CN101652797A - 生物学验证系统 - Google Patents

Abstract

一种薄的并实现高安全级别验证的生物学验证设备。该生物学验证设备(1)具有：光源(10)、光导部分(11A)、衍射部分(11B)、显微透镜阵列(12)、图像拾取器件(13)、图像处理部分(14)、图样存储部分(15)、验证部分(16)、电压提供部分(17)、光源驱动部分(181)、图像拾取器件驱动部分(182)和控制部分(19)。当从光源(10)发射的光(L0)通过全反射在光导部分(11A)中传播后进入衍射部分(11B)时，产生衍射到与入射的角度不同的角度的光(L1)。结果，光导部分(11A)用作表面区域光源，并变得不满足在光导部分(11A)中的全反射的条件。这使得光(L1)被导向光导部分(11A)的外部，导致生命体(2)的内部充分被光照射。

Description

生物学验证系统

技术领域

本发明涉及使用诸如例如手指的静脉之类的生命体内的结构作为经历验证的对象的生物学验证系统。本申请包含与2007年4月4日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2007-098422有关的主题，通过引用将其全部内容合并于此。

背景技术

在相关技术中，拾取生命体部位中的结构的图像的图像拾取装置被用在生物学验证系统等中，并且例如，已经提出了通过使用手指的指纹来进行生命体验证的各种指纹验证系统(参见专利文件1到3)。在这样的指纹验证系统中，图像拾取装置的厚度大，因此如在专利文件1中所述的将图像拾取装置排列在验证系统外部以及如在专利文件2中所述的独立地排列光学系统(图像拾取透镜)和检测系统(图像拾取器件)已经成为主流。

然而，近年来，日益需要减小验证系统的外形，由此期望安装在验证系统中的图像拾取装置具有更小的外形。因此，在专利文件3中，已经公开了使用光导板的图像拾取装置。更具体地，使光源与光导板的末端部分接触，并且光在光导板中重复反射，由此允许光导板用作表面发光源，并且生命体(手指)被置于光导板上以拾取图像。通过这样的配置来固定通常具有广角度分布的光源的排列，因此减小图像拾取装置的外形得以实现。

另一方面，在这样的验证系统中，需要高安全级。在使用指纹的验证中，作为经历验证的指纹图样容易被伪造，因此存在降低验证的安全级别的风险。因此，在专利文件4中，已经提出了通过使用手指的静脉来进行生命体的验证的静脉验证系统。在此情况下，静脉是手指内的结构，因此难以伪造验证图样，并且与指纹验证相比，可以进行更高安全级的验证。

专利文件1：日本未审查专利申请公开No.2005-312748

专利文件2：日本未审查专利申请公开No.2006-181296

专利文件3：日本未审查专利申请公开No.2006-285487

专利文件4：日本未审查专利申请公开No.2006-146612

发明内容

目前，在上述专利文件3的图像拾取装置中，在指纹的凹凸形状中与光导板接触的部分(凸脊部分)中光被散射的同时，未与指纹的凹凸形状的光导板接触的部分(凹槽部分)的光在光导板中被全反射，因此当拾取散射光的图像时，指纹的形状图样被检测到。因此，在使用光导板的验证系统中，期望经历图像拾取的对象和光导板彼此接触。

另一方面，在专利文件4的静脉验证系统中，需要通过将光施加到手指内的静脉来拾取图像。在专利文件3的配置中，光被散射在与光导板接触的表面，因此不能使光充分施加到诸如生命体内的静脉之类的结构。此外，由于指纹图样的影响，精确的静脉图样不可检测到。此外，当手指与光导板紧密(strong)接触时，很容易压到静脉，这是因为静脉是血管，因此不可通过良好再现性检测图样。如上所述，难以将使用光导板的小外形配置照原样移用于静脉验证系统。因此，期望能够保证高安全级别的小外形生物学验证系统的实现。

做出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是提供能够实现高安全级验证的小外形生物学图像拾取装置。

本发明的生物学验证系统包括：光源；光导部分，全反射从光源发射的光，以将该光导向生命体；衍射部分，衍射穿过光导部分传播的光；图像拾取透镜部分，被排列以与生命体相对，光导部分在它们之间，并聚集来自生命体的光；图像拾取器件，基于由图像拾取透镜部分聚集的光产生图像拾取数据；以及验证部分，基于在图像拾取器件中获得的图像拾取数据执行生命体的验证。

在本发明的生物学验证系统中，从光源发射的光通过全反射穿过光导部分传播，以被导向生命体。然后，透过光导部分传播的光被衍射部分衍射，由此产生以不同于入射角的角度传播的衍射光。因此，光不满足全反射条件，并且衍射光被导向光导部分的外部，因此光被充分施加到生命体的内部。

根据本发明的生物学验证系统，来自光源的光被光导部分全反射以导向生命体，因此光导部分用作生命体的表面发光源，并允许光源的外形减小。此外，通过全反射透过光导部分传播的光被衍射部分衍射，因此允许光充分施加到生命体的内部。由此，允许拾取生命体内部的结构的图像。因此，利用小外形可实现高安全级验证。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的生物学验证系统的整体配置的功能方框图。

图2是图示图1中所示的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图3是图1所示的显微透镜阵列的放大剖面图。

图4是图1所示的光导部分和衍射部分的例子的放大剖面图。

图5是图1所示的光导部分和衍射部分的例子的放大剖面图。

图6是用于描述形成图4所示的光导部分和衍射部分的方法的剖面图。

图7是用于描述继图6的步骤后的形成方法的剖面图。

图8是用于描述显微透镜阵列的功能的示意剖面图。

图9是用于描述光导部分和衍射部分的功能的剖面图。

图10是用于描述光导部分和衍射部分的功能的剖面图。

图11是用于描述光向生命体的传播方向的图示。

图12是图示图1所示的生物学验证系统的应用例子的透视图。

图13是图示根据本发明的第一修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图14是图示根据本发明的第二修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图15是图示根据本发明的第三修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图16是从上部和侧面看图15所示的生物学验证系统的示意图。

图17是图示根据本发明的第四修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图18是从上部和侧面看图17所示的生物学验证系统的示意图。

图19是图示根据本发明的第五修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图20是从上部和侧面看图19所示的生物学验证系统的另一配置例子的示意图。

图21是图示根据本发明的第六修改例子的生物学验证系统的简要配置的示意图。

图22是从上部和侧面看图20所示的生物学验证系统的另一配置例子的示意图。

图23是从上部和侧面看图20所示的生物学验证系统的另一配置例子的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的实施例。

图1图示根据本发明的实施例的生物学验证系统(生物学验证系统1)的整体配置。图2是图示生物学验证系统1的简要配置的示意图。生物学验证系统1具体地拾取例如生命体(例如手指)2内的静脉的结构的图像，然后进行验证，并包括光源10、光导部分11A、衍射部分11B、显微透镜阵列12、图像拾取器件13、图像处理部分14、图样存储部分15、验证部分16、电压提供部分17、光源驱动部分181、图像拾取器件驱动部分182和控制部分19。光导部分11A的上表面是检测部分110。检测部分110是放置生命体的表面或组件。换句话说，在此实施例中，光导部分11A被排列在检测部分110和显微透镜阵列12之间的光学路径上，以便与检测部分110相对。

光源10将光施加到作为经历图像拾取的对象的生命体2，并且由例如LED(发光二极管等)组成。另外，光源10优选地发射近红外波长区域中的光(大约700nm到1200nm的波长区域)。这是因为在使用这种波长区域中的光的情况下，透过生命体的透射率与进入生命体中的还原血红蛋白(静脉)中的吸收之间的平衡，允许在拾取生命体2的静脉的图像的情况下的光利用率增加。此外，在图2中，配置光源10以将其排列在光导部分11的一端，但是，光源10可以被排列在光导部分11的两端。在此情况下，光可以均匀地施加于生命体2。

光导部分11A全反射从光源10发射的光，以将光导向生命体2。光导部分11A由例如诸如玻璃或塑料之类的具有透明度的基板构成，并且具有例如1到3mm的厚度。另外，光导部分11A的表面可以经历诸如反射膜之类的特别处理。此外，用于防止灰尘或者保护系统内部的覆盖玻璃等等可以排列在光导部分11A上。然而，在此情况下，排列在光导部分11A上的覆盖玻璃等是检测部分。稍后将描述光导部分11的具体配置。

衍射部分11B被排列在光导部分11A的底面上，并衍射透过光导部分11A传播的光，并且衍射部分11B由例如诸如衍射光栅或全息图(hologram)之类的衍射器件构成。稍后将描述衍射部分11B的具体配置。

显微透镜阵列12包括以矩阵形式排列的多个显微透镜，并被排列在光导部分11下(更具体地，在光导部分11和图像拾取器件13之间)。显微透镜阵列12中的每个显微透镜用作图像拾取透镜，用于作为经历图像拾取的对象的生命体2，并且由例如液晶透镜、液体透镜、衍射透镜等构成。下面将参照图3描述显微透镜阵列12的具体配置。图3图示显微透镜阵列12的剖面配置。

在显微透镜阵列12中，在彼此相对的成对基板121和125之间形成液晶层123，并且分别在液晶层123和基板121之间以及在液晶层123和基板125之间形成电极122和124。

基板121和125每个由例如诸如玻璃基板之类的透明基板构成，并允许入射光线从其穿过。电压从电压提供部分17(稍后将描述)施加到电极122和124。电极122和124每个由例如诸如ITO(氧化铟锡)之类的透明电极构成，并且如在基板121和125的情况下，电极122和124允许入射光线从其穿过。在电极122和124的表面S1和S2中电极122的表面S1上，以矩阵形式形成多个凹曲面，由此形成多个液晶显微透镜。液晶层123由例如诸如向列(nematic)液晶之类的液晶材料构成，并且液晶层123的折射率根据施加在电极122和124之间的电压变化。

图像拾取器件13检测来自显微透镜阵列12的光以产生图像拾取数据，并且其被排列在显微透镜阵列12的焦平面上。另外，图像拾取器件13包括例如以矩阵形式排列的多个CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等。

响应于控制部分19的控制，图像处理部分14对在图像拾取器件13中获得的图像拾取数据执行预定图像处理，以将图像拾取数据输出到验证部分16。另外，图像处理部分14以及稍后将描述的验证部分16和控制部分19由例如微计算机等构成。

图样存储部分15是存储在生物学验证时使用的生物学验证图样(其是相对于在验证时获得的图像拾取图样的比较图样，并且通过预先拾取生命体的图像而获得)的部分，并且由非易失性存储器器件(例如EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)等)构成。验证部分16是响应于控制部分19的控制，通过比较从图像处理部分14输出的图像拾取图样与图样存储部分15中存储的生物学验证图样而执行生命体2的验证的部分。

电压提供部分17向显微透镜阵列12中的显微透镜提供电压。显微透镜的折射率(refractive power)根据从电压提供部分17提供的电压的幅度而改变。因此，通过调整提供电压，在从生命体2的表面到生命体2的内部的深度方向上的焦点(图像形成位置)可自由地改变。

响应于控制部分19的控制，光源驱动部分181驱动光源10发光。响应于控制部分19的控制，图像拾取器件驱动部分182驱动图像拾取器件13拾取图像(以检测光)。控制部分19控制图像处理部分14、验证部分16、电压提供部分17、光源驱动部分181和图像拾取器件驱动部分182的操作。

接下来，将参照图2、图4和图5详细描述光导部分11A和衍射部分11B的配置。图4和图5是光导部分11A和衍射部分11B的剖面配置的放大图。

如图2所示，衍射部分11B被排列在不与检测部分110相对的区域，即不遮挡从生命体2到显微透镜阵列12的入射光的光学路径的区域。衍射部分11B由在光导部分11A的底表面上形成的树脂层11B-1构成，并包括多个凹槽部分11B-2。多个凹槽部分11B-2形成具有如图4所示的锯齿剖面形的炫耀光栅(blazed grating)。此外，如图5所示，凹槽部分11B-2的深度H优选地随着距光源10的距离的增加而增加。

然而，衍射部分11B的光栅形状不限于上述的光栅形状。除了上述的光栅形状以外，例如，还可以使用诸如类阶梯的阶梯光栅(step-like step grating)或二元光栅(binary grating)之类的衍射光栅。

接下来，将参照图6和图7描述形成具有图4所示的配置的光导部分11A和具有图4所示的配置的衍射部分11B的方法的例子。

首先，如图6(A)所示，通过例如照相平板方法将基板100涂上光致抗蚀剂(photoresist)膜101，然后，通过使用具有所期望的图样的掩模(mask)102的曝光机(stepper)曝光并显影该光致抗蚀剂膜101，由此，如图6(B)所示，在基板100上的光致抗蚀剂膜101中形成锯齿凹槽。接下来，如图6(C)所示，通过使用例如诸如电铸(electroform)之类的电镀将光致抗蚀剂膜101中的凹槽的形状转移到金属以形成铸模(mold)103。

接下来，如图7所示，例如，紫外固化树脂(ultraviolet curable resin)104被灌注到形成凹槽一侧的所形成的铸模103中，并将紫外固化树脂104叠加在光导板11A侧，然后从光导板11A侧施加紫外光UV以固化紫外固化树脂104。由此，形成具有图4所示配置的光导部分11A和具有图4所示配置的衍射部分11B。

接下来，参照图1到图5以及图8到图11，下面将描述根据此实施例的生物学验证系统1的操作和效果。在此，图8是用于描述显微透镜阵列12的功能的图示，图9和图10是用于描述光导部分11A和衍射部分11B的功能的图示，图11是光导部分11A和生命体2之间的位置关系的图示。

在生物学验证系统1中，首先，当生命体(例如指尖)2置于光导部分11A上，并且光源驱动部分181驱动光源10时，从光源10发射的光L0从光导部分11A的一端进入。光L0一般具有宽的方向性，因此大部分光L0通过在光导部分11A中重复地全部反射而传播。然后，通过光导部分11A传播的光被导向置于光导部分11A上的生命体2以施加到生命体2。

另一方面，当响应于控制部分19的控制，电压从电压提供部分17提供至显微透镜阵列12中的显微透镜(更具体地，在电极122和124之间)时，液晶层123的折射率根据电压的幅度变化，并且显微透镜的焦点被调整为生命体2内的点(例如图2中的点P1)，并且光L2从生命体2进入显微透镜。

此时，例如，如图8所示，当提供电压相对较小时，液晶层123的折射率小，结果，如在光线L21的情况下，入射到显微透镜的光线被折射以便具有相对较小的折射角，并聚集在相对较长的焦距上(例如聚集在光轴Z1上的焦点位置P11)。另一方面，在提供电压相对较大的情况下，液晶层123的折射率大，结果，如在光线L22的情况下，入射到显微透镜的光线被折射以便具有相对较大的折射角，并聚集在相对较短的焦距上(例如聚集在光轴Z1上的焦点位置P12)。因此，当通过使用液晶透镜作为显微透镜来调整提供电压时，显微透镜的折射能力是可变的。

如上所述，显微透镜的焦点被调整在生命体2内的点P1和图像拾取器件13上的点(例如图2中的点P2)，由此，在图像拾取器件13中，获得生命体2的静脉的图像拾取数据(静脉图样)。然后，在图像处理部分14中对获得的静脉图样适当执行图像处理，然后将静脉图样输入到验证部分16。

接下来，在验证部分16中，通过比较输入的静脉图样与图样存储部分15中存储的用于静脉验证的验证图样来执行验证。由此，生物学验证的最终结果(验证结果数据Dout)被输出以完成生物学验证过程。

具体地，在实施例中，当从光源10发射并透过光导部分11A传播的光L0进入排列在光导部分11A的底表面上的衍射部分11B时，光L0被衍射以被发射。换句话说，如图9所示，光L0被衍射部分11B的凹槽11B-2划分成m阶(m＝0，±1，±2，±3...)衍射光，主要是0阶衍射光(L0)和第一阶衍射光L1。此时，0阶衍射光以与入射光L0的入射角相同的角度发射，因此0阶衍射光再次穿过光导板11A传播，同时维持全反射条件。另一方面，由于第一阶衍射光L1以与入射光L0的角度不同的角度发射，不满足全反射条件，因此第一阶衍射光L1从光导部分11A的上表面出去。

以此方式从光导部分11A的上表面导出的光L1被施加到置于光导部分11A上的生命体2。在此情况下，在相关技术中(例如专利文件3)，来自光源的光仅被重复全反射以穿过光导板传播，并且光未被导向光导板的外部，因此光仅被施加到与光导板接触的部分。另一方面，在此实施例中，光L1被衍射部分11B导向光导部分11A的外部，因此光不仅被充分施加到与光导部分11A接触的表面(生命体2的表面)，而且充分施加到未与光导部分11A接触的部分，即生命体内的结构。然后，施加到生命体2的光L1被散射到生命体2内部以由静脉吸收。

在此情况下，衍射部分11B的衍射效率取决于每个衍射阶中的凹槽部分11B-2中的凹槽的深度。图10图示衍射效率与0阶衍射光和第一阶衍射光中的凹槽的深度(μm)的关系。在此情况下，光导部分11A的折射率是1.51，入射光的波长是850nm。如图中所示，在凹槽的深度是0μm到1.7μm时，存在0阶光降低而第一阶光增加的趋势。因此，例如，通过增加凹槽的深度直到凹槽的深度达到接近1.7μm，允许衍射效率逐渐增加，当凹槽的深度接近1.7μm时，实质上使得所有衍射光成为第一阶衍射光。因此，当调整形成衍射部分11B的凹槽部分11B-2的凹槽的深度时，可获得期望的衍射效率。

因此，例如，如图5所示，当凹槽部分11B-2的深度H从靠近光源10一侧逐渐增加时，使得衍射效率逐渐增加。由于通过光导部分11A传播的光L0的光量随着与光源10的距离的增加而降低，因此通过增加距光源10相对较远的部分中的衍射效率，从光导部分11A导出的光L1的光量变得均匀。

如上所述，在此实施例中，在放置了生命体2的光导部分11中，从光源10发射的光L0通过被重复地全反射而传播。由此，光导部分11A用作表面发光源，从而减小光源10的外形。此外，衍射通过光导部分11A传播的光L0的衍射部分11B被排列在光导部分11A的底表面上，因此已经进入衍射部分11B的光L0主要被划分为0阶衍射光和第一阶衍射光L1。由此，不满足光导板11A的全反射条件，光L1被导向光导部分11A的外部，因此光被充分施加到不直接与光导部分11A接触的生命体2的内部。因此，可以通过使用光导部分11A来拾取诸如静脉之类的生命体2内的结构的图像，从而利用小外形可实现高安全级验证。

此外，显微透镜阵列包括液晶透镜，由此允许通过改变在生命体2的深度方向上的焦点来拾取图像而不在光学路径上移动显微透镜阵列12，因此这对于外形的减小是有利的。此外，由此，允许执行通过不仅是静脉验证而且指纹验证的双生物学验证，因此可确保更高安全级别。此外，可形成显微透镜阵列以具有接近1mm的很薄透镜共轭长度(lens conjugation length)(从对象侧的透镜平面到图像拾取平面的距离)，因此允许整个系统具有接近3mm薄的厚度。

此外，衍射部分11B的衍射效率随着与光源10的距离的增加而增加，因此施加到生命体2的光的光量的不均匀性降低，由此，可获得更准确的图像拾取数据。这在相对长的距离处或者相对宽的范围内进行图像拾取的情况下(比如将光施加到较长方向上的生命体2(指尖)的情况下)特别有效(参照图11)。

此外，在光源10发射近红外光的情况下，允许在增加透过生命体2的光的透射的同时增加进入生命体2的静脉中的光的吸收。因此，在这样的配置中，使得作为经历静脉验证中的图像拾取的对象的静脉更清晰地出现，由此提高静脉验证的准确性。

生物学验证系统1适合用于诸如蜂窝电话、小外形(low-profile)笔记本计算机、便携存储器和各种卡之类的小外形便携模块。图12图示使用生物学验证系统1的蜂窝电话的例子的简要配置。蜂窝电话包括：手指向导202，用于放置生命体2(指尖)；以及显示部分203，用于在翻开型外壳(第一外壳200和第二外壳201)的表面上显示验证结果，并且生物学验证系统1被排列在第一外壳200中，使得手指向导202的底表面和光导部分11彼此相对。

接下来，将参照附图描述本发明的生物学验证系统的修改例子。在以下描述和附图中，相同的组件由与上述生物学验证系统相同的标记表示，并将不再进一步描述。

(修改例子1)

图13是图示根据修改例子1的生物学验证系统3的简要配置的示意图。除了在检测部分110和光导部分11A之间排列了波片(wave plate)21C、以及衍射部分21B的配置以外，生物学验证系统3具有与上述生物学验证系统1相同的配置。

衍射部分21B具有多个凹槽部分(未示出)，并且仅衍射通过光导部分11A传播的光的特定偏振分量(P偏振分量或S偏振分量)。排列衍射部分21B的区域并未特别限定，并且可以将其排列在从生命体2到显微透镜阵列12的入射光的光学路径上。另外，如在上述生物学验证系统1的情况下，通过调整凹槽部分的深度，也可改变衍射部分21A的衍射效率。

波片21C改变从光导部分11A导出的光的偏振状态，并由提供90°相位差的1/4波片构成。排列波片21C使得与衍射部分21B相对，而光导部分11A夹在其间。

通过这样的配置，当从光源10发射的光L0通过光导部分11A传播，然后进入衍射部分21B时，仅特定的偏振分量例如P偏振分量的光L3被衍射。由此，光L3不满足全反射条件，并且光L3穿过排列在光导部分11A的上表面上的波片21C(1/4波片)，以被导向光导部分11A的外部。此时，当光L3穿过波片21C时，光L3具有90°的相位差，由此变成圆偏振光。然后，由生命体2反射的光L4再次穿过波片21C、光导部分11A和衍射部分21B以进入显微透镜阵列12。此时，当光L4穿过波片21C时，光L4具有90°的相位差，由此变成具有与光L1的偏振分量(P偏振分量)相差90°的S偏振分量的线偏振光。因此，即使L4进入衍射部分21B中，光L4也不受衍射部分21B的影响，而穿过衍射部分21B进入显微透镜阵列12。

如上所述，在生物学验证系统3中，包括了仅衍射特定偏振分量的衍射部分21B和被排列以便与衍射部分21B相对的波片21C，由此，当光从光导部分11A导向外部时，在发挥了衍射部分21B的衍射功能的同时，不对从生命体2到显微透镜阵列12的用于获得图像拾取数据的光学路径实施衍射功能。由此，不需要如此排列衍射部分21B以避免从生命体2到显微透镜阵列12的入射光学路径，并可以在光导部分11A的任何区域中形成衍射部分21B。因此，可形成衍射部分21B而无需相对光导板11A精细对准衍射部分21A。此外，允许衍射部分21B与经历生命体2的图像拾取的区域相对地排列，因此即使放置手指的位置处的再现性差也不会恶化验证精确度。

(修改例子2)

图14是图示根据修改例子2的生物学验证系统4的简要配置的示意图。除了显微透镜阵列部分32与光导部分11A的底表面相邻地排列之外，生物学验证系统4具有与上述生物学验证系统1相同的配置。

显微透镜阵列部分32对应于上述生物学验证系统1中的显微透镜阵列12，并且在此修改例子中，显微透镜阵列部分32被排列在光导部分11A中形成衍射部分11B的同一平面上。由此，与光导部分11A和显微透镜阵列被排列在不同层上的情况相比，此修改例子对于外形减小是有利的。此外，当显微透镜阵列部分32与光导部分11A集成地形成时，提高了可制造性。作为显微透镜，如上所述，可以使用例如诸如液晶透镜或液体透镜、衍射透镜等之类的可变焦透镜。具体地，在显微透镜由衍射透镜组成的情况下，通过使用一个掩模，衍射部分11B和显微透镜阵列部分32可集成在光导部分11A的底表面上，因此进一步提高了可制造性。

(修改例子3)

图15是图示根据修改例子3的生物学验证系统5的简要配置的示意图。图16(A)、16(B)和16(C)分别是从一侧(光导部分31A侧)、从上以及从另一侧看的生物学验证系统5的图示。除了光源10、光导部分31A和衍射部分31B的排列以外，生物学验证系统5具有与上述生物学验证系统1相同的配置。

在生物学验证系统5中，光导部分31A被排列在接近检测部分10而不与检测部分110相对(例如生命体2一侧)的区域中。光导部分31A仅被排列在例如沿着矩形检测部分110的纵向方向上的检测部分110一侧的区域中。光源10被排列在光导部分31A的纵向方向上的一端，衍射部分31B的衍射表面被排列在光导部分31A的侧表面。

通过这样的配置，来自光源10的光通过全反射穿过光导部分31传播，并在衍射部分31B中被衍射，由此不满足全反射条件，并且光从光导部分31A的侧表面导向外部。此时，光导部分31A被排列在接近检测部分110但不与检测部分110相对的区域中，因此从光导部分31A导出的光从生命体2的侧面进入以被施加到生命体2内部的区域A。由此，允许光被施加到用于静脉图像拾取的生命体2内的必要的区域，并且可获得与上述实施例的生物学验证系统1相同的效果。而且，此时从光导部分31A导出的光到达生命体2的内部而不穿过生命体2的前表面(与检测部分110相对的部分)，因此能够排除导致妨碍静脉验证的生命体2的前表面上的指纹或关节部分的影响。因此，提高了验证精确度，并允许进一步提高安全级别。

(修改例子4)

图17是图示根据修改例子4的生物学验证系统6的简要配置的示意图。图18(A)、18(B)和18(C)分别是从一侧、从上以及从另一侧看的生物学验证系统6的图示。除了光源10、光导部分31A和衍射部分31B被排列在检测部分110的两侧之外，生物学验证系统6具有与根据上述修改例子3的生物学验证系统5相同的配置。

在生物学验证系统6中，光导部分31A被排列在接近检测部分110而不与检测部分110相对的区域的检测部分110的纵向方向上的检测部分110的两侧的区域中。光源10被排列在每个光导部分31A的纵向方向上的一端，并且每个衍射部分31B的衍射表面被排列在每个光导部分31A的侧表面上。即使以此方式将光导部分31A排列在检测部分110的两侧，也可获得与根据上述实施例的生物学验证系统1的相同的效果。此外，光从每个光导部分31A施加到生命体2内部的区域A中，因此，与光从一侧施加的情况相比，光被允许均匀地施加。

(修改例子5)

图19(A)到图19(C)是图示根据修改例子5的生物学验证系统7的简要配置的示意图，并且图19(A)、图19(B)和图19(C)分别是从一侧、从上以及从另一侧看的生物学验证系统7的图示。除了光源10、光导部分32A和衍射部分32B的排列之外，生物学验证系统7具有与根据上述实施例的生物学验证系统1的相同的配置。

在生物学验证系统7中，光导部分32A被排列在接近检测部分110而不与检测部分110相对的区域中，例如围绕检测部分110的区域。光源10被排列在光导部分32A的纵向方向上的一端，衍射部分32B的衍射表面沿着光导部分32A的侧表面排列。即使光导部分32A以此方式被排列以围绕检测部分110，也可获得与根据上述实施例的生物学验证系统1的相同的效果。此外，光从生命体2周围施加到生命体2的内部，因此，与光从一侧施加的情况相比，光被允许均匀地施加。

可替换地，如图20(A)到20(C)所示，光源10可以排列在光导部分32A的两端。由此，容易调整光量，并允许更均匀地施加光。

(修改例子6)

图21(A)到21(C)是图示根据修改例子6的生物学验证系统8的简要配置的示意图，图20(A)、20(B)和20(C)分别是从一侧、从上以及从另一侧看的生物学验证系统8的图示。除了光源10、光导部分33A和衍射部分33B的排列之外，生物学验证系统8具有与根据上述实施例的生物学验证系统1的相同的配置。

在生物学验证系统8中，光导部分33A被排列在检测部分110的纵向方向上的两端，以便与检测部分110相对。在修改例子中，用于放置生命体2的检测部分110由覆盖玻璃等构成，光导部分33A被排列在检测部分110的较低端部分。排列光源10以便朝向检测部分110的纵向方向发光，并且每个衍射部分33B的衍射表面被排列在每个光导部分33A的底表面。

通过这样的配置，当来自光源10的光通过全反射穿过光导部分33A传播时，光在排列于光导部分33A的底表面上的衍射部分33B中被衍射，由此，不满足全反射条件，光从光导部分33A的顶表面导出。从而，朝向在置于检测部分110上的生命体2的光导部分33A之上的区域A施加光。生命体2的较长方向的中心周围的区域由施加到在生命体2的较长方向上的一端周围的区域的光间接照射。因此，即使光导部分33A被排列在沿着检测部分110的纵向方向上的两端以与检测部分110相对，也可获得与上述实施例的生物学验证系统1中的相同的效果。

此外，仅不与检测部分110的光导部分33A相对的区域、即被夹在光导部分33A之间的区域可以作为取决于显微透镜阵列12和图像拾取器件13的图像拾取区域110A。由此，能够排除在照射区域A周围的生命体2的前表面的指纹、关节等的影响。

此外，如图22和图23所示，可以排列光源10以在检测部分110的较短方向上发光。即使在此情况下，从光源10发射的光穿过光导部分33A传播，并由衍射部分33B衍射，由此从光导部分33A的上表面导出。在这点上，图22是其中光源10被排列在光导部分33A的两端的图示，图23是其中光源10被排列在光导部分33A的一端的图示。

尽管参照实施例和修改例子描述了本发明，但本发明不限于此，并可以进行各种修改。

例如，在上述实施例等中，描述了基于所获得的静脉图样执行生物学验证的情况，但本发明不限于此，例如，可以获得指纹图样与静脉图样，并可以基于这些结果输出最终的验证结果。在此情况下，可以通过调整显微透镜的折射率使得显微透镜聚焦在生命体2的表面(与光导部分11接触的表面)来获得生命体2的指纹的图像拾取数据。当以此方式使用指纹验证和静脉验证两者时，可获得更精确的验证结果。

而且，在上述实施例中，描述了如下情况，其中，在通过降低从电压提供部分17到显微透镜阵列12中的显微透镜的提供电压来降低液晶层123的折射率由此降低入射到显微透镜的光线的折射角的同时，通过增加提供电压来增加液晶层123的折射率，由此增加入射到显微透镜的光线的折射角，但是，相反，取决于构成液晶层123的液晶材料的种类，可以通过增加提供电压来增加折射率，并可以通过降低提供电压来降低折射率。即使在这样的配置中，也可获得与上述实施例中的相同的效果。

而且，在上述实施例中，描述了图像处理部分14对在图像拾取器件13中获得的图像拾取数据执行适当的图像处理、然后执行验证的情况；然而，例如在某些情况下，验证部分16可以基于来自图像拾取器件13的图像拾取数据直接执行验证，而不排列图像处理部分14。在此情况下，可以进一步简化系统的配置，并可以进一步减小整个系统的外形。

此外，在上述实施例中，在显微透镜阵列12中，描述了电极122和124的表面S1和S2中的表面S1是曲面的情况，但是，表面S2例如，也可以是曲面，由此可以形成在液晶层123的两侧具有曲面的显微透镜。

此外，在上述实施例中，描述了显微透镜由液晶显微透镜构成的情况；然而，可以使用具有任何其他配置的显微透镜，只要显微透镜使得入射光线的折射方向根据施加的电压可变，并且例如，可以使用利用不同种类的两个液晶层的液晶显微透镜。

此外，在上述实施例中，作为例子描述了其中光源10仅被排列在光导部分11A的一端的配置；然而，本发明不限于此，并且光源10可以排列在光导部分11A的两侧。通常，从光源10发射的光的光量随着与光源10的距离的增加而逐渐降低，因此，当光源10被排列在光导部分11A的两端时，可以防止光源10的光量中的不均匀性。因此，光可以被均匀地施加到生命体2。

此外，在上述实施例中，作为例子描述了其中衍射部分被排列在光导部分的侧表面上的配置；然而，本发明不限于此，并且可以将衍射部分排列在光导部分的另一侧表面上，或者可以将衍射部分排列在光导部分的两侧表面上。

Claims (24)

1.一种生物学验证系统，包括：

光源；

放置生命体的检测部分；

光导部分，全反射从光源发射的光，以将该光导向生命体；

衍射部分，衍射透过光导部分传播的光；

图像拾取透镜部分，聚集来自生命体的光；

图像拾取器件，基于由图像拾取透镜部分聚集的光来获得图像拾取数据；以及

验证部分，基于在图像拾取器件中获得的图像拾取数据来执行生命体的验证。

2.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述光导部分被排列在所述检测部分与所述图像拾取透镜部分之间与所述检测部分相对的区域中。

3.根据权利要求2的生物学验证系统，其中

所述衍射部分被排列在所述光导部分的图像拾取透镜侧的表面上，以便不与所述检测部分相对。

4.根据权利要求2的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，以及

所述光导部分被排列以允许从光源发射的光沿着手指的较长方向传播。

5.根据权利要求2的生物学验证系统，其中

所述衍射部分仅衍射穿过所述光导部分传播的光的特定偏振分量，以及

所述生物学验证系统包括在所述检测部分和所述光导部分之间的1/4波片，所述1/4波片与所述衍射部分相对地排列。

6.根据权利要求2的生物学图像拾取装置，其中

所述衍射部分和所述图像拾取透镜部分与所述光导部分排列在同一平面上。

7.根据权利要求6的生物学验证系统，其中

所述图像拾取透镜部分与所述光导部分集成地形成在聚集光学路径上。

8.根据权利要求6的生物学验证系统，其中

所述图像拾取透镜部分由衍射透镜构成。

9.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述光导部分被排列在接近所述检测部分但不与所述检测部分相对的区域中。

10.根据权利要求9的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，以及

所述光导部分仅被排列在沿着所述检测部分的纵向方向上的所述检测部分的一侧的区域中。

11.根据权利要求9的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，以及

所述光导部分被排列在沿着所述检测部分的纵向方向上的所述检测部分的两侧的区域中。

12.根据权利要求9的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，以及

排列所述光导部分以便围绕所述检测部分。

13.根据权利要求9的生物学验证系统，其中

所述衍射部分的衍射表面被排列在所述光导部分的侧表面上。

14.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，以及

所述光导部分被排列在所述检测部分的纵向方向上的两端，以便与所述检测部分相对。

15.根据权利要求14的生物学验证系统，其中

所述检测部分的不与所述光导部分相对的区域是取决于所述图像拾取透镜部分和所述图像拾取器件的图像拾取区域。

16.根据权利要求14的生物学验证系统，其中

所述衍射部分的衍射表面被排列在所述光导部分的图像拾取透镜侧的表面上。

17.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述衍射部分被配置使得其衍射效率随着与所述光源的距离的增加而增加。

18.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述衍射部分包括多个凹槽部分，以及

调整所述凹槽部分的深度，使得所述衍射部分的衍射效率随着与所述光源的距离的增加而增加。

19.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述光源被排列在所述光导部分的两端。

20.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述图像拾取透镜部分包括显微透镜阵列，该显微透镜阵列包括多个显微透镜。

21.根据权利要求20的生物学验证系统，包括：

电压提供部分，用于向所述显微透镜施加电压，

其中所述显微透镜使得入射光线的衍射方向根据由所述电压提供部分施加的电压而可变。

22.根据权利要求21的生物学验证系统，其中

所述图像拾取透镜部分被配置为包括：

基板对，

形成在所述基板上的电极对，来自所述电压提供部分的电压被施加到该电极对，以及

排列在所述电极对之间的液晶层，

其中，所述电极对中的一个或两个具有用于形成所述显微透镜的曲面。

23.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述光源发射近红外波长区域的光。

24.根据权利要求1的生物学验证系统，其中

所述生命体是手指，

所述图像拾取器件产生手指的静脉的图像拾取数据，以及

所述验证部分基于静脉的所述图像拾取数据执行所述生命体的验证。

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