JP4081015B2 - 平坦な導波管を備えた光学的生物測定センサー - Google Patents

Description

本発明は生物測定センサーに関する。

生物測定学は、指紋、虹彩の構造／色、声紋、署名のような１つ又は複数の個人の身体的属性を使って個人の身元を認証することに関する技術分野である。指紋を記録し照合して個人の身元を確認する生物測定システムは、周知である。その様なシステムは、全て、個人の指紋の表象を形成するための指紋センサーと、その表象を１つ又は複数の指紋の参照表象と照合するための処理手段を備えている。

その様なシステムで使用されている指紋センサーは、個人の指紋の表象を形成するのに様々な技法を採用している。例えば、デジタル光学センサーでは、個人の指紋の画像が荷電結合素子（ＣＣＤ）上に形成され、その出力がデジタル化される。その様なセンサーは、比較的嵩張り複雑である。容量性シリコンセンサーでは、個人の指紋とシリコンプラテンの間の、プラテンの平面内の位置の関数としてのキャパシタンスを用いて、個人の指紋の表象を作成する。一般的には、個人の指紋の山部は、その谷部よりもキャパシタンスが立ち上がって高くなる。別の型式の指紋センサーは、超音波画像化技法を利用しており、その様なセンサーは、正確な指紋表象を提供するが、嵩張り費用が掛かる。感熱指紋センサーは、指紋が平坦な面に接した際の個人の指紋の山と谷の間の温度差を検知することにより作動する。

また別の型式の指紋センサーは、個人が指をセンサー上に置いたときの、個人の指紋の山と谷に対応する、指紋全体に亘る差圧を検知することにより作動する。その様なセンサーには、発光蛍光層が組み込まれているものもある。指紋の山部は、谷部に比べ、センサーに高い圧力を掛ける。指紋の山部に対応する領域では、圧力が上がるので光を作る発光蛍光層を通って弱い電流が流れ、その光を検知器列が検知し、而して指紋の画像が形成される。

直接光学センサーと呼ばれる、或る特定の指紋センサーのサブセットは、個人の指紋の表象を形成するために、個人の指とセンサーの間の（即ち、個人の指紋の山部における）接触点で放出される光子を、検知器列が直接検知するセンサーである。この直接光学感知を行えば、センサー内に画像化装置が必要なくなる。

そのような直接光学センサーの例が、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／０３８４９（国際公告番号第ＷＯ００／７０５４７号）に記載されている。このセンサーは、ＣＭＯＳ検知器列又はＣＣＤと光ファイバー面板を備えている。光ファイバー面板は、ＣＭＯＳ検知器列の面に垂直に並べられた一列の短い光ファイバーを備えている。使用時には、面板上に指を置くと、その個人とセンサーの間の接触点、即ち個人の指紋の山部で放出される残存光が、個人の指の山部のすぐ下の光ファイバーによって案内され、ＣＭＯＳ検知器列又はＣＣＤに送られ、そこで個人の指紋の画像が形成される。

このセンサーに関する問題の１つは、光ファイバー面板に関する要件が、センサーの経費と複雑さを相当に増やすことである。このセンサーに関する別の問題は、センサーによって形成される指紋の表象が、光ファイバー面板上に累積される汚れと油によって生成されるノイズの影響を受け易いことである。

国際公告第ＷＯ００／７０５４７号

本発明の目的は、上記問題を克服又は改善することである。

本発明の第１態様によれば、この目的は、請求項１の前文部分による生物測定センサーによって実現され、同センサーは、放射線方向指示手段が、少なくとも部分的には露出している領域を備えたコア層を有している平板導波管と、放射線をコア層に導入してその露出している領域内を伝播させるようにするための手段とを備えていることを特徴とする。

センサーは、平板導波管と検知手段の間に配置されている干渉フィルターを更に備えているのが望ましい。これにより、センサーの解像力が改良される。

放射線を平板導波管のコア層に導入するための手段は、１つ又は複数のダイオードレーザー又は発光ダイオードを備えているのが望ましい。これにより、導波管内の光度を調節し、センサーによって形成される画像を最適化できるようになる。

本発明の第２の態様によれば、本発明のセンサーを備えた電子装置が提供されている。そのような装置の使用は、装置内に指紋の表象が記憶されている１人又は複数の個人に制限され、而して装置の正当なユーザーが個人の識別番号を覚える必要が無くなる。

本発明の第３の態様によれば、個人の指紋又は掌紋の表象を形成する方法が提供されており、同方法は、放射線を、個人と光学導波管のコアとの１つ又は複数の接触点から、検知器に向かわせる段階から成り、同方法では、放射線が、個人の指を平板導波管のコアと接触するように置く段階によって、最初は導波管内に案内された放射線がコアを逸れて検知器へ向かうように向けられていることを特徴としている。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明するが、これは例示に過ぎないものと理解されたい。

図１は、本発明の生物測定センサーを全体として参照番号１０で示している。センサー１０は、ＣＭＯＳ検知器列１２、ポリマー又はガラスの透明層１４、及びガラス導波管層１６の各要素をこの順番で備えている。各要素は、幅ｘが１５ｍｍ、長さｙが２０ｍｍである。これらの寸法は重要ではなく、本発明の別の実施形態では変更することもできる。ＣＭＯＳ検知器列１２は、２４０×３６０画素の列を備えており、標準的な市販されているデバイスである。ポリマー又はガラスの層１４は、厚さが約０．１ｍｍであり、ガラス導波管層１６は厚さが約０．５ｍｍであるが、これらの寸法は重要ではない。層１４は、ＣＭＯＳ検知器列１２の保護層として作用し、多重モードの導波を保証できるだけの厚さがなければならない。

センサー１０は、２つのダイオードレーザー列１８、２０を更に備えており、それぞれが、ガラス導波管１６の一方のエッジに隣接して配置された幅１０ｍｍの放射面を有している。ダイオードレーザー列１８、２０から放射された光は、ガラス導波管１６の容積全体に導かれる。

センサー１０を使用する際には、個人の指を、ガラス導波管層１６の露出した表面上に置く。個人の指紋の山部がガラス導波管１６と接触する１１のような位置では、ガラス導波管１６内の光の一部が、その中を導かれるのを止め、導波管１６を出て、層１４を通過し、検知器列１２で検知される。個人の指紋の画像は、この様にして検知器列１２上に形成される。

図２は、本発明の別の生物測定センサーを全体として参照番号５０で示している。センサー５０は、センサー１０と同様の構造を有しており、ＣＭＯＳ検知器列５２と、層５４と、干渉フィルター５５と、ガラス導波管５６と、ダイオードレーザー列５８、６０を備えている。センサー５０を使用する際には、個人の指を、ガラス導波管層５６の露出した表面上に置く。個人の指紋の山部がガラス導波管５６と接触する５１のような位置では、導波管５６内の光の一部が、その中を導かれるのを止め、導波管５６を出て、層５４と干渉フィルター５５を通過し、ＣＭＯＳ検知器列５２で検知される。個人の指紋の画像は、この様にしてＣＭＯＳ検知器列５２上に形成される。

干渉フィルター５５は、個人の指紋の山部が導波管５６と接触する接触点において、ＣＭＯＳ検知器列５２によって境界を作られる反転光の立体角を低減するよう作動する。これにより、センサー５０の解像度はセンサー１０より優れたものになる。

本発明のセンサーは、主に個人の指紋を画像化することを目的としているが、例えば掌紋のような、この他の個人の同様な身体的特徴を確認するのにも適している。

本発明の別のセンサーは、例えば透明なポリマーのような、ガラス以外の透明な材料で形成された導波管を備えている。

本発明の又別のセンサーでは、光は、別の手段によって、本発明のセンサーの導波管内に導入され、その中に分散される。例えば、本発明のセンサーは、センサーの導波管のエッジに沿って配置される複数の発光ダイオードを備えていてもよい。代わりに、反射性コーティングをセンサーの導波管のエッジに塗布し、レーザーダイオードからの光が、導波管内で多重反射を生じ、そこに実質的に均一な照度が作り出せるように配置されていてもよい。

図１に戻るが、導波管１８の露出した表面上に集まっている油又は汚れは、センサー１０が形成する指紋の画像にノイズを生じさせる。そのようなノイズは、導波管１８内の光度を高めることにより、ＣＭＯＳ検知器列１２上に油又は汚れの明確な画像を形成するように記録することができる。導波管内の光度は、ダイオードレーザー列２０、２２に供給される電流を増大させることによって高められる。次に、油又は汚れの画像を、指紋画像から引き算してそこからノイズを取り除く。画像記録と引き算は、画像記録及び処理手段（図示せず）によって実行される。

本発明のセンサーは、或る種の装置、具体的には１人又は複数の個人に使用を制限する必要がある携帯電話のような電子装置内に組み込むことができる。そのような装置は、１つ又は複数の指紋の表象を記憶するための手段と、記憶されている指紋の表象を、センサーが生成した表象と比較するための手段を、更に備えている。そのような装置では、装置の正当なユーザーがその装置を使用するために個人の識別番号を覚えて入力する必要性が無くなる。つまり、ユーザーは、指紋によって認証される。

本発明による或る実施形態の生物測定センサーの斜視図である。 本発明による別の実施形態の生物測定センサーの斜視図である。

Claims (3)

1. 光を検知するための検知手段と、
   個人の光方向指示手段との接触点における接触に応えて、前記個人と前記光方向指示手段との前記接触点から、前記検知手段に光を向かわせるための光方向指示手段と、を備えた直接光学生物測定センサーであって、
   前記光方向指示手段が、少なくとも部分的には露出した領域を備えているコア層を有する平板導波管と、光が前記露出している領域全体に伝播するように光をコア層内に導入するための手段とを備えていることを特徴とするセンサーにおいて、
   前記センサーが、前記平板導波管と前記検知手段の間に配置されている干渉フィルターを更に備えていることを特徴とする、センサー。
2. 前記光を平板導波管のコア層内に導入するための手段は、１つ又は複数のダイオードレーザー又は発光ダイオードを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサー。
3. 上記請求項１または請求項２の何れかの請求項に記載のセンサーを備えていることを特徴とする電子装置。

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