る可能性があるものなどの、外部環境からの電磁的干渉に、そのバイオメトリックユニットが影響されないことを意味している。そのバイオメトリックユニットは、更に、好ましくない、荒れ果てた外部環境内に配置されることも可能である（極端な温度、雨、雪など）。この生命検出システムが光学センサであるという事実にも関わらず、太陽光線は、この生命検出システムの機能にとって問題ではなく、これは、この生命検出システムは、上述の人間工学的筺体によって保護され、かつ、選択性偏光光学フィルタを使用するからである。
【００３１】
従って、本発明の一実施形態によれば、制御ユニットは、光源ペアに供給される電気的機能を制御する。これらの電気的機能は、周期的な交番する電気信号を含んでもよく、これにより、各光源ペアは交互に発光する。
【００３２】
更に、本発明におけるシステムは、生物要素を受け入れる場合に前記生物要素が光源ペアと光検出器との間に配置されるように構成された、生物要素を受け入れるためのリソースを含んでもよい。
【００３３】
例えばサーモパイルなどの、温度センサは、当該のバイオメトリック要素の放射率（ｒａｄｉａｔｉｎｇ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）を検出する。
【００３４】
他方、生物要素を受け入れるためのリソースは、生物要素を外部光から保護する筺体を含んでもよい。
【００３５】
本発明の別の実施形態によれば、処理ユニットは、登録された、様々な生物要素において透過及び反射されたパルス放射のデータベースを含み、これは、処理ユニットが、（マイクロコントローラを含んでもよい）制御ユニットによって解釈された放射を、データベース内の要素と比較することによって、生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定することを意味している。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態によれば、光源は以下の通りである。
・λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア。
・λ＝７６０ｎｍ及びλ＝８３０ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア。
・λ＝３８５ｎｍ及びλ＝３７５ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤペア。
光検出器は、以下の通りである。
・λ＝７８０ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有するフォトダイオード。
・λ＝１３００ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有するフォトダイオード。
・λ＝３８０ｎｍに中心がある近紫外吸収帯域を有するフォトダイオード。
発光源及び光検出器は、以下のように配置される。
・λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍ、λ＝３８５ｎｍ及びλ＝３７５ｎｍ、並びにλ＝７６０ｎｍ及びλ＝８３０ｎｍにおけるＬＥＤペアが、生物要素を受け入れるためのリソースに取り付けられ、電磁スペクトルの近赤外における、λ＝７８０ｎｍに中心がある吸収帯域を有するフォトダイオードに面して配置される。
・λ＝１３００ｎｍに中心がある、近赤外のための吸収帯域を有するフォトダイオードが、λ＝１３００ｎｍ及びλ＝１０７０ｎｍを有するＬＥＤペアを構成する、２つのＬＥＤの間に配置される。
・λ＝３８０ｎｍに中心がある、近ＵＶ−Ａのための吸収帯域を有するフォトダイオードが、λ＝３７５ｎｍ及びλ＝３８５ｎｍを有するＬＥＤペアを構成する、２つのＬＥＤの間に配置される。
・バイオメトリック要素がヒトの指である場合、一方はλ＝８８０ｎｍに中心があり、他方はλ＝７６０ｎｍに中心がある、近赤外における発光帯域を有する、ハイパワー放射を発する２つの光源（前記波長に中心がある、近赤外における吸収帯域を有する、２つの光検出器ペアに面する）が、指紋の両側に、水平面に対してわずかに傾斜して、指紋センサの領域の方向を向くように配置される。
【００３７】
生物要素は、好ましくはヒトの指でなければならず、ＬＥＤは、その発された光の、バイオメトリック要素との相互作用域に従って、以下のように配置される。
・λ１＝７６０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍを有するＬＥＤペアは、それらが発する放射が、指の第１掌側靭帯（ｆｉｒｓｔ  ｖｏｌａｒ  ｌｉｇａｍｅｎｔ）（第１指骨と第２指骨との間の関節）に入射するように配置される。
・λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍを有するＬＥＤペアは、それらが発する放射が、指の第２指骨の中央に入射するように配置される。
・λ１＝３７５ｎｍ及びλ２＝３８５ｎｍを有するＬＥＤペアは、それらが発する放射が、指の第１指骨の中央に入射するように配置される。
・λ＝８８０ｎｍ及びλ＝７６０ｎｍを有するハイパワーＬＥＤペアは、発される光が、指紋、及び指紋センサが配置されている領域と相互作用し、かつ、前記ＬＥＤに面した、λ＝８８０ｎｍ及びλ＝７６０ｎｍの吸収ピークを有する光検出器によって検出されるように配置される。
【００３８】
更に、システムは、電磁スペクトルの可視成分を除去する、赤外及び紫外における透過帯域を有する偏光フィルタを含んでもよい。これらの偏光フィルタは、以下のように配置されてもよい。
・近赤外における透過帯域を有するハイパス直線偏光フィルタが、対応するＬＥＤペア（λ１＝７８０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍ、λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍ）のそれぞれ、及び１３００ｎｍフォトダイオードの前に配置され、ここで、このフィルタは、電磁スペクトルの近赤外成分を直線偏光させる。
・紫外における透過帯域を有する直線偏光フィルタが、対応するＬＥＤペア（λ１＝３７５ｎｍ及びλ２＝３８５ｎｍ）のうちの各ＬＥＤ、及び３８０ｎｍフォトダイオードの前に配置され、ここで、このフィルタは、スペクトルの近紫外成分を直線偏光させる。
・ＬＥＤの偏光軸と交差する偏光軸を有し、かつ、近赤外における透過帯域を有する、直線偏光フィルタが、λ＝７８０ｎｍに中心がある近赤外吸収帯域を有するフォトダイオードの前に配置される。
・６０°回転させられた、かつ、フォトダイオードの前に配置された、偏光フィルタが、前述の偏光フィルタに取って代わり、外部環境からの可視及び近赤外成分を大部分除去する。
【００３９】
本発明は、更に、上述の、生きている生物要素の存在を検出するためのシステムを含む、個人識別のためのバイオメトリックセンサに関する。このバイオメトリックセンサは、無線周波数によって動作する指紋センサであってもよい。
【００４０】
本発明の別の態様によれば、以下の段階によって形成される、生きている生物要素の存在を検出するための手順が提供される。
・電磁スペクトルの近赤外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する段階。
・電磁スペクトルの近紫外域にある発光帯域を有するパルス電磁放射を発する段階。
・近赤外域にある発光帯域を使用して発されたパルス放射に基づいて、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出する段階。
・近紫外域にある発光帯域を使用して発されたパルス放射に基づいて、生物要素において透過及び反射されたパルス放射を検出する段階。
・温度センサを使用して、バイオメトリック要素の温度を、赤外におけるその放射率（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）に基づいて検出する段階。
・検出された放射に基づいて、生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定する段階。
【００４１】
生物要素が生きている生物要素であるかどうかを判定する段階は、以下のサブ段階からなる。
・外部温度及び外部電磁放射などの、外部環境要因を除去するサブ段階。
・人間に特徴的な平均閾値を取得するサブ段階。
・検出された放射を、取得された特徴的閾値と比較するサブ段階。
【００４２】
別の態様によれば、本発明は、生きている生物要素の存在を検出するための手順を実行する、コンピューティングシステム内で動作するプログラム命令を含む、コンピュータプログラムを提供する。このコンピュータプログラムは、記憶媒体（例えば、コンピュータのＲＯＭメモリ又はハードディスク）上に記憶されてもよく、あるいは、キャリア波（例えば、電気的又は光学的）によって運ばれてもよい。
【００４３】
上記のより良い理解を提供するために、いくつかの図面が添付されており、それらの図面においては、概略的に、かつ単に非限定的な例として、実施形態の実際的事例が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】当該のユーザのバイオメトリック要素（手の指）との、準コヒーレントパルス電磁放射の相互作用からの、バイオメトリック光学情報の測定及び識別に基づく、本発明による、生きている生物要素の存在を検出するための手順のフローチャートである。
【図２】本発明による、生きている生物要素の存在を検出するためのシステムの概略図である。
【図３】バイオメトリック指センサが組み込まれた、図２における、生きている生物要素の存在を検出するためのシステムの概略図である。
【図４】手のひらの毛細管マップを読み取るためのバイオメトリックセンサ内に含まれる、図２における、生命を検出するためのバイオメトリックセンサの概略図である。
【図５】使用されるＬＥＤ及びレシーバフォトダイオードの発光スペクトルのグラフ図である。
【図６】ヒトの指における、近赤外及びＵＶ−Ａ放射の反射についての、並びに、近赤外放射の透過についての、スペクトルのグラフ図である。
【図７】図２におけるシステムが識別のためにユーザの指を受け入れる方法の概略図である。
【図８】各ＬＥＤペアに供給される周期的な電気信号、及びフォトダイオードによって検出される光電子信号のグラフ図である。
【図９】コントローラにとっての基準レベルと解釈される、特定のユーザについての、フォトダイオードによって検出された光電子信号のグラフ図である。
【図１０】当該のユーザの識別をコントローラが受け入れる、又は拒絶する方法のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
基本的に、本発明は、ヒト上皮組織における、準コヒーレントパルス近赤外放射の透過特性と、酸化及び還元ヘモグロビンによるその吸収と（２５）に基づく。本発明は、更に、ヒト上皮組織における、近紫外（２４）及びパルスＵＶ−Ａ（２３）放射の反射に基づく。
【００４６】
図１は、上述した本発明の機能の概要を示す。これは、２つの主要部分から構成される。
１つの部分は、マイクロエレクトロニクス及びプログラミングの分野に焦点が当てられ、マイクロコントローラ（フォトダイオードに供給される周期的な電気信号を制御し、パルス光サインの受光を、それらが特徴的ヒト閾値に到達するかどうかを判定するために調査する）と、入力され解析されたバイオメトリックデータを保存し、それらを、予め作成されたバイオメトリックデータベース内にすでに保存されているバイオメトリックデータと比較する、前記マイクロコントローラに接続された処理ユニットとによって形成される。従って、生命検出のプロセスにおいては、信頼区間を有する特徴的ヒト平均との比較が行われ、一方、バイオメトリック識別の場合、各ユーザについて予め記録された値のそれぞれとの比較が行われてもよい（１：１又は１：Ｎ）。
もう１つの部分は、集積フォトニクスの分野に焦点が当てられ、電磁スペクトルの近赤外及び近紫外域に及ぶ発光帯域を有する光源と、光源における発光帯域と同等の吸収帯域を有する光検出器とによって形成される。これらの光源は、それらに供給され、かつ、プログラム済みのマイクロコントローラによって導入される、交番する周期的な電気信号に応じた、パルス電磁放射を発する。放射受光源によって受光された信号は、同じマイクロコントローラによって、ＴＴＬロジックを使用して解析され、マイクロコントローラは、やはりプログラムされているが、解析済みのこの情報を処理ユニットに送信するというタスクを今回は有し、処理ユニットは、受光された光信号が、生きているユーザからの、実際のバイオメトリック要素におけるバイオメトリック情報を運ぶかどうかを、又は、それが人工物を使用した不正の場合であるかどうかを検証する。
【００４７】
図２に示されているように、本明細書に記載する生命検出システムは、λ１＝１０７０及びλ２＝１３００（１）、λ３＝７６０及びλ４＝８３０ｎｍ（２）、並びにλ５＝３８５及びλ６＝３７５ｎｍ（３）に中心がある発光帯域を有する、３つのＬＥＤペアと、スペクトルの近赤外域（４（ａ）及び４（ｂ））、並びにＵＶ−Ａ（５）に中心がある吸収帯域を有する、２つの光検出器と、近赤外における透過帯域を有する２つの直線偏光フィルタ（６）と、電磁スペクトルのＵＶ−Ａ域における透過帯域を有する直線偏光フィルタ（７）とを有する。近赤外における透過帯域を有し、λ１＝１０７０及びλ２＝１３００（１）を有するＬＥＤペアの横に配置された、直線偏光フィルタ（６）は、その関連するフォトダイオード（４（ａ））によって捕捉される光を偏光させる。ＵＶ−Ａフィルタ（７）及びその関連するＬＥＤ（３）について、同じことが起こる。他の偏光フィルタの偏光軸と垂直に交差する偏光軸を有する、もう１つの直線偏光フィルタ（８）は、近赤外における、かつ、λ３＝７６０及びλ４＝８３０ｎｍを有するＬＥＤペア（２）に関連付けられたものと同一の透過帯域を有する。これは、λ＝７８０ｎｍに中心がある、電磁スペクトルの近赤外域における吸収帯域を有するフォトダイオード（４（ｂ））の横に配置され、指を通して透過された（かつ、その偏光状態が変わった）赤外線放射を検出し、偏光状態が変わっていないものは検出しないことを可能にする。これらの光学要素は、人間工学的プラスチック筺体（９）によって保護され、生命検出センサの光学的部分を構成する。更に、サーモパイル（８（ａ））が、当該のバイオメトリック要素からの遠赤外放射の放出を検出する。電子的構成要素である、もう１つの部分は、電気的接続（８（ｂ））によって光電子要素（発光及び受光源）に接続された、マイクロコントローラ（８（ｃ））によって形成される。上述のように、マイクロコントローラは、発光源に供給される（周期的な交番する）電気的機能を制御し、フォトダイオードである受光源によって捕捉された、ユーザの指において透過又は反射されたパルス信号を解釈する。処理ユニット（８（ｄ））は、様々な登録されたユーザの指によって透過及び反射された全ての光信号を保存し、それらは、マイクロコントローラによって予め解析された新たな入力信号と比較される。従って、これらの入力光信号は、マイクロコントローラが、それらを有効であるとして検出し、そして、それらが特徴的ヒト閾値に到達するかどうかを、又は、反対に、それらが不正の試みに対応するかどうかを決定することを担当する処理ユニットにそれらを送信する限り、生命検出システムとして使用されることが可能である。
【００４８】
これらの場合、システムは、通常、図３及び図４に示されているような、指紋又は毛細血管システムなどの、個人識別のためのバイオメトリックセンサ内に組み込まれ、バイオメトリックセンサは、特徴的バイオメトリック要素を有するユーザが生きていることを生命検出要素が確認した場合に機能し始める。更に、指紋センサと統合される場合、近赤外放射発光源が、同じ帯域であるが、吸収のための、フォトダイオードに面して組み込まれ（１１（ｂ））及び１１（ｃ））、これにより、偽の指紋を本物の指紋と区別することが可能になる。反対に、検出センサが、他のいかなるバイオメトリックシステムとも関係していない、独立した個人識別のための独立したバイオメトリックセンサとして機能することが望ましい場合があり、これにより、当該の指において透過及び反射された電磁放射信号は、再現不可能な一意の特徴であるとみなされ、従って、システムは、この前述のセンサ上に指を配置したユーザの登録、識別、及び検証のプロセスを処理ユニットが実行する、バイオメトリックセンサとなる。
【００４９】
図５は、各光源の発光スペクトル（１４〜１９）、及び光検出器の吸収スペクトル（２０〜２２）を示す。これらのスペクトルは、ヒトの指についての、ＵＶ−Ａ放射（２３）及び近赤外放射（２４、２５）から得られる透過及び反射スペクトルを概して条件付け（図６）、本明細書に記載されるバイオメトリック適用例のために最も好都合な発光源を選択するために使用される。
【００５０】
従って、図６において観察されることが可能な、ヒトの指における、ＵＶ−Ａ放射の（２３）、及び近赤外放射の（２４、２５）、ＵＶ−Ａ透過及び反射スペクトルに基づいて、光源が選択される（それらの光源が、ヒトの指の上皮組織における透過及び反射のための、非常に類似した値を示す、異なる波長を有する光源のペア（１〜３）を取得するために最も好適であることを確実にするように）。放射の強度を検出するためのアルゴリズムが単純化されるように、それらの値は、各ＬＥＤペアについて非常に類似していなければないが、しかし同一であってはならない。
【００５１】
光源ペアの発光波長は、以下の通りである。
・λ１＝７６０及びλ２＝８３０ｎｍを有するＬＥＤペア（２）は、指によって透過された赤外放射の強度の、後続の検出のための位置にある。
・λ３＝１０７０及びλ４＝１３００を有するＬＥＤペア（１）は、指によって反射された赤外放射の強度の、後続の検出のための位置にある。
・λ３＝３７５ｎｍ及びλ４＝３８５ｎｍを有するＬＥＤペア（３）は、指によって反射されたＵＶ−Ａ放射の強度の、後続の検出のための位置にある。
【００５２】
図７に示すように、当該のバイオメトリック要素、すなわち、人差し指又は中指に関する、各ＬＥＤペアの位置は、以下の通りである。
・λ１＝７６０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍを有するＬＥＤペア（２）は、それが発する放射が、第１掌側靭帯（第１指骨と第２指骨との間の関節）に入射するように配置される。
・λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍを有するＬＥＤペア（１）は、それが発する放射が、第２指骨の中央に入射するように配置される。
・λ１＝３７５ｎｍ及びλ２＝３８５ｎｍを有するＬＥＤペア（３）は、それが発する放射が、第１指骨の中央に入射するように配置される。
【００５３】
図２に示されているように、３つのＬＥＤペアは、７８０ｎｍに中心がある吸収帯域を有するフォトダイオード（４）に面して配置され、フォトダイオード（４）は、掌側靭帯を通して透過された、λ１＝７６０ｎｍ及びλ２＝８３０ｎｍに中心がある発光帯域を有するＬＥＤ（２）によって発された近赤外放射の強度を検出する。各残りのＬＥＤペア（（３）及び（１））の間には、それぞれ、第１指骨に対応する指の領域において反射されたＵＶ−Ａ放射を検出する、（λ＝３８０ｎｍに中心がある吸収帯域を有する）ＵＶフォトダイオード（５）、及び、指の第２指骨において反射された、λ１＝１０７０ｎｍ及びλ２＝１３００ｎｍを有するＬＥＤペア（１）によって発された近赤外放射を検出する、（中心がλ＝１３００ｎｍにあり、かつ選択的な、帯域幅が９２０ｎｍ〜１６００ｎｍの吸収帯域を有する）近赤外放射フォトダイオード（４（ａ））が配置される。
【００５４】
従って、図７は、当該のバイオメトリック要素が、人間工学的保護筺体（９）の内部に配置された知覚領域上に置かれた、ヒトの手における指の指紋である、指紋センサ（１０）の事例を示す。従って、このバイオメトリックセンサは、ユーザの指紋パターンを取得することによって、ユーザを登録する。このバイオメトリックパターンの取得に先立って、生命検出システムは、上述の波長を有する各ＬＥＤペア（１〜３）からの放射の発光によって連続的に機能し始める。この放射は、当該のユーザの指の上皮組織において透過及び反射され、ヘモグロビンによって吸収される（２３〜２５）。生命が検出されたら、透過及び反射信号は、登録されているユーザについての補完的バイオメトリックデータとして、指紋パターンと共に使用されてもよい。
【００５５】
生命検出システムについての数学的モデルは、例えば指先などの、微細組織を、光強度が通過する時間を測定することに基づき、これは、入射する放射の波長に依存する。信号プロセスは、この単純なモデルに、及びベール・ランベルトの法則（Ｂｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ’ｓ  Ｌａｗ）に基づく。
Ｉ（λ，ｔ）＝Ｉ０（λ）ｅ−α・ｚ      （１）
上式で、αは、ヒトの指における上皮組織についての、モル吸収又は吸収度係数（ｍｏｌａｒ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｒ  ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、これは、次の式によって、入射する放射の波長λに依存する。
α＝４πｋ／λ      （２）
上式で、αは、ヒトの指における上皮組織の吸光係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。
【００５６】
従って、式（１）は、電磁放射が人体に侵入する距離が、入射する放射の波長と、光が侵入する媒体とに依存するということを示す。これが、ヒトの指における近赤外及びＵＶ−Ａ放射の透過及び反射の値が、識別のためのバイオメトリックシステムとして使用される理由であり、なぜなら、各人が独自の毛細管パターン及び特徴的組織媒体と、それらの典型的厚さとを有するからである。
【００５７】
従来のパルシオキシメータ（ｐｕｌｓｉｏｘｉｍｅｔｅｒ）の機能において使用される数式は、式（３）に示す通りである。
【数１】
2012503511.tif 000003
上式で、Ｉ０は、強度であり、λは、入射光の波長であり、ｃ（λ）は、濃度であり、ｓＨｂ（λ）は、各ヘモグロビン誘導体（Ｈｂ）に依存する、波長の吸収係数であり、ｚは、可変の厚さを表す。
【００５８】
従って、この生命検出システムは、波長λ１＝６３０ｎｍ及びλ２＝９４０ｎｍを有する別のＬＥＤペアを単に組み込むことによって、パルシオキシメータとして使用されることも可能である。血液中の酸素飽和の濃度は、血液中の酸化ヘモグロビンの総レベルと、総ヘモグロビンレベル（酸化及び還元）との間の商として定義される。これは、次の式によって表される。
ＳａＯ２＝ＨｂＯ２／総ヘモグロビン      （４）
【００５９】
ランベルトの法則によって表されるように、人体組織は、それらを通過する血液の酸化度に応じて、異なる強度の放射を吸収する。上述のように、パルシオキシメータは、電磁スペクトルの近赤外帯域内の（本発明の事例においては、λ１＝６３０ｎｍ及びλ２＝９４０ｎｍの帯域幅を有する）放射を使用する。両方の帯域幅からの信号を使用する場合、血液中の飽和酸素の濃度は、次のように数学的に単純化されることが可能である。
【数２】
2012503511.tif 000004
上式で、帯域幅λ１及びλ２は、λ１＝６３０ｎｍ及びλ２＝９４０ｎｍであり、Ｉａｃは、組織及び毛細血管によって吸収される強度である。
【００６０】
図８は、ＬＥＤに供給される電気信号（２６）、及びフォトダイオードによって捕捉される光信号（２７）を示す。この電気信号は、連続的、正弦的、かつ対称的である（２６）。その振幅の半分は、正の電圧値（Ｖ＞０）にあり、他方、残りの半分は、負の値（Ｖ＜０）にあり、これは、各ＬＥＤペアのＬＥＤが、交互に、周期的に点灯することを意味している（２７）。これは、フォトダイオードが、当該のそれぞれのペアの各波長について、指において透過及び反射されたパルスを検出することを意味している。給電が、連続的、正弦的、かつ対称的であるため、フォトダイオードによる光の検出も、連続的、正弦的、かつ対称的であり（２７）、従って、特徴的フォトダイオードによって検出される光信号のそれぞれの全周期は、対応するＬＥＤペアにおいて点灯されるＬＥＤのうちの１つによって発される放射に対応するのに対して、検出される信号の第２の周期はもう１つのＬＥＤの放射に対応する。これらの信号は、可能な最大の類似性が求められているが、やはり異なる振幅を提示する。各ＬＥＤペアは、１つの直接的に偏光されたＬＥＤと、もう１つの逆に偏光されたＬＥＤとを有し、これは、フォトダイオードによって検出される信号（２７）が周期的で、給電信号の周期の２倍の周期を有することを意味しており、これは、一方がオンである間、他方がオフであり、その逆も同様である、ということを意味している。
【００６１】
図９は、システム内の各ＬＥＤペアについて、フォトダイオードによって受光された信号（当該のユーザの指において透過及び反射された光信号）を、マイクロコントローラがどのように検出するかを示す。数学アルゴリズムによって、かつＴＴＬロジックを使用して、この信号が、平均基準信号（登録された信号の平均）であるとみなされる場合、かつ、その最大振幅に到達する限り、当該のユーザの指における、放射の透過及び反射について、この信号は、特徴的なヒトの値であるとみなされる。
【００６２】
何人かのユーザの中指について、近赤外及び近紫外放射の透過及び反射の、いくつかの測定が行われ、フォトダイオードによって検出される信号の平均最大振幅において、ユーザの識別に進むためにマイクロコントローラによって有効とみなされる、光の誤差限界（信頼区間）（２８）及び（２９）が存在することが観察された。
【００６３】
これは、図１０に示されており、この図は、マイクロコントローラにとっての、誤差限界を有する基準の振幅パターンを示す（ａ）。従って、各ＬＥＤペアのうちのＬＥＤによって発され、フォトダイオードによって検出された、一連のパルス列のうちのいくつかのパルスが、信頼区間を有する基準の閾値に到達しないことが検出された場合（（ｂ）、（ｄ）、及び（ｅ））、マイクロコントローラは、ＴＴＬロジックによって、これらのパルスを０と解釈し、それらのパルスは検出されない。この情報は、ユーザインタフェースに向けられたメッセージがプログラムされた処理ユニットに送信され、処理ユニットは、不正の試みが存在するとみなす（装置が生命検出要素として動作している場合）、又は、受光され変換された光信号がデータベース内に存在しないため識別が失敗したとみなす（装置が、別のバイオメトリックセンサに結合される必要のない、個人識別のための自律バイオメトリックセンサとして動作している場合）ため、ユーザに、指をセンサ内に正しく配置するよう伝える。しかし、入力バイオメトリック信号が、（バイオメトリック装置に特徴的な信頼区間内の）基準のパルス列と一致する場合、アクセスが許可される、又は、生命の信号が検出される。
【００６４】
前述のように、検出されたバイオメトリック情報は、ユーザのバイオメトリック識別のために使用されてもよく、又は、単に生命を検出するための手段として使用されてもよい（生命検出信号がヒトの光学的範囲内である場合に、その関連する統合されたバイオメトリックセンサ（（１０）及び（１２））が機能するように）。
【００６５】
従って、図１０は、以下のことを表す。
１．フォトダイオードによって検出された、かつ記載された装置内の各ＬＥＤペアのうちの一方のＬＥＤによって発っせられた反射又は透過信号を、マイクロコントローラが有効であるとみなすような、許容される信頼区間（何人かのユーザを登録することによって取得される）。
２．フォトダイオードによって検出された、かつ記載された装置内の各ＬＥＤペアのうちの他方のＬＥＤによって発っせられた反射又は透過信号を、マイクロコントローラが有効であるとみなすような、許容される信頼区間。
ａ）コントローラにとっての基準のレベルと解釈される信頼区間を有する、登録された全てのユーザについての、かつフォトダイオードによって検出された、平均光電子信号
ｂ）いくつかの光パルスが、有効な基準識別として登録された信頼区間に到達しない場合（誤った識別、又はネガティブ生命信号）
ｃ）いくつかの光パルスが、有効な基準識別として登録された信頼区間に到達する場合（有効な識別、又はポジティブ生命信号）
ｄ）いくつかの光パルスが、有効な基準識別として登録された信頼区間に到達しない場合（誤った識別、又はネガティブ生命信号）
ｅ）いくつかの光パルスが、有効な基準識別として登録された信頼区間に到達しない場合（誤った識別、又はネガティブ生命信号）
【００６６】
本明細書では、本発明の好ましい実施形態を記載及び説明したという事実にも関わらず、当業者が、本明細書に添付の特許請求の範囲によって規定される保護範囲を離れることなく、変形及び変更を導入すること、又は技術的に等価な他のものによって詳細を置換することが可能であることは明らかである。
【００６７】
更に、本発明について図面を参照して説明した実施形態が、コンピューティングシステム、及びコンピューティングシステム内で実行されるプロセスを含むという事実にも関わらず、本発明は、更に、コンピュータプログラムに、より具体的には、本発明を実施する目的のために適合された、キャリア媒体内又はキャリア媒体上のコンピュータプログラムに拡張される。コンピュータプログラムは、ソースコードの形態、オブジェクトコードの形態、又は、ソースコードとオブジェクトコードとの中間のコードの形態（部分的にコンパイルされた形態など）、又は、本発明によるプロセスの実施において使用するために好適な、任意の他の形態であってもよい。キャリア媒体は、プログラムを運ぶことが可能な任意の実体又は装置であってもよい。
【００６８】
例えば、キャリア媒体は、ＲＯＭ（例えば、ＣＤ  ＲＯＭ、又は半導体ＲＯＭ）、あるいは、磁気記憶媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、又はハードディスク）などの、記憶媒体を構成してもよい。キャリア媒体は、更に、電気又は光ケーブル、無線、あるいは他の手段を介して伝送されることが可能な、電気又は光信号などの、伝送可能なキャリア媒体であってもよい。
【００６９】
コンピュータプログラムが、ケーブルあるいは他の装置又は媒体を介して直接的に伝送されることが可能な信号内に含まれる場合、キャリア媒体は、このケーブルあるいは他の装置又は媒体によって構成されてもよい。
【００７０】
あるいは、キャリア媒体は、コンピュータプログラムが組み込まれた集積回路であってもよく、ここで、前記回路は、関連するプロセスを実行するために集積される、又は、関連するプロセスを実行するために使用されてもよい。
【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１０ｃ）】
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【図１０ｄ）】
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【図１０ｅ）】
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【国際調査報告】
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