JP2019213851A - マルチセンシングセンサデバイスを組み込んだユーザデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチセンシングが可能なセンシングデバイスを提供する。【解決手段】センサデバイス１００はセンサ窓を含む。センサ窓は基板を含む。基板は基板上に配置された層セットを含む。層セットは、第１屈折率を有する第１層サブセットと、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第２層セットとを含む。層セットは、センシングスペクトル域の閾値透過率を持つと共に、可視スペクトル域の特定の色であるよう構成され且つ可視スペクトル域の閾値不透明度を持つ。デバイスは、センサ窓に位置合わせされたスペクトルセンサデバイスであって、センシングスペクトル域の光を受光してセンシングスペクトル域の光の少なくとも１つの測定に基づき複数のセンシング機能を提供する少なくとも１つのセンサ素子を含む。【選択図】図１Ａ
Description
ユーザデバイスはカメラを含み得る。例えば、ユーザデバイスは、物体、ユーザ、等を撮像するカメラを含み得る。ユーザデバイスは、１つ又は複数の他のタイプのセンサデバイスも含み得る。例えば、ユーザデバイスには、ユーザの本人性を判定し且つセキュリティ機能を実行する指紋リーダを含むものがあり得る。同様に、ユーザデバイスには、ユーザの脈拍を測定し且つ健康機能を実行する心拍数モニタを含むものがあり得る。ユーザデバイスには、１つ又は複数の機能を実行するために外部周辺装置に接続されるものがあり得る。例えば、ユーザデバイスをユーザが装着した外部心拍数モニタに接続して、外部心拍数モニタがユーザの脈拍を監視できるようにすることができる。同様に、外部周辺装置を用いて、ユーザデバイスのために血液酸素化の監視、指紋走査の実行、等を行うことができる。
いくかの可能な実施態様によれば、デバイスがセンサ窓を含み得る。センサ窓は基板を含み得る。センサ窓は、基板上に配置された層セットを含み得る。層セットは、第１屈折率を有する第１層サブセットと、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第２層セットとを含み得る。層セットは、センシングスペクトル域の閾値透過率を伴い得ると共に、可視スペクトル域の特定の色であるよう構成され且つ可視スペクトル域の閾値不透明度を伴い得る。デバイスは、センサ窓に位置合わせされたスペクトルセンサデバイスを含むことができ、スペクトルセンサデバイスは、センシングスペクトル域の光を受光してセンシングスペクトル域の光の少なくとも１つの測定に基づく複数のセンシング機能を提供する少なくとも１つのセンサ素子を含む。
いくつかの可能な実施態様によれば、光学デバイスが複数のセンサ素子を含み得る。光学デバイスは複数の層を含み得る。複数の層は、第１屈折率を伴う高屈折率層セットと、第１屈折率より小さな第２屈折率を伴う低屈折率層セットとを含み得る。複数の層は、複数の波長の光を誘導する複数のチャネルを形成し得る。複数の層は、センシングスペクトル域の閾値透過率及び可視スペクトル域の閾値不透明度を伴い得る。複数のセンサ素子は、複数のチャネルに位置合わせされ得ると共に、複数の波長の光の測定に基づき健康パラメータ監視判定及び生体識別判定を行うよう構成され得る。
いくつかの可能な実施態様によれば、センサデバイスが、複数のセンサ素子を含むセンサ素子アレイを含み得る。センサ素子アレイは、複数の波長の光の複数の測定を行うよう構成され得る。センサ素子アレイは、複数の測定に基づき物体の複数の特徴を識別する情報を提供するよう構成され得る。センサデバイスは、高屈折率層セット及び低屈折率層を含むマルチスペクトルフィルタを含み得る。マルチスペクトルフィルタは、複数の波長の光をセンサ素子アレイへ誘導するよう構成され得る。
以下の実施例の詳細な説明では、添付図面を参照する。異なる図において同一の参照符号は、同一又は同様の要素を示し得る。
ユーザデバイスは、センシング機能を実行するセンサデバイスを含み得る。センサデバイスの光送信器が、物体に向けた光を放出し得る。例えば、物体検出システムにおいて、光送信器は、物体に向けて近赤外光を送信し、近赤外光は、物体からセンサデバイスに向けて反射され得る。センサ素子アレイ等のセンサデバイスの光受信器は、センサデバイスに向けた光を受信し得る。例えば、物体検出システムにおいて、センサ素子アレイは、１つ又は複数の波長の光に関する情報を取得し得る。センサ素子アレイは、１つ又は複数の波長の光に関する情報を取得するセンサ素子（例えば、光センサ、スペクトルセンサ、及び／又はイメージセンサ）セットを含み得る。このように、１つ又は複数の波長の光に関する情報に基づき、センサデバイスは物体を検出することができる。
同様に、センサデバイスの光受信器が取得した情報を用いて、物体の特徴を認識することができる。例えば、センサデバイスは、物体から反射した光の波長に関する情報を利用して、物体までの距離、物体のサイズ、物体の形状、物体の分光シグネチャ、物体のタイプ、物体の速度、等を判定し得る。同様に、センサデバイスは、人物の本人性、人物の特徴（例えば、身長、体重、移動速度、健康特徴、等）等を判定し得る。
携帯電話、ウェアラブルデバイス（例えば、スマートウォッチ又はスマートグラス）、等のようないくつかのユーザデバイスは、複数のセンシング機能を実行するために複数のセンサデバイスを含み得る。例えば、ユーザデバイスは、撮像するカメラ、指紋識別機能を提供する指紋リーダ、等を含み得る。同様に、ユーザデバイスは、外部周辺装置に接続されて機能を提供する、例えば外部心拍数モニタに接続されて健康パラメータ監視機能を提供することができる。しかしながら、ユーザデバイスに複数の別個のセンサデバイスが含まれると、過剰な費用、過剰なパッケージサイズ、過剰な電力リソース利用、及び／又は過剰な処理リソース利用が生じ得る。さらに、外部周辺装置への接続により、接続機能を提供するための過剰な費用及び／又はパッケージサイズ、ネットワーク接続を介した過剰なトラフィック、等が生じ得る。
本明細書に記載のいくつかの実施態様は、マルチセンシングセンサデバイスを組み込んだユーザデバイスを提供し得る。例えば、ユーザデバイスは、マルチスペクトルフィルタと、１つ又は複数の健康監視機能、１つ又は複数のセキュリティ機能、等の実行のような複数の機能に関するセンシングを行うセンサデバイスとを含み得る。このように、ユーザデバイスは、複数の別個の単一機能センサデバイスを組み込むこと及び／又は複数の外部周辺装置に接続することに比べて、パッケージサイズの縮小、費用の削減、電力リソース利用の低減、ネットワークリソース利用の低減、等を伴うことができる。
図１Ａ及び図１Ｂは、本明細書に記載の実施例１００の図である。図１Ａに示すように、例１００は、センサデバイス及びセンサ窓を含むユーザデバイスを含み得る。実施態様によっては、センサ窓は、可視スペクトル域で不透明であり、且つセンシングスペクトル域（例えば、近赤外スペクトル域、中赤外スペクトル域、等）で透過性があり得る。実施態様によっては、センサ窓は、ユーザデバイスの隣接面に一致してセンサデバイスを隠すように可視スペクトル域の特定の色であるよう構成され得る。実施態様によっては、センサ窓は、外部環境からセンサデバイスを保護することにより、露出したセンサデバイスを設ける場合に比べてセンサデバイスの耐久性を向上させることができる。
図１Ａにさらに示すように、センサデバイスは、光を透過させて分光測定を行うことができ、且つ反射光を受光して分光測定を可能にすることができる。実施態様によっては、センサデバイスは、指の組織構造に基づき（例えば、指の毛細管及び／又は静脈で反射した光を受信して指の脈管構造を判定することに基づき）生体認証を判定し得る。例えば、センサデバイスは、センサ窓に近赤外光を透過させて皮下生体認証（例えば、指又は他の身体部分の組織構造の識別）を可能にし得る。この場合、皮下識別技法の使用（例えば、約０．１ミクロン超、約０．５ミクロン超、約１ミクロン超、約３ミクロン超、約５ミクロン超、等の侵入深さまでのセンシング）に基づき、センサデバイスは、指の表面損傷、指についた汚れ、指についた水、等により妨げられる可能性のある表面ベースの指紋識別技法に比べて生体認証の精度を高める。
追加として又は代替として、センサデバイスは、近赤外光を伝送して心拍数判定を可能にし得る。例えば、センサデバイスは、近赤外光をユーザの手に向けて送信し、反射光を受信し、且つ反射光の１つ又は複数の波長の測定値に基づきユーザの脈拍を検出し得る。心拍数判定に基づき、センサデバイスは、物体のライブネスを判定することができる。例えば、センサデバイスは、指紋又は組織構造の人工印影（imprint）と実際の生活者の指紋又は組織構造とを区別することにより、生体認証機能のセキュリティを向上させることができる。実施態様によっては、センサデバイスは、反射光の１つ又は複数の波長の測定値に基づき、血液酸素化判定、血糖値判定、等のような別の判定を行うことができる。追加として又は代替として、センサデバイスは、近赤外光の測定値を用いて分光法による分類、定量化、等を行うことができる。このように、表面測定及び表面下測定の使用により、センサデバイスはユーザデバイスのセンシングを改善する。
図１Ｂに示すように、ユーザデバイスは、ユーザインタフェースを介して、センサデバイスによる測定（例えば、分光測定）に基づき物体情報を提供し得る。例えば、センサデバイスは、指紋に基づくユーザを識別する情報、心拍数を識別する情報、指紋が人工印影からでなくヒトからのものであったことを示す情報、血液酸素化レベルを識別する情報、等を、ユーザインタフェースを介して提供し得る。実施態様によっては、ユーザデバイスは、センサ判定に基づき応答動作を実行し得る。例えば、ユーザデバイスは、生体認証及びライブネス判定に基づきユーザデバイスのユーザインタフェースを自動的にアンロックすることができる。追加として又は代替として、ユーザデバイスは、ユーザが記憶させた嗜好に基づき且つ生体認証及びライブネス判定を用いたユーザの識別に基づき、ユーザデバイスの画面のレイアウト及び／又は１つ又は複数の嗜好を自動的に変更することができる。追加として又は代替として、ユーザデバイスは、ユーザの識別、ユーザの場所の識別、及び生体認証及び１つ又は複数の健康メトリクス（例えば、心拍数判定、血液酸素化判定、血糖値判定、等）に基づく健康状態の指示についての警告を（例えば、緊急応答ディスパッチデバイスに）自動的に送信することができる。
このように、単一のセンサデバイスを用いて例えば生体認証及び心拍数判定を行うことに基づき、ユーザデバイスは、複数の別個の単一機能センサデバイスに比べてサイズの縮小、費用の削減、複雑さの低減、電力リソース利用の低減、ネットワーク利用の低減、等を伴うことができる。
上述のように、図１Ａ及び図１Ｂは、１つ又は複数の例として提供されているにすぎない。他の例は、図１Ａ及び図１Ｂに関して記載したものとは異なる場合がある。
図２は、本明細書に記載のシステム及び／又は方法を実施し得る環境例２００の図である。図２に示すように、環境２００は、センサデバイス２２０を含むユーザデバイス２１０と、サーバデバイス２３０と、ネットワーク２４０とを含み得る。環境２００のデバイスは、有線接続、無線接続、又は有線及び無線接続の組み合わせを介して相互接続され得る。
ユーザデバイス２１０は、センサ判定に関連する情報の受信、生成、記憶、処理、及び／又は供給が可能な１つ又は複数のデバイスを含む。例えば、ユーザデバイス２１０は、携帯電話（例えば、スマートフォン、無線電話、等）、コンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、等）、ゲーミングデバイス、ウェアラブル通信デバイス（例えば、スマートウォッチ、スマートグラス、等）、又は同様のタイプのデバイス等の通信及び／又はコンピューティングデバイスを含み得る。実施態様によっては、ユーザデバイス２１０は、センサデバイス２２０を収容するハウジングを含み得る。実施態様によっては、ハウジングは、センサデバイス２２０を外部環境から分離するセンサ窓を含み得る。例えば、センサ窓は、光をフィルタリングするマルチスペクトルフィルタであってもよく、可視光波長で不透明であってもよく、センシング波長（例えば、近赤外波長、中赤外波長等）で透過性であってもよく、且つ／又はそれに類するものであってもよい。実施態様によっては、センサデバイス２２０は、ユーザデバイス２１０に（例えば、ユーザデバイス２１０の裏側、ユーザデバイス２１０のディスプレイの後ろ、等に）配置され得る。例えば、センサデバイス２２０がユーザデバイス２１０のディスプレイの後ろに配置される場合、ユーザデバイス２１０のディスプレイは、ユーザデバイス２１０のセンサ窓を形成し得る。実施態様によっては、ユーザデバイス２１０は、センサデバイス２２０及び／又はサーバデバイス２３０等の環境２００における別のデバイスに対して情報を受信し且つ／又は情報を送信し得る。
センサデバイス２２０は、センサ判定に関連する情報の記憶、処理、及び／又は転送が可能な光学デバイス及び／又は物体のセンサ測定を行うことが可能な１つ又は複数のデバイスを含み得る。例えば、センサデバイス２２０は、分光法（例えば、近赤外（ＮＩＲ）分光計、中赤外分光法（中ＩＲ）、ラマン分光法、等のような振動分光法）を行う分光デバイスを含み得る。実施態様によっては、センサデバイス２２０は、ユーザデバイス２１０のために物体の複数の特徴に関する複数の特徴判定を行うことにより、ユーザデバイス２１０が複数のセンサデバイスを含む必要をなくすことができる。本明細書に記載するように、例えば、センサデバイス２２０は、健康パラメータ監視判定、生体認証判定、ライブネス検出判定、血圧判定、血液酸素化判定、等をユーザデバイス２１０に提供し得る。この場合、センサデバイス２２０は、複数の特徴判定で同じ波長、異なる波長、同じ波長及び異なる波長の組み合わせ、等を利用し得る。
実施態様によっては、センサデバイス２２０は、ウェアラブル分光計等のようなユーザデバイス２１０に組み込まれ得る。実施形態によっては、センサデバイス２２０は、トレーニングセットの一連の測定値に基づき分類モデルを生成し、バリデーションセットの一連の測定値に基づき分類モデルを検証し、且つ／又は分類モデルを利用して未知のセット（例えば、センサ測定の対象となる物体）の一連の測定値に基づき分光法による分類又は定量化を行うことができる。実施態様によっては、センサデバイス２２０は、複数のセンシング機能に関して複数の波長の光の測定を行うセンサ素子アレイを含み得る。実施態様によっては、センサデバイス２２０は、ユーザデバイス２１０及び／又はサーバデバイス２３０等の環境２００における別のデバイスに対して情報を受信し且つ／又は情報を送信し得る。
サーバデバイス２３０は、センサ判定に関連する情報の記憶、処理、及び／又は転送が可能な１つ又は複数のデバイスを含む。例えば、サーバデバイス２３０は、ユーザデバイス２１０からの分光測定値を識別する情報を受信し、分光測定値に関する判定を行い（例えば、分光測定値に基づく心拍数の判定、分光測定値に基づくユーザの識別、等）、且つ判定を識別する情報をユーザデバイス２１０に供給するサーバを含み得る。実施態様によっては、サーバデバイス２３０は、サーバデバイス２３０が環境２００における他のデバイスに対して情報を受信及び／又は情報を送信できるようにする通信インタフェースを含み得る。
ネットワーク２４０は、１つ又は複数の有線及び／又は無線ネットワークを含む。例えば、ネットワーク２４０は、セルラーネットワーク（例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワーク、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワーク、３Ｇネットワーク、４Ｇネットワーク、５Ｇネットワーク、別のタイプの次世代ネットワーク等）、公衆陸上移動体ネットワーク（ＰＬＭＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、電話網（例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ））、プライベートネットワーク、アドホックネットワーク、イントラネット、インターネット、光ファイバネットワーク（fiber optic-based network）、クラウドコンピューティングネットワーク、等、及び／又はこれら若しくは他のタイプのネットワークの組み合わせを含み得る。
図２に示すデバイス及びネットワークの数及び配置は、一例として挙げたものである。実際には、図２に示すものに比べて追加のデバイス及び／又はネットワーク、より少ないデバイス及び／又はネットワーク、異なるデバイス及び／又はネットワーク、又は異なる配置のデバイス及び／又はネットワークがあってもよい。さらに、図に示す２つ以上のデバイスを単一のデバイス内で実施してもよく、又は図２に示す単一のデバイスを複数の分散した装置として実施してもよい。例えば、センサデバイス２２０及びユーザデバイス２１０は別個のデバイスとして記載されているが、センサデバイス２２０及びユーザデバイス２１０を単一のデバイスとして実施してもよい。追加として又は代替として、環境２００のデバイスセット（例えば、１つ又は複数のデバイス）が、環境２００の別のデバイスセットにより実行されると記載されている１つ又は複数の機能を実行してもよい。
図３は、デバイス３００のコンポーネント例の図である。デバイス３００は、ユーザデバイス２１０、センサデバイス２２０、及び／又はサーバデバイス２３０に対応し得る。実施態様によっては、ユーザデバイス２１０、センサデバイス２２０、及び／又はサーバデバイス２３０が、１つ又は複数のデバイス３００及び／又はデバイス３００の１つ又は複数のコンポーネントを含み得る。図３に示すように、デバイス３００は、バス３１０、プロセッサ３２０、メモリ３３０、ストレージコンポーネント３４０、入力コンポーネント３５０、出力コンポーネント３６０、及び通信インタフェース３７０を含み得る。
バス３１０は、デバイス３００の複数のコンポーネント間の通信を可能にするコンポーネントを含む。プロセッサ３２０は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実装される。プロセッサ３２０は、セントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、アクセラレーテッドプロセッシングユニット（ＡＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は別のタイプの処理コンポーネントである。実施態様によっては、プロセッサ３２０は、機能を実行するようプログラム可能な１つ又は複数のプロセッサを含む。メモリ３３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、及び／又はプロセッサ３２０が使用するための情報及び／又は命令を記憶する別のタイプのダイナミック又はスタティックストレージデバイス（例えば、フラッシュメモリ、磁気メモリ、及び／又は光メモリ）を含む。
ストレージコンポーネント３４０は、デバイス３００の動作及び使用に関する情報及び／又はソフトウェアを記憶する。例えば、ストレージコンポーネント３４０は、ハードディスク(例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び／又は固体ディスク)、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、カートリッジ、磁気テープ、及び／又は別のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を、対応するドライブと共に含み得る。
入力コンポーネント３５０は、デバイス３００がユーザ入力(例えば、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、キーパッド、マウス、ボタン、スイッチ、及び／又はマイクロフォン)等を介して情報を受信することを可能にするコンポーネントを含む。追加として又は代替として、入力コンポーネント３５０は、情報を感知するセンサ（例えば、マルチスペクトルフィルタに結合されたマルチスペクトルセンサ、センサ素子アレイ、全地球測位システム（ＧＰＳ）コンポーネント、加速度計、ジャイロスコープ、及び／又はアクチュエータ）を含み得る。出力コンポーネント３６０は、デバイス３００からの出力情報を提供するコンポーネント（例えば、ディスプレイ、スピーカ、及び／又は１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、近赤外信号を送信する光送信器）を含む。
通信インタフェース３７０は、デバイス３００が有線接続、無線接続、又は有線及び無線接続の組み合わせ等を介して他のデバイスと通信することを可能にする送受信機のようなコンポーネント（例えば、送受信機及び／又は別個の受信器及び送信器）を含む。通信インタフェース３７０は、デバイス３００が別のデバイスから情報を受信し且つ／又は別のデバイスに情報を提供することを可能にし得る。例えば、通信インタフェース３７０は、イーサネットインタフェース、光インタフェース、同軸インタフェース、赤外線インタフェース、無線周波数（ＲＦ）インタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェース、Ｗｉ−Ｆｉインタフェース、セルラーネットワークインタフェース、等を含み得る。
デバイス３００は、本明細書に記載の１つ又は複数のプロセスを実行し得る。デバイス３００は、プロセッサ３２０がメモリ３３０及び／又はストレージコンポーネント３４０等の非一時的なコンピュータ可読媒体により記憶されたソフトウェア命令を実行することに基づき、これらのプロセスを実行し得る。コンピュータ可読媒体は、本明細書では非一時的なメモリデバイスとして定義される。メモリデバイスは、単一の物理ストレージデバイス内のメモリ空間又は複数の物理ストレージデバイスに広がるメモリ空間を含む。
ソフトウェア命令は、別のコンピュータ可読媒体又は他のデバイスから通信インタフェース３７０を介して入力メモリ３３０及び／ストレージコンポーネント３４０に読み込むことができる。実行されると、メモリ３３０及び／又はストレージコンポーネント３４０に記憶されたソフトウェア命令は、プロセッサ３２０に本明細書に記載の１つ又は複数のプロセスを実行させることができる。追加として又は代替として、ハードウェア回路をソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて用いて、本明細書に記載の１つ又は複数のプロセスを実行してもよい。したがって、本明細書に記載の実施態様は、ハードウェア回路及びソフトウェアのいかなる特定の組み合わせにも限定されない。
図３に示すコンポーネントの数及び配置は、一例として挙げたものである。実際には、デバイス３００は、図３に示すものに比べて追加のコンポーネント、より少ないコンポーネント、異なるコンポーネント、又は異なる配置のコンポーネントを含んでいてもよい。追加として又は代替として、デバイス３００のコンポーネントのセット（例えば、１つ又は複数のコンポーネント）が、デバイス３００の別のコンポーネントのセットにより実行されると記載されている１つ又は複数の機能を実行してもよい。
図４は、本明細書に記載の実施例４００の図である。図４に示すように、実施例４００は、ユーザデバイス２１０に組み込まれたセンサデバイス２２０を含む。ユーザデバイス２１０は、基板４２０上に配置されたセンサ窓４１０と、センサデバイス２２０のセンサ素子アレイ４３０とを含む。実施態様によっては、センサ窓４１０は、フィルタリング機能を実行する光学フィルタを含み得る。例えば、センサ窓４１０は、交互の高屈折率材料層及び低屈折率材料層を含むことで、色選択性を与え、且つ複数の波長チャネルに関連するセンサ素子アレイ４３０の複数のセンサ素子へ光を指向させることができる。
図４に参照符号４４０でさらに示すように、入力光信号がセンサ窓４１０に向けて送り出される。入力光信号は、特定のスペクトル域（例えば、近赤外スペクトル域、中赤外スペクトル域、可視スペクトル域、等）に関連する光を含み得るが、これに限定されない。例えば、（例えば、センサデバイス２２０及び／又はユーザデバイス２１０の）光送信器が光をセンサ素子アレイ４３０へ指向させ、センサ素子アレイ４３０に光の測定を行わせることができる（例えば、光送信器が光を物体へ指向させ、光をセンサ素子アレイ４３０に向けて反射させてもよい）。実施態様によっては、入力光信号は、（例えば、信号を物体に向けて送信して光をセンサ素子アレイ４３０に向けて反射させるのではなく）センサ素子アレイ４３０に向けられた反射周辺光であり得る。
図４に参照符号４５０でさらに示すように、第１スペクトル域を有する入力光信号の第１部分は、センサ窓４１０を通過しない。例えば、センサ窓４１０の高屈折率材料層及び低屈折率材料層を含み得る誘電体薄膜層の誘電体フィルタスタックが、入力光信号の第１部分の第１方向への反射、入力光信号の第１部分の吸収、等を引き起こすことができる。実施態様によっては、入力光信号の第１部分は、反射してセンサ窓４１０を不透明及び／又は特定の色に見えるようにする第１光と、吸収される第２光とを含み得る。実施態様によっては、入力光信号の第１部分は、可視スペクトル域で光の９５％超、光の９９％超、等のような、センサ窓４１０のバンドパスに含まれないセンサ窓４１０に入射する光の閾値部分であり得る。追加として又は代替として、センサ窓４１０を可視スペクトル域の少なくとも一部で透過性として、例えばセンサ素子アレイ４３０による可視光イメージングを可能にすることにより、ユーザデバイス２１０の別個のカメラの必要をなくすことができる。
図４に参照符号４６０でさらに示すように、入力光信号の第２部分は、センサ窓４１０を通過する。例えば、センサ窓４１０は、第２スペクトル域を有する入力光信号の第２部分をセンサ素子アレイ４３０に向けて第２方向に通過させることができる。この場合、入力光信号の第２部分は、近赤外スペクトル域の入射光の５０％超、光の９０％超、光の９５％超、光の９９％超、等のような、センサ窓４１０のバンドパス内のセンサ窓４１０に入射する光の閾値部分であり得る。実施態様によっては、センサ窓４１０は、複数のスペクトル域に関連する多成分フィルタを伴い得る。例えば、センサ窓４１０の厚さ及び／又はその層サブセットの厚さの変更に基づき、センサ窓４１０の部分毎に異なる光波長をセンサ素子アレイ４３０の異なるセンサ素子に向けて通過させることにより、マルチスペクトルセンシングを可能にすることができる。
図４に参照符号４７０でさらに示すように、入力光信号の第２部分がセンサ素子アレイ４３０に送られることに基づき、センサ素子アレイ４３０は、例えば指紋の識別、心拍数の判定、イメージング、周辺光感知、物体の存在の検出、人物の識別、測定の実施、通信の簡易化、等での使用のために、センサデバイス２２０用の出力電気信号を供給し得る。実施態様によっては、センサ窓４１０及びセンサ素子アレイ４３０の別の配置を利用してもよい。例えば、入力光信号の第２部分を入力光信号と同一線上で通すのではなく、センサ窓４１０は、入力光信号の第２部分を異なる場所のセンサ素子アレイ４３０に向けて別の方向に指向させることができる。
本明細書に記載のいくつかの実施態様は、センサ素子アレイに関して記載されているが、別個のセンサ素子のセット又は別のタイプの光センサ等、他のタイプのセンサデバイス２２０構成が可能であり得る。
上述のように、図４は一例として挙げたものである。他の例は、図４に関して記載したものと異なっていてもよい。
図５は、光学フィルタ５００の例の図である。図５は、本明細書に記載の光学フィルタの積層例を示す。図５にさらに示すように、光学フィルタ５００は、光学フィルタコーティング部分５１０と基板５２０とを含む。実施態様によっては、光学フィルタ５００は、図４のセンサ窓４１０等のセンサ窓を形成し得る。
光学フィルタコーティング部分５１０は、光学フィルタ層セットを含む。例えば、光学フィルタコーティング部分５１０は、第１層セット５３０−１〜５３０−（Ｎ＋１）（Ｎ≧１）と第２層セット５４０−１〜５４０−Ｎとを含む。別の例では、光学フィルタコーティング部分５１０は、１つのタイプの層（例えば、１つ又は複数の層５３０）、３つ以上のタイプの層（例えば、１つ又は複数の層５３０、１つ又は複数の層５４０、及び１つ又は複数の他のタイプの層の１つ又は複数）、等であり得る。実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０は、基板５２０の片面、基板５２０の複数面、等に配置され得る。
実施態様によっては、層５３０は、ケイ素層、水素化ケイ素層、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層、水素化ゲルマニウム層、水素化シリコンゲルマニウム層、等のような高屈折率材料層（Ｈ層）セットを含み得る。実施態様によっては、層５３０は、約３．０超、約３．５超、約３．６超、約３．８超、約４．０超、等の屈折率を伴い得る。ＳｉＧｅ等の特定の材料として記載される層があり得るが、（少量の）燐光体、ホウ素、窒化物、水素、希ガス、等を含む層もあり得る。
実施態様によっては、層５４０は、二酸化ケイ素等のような低屈折率材料層（Ｌ層）セットを含み得る。追加として又は代替として、Ｌ層は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）層、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）層、二酸化チタン（ＴｉＯ２）層、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）層、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）層、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）層、ニオブチタンフッ化物（niobium titanium fluoride）（ＮｂＴｉＦ）層、ニオブチタン酸化物（ＮｂＴｉＯ）層、アニオン／カチオン混合層、それらの組み合わせ、等を含み得る。実施態様によっては、層５４０は、約２．５未満、約２．０未満、約１．５未満、等を伴い得る。
実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０は、特定の数量ｍ個の層を伴い得る。例えば、センサ窓として用いられる光学フィルタは、２層〜２００層の範囲等の数量の交互の高屈折率層及び低屈折率層を含み得る。実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０は、スパッタリング法を用いて作製され得る。例えば、光学フィルタコーティング部分５１０は、パルスマグネトロンスパッタリング法を用いて交互層５３０及び５４０をガラス基板、シリカ基板、又は別のタイプの基板にスパッタリングすることで作製することができる。実施態様によっては、ケイ素のスパッタに第１カソード、ゲルマニウムのスパッタに第２カソード等、複数のカソードをスパッタリング法に用いることにより、シリコンゲルマニウム層を形成することができる。実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０は、疎水層、疎油層、保護層（例えば、光学フィルタコーティング部分５１０の上に配置されたコーティング）、反射防止層、帯域外ブロッカー層（例えば、特定のスペクトル域の遮断用）、等のような、１つ又は複数の他の機能を提供する１つ又は複数の他のタイプの層を含み得る。実施態様によっては、基板５２０を化学強化ガラスとして、基板５２０に覆われた１つ又は複数のセンサ素子の保護をもたらすことができる。
実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０が、約２８０℃又は約２００℃〜約４００℃の温度での第１焼鈍手順、約３２０℃又は約２５０℃〜約３５０℃の温度での第２焼鈍手順、等のような、１つ又は複数の焼鈍手順を用いて焼鈍され得る。
実施態様によっては、光学フィルタコーティング部分５１０の各層が特定の厚さを伴い得る。例えば、層５３０及び５４０は、それぞれが１ｎｍ〜１５０ｎｍ、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、等の厚さを伴い得る。追加として又は代替として、光学フィルタ５００は、１００μｍ〜５ミリメートル（ｍｍ）、約３ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、等の厚さを伴い得る。実施態様によっては、層５３０及び５４０の少なくとも一方が、それぞれ１０００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、又は５ｎｍ未満、等の厚さを伴い得る。追加として又は代替として、光学フィルタコーティング部分５１０は、１００μｍ未満、５０μｍ未満、１０μｍ未満、等の厚さを伴い得る。
実施態様によっては、層が複数の異なる厚さを伴い得る。例えば、チャネルのセットを形成するために、特定の層（例えば、層５３０及び層５４０により形成された四分の一波長スタックリフレクタ間に配置されたスペーサ層）の厚さを変えて、異なる光波長を異なるチャネルを介してセンサ素子アレイの異なるセンサ素子に向けるようにしてもよい。このように、センサ窓が、複数の波長の光に関する情報を判定し且つ複数のセンシング機能を実行するためのマルチスペクトルセンサの使用を可能にし得る。実施態様によっては、光学フィルタ５００は、少なくとも３２個のチャネル、少なくとも６４個のチャネル、少なくとも１２８個のチャネル、等を形成して、閾値波長量（threshold quantity of wavelengths）の感知を可能にし得る。実施態様によっては、複数のチャネルが、複数のチャネルに位置合わせされた少なくとも１つのセンサ素子による感知用の共通波長（例えば、１つの共通波長、少なくとも１つの共通波長等、等）に関連し得る。
実施形態によっては、光学フィルタ５００は、近赤外スペクトル域、中赤外スペクトル域、等のような特定のスペクトル域に関連し得る。例えば、光学フィルタ５００は、約６００ｎｍ〜約２５００ｎｍの、約６００ｎｍ〜約１１００ｎｍの、約７００ｎｍ〜約２０００ｎｍの、約９００ｎｍ〜約１５００ｎｍの、等のスペクトル域に関連し得る。実施態様によっては、光学フィルタ６００は、約５００ｎｍ未満の、約２０ｎｍ未満の、約１０ｎｍ未満の、約５ｎｍ未満の、約１ｎｍ未満の、等のチャネル分離のような特定のチャネル分離を伴い得る。
実施態様によっては、光学フィルタ５００は、特定のスペクトル域（例えば、センシングスペクトル域）に関して約５０％を超える透過率、約８０％を超える透過率、約９０％を超える透過率、約９５％を超える透過率、約９９％を超える透過率、等のような閾値透過率を伴い得る。実施態様によっては、光学フィルタ５００は、閾値不透明度（例えば、反射率、吸収、等に基づく）を伴い得る。例えば、光学フィルタ５００は、特定のスペクトル域（例えば、可視スペクトル域）に関して約５０％を超える透過率、約８０％を超える透過率、約９０％を超える透過率、約９５％を超える透過率、約９９％を超える透過率、等の不透明度を伴い得る。このように、光学フィルタ５００は、センサ窓の色選択性を可能にし、且つセンサ窓の光路に配置されたセンサ素子によるセンシングを可能にする。
上記のように、図５は一例として挙げたものである。他の例は、図５に関して記載したものと異なっていてもよい。
このように、ユーザデバイスは、マルチスペクトルフィルタに位置合わせされて生体認証センシング、健康パラメータ監視センシング、等のような複数のセンシング機能を提供する単一のマルチスペクトルセンサデバイスを含み得る。単一のマルチスペクトルセンサデバイスを用いた複数のセンシング機能の提供に基づき、ユーザデバイスは、費用の削減、サイズの縮小、複雑さの低減、電力リソース利用の低減、ネットワーク利用の低減、等を伴うことができる。さらに、皮下分光測定を用いた生体認証の実行に基づき、センサデバイスは、指の表面損傷、指についた汚れ、指についた水、等の効果をなくすことにより、且つライブネス検出を用いて指の人工印影が指の代わりに用いられるのを防止することにより、生体認証の精度を高める。
上記開示により図解及び説明を行ったが、これは、網羅的であることも実施態様を開示された形態そのものに限定することも意図されない。変更及び変形は、上記開示に照らして可能であるか、又は実施態様の実施から得ることができる。
本明細書では、「コンポーネント」という用語は、ハードウェア、ファームウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせと広義に解釈されることを意図したものである。
いくつかの実施態様は、本明細書では閾値に関連して記載されている。本明細書では、閾値を満たすことは、文脈に応じて、値が閾値を超えること、閾値より大きいこと、閾値より高いこと、閾値以上であること、閾値未満であること、閾値より少ないこと、閾値より低いこと、閾値以下であること、閾値と等しいこと、等を指す。
特定のユーザインタフェースが本明細書に記載且つ／又は図示されている。ユーザインタフェースは、グラフィカルユーザインタフェース、非グラフィカルユーザインタフェース、テキストユーザインタフェース、等を含み得る。ユーザインタフェースは、表示用の情報を提供し得る。実施態様によっては、表示用のユーザインタフェースを提供するデバイスの入力コンポーネントを介した入力等により、ユーザが情報と対話することができる。実施態様によっては、ユーザインタフェースは、デバイス及び／又はユーザにより構成可能であり得る（例えば、ユーザが、ユーザインタフェースのサイズ、ユーザインタフェースを介して提供される情報、ユーザインタフェースを介して提供される情報の位置、等を変えることができる）。追加として又は代替として、ユーザインタフェースは、標準構成、ユーザインタフェースを表示するデバイスのタイプに基づく特定の構成、及び／又はユーザインタフェースを表示するデバイスに関連する能力及び／又は仕様に基づく構成セットに事前構成され得る。
本明細書に記載のシステム及び／又は方法が、異なる形態のハードウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実施され得ることが明らかであろう。これらのシステム及び／又は方法の実施に用いられる実際の特殊制御ハードウェア又はソフトウェアコードは、実施態様を制限するものではない。したがって、システム及び／又は方法の動作及び挙動は、本明細書の記載では特定のソフトウェアコードに関係なく、ソフトウェアハードウェアを用いて本明細書の記載に基づくシステム及び／又は方法を実施できることが理解される。
特定の特徴の組み合わせが特許請求の範囲に記載され且つ／又は本明細書に開示されているが、これらの組み合わせが可能な実施態様の開示を限定することは意図されない。実際には、これらの特徴の多くを、具体的に特許請求の範囲に記載且つ／又は本明細書に開示されていない方法で組み合わせることができる。添付の各従属請求項は、１つの請求項のみに直接従属している場合があるが、可能な実施態様の開示には、各従属請求項をその請求項セットの他の全ての請求項と組み合わせたものが含まれる。
本明細書で使用される要素、行為、又は指示はいずれも、そのように明記されない限りは重要であるとも必須であるとも解釈されないものとする。また、本明細書では、不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は１つ又は複数の事項を含むことが意図され、「１つ又は複数の」と交換可能に用いることができる。さらに、本明細書では、「セット」という用語は、１つ又は複数の事項（例えば、関連事項、非関連事項、関連事項及び非関連事項の組み合わせ等）を含むことが意図され、「１つ又は複数の」と交換可能に用いることができる。１つの事項のみを意図する場合、「１つのみ」という用語又は同様の文言が用いられる。また、本明細書では、「有する」（"has," "have," "having"）等という用語はオープンエンドな用語であることが意図される。さらに、「基づく」という語句は、別段に明記されない限り「少なくとも一部基づく」を意味することが意図される。
Claims (20)
- デバイスであって、
センサ窓であり、
基板、及び
前記基板上に配置された層セット
を含み、前記層セットは、第１屈折率を有する第１層サブセット及び前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有する第２層セットを含み、
前記層セットは、センシングスペクトル域の閾値透過率を伴い、且つ
前記層セットは、可視スペクトル域の特定の色であるよう構成され且つ前記可視スペクトル域の閾値不透明度を伴う
センサ窓と、
前記センサ窓に位置合わせされたスペクトルセンサデバイスであり、
前記センシングスペクトル域の光を受光して該センシングスペクトル域の光の少なくとも１つの測定に基づく複数のセンシング機能を提供する少なくとも１つのセンサ素子
を含む
スペクトルセンサデバイスと
を備えたデバイス。 - 請求項１に記載のデバイスにおいて、該デバイスは、
ユーザデバイス、
携帯電話、
コンピュータ、
ゲーミングデバイス、
ウェアラブル通信デバイス、
スマートウォッチ、及び
スマートグラス
のうち少なくとも１つであるデバイス。 - 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンシング機能は、生体認証機能及び健康パラメータ監視機能を含むデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記複数のセンシング機能は、組織構造の皮下識別を含むデバイス。
- 請求項４に記載のデバイスにおいて、前記皮下識別は、３ミクロン以上の侵入深さを伴うデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記閾値透過率は、前記センシングスペクトル域で約８０％を超えるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記センシングスペクトル域は、約６００ナノメートル〜約１１００ナノメートルであるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記閾値不透明度は、前記可視スペクトル域で８０％を超えるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記層セットは、
ゲルマニウム層、
シリコンゲルマニウム層、
水素化ケイ素層、
水素化ゲルマニウム層、
水素化シリコンゲルマニウム層、
ケイ素層、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層、
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層、
二酸化チタン（ＴｉＯ２）層、
五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）層、
五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）層、
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）層、及び
ニオブチタン酸化物（ＮｂＴｉＯ）層
のうち少なくとも１つを含むデバイス。 - 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記第１屈折率は約３．５を超えるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記第２屈折率は約２．０未満であるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記基板は化学強化ガラスであるデバイス。
- 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記センサ窓は、
疎水層、
疎油層、
保護層、
反射防止層、及び
帯域外ブロッカー層
のうち少なくとも１つを含むデバイス。 - 光学デバイスであって、
複数のセンサ素子と、
複数の層と
を備え、前記複数の層は、第１屈折率を伴う高屈折率層セット及び前記第１屈折率より小さな第２屈折率を伴う低屈折率層セットを含み、
前記複数の層は、複数の波長の光を誘導する複数のチャネルを形成し、
前記複数の層は、センシングスペクトル域の閾値透過率及び可視スペクトル域の閾値不透明度を伴い、
前記複数のセンサ素子は、前記複数のチャネルに位置合わせされ且つ前記複数の波長の光の測定に基づき健康パラメータ監視判定及び生体識別判定を行うよう構成される光学デバイス。 - 請求項１４に記載の光学デバイスにおいて、前記複数のセンサ素子は、物体の表面の表面測定又は前記物体の前記表面の下の特徴の表面下測定を行うよう構成される光学デバイス。
- 請求項１４に記載の光学デバイスにおいて、前記複数のチャネルは少なくとも３２個のチャネルを含む光学デバイス。
- センサデバイスであって、
複数のセンサ素子を含むセンサ素子アレイであり、
複数の波長の光の複数の測定を行うよう構成され、且つ
前記複数の測定に基づき物体の複数の特徴を識別する情報を提供するよう構成された
センサ素子アレイと、
高屈折率層及び低屈折率層のセットを含むマルチスペクトルフィルタであり、
前記複数の波長の光を前記センサ素子アレイへ指向させるよう構成された
マルチスペクトルフィルタと
を備えたセンサデバイス。 - 請求項１７に記載のセンサデバイスにおいて、前記複数の特徴は、
生体認証、
心拍数判定、
ライブネス検出判定、
血圧判定、及び
血液酸素化判定
のうち少なくとも２つを含むセンサデバイス。 - 請求項１７に記載のセンサデバイスにおいて、該センサデバイスは、ユーザデバイスのディスプレイの後ろに配置されるセンサデバイス。
- 請求項１７に記載のセンサデバイスにおいて、前記センサ素子アレイは、前記複数の波長の第１サブセットに基づく前記複数の特徴のうち第１特徴の第１特徴判定と、前記複数の波長の第２サブセットに基づく前記複数の特徴のうち第２特徴の第２特徴判定とを行うよう構成され、
前記第１特徴は前記第２特徴とは異なり、且つ
前記複数の波長の前記第１サブセット及び前記複数の波長の前記第２サブセットは１つの共通波長を含むセンサデバイス。
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