JP2018506872A - モバイルデバイス生体アドオンのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

デバイスを作動させて、被写体から生体情報を取得する方法が、デバイスの第1の部分が被写体に向くように、被写体に対してデバイスを方向付けるステップであって、モバイルデバイスの第2の部分がカメラを備え、第1の部分と第2の部分とが、デバイスの相異なる側であるステップを含む。方法は、デバイスに移動可能に結合された光学アセンブリを作動させるステップであって、光学アセンブリが、少なくともカメラの光学通路を被写体の方向に修正するように構成されるステップと、カメラを使用して被写体の撮像データを取得するステップとをさらに含み得る。方法は、取得した撮像データを解析して、被写体に対応する生体情報を生成するステップと、生体情報を使用してレポートを生成するステップとをさらに含み得る。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2014年12月3日に出願された、「System and Method for Mobile Device Biometric Add-On」という名称の米国仮特許出願第62/086,867号の優先権および特典を主張し、その開示全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は電子システムおよびデバイスに関する。より詳細には、本開示は一般に、電子システムまたはデバイスのカメラの光学通路を修正するシステム、デバイス、および方法を対象とする。

いくつかのスマートフォン、タブレット、デジタルカメラ、または他のモバイルデバイスを含む多くのモバイルデバイスは、他のセンサに加えて、デバイスのディスプレイまたはタッチスクリーンと同じ側に配置された単一の正面カメラを備える。いくつかの応用例では、正面カメラは、ユーザ識別のために利用され得、デバイスを安全にロック解除または作動させることを可能にする生体情報を生成する。さらに、生体情報は、識別されたユーザに特有の機能を実施するためにも使用され得る。たとえば、正面カメラを有するデバイスは、虹彩認識のために利用され得る。しかしながら、多くの生体デバイスは、生体解析の必要を満たすために、動作に関する厳格な指針を課す。たとえば、虹彩認識のための現在の応用例は、取り込んだイメージが、はっきりした、まっすぐな虹彩の表示を有する必要がある。したがって、被写体は、静止しており、ならびに、デバイスカメラの非常に近くに、かつデバイスカメラの真正面に位置している必要がある。

一般には、適切な生体情報は、背面カメラを取り付けたデバイスを使用して容易に取得され得る。オペレータがディスプレイを閲覧し、カメラが被写体のイメージを適切に取得することができるようにデバイスを調節することができるからである。しかしながら、背面カメラを所有しないデバイスでは、デバイスオペレータ以外の被写体または風景が閲覧されている応用例では特に、動作が困難または不便となり得る。したがって、多くの現在のデバイスは、虹彩、網膜、顔認識などの生体応用例での使用に適しておらず、または望ましくない。

特定の能力または特徴が欠けているデバイスは、新しいハードウェアの追加でアップグレードされ得る。しかしながら、新しいハードウェアの全統合はしばしば、設計および製造工程に対する複雑でコストのかかる修正を必要とする。一方、アフターマーケットアドオンは、モバイルデバイスハードウェアを直接的に変更することなく、モバイルデバイス能力を可逆的に拡張する、代替の費用対効果の高い方式を提供する。アドオンは、既存のデバイスオペレーティングシステム下で動作することのできるサポートアプリケーションを使用する、利用可能な入力または出力に対するモディファイアとして働く。たとえば、モバイルデバイスカメラ用の市販のアドオン製品には、設計状態のカメラの能力を超える、拡張ズーム、またはより広角の撮像を実現するようにそれぞれ設計される、望遠および魚眼レンズが含まれる。

上記を考えると、既存のハードウェアを直接的に修正することなく、現在のところ限定されたデバイスの能力を高めることのできるモディファイアまたは適合が求められている。具体的には、生体応用例での使用のためのデバイスを対象とするモディファイアまたは適合が求められている。

本開示が、限定ではなく、例として添付の図に図示される。図は、単独で、または組み合わせて、本開示の1つまたは複数の実施形態を示し得る。図に示される要素は、必ずしも原寸に比例しない。参照符号は、対応する要素または類似の要素を示すために各図の間で反復され得る。

正面素子を有するモバイルデバイスの使用を示す略図である。 本開示の少なくとも1つの実施形態を示す略図である。 図1Bの実施形態を使用する照明追跡を示す略図である。 本開示の態様による、モバイルデバイスの正面に配置された2つのプリズムを含む構成を示す正面図イメージである。 図2Aに示される構成の側面図イメージである。 図2Aに示される構成の斜視図イメージである。 図2Aに示される構成の別の斜視イメージである。 モバイルデバイス上に一時的に取り付けられたプリズムを示す斜位図イメージである。 正面カメラおよびカメラ照明器の図を示す、図2Eに示される構成の背面図イメージである。 本開示の態様によるモバイルデバイスホルダの少なくとも1つの実施形態を示す斜視正面図である。 図3Aに示される実施形態の斜視背面図である。 図3Aに示される実施形態の側面図である。 図3Aに示される実施形態の正面図である。 図3Aに示される実施形態の斜視正面図である。 本開示の態様によるモバイルデバイスホルダの少なくとも1つの実施形態を示す斜視正面図である。 図4Aに示される実施形態の光学アセンブリの拡大図である。 本明細書で開示される、プリプロセッサを含む生体虹彩マッチングのための虹彩プロセッサの少なくとも1つの実施形態の概略ブロック図である。 図5の虹彩プロセッサのプリプロセッサの少なくとも1つの実施形態の概略ブロック図を示す図である。 本開示の態様によるプロセスのステップを説明するフローチャートである。 本開示の態様による、正面および背面デバイス構成要素の使用を示す図である。

本開示は、現在のところ限定されたデバイスの能力を拡張するための新規な手法を説明する。具体的には、モバイルおよび他のデバイスの機能が、その既存のハードウェアを変更する必要なしに、本明細書で説明する実施形態に従って、アドオン要素および特徴を使用して高められ得る。具体的には、いくつかの態様では、モバイルまたは他のデバイス上に取り付けられた構成要素の光学通路が、1つまたは複数の受動光学素子を使用して修正され得る。これは、センサ、照明器、および他のモバイルデバイス構成要素の範囲を、設計状態の能力を越える方向に拡張することを可能にし、デバイス柔軟性および適用可能性を向上させる。

この手法は、生体登録および認識を含む広範な応用例を含む。有利には、様々なアドオンの形で与えられる手法は、低コストで生産され得、標準的な大量生産されるモバイルデバイス上に導入可能である。たとえば、被写体から生体情報を取得するように構成されたハンドヘルドモバイルデバイスは、モバイルデバイスプラットフォームのサイズ、重量、およびコストが低いために有益である。そのようなモバイルデバイスが正面生体測定能力を備えるケースでは、適用可能性の範囲が限定される。したがって、本開示の実施形態による、正面カメラの光学通路を修正するように構成された光学アセンブリを有するホルダが、背面方向を含むようにデバイスの使用を拡張する。すなわち、デバイスの正面カメラおよび照明器を背面方向に方向付け直すことによって、オペレータ以外のイメージおよび被写体も撮像され得る。他の恩恵および利点が、以下の説明から容易に明らかとなり得る。

本開示の概念は様々な修正形態および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態が、例として図面に示され、以下で詳細に説明される。開示される特定の形態に本開示の概念を限定する意図はないことを理解されたい。それどころか、本開示および添付の特許請求の範囲に適合するすべての修正形態、均等物、および代替実施形態を包含することが意図される。

ここで図1Aおよび図1Bを参照すると、本開示による概念を示す簡略化した図が示されている。具体的には、図1Aは、デバイス100(原寸に比例せず)の一般方向、より具体的にはデバイス100の正面部分102を向く被写体を示す。たとえば、いくつかの実装では、デバイス100は、スマートフォン、タブレット、デジタルカメラ、任意の他のモバイルデバイスなどのモバイルデバイスであり得る。任意選択で、いくつかの実装では、デバイス100は、カメラを有する任意のデバイス、たとえばコンピュータ、モニタ、または任意の他のデバイスであり得る。図示されるように、正面部分102は、感知または他の機能のための様々なデバイス構成要素が配置され得る、デバイス100上の正面位置104を含む。例示的デバイス構成要素は、カメラ、カメラ照明器などを含み得る。図1Aから理解し得るように、たとえば、正面位置104において生成された照明が、図1Aに示されるように、本質的に正面方向106に沿って移動する。同様に、たとえば、正面カメラを使用する、正面位置104でのイメージ取込みも、正面方向106に沿って移動する光によって達成され得る。したがって、図1Aのデバイス100の正面部分102上に取り付けられたデバイス構成要素の範囲が、正面方向106に沿った視野に限定されることは明らかである。

本開示の態様によれば、デバイス100の前述の制限は、デバイス100上に取り付けられたデバイス構成要素の光路を可逆的に修正するように構成された光学アセンブリを利用することによって克服され得る。これから説明するように、いくつかの実装では、光学アセンブリは、デバイスホルダを使用してデバイス100に可逆的に結合され、またはデバイス100の近傍に配置され得る。さらに、光学アセンブリは、その中に含まれるいくつかの受動光学素子を使用して、デバイス構成要素の光路を修正するように構成され得る。このようにして、たとえば、直接的にデバイス100の感知または照明構成要素の正面にない被写体の感知または照明を可能にすることによって、デバイス100についての機能の向上が達成され得る。

特に図1Bを参照すると、図1Aを参照して説明したデバイス100の機能を高めるための単純で非限定的な構成が示されている。図示されるように、正面位置104に配置されたデバイス構成要素の光路112が修正され得るように、光学プリズム110の形態の単一の受動光学素子が、デバイス100の近傍に配置され、またはデバイス100に結合され得る。具体的には、プリズム110は、第1の反射面114および第2の反射面116を含み得、各反射面は、実質的な光の反射を実現し、したがって、結果として得られるデバイス構成要素の光路112が実質的に修正される。たとえば、正面位置104に配置された照明器の光路112は一般に、図1Bに示されるように、プリズム110の第1の反射面114において約90度の第1の方向変化を受け、その後に続いて第2の反射面116において約90度の第2の方向変化を受け、その結果、背面方向118に沿った光路112の向きが得られる。この点で、正面位置104から生じる光線または光のビームが、初期方向と実質的に逆の方向に、実質的に再帰反射し得る。結果として、デバイス100の背面部分108に向く被写体の照明が、背面照明能力の必要なしに容易に達成され得る。同様に、デバイス100の背面部分108に向く被写体の撮像が、正面位置104に配置された正面カメラを使用して取得され得る。

本明細書の特定の実施形態が、デバイス構成要素の経路を正面方向から背面方向に変更することに関して論じられるが、本明細書は、デバイス構成要素の経路を第1の方向から第2の方向に変更することを包含するものとする。このようにして、第1の方向と第2の方向とは、互いに対して約180度の角度であり得、または互いに対して任意の他の角度であり得る。第1の方向と第2の方向とは、任意の他の適切な角度であり得る。例示的実施形態では、第1の方向と第2の方向とは、約30度から約330度の間、または約45度から約180度の間の角度であり得る。いくつかの実施形態では、第1の方向と第2の方向とは、約45度の角度であり得る。

例として、正面近赤外線(「NIR」)発光ダイオード(「LED」)を備えるTabProデバイスが、図1Cに示されるように、初期の正面方向に沿って伝播する発散ビーム120を放射するとともに、半角約12°の半値半幅で発散する。たとえば屈折率1.5のガラスプリズム110の第1の反射面114に直面するとき、発散は8°に低下する。さらに、第1の反射面114のガラス空気界面に入射する光の約80%は全内反射(「TIR」)を受け、一方光の残りの部分はTIR角度以内にはない。次いで、内反射した光は、第2の反射面116の第2のガラス空気界面で反射し、元の12°発散で退出し、初期方向と比較して実質的に逆方向に移動する。

上記の説明から理解されるように、センサおよび他の素子を含む様々なデバイス構成要素の光路修正の性質は、幾何学的要素、センサまたは素子自体の特性、光学アセンブリの光学的特性、ならびにデバイス100の特定の応用例による要件に依存し得る。たとえば、いくつかの態様では、コスト、設計、または審美的考慮のいずれかのために、光学アセンブリのサイズを最小限に抑えることが望ましいことがある。

たとえば、図1Cを再び参照すると、デバイス100とともに使用されるプリズム110についての最小サイズに関する条件が、NIR LED照明器によって生成される発散ビーム120の光線を検討することによって取得され得る。具体的には、第1の反射面114にほぼ垂直に入射する光線122が、第2の反射面116に当たった後にプリズム110の斜辺124に当たるためには、以下の条件が満たされる必要がある。

上式で、θ_gは、デバイス100の法線方向と光線122との間の角度を表し、aは、プリズム110の下端と照明器の垂直位置126との間の距離であり、2hは斜辺124の長さである。空気中で12°発散を有するLED照明器では、たとえば、距離aは、式1に従って、斜辺124の長さの少なくとも14%であると計算され得る。さらに、再帰反射した発散ビーム120がデバイス100の上端128を越えるために、以下の条件が満たされる必要がある。

上式で、θ_aは、空気中の屈折角を表し、bは、デバイス100の上端128から照明器の垂直位置126までの距離であり、tはデバイス100の厚さである。式1を等式に変換し、式1への置換えを行うと、プリズム110の斜辺124についての最小長さが得られ、すなわち

たとえば、TabProデバイスはt=7.3mmおよびb=10mmという寸法を有する。したがって、式3を使用すると、2h≧16mm、またはおおよそ約20mmの長さの斜辺124を有するプリズム110が得られ、約20%マージンが追加された。

図1B〜1Eに示される構成に示される概念が、様々な応用例およびデバイスに適する可能性があることを理解されたい。たとえば、1つの応用例は、生体登録および認識を含み得、被写体がデバイスの正面カメラから離れた向きを向いている間に取得されたイメージを使用して生体情報が取得され得る。しかしながら、示される例は例示のために与えられる。実際に、特定の応用例に応じた修正が可能となり得る。たとえば、プリズムなどの単一の光学素子を使用するのではなく、光学通路を修正することのできる材料および幾何学的特性を使用して作られた、プリズム、ミラー、および/または他の構成要素などのいくつかの受動光学素子を使用して光学通路を修正するように光学アセンブリが構成され得る。さらに、たとえば、NIR LEDの発散は、プリズムのTIRについての臨界角の下にある程度の光が逃れることを可能にし得る。これは、虹彩認識応用例において信号対雑音比(「SNR」)を低減する。したがって、プリズムを金またはアルミニウム層で被覆することが、そのような損失機構をなくす助けとなり得るが、850nmでの金属吸収による損失が生じ得ることが想像される。したがって、プリズムは、たとえば入射光線に対して第1の反射面をより急な角度にすることによって損失をなくすように設計され得る。さらに、プリズムを通じて失われる光が、露光時間および対応するパルス幅を増大させることによって補償され得る。背面照明器などの追加の照明源もSNRを高め得る。

上記の概念を実証する例では、たとえば生体認識での使用のために、はっきりした、焦点の合った、十分に照明された虹彩のイメージを生成するために、2つのEdmund Optics 15mmプリズム(部品番号32332、斜辺=21.2mm)およびTabProが使用された。図2A〜図2Fを参照すると、TabPro上に一時的に配置され、取り付けられたプリズムのイメージが示されている。この構成は、TabProの正面カメラを使用して背面被写体を撮像するために使用された。さらに、この構成は、被写体を照明するために正面LEDの方向を反転するために使用された。TabProの背面イメージは、再帰反射したLEDおよびカメラがはっきりと見えることを示す(図2F)。

この構成においてTabProを使用して撮られたテストイメージ(プライバシーの理由で図面からは省略した)は、良好な焦点および妥当な照明を与えた。登録イメージを得るために、TabProオペレータが、被写体から約8インチのところでタブレットを保持するとともに、被写体の目をターゲットボックス内の中心に合わせた。背面モードを使用して、登録された虹彩がすべて4/4の被写体(8個の虹彩)において迅速にマッチングされた。反転した、鏡面反射されたイメージを用いて照準を定めることはある程度のトレーニングを必要とし、したがってより直感的な被写体のビューをオペレータに提供するためにソフトウェア修正が利用され得ると想像される。さらに、テストイメージは、ひとみを中心とし、またはひとみの右下にわずかに向いた鏡面反射を示した。いくつかの態様では、標準登録イメージに対する堅固なマッチングは、反転した、鏡面反射された目イメージ内のより広い、または異なる鏡面反射位置を可能にする調節を必要とし得る。それでも、初期の試行は、生イメージ内の目発見と、その後に続くイメージ反転および逆転(たとえば、180度回転によって1ステップで達成される)が、標準的登録に対するマッチング可能イメージを生成することを示した。

図3A〜図3Dを参照すると、本開示の態様による、モバイルデバイス300のためのホルダ302が示されている。図示されるように、ホルダ302は、たとえばモバイルデバイス300の上端に取り付けられ、またはクリップされるように構成され得る。一般には、ホルダ302は、ベース304と、ベース304に結合された光学アセンブリ306とを含み得、光学アセンブリ306は、カメラおよび/またはカメラ照明器などのモバイルデバイス300の様々な構成要素の光路を修正するように構成される。図3A〜図3Dに示されているように、光学アセンブリ306は、デバイス300の様々な構成要素、たとえばモバイルデバイス300の正面部分に固定されたカメラおよびカメラ照明器の近傍に配置されるように構成され、それぞれの光路を修正する2つのプリズム308を含む。しかしながら、より少数または多数の光学素子、ならびに異なる光学素子が光学アセンブリ306内で使用され得る。さらに、光学素子は、ガラス、プラスチック、金属、および/または任意の他の適切な材料を含む、任意の適切な材料を含み得る。

ホルダ302は、利用される特定の応用例およびモバイルデバイス300に応じて、任意の方式で形成され、寸法に合わせて作られる。いくつかの態様では、ホルダ302は、3D印刷技法を使用して、アクロニトリルブタジエンスチレン(ABS)プラスチックから製造され得る。しかしながら、任意の方式で、任意の材料を使用してホルダ302が製造され得ることを理解されたい。さらに、ホルダ302を取り付け、モバイルデバイス300からホルダ302を取り外すために中程度の取り扱いに耐えるようにホルダ302が設計されることが好ましいことがある。いくつかの実装では、ホルダ302は、図3Eの矢印310で示されているように、モバイルデバイス300上に取り付けられた近接センサを利用するように構成され得る。このようにして、虹彩認識アルゴリズムなどのソフトウェアアルゴリズムが、ホルダ302が取り付けられているか、それとも使用中であるかの如何に関わらず通知を受け得る。

図3A〜図3Eを参照して説明される実施形態は、モバイルデバイス300の機能を拡張する、単純で費用対効果の高い手法を示す。しかしながら、説明される特徴および構成は非限定的なものであり、実際には様々な修正が可能であり得る。たとえば、モバイルデバイス300は、正面カメラまたは照明器を備えることに加えて、背面カメラおよび照明器をも含み得る。したがって、ホルダは、そのような設計に適合され得る。実際、いくつかのオプションでは、そのような背面構成要素の光路も修正され得る。たとえば、背面照明器も、説明される方式において、デバイスの正面に方向付け直され得、たとえば生体認識応用例において、追加の照明が提供される。さらに、いくつかの実装では、図8に示されるように、同一の被写体または風景のイメージを順次、または実質的に同時に取得するために、モバイルデバイス800の正面カメラ802と背面カメラ804の両方、ならびにそれぞれの照明器が作動され得る。そのようなデュアルカメライメージが処理され、組み合わされ、たとえば、改善された被写体または風景のイメージが生成され得る。アプリケーションでは、デュアルカメライメージが組み合わされ、深度を示し、または深度の錯覚を与える被写体または風景のイメージが生成され得る。

次に図4Aを参照すると、本開示の態様による、モバイルデバイス400のためのホルダ402の別の実施形態を示す図が与えられている。ホルダ402は、モバイルデバイス400に取り付けられたベース404と、ベース404に動作可能に結合され、たとえばヒートセットねじ408を使用して定位置に保持される光学アセンブリ406とを含む。いくつかの態様では、ホルダ402は、たとえば生体認識応用例での使用のために、モバイルデバイス400の機能を増大させるために利用され得る。

具体的には、ベース404は任意の方式で構成され、モバイルデバイス400の特徴および設計に従って、様々な特徴を含み得る。具体的には、ベース404は、モバイルデバイス400に取り付け可能となるとともに、モバイルデバイスの動作との干渉を避けるように設計され得る。たとえば、図4Aに示されるように、ベース404は、充電器をモバイルデバイス400に結合することを可能にするように形成され、寸法に合わせて作られ得る。さらに、ベース404は、カメラ、照明器、ロゴ、ボタン、ディスプレイなどのモバイルデバイス400の様々な構成要素の視界または動作を遮らないように形成され、寸法に合わせて作られ、または開口を含み得る。いくつかの態様では、ベース404、あるいは光学アセンブリ406は、適切に設計された特徴を使用して、モバイルデバイス400上に取り付けられた近接センサと係合し得、したがってホルダ402が使用中であるかどうかをモバイルデバイス400に通知する。

光学アセンブリ406は、カメラやカメラ照明器などの様々なデバイス構成要素の光学通路を修正するように構成されたいくつかの受動光学素子410と、光学アセンブリ406のためのハウジング412とを含み得、ハウジング412は、受動光学素子410を完全に囲み、または囲まないことがある。図4Aに示されるように、受動光学素子410は、たとえば止めねじを使用して光学アセンブリ414に固定され、またはたとえば接着剤を使用して永続的に取り付けられたプリズムの形態であり得る。ミラー、および類似の光学的特性を有する他の材料を含む任意の受動光学素子が利用され得、したがって光学アセンブリ406の構成は変化し得ることを理解されたい。

図4Bは、どのようにホルダ404がモバイルデバイス400と係合し、モバイルデバイス400に対して動作するかを示し、モバイルデバイス400は、スマートフォン、タブレット、または他のデバイスを含み得る。図示されるように、モバイルデバイス404の正面部分418は、カメラ420、照明器422、および近接センサ424を含む複数のデバイス構成要素を備え得る。光学アセンブリ406を作動させるとき、ベース404に対して軸416の周りに光学アセンブリ406を回転または枢動することによって、デバイス構成要素と光学アセンブリ406上に構成された受動光学素子410との間で、適切なロッキング機構を使用して接触が行われ、維持され得る。いくつかの実装では、実質的な接触が行われ得、したがって、無視できる量の光散乱が受動光学素子410およびデバイス構成要素の界面、またはそれらの間の界面において生じるとともに、構成要素または素子に対する損傷も回避する。結果として、それぞれのデバイス構成要素の光学通路が修正され得る。たとえば、図4Bの実装に示されるように、正面カメラのビューおよびそれぞれの照明が、モバイルデバイス400の背面に誘導され得る。さらに、いくつかの設計では、光学アセンブリ406のハウジング412は、図4Bに示されるように、近接センサ424によって生成された信号に影響を及ぼし、光学アセンブリ406の係合を通知するように構成されたセンサ表面419を含む。任意選択のスリーブ426が、モバイルデバイス400を保護するために利用され得る。

前述のホルダ404は、図4Aおよび図4Bに関連して詳述した特定の実装に限定されない。したがって、様々な修正が可能であることを当業者なら容易に理解されよう。たとえば、光学アセンブリ406は、代替または追加として、モバイルデバイス400の背面部分に取り付けられた様々な構成要素の光路を修正または遮断するための能力を含み得る。このようにして、前述のように、たとえばデバイスの両側のカメラおよび照明器を備えるデバイスを使用して、照明および撮像の様々な組合せが取得され得る。

上記のように、本明細書で開示されるアドオンは、任意の数の機能のために、たとえば生体認識のために利用され得る。図5は、本明細書で開示されるアドオンのいずれかとともに使用される、生体虹彩マッチングのための虹彩プロセッサ500のブロック図を示す。虹彩プロセッサ500は、プリプロセッサ502、コーディングプロセッサ504、およびマッチングプロセッサ506を備える。虹彩プロセッサ500は、イメージを入力、たとえば入力イメージ501として受け取り、たとえばリモートまたはローカルデータベースから得られた、合致する虹彩508を出力する。実際の入力イメージ501および実際の合致する虹彩508は、プライバシーの理由で図5からは省略されている。データベースが、インターネット接続などを通じて直接的に「クラウド」サービスとしてアクセスされ得ることを当業者なら理解されよう。虹彩プロセッサ500の破線の輪郭によって示されるように、プリプロセッサ502、コーディングプロセッサ504、およびマッチングプロセッサ506は、単一のデバイス上、または異なるデバイス、サーバ、クラウドサービスなどの上で実行し得る。虹彩プロセッサ500はモジュラであり得、各プロセッサは、たとえば単一のデバイス、複数のデバイス上で、クラウド内でサービスとして実装され得る。構成要素のいずれか、たとえば、プリプロセッサ502、コーディングプロセッサ504、およびマッチングプロセッサ506は、互いに独立に実装または使用され得る。

本発明の例示的実施形態によれば、入力イメージ501は赤外線イメージであり、虹彩プロセッサ500に結合された赤外線取込みデバイス(図5には図示せず)によって取り込まれる。赤外線取込みデバイスは、当業者に周知の任意のタイプの赤外線取込みデバイスであり得る。別の例では、入力イメージ501は、赤、緑、青(「RGB」)イメージなどである。入力イメージ501は、少なくとも部分的に可視の虹彩およびひとみを有する目を含み、虹彩プロセッサ500は、その目を、目イメージ内のローカルまたはリモートデータベース内の目イメージの虹彩とマッチングすることを試みる。例示的実施形態によれば、虹彩は、2つの符号化虹彩イメージ間のハミング距離に基づいてマッチングされる。

最初に、入力イメージ501がプリプロセッサ502によって処理される。プリプロセッサ502は、入力イメージ501内の虹彩をセグメント化および正規化し、入力イメージ501は、様々な虹彩/ひとみおよび虹彩/強膜コントラスト、小さい眼瞼開口、および正面ではない虹彩提示を有し得る。プリプロセッサ502の結果は、はっきりと描写された虹彩境界および合成準正面提示を有する修正後虹彩イメージである。たとえば、入力イメージ501内の虹彩が左、右、上、または下に回転する場合、プリプロセッサ502は、入力イメージ501上の虹彩を、直接的に正面に配置されたかのように合成する。同様に、正面に配置されたひとみが、入力イメージ501の歪んだ、または回転したひとみに対して合成される。

コーディングプロセッサ504は、空間スケールの範囲でプリプロセッサ502によって生成された虹彩イメージからの虹彩情報を解析および符号化し、その結果、様々な解像度、品質、および焦点の状態の入力イメージ501内に含まれる構造的虹彩情報が堅固に表現され得る。得られるコードの情報内容は、入力イメージ501の特徴に応じて変化する。入力イメージ501を表すコーディングプロセッサ104によって生成されるコードは、空間的補間がマッチングプロセッサ506による虹彩コード位置合せを容易にすることを可能にする。

コーディングプロセッサ504からの出力コードは、マッチングプロセッサ506に結合される。マッチングプロセッサ106は、記憶された虹彩イメージと、入力イメージ501から生成された、取り込まれた虹彩コードとの間の虹彩構造情報の制約されたアクティブ位置合せを組み込み、プリプロセッサ502による虹彩イメージ正規化での制限を補償する。マッチングプロセッサ506は、コードのローカルシフティングまたはワーピングを実施することによって位置合せを実施し、コーディングプロセッサ504によって生成されたコードの推定残留歪みに基づいて、生成されたコードを、記憶された虹彩コードテンプレートとマッチングする。いくつかの実施形態によれば、位置合せを実施するために「バレルシフト」アルゴリズムが利用される。したがって、構造的対応が登録され、マッチングプロセッサ506は、位置合せされたコードを比較して、合致が存在するかどうかを判定する。合致が発見された場合、マッチングプロセッサは、合致した虹彩データ508を返す。

合致した虹彩データ508は、多くの例で、たとえば取引、たとえば金融取引を認証するために使用され得る。プリプロセッサ502は、携帯電話、カメラ、タブレットなどのモバイルデバイス上で実行中のアプリケーションであり得る。モバイルデバイス上のプリプロセッサ502は、デバイスのカメラを使用してユーザの目のイメージを取り込み、モバイルデバイス上で前処理ステップを実施し、次いで、まとめられ、暗号化された要求をコーディングプロセッサ504に送信し得、コーディングプロセッサ504は、たとえば金融機関のリモートサーバ上のクラウドサービスを介してアクセスされ得る。別の実施形態では、モバイルデバイス上のアプリケーションは、コーディングプロセッサ504をも含み得、虹彩コーディングがモバイルデバイス上で実施される。いくつかの実施形態では、プリプロセッサ502が現金自動預払機(「ATM」)とともに使用され得、ユーザは、その虹彩がプリプロセッサ502によって走査され、処理されることを介して認証される。その場合、プリプロセッサ502は、ATMのソフトウェア内にあり得、またはATMは、カメラによって取り込まれたイメージをサーバに供給し得、サーバにおいてプリプロセッサ502が前処理のために実行される。

コーディングプロセッサ504は、マッチングプロセッサ506に送信される虹彩コードを生成する。マッチングプロセッサ506は、金融機関のサーバ上でホストされ得、またはユーザの虹彩イメージに基づいてユーザを認証するために複数の金融機関から利用可能なリモートサードパーティサービスであり得る。ユーザが認証されると、ユーザと金融機関との間で金融取引が実施され得る。同様に、虹彩プロセッサ500は、ソーシャルネットワーク、メッセージングサービスなどへのサインインなど、任意のコンテキストにおいてユーザを認証するために使用され得る。

虹彩プロセッサ500は、セルラデバイスユーザを認証するために使用され得、地理的位置データとともに、デバイスが盗難されたか否かなどを判定する。この実施形態では、セルラデバイスの購入時に、ユーザは、ユーザの虹彩情報に基づいてユーザの識別をデバイス上に「刻み込み」得、その結果、盗難が報告された場合に、他の人がデバイスを使用することが防がれ得る。認証は、オフィスまたは個人環境にも拡張され得、認証または検出されたユーザが特定の位置にアクセスしたかどうかを判定するために虹彩プロセッサ500が使用され得る。たとえば、セキュアなオフィス環境内では、写真を撮ることが従業員の大部分に対して禁止され得るが、この禁止を上書きし、カメラを使用可能にすることが、認証された従業員にとって利用可能である。従業員のモバイルデバイスは、従業員のイメージを取り込むために使用され、虹彩プロセッサ500は、従業員の虹彩をマッチングして、この従業員に対する認証を説明する従業員プロファイルを抽出する。

図6は、本発明の例示的実施形態による虹彩プロセッサ500のプリプロセッサのブロック図を示す。プリプロセッサは入力イメージ501を受け取り、修正後虹彩イメージ620を出力する。実際の入力イメージ501および実際の修正後虹彩イメージ620は、プライバシーの理由で図6からは省略されている。修正後虹彩イメージ620は、周囲照明条件、証明幾何形状の変動、眼瞼開口領域の縮小、提示角度(傾斜)などの、制御されない取込みシナリオを補正する。修正後虹彩イメージ620は様々な不適合を補正する。

プリプロセッサ600は、セグメント化モジュール602および補正モジュール604を備える。セグメント化モジュール602は、ひとみセグメント化モジュール606、虹彩セグメント化モジュール608、および縁部検出モジュール609をさらに備える。セグメント化モジュール602は、低コントラストのひとみおよび虹彩境界について入力イメージを補正する。次いで、セグメント化モジュール602によって生成されたイメージは、さらなる補正のために補正モジュール604に結合される。補正モジュール604は、傾斜補正モジュール610および角膜補正モジュール612を備える。

セグメント化モジュール602および補正モジュール604は、たとえば、医学分野、ターゲットマーケティング、店内の顧客追跡などにおいて使用され得る。たとえば、医学分野において、人が有し得る病気をその虹彩プロファイルに基づいて診断するための診断ツールとして、ひとみおよび虹彩挿入がプリプロセッサ602によって実施され得る。

図7を参照すると、本開示の態様によるプロセス700のステップが与えられている。いくつかの態様では、本明細書で説明されるシステムおよびデバイスを使用して、モバイルデバイスを作動させて被写体から生体情報を得るためにプロセス700が実施され得る。プロセス700は、被写体に対してモバイルデバイスを方向付けることによってプロセスブロック702から開始し得る。いくつかの態様では、モバイルデバイスが、モバイルデバイスの背面部分が被写体、およびモバイルデバイスの正面部分に向くように方向付けられ得る。具体的には、正面部分は、少なくとも正面カメラ、ならびにカメラ照明器、近接センサなどの他の構成要素を含む。代替または追加として、モバイルデバイスは、デバイスの背面部分に、カメラやカメラ照明器などの様々なデバイス構成要素をも含み得る。

次いで、プロセスブロック704において、モバイルデバイスに移動可能に結合された光学アセンブリが作動され得る。すなわち、たとえば正面カメラや正面照明器などの構成要素の光学通路が被写体の方向に向くように修正されるような向きに光学アセンブリが配置され得、したがって被写体の撮像または照明が可能となる。前述のように、証明および撮像は、モバイルデバイスの背面部分に取り付けられたカメラまたは照明器でも実現され得る。

次いで、プロセスブロック706において、モバイルデバイスは、たとえば正面カメラを使用して、被写体から撮像データを取得するように作動され得る。次いで、プロセスブロック708によって示されるように、そのような撮像データが本開示の態様に従って解析され、被写体に対応する生体情報が生成され得る。たとえば、被写体の撮像データは、虹彩認識プロセスを使用して処理および解析され得る。いくつかの態様では、生成された生体情報は、被写体を識別するために利用され得、したがって、識別された被写体に基づいて、アクセスを実現し、あるいはデバイス、または他のシステムもしくは装置の機能を修正する。次いで、プロセスブロック710によって示されるように、生体情報を使用して、任意の形態のレポートが生成され得る。たとえば、レポートは、被写体識別の成功または失敗の指示を含み得る。

追加の実施例
本明細書で開示される技術の例示的実施例が以下で与えられる。技術の一実施形態は、以下で説明される実施例のうちの任意の1つまたは複数、およびその任意の組合せを含み得る。

実施例1では、デバイスを作動させて、被写体から生体情報を得るための方法が、デバイスの第1の部分が被写体に向くように被写体に対してデバイスを方向付けることであって、デバイスの第2の部分がカメラを備え、第1の部分と第2の部分とが、デバイスの相異なる側であること、およびデバイスに移動可能に結合された光学アセンブリを作動させることであって、光学アセンブリが、少なくともカメラの光学通路を被写体の方向に修正するように構成されることを含む。方法はまた、カメラを使用して被写体の撮像データを取得すること、および取得した撮像データを解析して、被写体に対応する生体情報を生成することをも含む。方法は、生体情報を使用してレポートを生成することをさらに含む。

実施例2は実施例1の主題を含み、方法は、デバイスの第2の部分に配置された照明器を活性化することをさらに含む。

実施例3は、実施例1および2のいずれかの主題を含み、照明器は少なくとも1つの近赤外線光源を備える。

実施例4は、実施例1、2、および3のいずれかの主題を含み、照明器は、連続波安全目制限より上のパルスまたはストロボ照明動作を生成するように構成される。

実施例5は、実施例1、2、3、および4のいずれかの主題を含み、光学アセンブリが1つまたは複数の受動光学素子を備える。

実施例6は、実施例1、2、3、4、および5のいずれかの主題を含み、方法は、生体情報を使用して被写体識別を実施することをさらに含む。

実施例7は、実施例1、2、3、4、5、および6のいずれかの主題を含み、被写体識別が、取得した撮像データを基準と比較することを含む。

実施例8は、実施例1、2、3、4、5、6、および7のいずれかの主題を含み、方法は、被写体識別に基づいてアクセスを判定することをさらに含む。

実施例9は、実施例1、2、3、4、5、6、7、および8のいずれかの主題を含み、方法は、デバイスに対する光学アセンブリの位置を識別する、デバイス上に構成された1つまたは複数の近接センサから信号を受信することをさらに含む。

実施例10は、実施例1、2、3、4、5、6、7、8、および9のいずれかの主題を含み、デバイスがモバイルデバイスである。

実施例11は、実施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、および10のいずれかの主題を含み、第1の部分がデバイスの背面部分であり、第2の部分がデバイスの正面部分であり、光学通路が約180度だけ修正される。

実施例12では、モバイルデバイスのためのホルダが、モバイルデバイスに取付け可能なベースと、ベースに移動可能に結合され、ベースに対して軸の周りに枢動するように構成された光学アセンブリとを含む。光学アセンブリは、モバイルデバイスの正面部分に固定された少なくともカメラの光学通路を修正するように構成された1つまたは複数の受動光学素子と、1つまたは複数の受動光学素子を少なくとも部分的に囲むハウジングとを備える。

実施例13は実施例12の主題を含み、1つまたは複数の受動光学素子はプリズムを含む。

実施例14は、実施例12および13のいずれかの主題を含み、ベースが、モバイルデバイスの上端部分に沿って取付け可能である。

実施例15は、実施例12、13、および14のいずれかの主題を含み、ベースが、モバイルデバイスの周縁または周縁面の少なくとも1つに沿って取付け可能である。

実施例16は、実施例12、13、14、および15のいずれか主題を含み、光学アセンブリが、1つまたは複数の受動光学素子とモバイルデバイスとを接触させるように構成される。

実施例17は、実施例12、13、14、15、および16のいずれかの主題を含み、ホルダが、接触を維持するためのロッキング機構をさらに備える。

実施例18は、実施例12、13、14、15、16、および17のいずれかの主題を含み、ハウジングが、モバイルデバイス上に構成された1つまたは複数の近接センサによって生成される信号に影響を及ぼすように構成された少なくとも1つのセンサ表面をさらに含む。

実施例19では、カメラを有するモバイルデバイスを作動させるための方法が、モバイルデバイスの第1の部分が被写体に向くように、被写体に対してモバイルデバイスをデバイスの第1の部分が被写体に向きステップであって、デバイスの第2の部分がカメラを備え、第1の部分と第2の部分とがモバイルデバイスの反対側にあるステップと、モバイルデバイスに移動可能に結合された光学アセンブリを作動させるステップであって、光学アセンブリが、少なくともカメラの光学通路を被写体の方向に修正するように構成されるステップと、カメラを使用して被写体の撮像データを取得するステップとを含む。

実施例20は、実施例19の主題を含み、方法は、デバイスの第2の部分上に配置された照明器を活性化することをさらに含み、照明器が少なくとも1つの近赤外線光源を含む。

全般的な考察
上記の説明では、本開示のより完全な理解を与えるために、多数の特定の詳細、実施例、およびシナリオが説明される。しかしながら、本開示の実施形態はそのような特定の詳細なしに実施され得ることを理解されよう。さらに、そのような実施例およびシナリオは、例示のために与えられ、本開示をいかなる形でも限定するものではない。当業者は、含められた記述を用いて必要以上の実験なしに適切な機能を実装できるはずである。

本明細書での「一実施形態」などに対する参照は、記載の実施形態が特定の機能、構造、または特徴を含み得るが、あらゆる実施形態は特定の機能、構造、または特徴を必ずしも含まないことがあることを示す。そのような語句は、必ずしも同一の実施形態を参照するわけではない。さらに、特定の機能、構造、または特徴が実施形態とともに説明されるとき、他の実施形態に関連してそのような機能、構造、または特徴に影響を及ぼすことは、明示的に示されているか否かに関わらず、当業者の知識内にあると考えられる。

本開示による実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せとして実装され得る。実施形態はまた、1つまたは複数のプロセッサによって読み取られ、実行され得る1つまたは複数の機械可読媒体を使用して記憶された命令としても実装され得る。機械可読媒体は、マシン(たとえば、コンピューティングデバイス、あるいは1つまたは複数のコンピューティングデバイス上で実行中の「仮想マシン」)によって読取り可能な形態の情報を記憶または送信するための任意の機構を含み得る。たとえば、機械可読媒体は、任意の適切な形態の揮発性または不揮発性メモリを含み得る。

モジュール、データ構造、ブロックなどは、議論を容易するためにそのように呼ばれ、何らかの特定の実装詳細が必要であることを示唆するものではない。たとえば、記載のモジュールおよび/またはデータ構造のいずれかは、特定の設計または実装によって必要とされ得るサブモジュール、サブプロセス、またはコンピュータコードもしくはデータの他の単位として組み合わされ、または分割され得る。図面では、説明を容易にするために概略的要素の特定の配置または順序が示されることがある。しかしながら、そのような要素の特定の順序または配置は、処理の特定の順序またはシーケンス、またはプロセスの分離がすべての実施形態において必要とされることを示唆することを意味するものではない。一般には、命令ブロックまたはモジュールを表すために使用される概略的要素は、任意の適切な形態の機械可読命令を使用して実装され得、各々のそのような命令は、任意の適切なプログラミング言語、ライブラリ、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)、および/または他のソフトウェア開発ツールもしくはフレームワークを使用して実装され得る。同様に、データまたは情報を表すために使用される概略的要素は、任意の適切な電子的配置またはデータ構造を使用して実装され得る。さらに、本開示を不明瞭にしないように、図面では、要素間のいくつかの接続、関係、または関連付けが簡略化され、または図示されないことがある。本開示は、限定的な性質のものではなく、例示的なものと見なされるべきであり、本開示の精神の中にあるすべての変更および修正が、保護されることが望まれる。

100 デバイス
102 正面部分
104 正面位置
106 正面方向
108 背面部分
110 光学プリズム
112 光路
114 第1の反射面
116 第2の反射面
118 背面方向
120 発散ビーム
122 光線
124 斜辺
126 垂直位置
128 上端
300 モバイルデバイス
302 ホルダ
304 ベース
306 光学アセンブリ
308 プリズム
400 モバイルデバイス
402 ホルダ
404 ベース
406 光学アセンブリ
408 ヒートセットねじ
410 受動光学素子
412 ハウジング
414 光学アセンブリ
416 軸
418 正面部分
420 カメラ
422 照明器
424 近接センサ
426 スリーブ
500 虹彩プロセッサ
502 プリプロセッサ
504 コーディングプロセッサ
506 マッチングプロセッサ
508 虹彩
600 プリプロセッサ
602 セグメント化モジュール
604 補正モジュール
606 ひとみセグメント化モジュール
608 虹彩セグメント化モジュール
609 縁部検出モジュール
610 傾斜補正モジュール
612 角膜補正モジュール
800 モバイルデバイス
802 正面カメラ
804 背面カメラ

Claims (20)

1. デバイスを作動させて、被写体から生体情報を得るための方法であって、
   前記デバイスの第1の部分が前記被写体に向くように被写体に対してデバイスを方向付けるステップであって、前記デバイスの第2の部分がカメラを備え、前記第1の部分と前記第2の部分とが、前記デバイスの相異なる側であるステップと、
   前記デバイスに移動可能に結合された光学アセンブリを作動させるステップであって、前記光学アセンブリが、少なくとも前記カメラの光学通路を前記被写体の方向に修正するように構成されるステップと、
   前記カメラを使用して前記被写体の撮像データを取得するステップと、
   取得した撮像データを解析して、前記被写体に対応する生体情報を生成するステップと
   を含む方法。
2. 前記デバイスの前記第2の部分に配置された照明器を活性化するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
3. 前記照明器が少なくとも1つの近赤外線光源を備える請求項2に記載の方法。
4. 前記照明器が、連続波安全目制限より上のパルスまたはストロボ照明動作を生成するように構成される請求項2に記載の方法。
5. 前記光学アセンブリが1つまたは複数の受動光学素子を備える請求項1に記載の方法。
6. 前記生体情報を使用して被写体識別を実施するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
7. 前記被写体識別が、取得した撮像データを基準と比較するステップを含む請求項6に記載の方法。
8. 前記被写体識別に基づいてアクセスを判定するステップをさらに含む請求項6に記載の方法。
9. 前記デバイスに対する前記光学アセンブリの位置を識別する、前記デバイス上に構成された1つまたは複数の近接センサから信号を受信するステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
10. 前記デバイスがモバイルデバイスである請求項1に記載の方法。
11. 前記第1の部分が前記デバイスの背面部分であり、前記第2の部分が前記デバイスの正面部分であり、前記光学通路が約180度だけ修正される請求項1に記載の方法。
12. モバイルデバイスのためのホルダであって、
    前記モバイルデバイスに取付け可能なベースと、
    前記ベースに移動可能に結合され、前記ベースに対して軸の周りに枢動するように構成された光学アセンブリであって、
    前記モバイルデバイスの一部に固定された少なくともカメラの光学通路を修正するように構成された1つまたは複数の受動光学素子と、
    前記1つまたは複数の受動光学素子を少なくとも部分的に囲むハウジングと
    を備える光学アセンブリと
    を備えるホルダ。
13. 前記1つまたは複数の受動光学素子がプリズムを含む請求項12に記載のホルダ。
14. 前記ベースが、前記モバイルデバイスの上端部分に沿って取付け可能である請求項12に記載のホルダ。
15. 前記ベースが、前記モバイルデバイスの周縁または周縁面の少なくとも1つに沿って取付け可能である請求項12に記載のホルダ。
16. 前記光学アセンブリが、前記1つまたは複数の受動光学素子と前記モバイルデバイスとを接触させるように構成される請求項12に記載のホルダ。
17. 前記ホルダが、前記接触を維持するためのロッキング機構をさらに備える請求項16に記載のホルダ。
18. 前記ハウジングが、前記モバイルデバイス上に構成された1つまたは複数の近接センサによって生成される信号に影響を及ぼすように構成された少なくとも1つのセンサ表面をさらに含む請求項12に記載のホルダ。
19. カメラを有するモバイルデバイスを作動させるための方法であって、
    前記モバイルデバイスの第1の部分が被写体に向くように前記被写体に対してモバイルデバイスを方向付けるステップであって、前記モバイルデバイスの第2の部分がカメラを備え、前記第1の部分と第2の部分とが前記モバイルデバイスの反対側にあるステップと、
    前記モバイルデバイスに移動可能に結合された光学アセンブリを作動させるステップであって、前記光学アセンブリが、少なくとも前記カメラの光学通路を前記被写体の方向に修正するように構成されるステップと、
    前記カメラを使用して前記被写体の撮像データを取得するステップと
    を含む方法。
20. 前記モバイルデバイスの前記第2の部分上に配置された照明器を活性化するステップをさらに含み、前記照明器が少なくとも1つの近赤外線光源を含む請求項19に記載の方法。