JP7241063B2 - 生体認証のためのレーザスペックル分析 - Google Patents

Description

本発明は、スペックルシグネチャの分析により拡張されたセキュリティを有する生体認証のための生体認証システム及び方法に関する。本発明はさらに、本発明の生体認証システムを有するモバイルデバイスに関する。

生体認証（Biometric authentication）は、この技術がパソコン（アクセサリ）や携帯電話にすでに存在しているため、非常に広く普及しつつある。一般的な生体認証方法は、顔のフィーチャを撮像し、それから認証目的のためのユニークなプロパティを導出することである。ヒトの顔とその表現（印刷された紙片やマスク等）とを区別する能力を有することは重要である。ＷＯ２００８／１１３０４には、組織に電磁放射線を照射し、放出された放射線を分析することによって、生物学的組織内の代謝中間体及び／又は化学中間体のレシオメトリック測定を行う解決法が記載されている。しかし、これは複雑な生物学的分析法であり、組織と装置との（例えば、ガラス板上の指先）直接接触を必要とする。

したがって、生物学的組織と、偽の又は偽造の物体との間の信頼できる識別を伴う、より複雑でない生体認証方法が必要とされている。

ＰＣＴ国際公開第２００８／１１３０４号公報

本発明の１つの目的は、拡張された安全性を有しつつ、使いやすい生体認証装置及び方法を提供することである。

本発明は、独立クレームによって定義される。従属クレームは、有利な実施態様を定める。

第１態様によれば、個体又は個人（individual)の部分で生体認証するための生体同定システムが提供される。

生体同定システム（The biometric identification system）は、照明ビームを生じさせるための少なくとも１つのＶＣＳＥＬ又はＶＣＳＥＬアレイを有する少なくとも１つの光源ユニットと、少なくとも１つの対応する画像応答を生成するように、照明ビームを個体の部分に向けて方向づけるように調整された照明経路であって、照明経路は照明ビームを広げるための光学素子を有する、照明経路と、少なくとも１つの対応する画像応答を受信するように調整された画像検知ユニットであって、画像検知ユニットは、画像検知ユニットによって生成された画像中のスペックルパターンを捕捉でき、それにより、コンピュータ読取可能画像及び／又はスペックルコントラストを表すデータを形成することができる、画像検知ユニットと、画像検知ユニットによって生成されるコンピュータ読取可能画像及び／又はスペックルコントラストデータを分析し、生物組織としての個体の部分を検査する、任意のコンピュータデバイスと、
を有する。

本発明者らが発見したように、レーザ撮像において通常不所望な効果であるスペックルコントラストは、生物学的組織と、マスク、ダミー、写真等の偽造の物体とを識別するというポジティブな方法に使用することができる。

スペックルコントラストをセキュリティ手段として使用するためには、分析されるべきターゲットにレーザ光を照射しなければならない。顕著なコヒーレンス長に起因するレーザ光は、生物学的組織においてスペックルコントラストが顕著に減少することにより、生物学的組織と非生物学的物体との間で異なる挙動をすることが示されてきた。

ヒト組織では、レーザ光は組織を通過して複数の散乱事象を引き起こし、皮膚を画像検知ユニットに向かって離れる可能性がある。ここで、皮膚を通過するレーザビームは、皮膚を通る多数の横断経路長を有する。経路長がレーザ光のコヒーレンス長よりも大きいため、この多数の経路長は光波が干渉しなくなるほど十分に大きい。その結果、スペックルコントラストが著しく低下する。

紙やプラスチック等の偽造の物体の場合、光の反射は、紙／プラスチックの中の非常に狭い深さにおいて、又は紙／プラスチックの表面において生じる。そのため、光路長は非常に類似している。したがって、顕著なスペックルコントラストが観察される。

このスペックルコントラストの差は、分析されているターゲットの種類のシグネチャーとして用いることができる。高いスペックルコントラストの検出は、非生物学的物体の指標である。これは、その後、同定に対する失敗この場合、識別に失敗することになる。

また、照明が均一でない場合には、ヒトの皮膚の拡散性（The diffuse nature of human skin）も画質に影響を及ぼす。レーザ光は通常光学素子を通過すると、光ビームが広がる。ディフューザ等のかかる光学素子は、レーザ光の回折を引き起こし得る。ディフューザから得られる光は、もはや均一ではないが、回折光ビームの干渉の結果として、ピーク及び谷を有する回折パターンを示す。かかる回折パターンは、照明にのみ関連するので「照明スペックル」と称されることができる。これは、乱れた又は粗い表面（a disordered or rough surface）からのコヒーレント光を撮像するカメラシステムで起きる干渉効果である「撮像スペックル」とは対照的である。「照明スペックル」を有する光源が皮膚に入射すると、皮膚の拡散性は組織内で光を広げる。光がカメラの方に向いた表面を出射すると、皮膚との相互作用のためにより均一にみえる。また、本方法は、ヒトの皮膚を撮像するときに「照明スペックル」が明らかに減少することにも敏感である。

本方法は、生体画像において非常に一般的である赤外レーザ光と共に使用できるという、さらなる利点を有する。

異なるレーザ及び光検知ユニットの使用により、本発明の方法及び装置は、広範囲の生体計測問題（biometric issues）に容易に適用することができる。

全ての生物学的組織は、スペックルコントラストの有利な減少を示すので、本発明の方法及び装置は、指先、手のひら、皮膚、網膜又は虹彩等のターゲット個体の異なる部分で実施されることができる。

一般的なレーザ光線及び一般的なカメラ技術を用いることによって、本発明の方法及び装置によって創出されるようなセキュリティ手段は、それと認識されず、したがって、ターゲット個体は、対抗動作（counteractions）を取る必要性を感じない。

本発明の方法は、確立されたコスト効率の良い構成要素を用いて実施することができるので、コスト効率の良い方法で容易に製造することができる。

発明の詳細な説明
本発明は、スペックル現象に基づく。レーザの小さなサイズ及び狭いスペクトル帯域幅は、レーザ照明において一般的であるように、照明された物体を視認するときにスペックルを生じさせ得る。スペックルは、レーザ装置からターゲットへ、そして、目まで又は光子収集表面（即ち、それぞれ、網膜又はカメラ焦点面アレイ）まで戻る経路上で、レーザエネルギーが遭遇する光学表面とレーザエネルギーの干渉によって引き起こされる。光子間の光学干渉は、レーザ照射されたシーン内の明るいスポット及び暗いスポットの出現を、カメラ又は眼によって検知させる。

一般に、本発明の生体認証の発明は、実際の生きているターゲットとなりすまし又は偽のターゲット組織との間のスペックルパターンに基づく識別を提供するデバイス及び方法を提供する。いくつかの実施形態では、デバイス及び方法は、自動化され、高度に安全であり、なりすましに耐える（spoofing-resistant)方法で、実際の組織と偽の組織との間のスペックルパターンに基づく識別を提供する。いくつかの実施形態では、単一の全体的若しくは局所的測定として、又は１つの画像としての複数のサイトにおいても、実際の生きている組織の安全で信頼性の高い生体同定を行うために、本発明は、生物学的組織によってのみ生成が阻害され、組織又は表面の生きていないモデルにおいて容易に生成されるスペックルコントラストを使用する。

発明によれば、光源は、少なくとも１つのレーザを有し、したがって、１つ、２つ、３つ、４つ、又はさらに複数のレーザは、分析されるべき個体の部分を照明するために用いられることができる。好ましい実施形態では、生体同定システムは、レーザビームを生成するための１つのレーザのみから構成される。

本発明の好ましい実施形態では、生体認証システムの少なくとも１つのレーザは、少なくとも１ｍｍ、より好ましくは少なくとも１ｃｍ、最も好ましくは少なくとも１０ｃｍのコヒーレンス長を有するレーザビームを生成することができる。

ここで使用される少なくとも１つのレーザは、可視光スペクトル内、紫外光スペクトル内、赤外光スペクトル内、又は検出可能なスペックルパターンを生成するのに適した任意の他のスペクトル内で動作することができる。

好ましい実施形態では、少なくとも１つのレーザは、赤外光スペクトルで動作する。

あるいは、少なくとも１つのレーザは、特定の周波数及び／又はパターン（すなわち、周波数マーカー）で光をパルスするように構成することができる。画像キャプチャと同時に（coinciding with）レーザを変調することは、レーザ光有りの画像及びレーザ光無しの画像を連続して撮影するときに、赤外線画像から周囲光を差し引くことを可能にする。２つの画像を減算すると、レーザ光照射された物体の画像のみが得られる。

本発明によれば、少なくとも１つのレーザは、垂直共振器表面発光レーザ、又は複数のＶＣＳＥＬエミッタを有するＶＣＳＥＬアレイである。好ましい実施形態では、ＶＣＥＳＬアレイは、２０～２００個のＶＣＳＥＬエミッタを有する。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つのレーザはＶＣＳＥＬである。任意のタイプのレーザを使用することができるが、ＶＣＳＥＬは、比較的小さなサイズであり、パッケージの考慮を容易にすることは、製造にとって比較的安価であり、コストの考慮を緩和する。

好ましい実施形態では、レーザによって生成されるレーザ光は、７５０～１０００ｎｍの波長範囲内にある。この範囲は、共通のＳｉベースのセンサを使用できるという利点を有する。本発明のより好ましい実施形態では、少なくとも１つのレーザは、赤外線ＶＣＳＥＬアレイである。

本発明のさらなる実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイは、良好なスペックルコントラストを提供し、それによりスペックルパターンの高いコントラストを提供するモノリシックチップである。しかしながら、他のＶＣＳＥＬチップアーキテクチャも、それらが測定可能なスペックルコントラストをもたらす限り、使用することができる。

本発明の好ましい実施形態では、本発明の光源は、高周波変調で動作しない。高周波変調は、光のスペクトル広がりを引き起こし、それによってスペックル形成を減少させる。あるいは、高周波変調は、スペックル形成が望ましいか望ましくないかに関わらず、常にオン又はオフに切り替えることができる。

本発明によれば、生体認証デバイスは、少なくとも１つの対応する画像応答を生成するように、照明ビームを個体の部分に向けて方向づけるように調整された照明経路を備える。一開示において、この照明経路は、光源ユニットによって直接確立される

本発明によればデバイスはさらに、レーザによって放出されたレーザ光を通過させ照明経路を生成するように変調する光学モジュールを備える。本発明によれば、照明経路は、照明ビームを広げるための光学素子、好ましくはディフーザ、を備える。これは、レーザ光ビームの角度がより広がり、したがって、後続のカメラ検出のためのより大きな視野が生成されるという利点を有する。

一実施形態では、ディフーザは、表面ディフーザであり、ディフーザ材料自体は透明であるが、ディフーザは、光を回折に導くテクスチャを有する。テクスチャは、規則的（マイクロレンズアレイ等）であってもよく、又は、完全にランダム（サンドブラストガラス表面等）であってもよく、あるいは、それらの組み合わせ（例えば、マイクロレンズの変化するサイズ又は形状を伴うマイクロレンズの規則的グリッド）であってもよい。異なるテクスチャの結果として、（例えば、完全に規則的なマイクロレンズアレイによって生成されるような）規則的な回折パターンから、（サンドブラストガラスによって生成されるような）完全に不規則／ランダムな回折パターンまでの広範囲の回折パターンが生成され得る。本発明では、両方を「照明スペックル」と称する。

さらなる実施形態では、ディフューザは体積ディフューザであり、透明媒体内の散乱体（好ましくは粒子）は入射光を再び方向付ける。

第３実施形態では、ディフューザは、表面ディフューザと体積ディフューザとの組み合わせであってもよい。埋め込まれた散乱粒子及び粗い回折テクスチャを有する透明媒体等である。

本発明によれば、ディフューザ媒体及び／又はディフューザ集合組織であり得るディフューザの拡散要素は、固定回折パターンを生成する限り、固定でなければならない。静止回折パターンは一貫した（consistent）スペックルコントラストをもたらし、したがって、生物学的表面に対する非生物学的表面の照明によるスペックルコントラストの小さい差異であったとしても、ロバストな再現可能な方法で区別することができる。

したがって、デバイスは、デバイスの主要な要素、より詳しくは、光源、ディフューザ、カメラ、及びターゲット物体の、より動的でない、又は静的な配置を可能にする手段を備えることが好ましい。物体の連続的な動き、又は光源の前のディフューザの動きは、必要な平均化アルゴリズムのためにスペックルのコントラスト差の識別を低減するか、又は阻害すらする動的なスペックルをもたらす。

本発明のさらなる実施形態では、生体同定システムは、両方の構成を提供することができ、したがって、ユーザは、スペックル信号が必要でない場合の動的スペックル（従って、それにわたる平均）と、本発明によるスペックルコントラストをもたらす静的システムとの間で選択することができる。

本発明によれば、生体認証システムは、少なくとも１％のスペックルコントラストの差に起因して、生物学的組織と非生物学的物体とを区別することができる。

本発明によれば、本システムの生体同定システムは、実質的に生物学的組織からなる個体の各部分を認証するために使用されることができる。生物学的組織は、皮膚、又は虹彩のような身体の他の部分によって代表されることができる。

したがって、本発明の生体同定システム及び方法によって分析される個体の部分は、例えば、指又は指先、手のひら、網膜又は顔であり得る。

好ましい実施形態では、分析される個体の部分は、個体の頭部又は顔である。

本発明の一実施形態では、生体同定は、スペックルコントラストの分析を支援するように周辺光をブロックするために、分析されている個体と画像検知ユニットとの間の光路に配置されるフィルタをさらに有する。

別の実施形態では、光源は、画像キャプチャと同時に変調され、レーザ光有りの画像及びレーザ光無しの画像を連続して撮影するときに、赤外線画像から周囲光を差し引くことを可能にする。２つの画像を差し引く減算すると、レーザ光照射された物体のみの画像が得られる。

本発明の他の実施形態において、生体同定システムはさらに、分析されるべき部分を光源ユニット及び／又は画像検知ユニットに関する所定の位置に至らせ、スペックルコントラストの分析を支援するように、可視光をフィルタリング除去する位置構造をさらに有する。このことにより、位置決めシステムは、個体の安全な認証を強化する定義された方法で画像の捕捉を可能にする。

本発明の生体同定システム内では、光源ユニットは、個体の部分を１つの角度のみから照明するように配置されることが好ましい。この配置は、スペックルパターンの形成を増強し、それにより、生物学的組織と非生物学的組織との識別を支援する。

生体同定システムの光源ユニットは、狭いスペクトル帯域幅及び／又は直線偏光状態を有する照明ビームを生成することが適切である。狭い帯域幅と直線偏光状態はスペックルパターンの形成を増強し、それによって最適なスペックルコントラストをもたらす。

本発明の一実施形態では、本発明の生体認証装置の画像検知ユニットは、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ、ＩＲカメラ、ＲＧＢカメラ、ＲＧＢ＋ＩＲカメラ、光検出器、ＣＭＯＳ技術、及び他の検出器アレイからなる群から選択される。

ＲＧＢカメラを使用する場合、画像センサは、画素アレイ上のカラーフィルタのバイエル配列（Bayer arrangement）を示すことが好ましい。バイエルフィルタモザイクでは、フィルタパターンは５０％緑、２５％赤、２５％青である。しかしながら、カラーコサイトサンプリング（color co-site sampling）、ＦｏｖｅｏｎＸ３センサ（Foveon X3 sensor）、ダイクロイックミラー、又は透明回折フィルタレイのような代替的技術も使用することができる。

好ましい実施形態では、カメラは、赤外線をさらに検出するＲＧＢ＋ＩＲカメラである。典型的には、上述のバイエルモザイクパターンはここでは変更され、緑色フィルタの半分がＩＲフィルタに変換され、したがって、得られるフィルタパターンが２５％緑色、２５％赤色、２５％青色、及び２５％赤外線である。しかしながら、特定の検出要件にしたがって選択するＲＧＢ＋ＩＲカメラを構築するためのさらなる戦略は、当業者に知られている。

装置及び方法で使用されるカメラは、好ましくは１～３ｍｍ、より好ましくは１．５～２．５ｍｍの小さな開口部を有することが好ましい。より大きな開口部は、よりはっきりしないスペックルパターンをもたらす。

本発明の好ましい実施形態では、光源及びカメラは、デバイス上に１０～５０ｍｍの間隔をあけて配置される。このかなり短い距離により、スマートフォンやラップトップ等の小型デバイスに対する使用が可能になる。

より好ましい実施形態では、光源とカメラとの距離は、４０ｍｍ未満、好ましくは３０ｍｍ未満、より好ましくは２０ｍｍ未満、さらにより好ましくは１５ｍｍ未満である。かかる短縮された距離は、ターゲット、例えば人間の顔が、何らの妨害する影を作ることなく、均一に照らされるという利点を有する。

画像検知ユニットは、コンピュータ読取可能画像及び／又はスペックルコントラストを表すデータを、解析のためのコンピュータ装置と通信することができる。ここで使用される場合、コンピュータ装置は、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の計算プラットフォーム、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、又は任意の他の電子計算装置を含むことができる。様々な実施形態では、計算装置は、生体認証システムと共にローカルに配置されてもよいし、少なくともスペックルコントラストがリモートサーバで分析されるように、リモートに配置されてもよい。いずれにせよ、コンピュータデバイスは、スペックルコントラストに基づいて、ユーザ同定に関連する１つ以上の特徴を同定することができる。

好ましい実施形態では、画像検知ユニットは、スペックルコントラストに関して画像を分析するのではなく、個体を同定するために個体特性に関しても分析する。これは、顔の特徴、指紋又は静脈の画像を同定し、それぞれの事前に保存されたデータと比較することで実現できる。

第２態様では、本発明は、本発明の生体同定システムを有するモバイル機器を提供する。

本発明の好ましい実施形態において、モバイルデバイスは、好ましくは、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートブック、ラップトップ、ウェブカメラ、独立型ウェブカム、監視カメラ、ＣＣＴＶカメラ、携帯情報端末又はデジタルカメラである。

より好適な実施態様において、モバイルデバイスは、携帯電話又はラップトップである。

第３態様では、本発明は、本発明の生体同定システムを有する、固定的（immobile）又は恒久的に設置されたデバイスを提供する。

本発明の好ましい実施形態では、恒久的に設置されたデバイスのうちの固定的なもの（said immovable of permanently installed
mobile device）は、好ましくは、デスクトップＰＣ、ウェブカメラ、監視カメラ、又はＣＣＴＶカメラである。

第４態様では、本発明は、以下のステップを含む非生物学的な物体から生物学的組織を区別する方法を提供する：
－ 少なくとも１つのレーザによって生成されるレーザビームでターゲット領域を照射するステップと
－ ターゲット領域から送られるスペックルコントラストを検出するステップと、
－ スペックルコントラストに基づいて、生物学的組織又は非生物学的物体の存在をそれぞれ特定するステップ。

本発明によれば、本発明の方法におけるレーザビームは、少なくとも１つのレーザによって生成され、そのため、１つ、２つ、３つ、４つ、又はさらに多くのレーザがターゲット領域を照射するために使用されることができる。
好ましい実施形態では、方法は、レーザビームを生成するために１つのレーザのみを使用する。

注目すべきことに、ターゲット領域から送られるスペックルコントラストは、撮像スペックル、照明スペックル、又は両者の組み合わせであり得る。

本方法の好ましい実施形態では、ターゲット領域は、好ましくは表面ディフューザ又は体積ディフューザを使用することによって、回折レーザビームで照射される。
上記のように、この方法は、回折レーザビームと共に使用することもできる。
本発明の生体同定システムに関する上述のディフューザに関する実施形態は、生物学的組織を非生物学的物体から区別する特許請求の範囲に記載された方法にも適用される。

第４態様において、本発明は、スペックルコントラスト分析によって個体を認証するためのコンピュータシステムを提供する。

定義
本発明によれば、「生体、生体測定又はバイオメトリクス（biometrics）」の用語は、人物の（person’s）身体的特徴に基づいて同定又は認識する（identification or recognition）機能を提供する目的での測定として定義される。物理的特徴には、顔面特徴、網膜血管パターン、指紋が含まれるが、これらに限定されない。これらの特徴は、生きていることを示すサインであり、一般に無生物又はなりすまし組織には存在しない。生体測定は、例えば、建物の入場制限、文書閲覧制限、ミサイル発射制限、人員活動追跡、及び、空港での可能なテロリストのスクリーニングのようなセキュリティ目的のために使用される。

本明細書で使用される「なりすまし（spoofing）」という用語は、生体認証システムを混乱させ、偽のおとり（the sham decoy）が現実の組織であると信じさせ、かくして、生体同定システムのセキュリティを回避し、生体認証が提供することを意図された固有の認識及び／又はスクリーニング機能を損なわせる、不正な（偽の）又は偽りのおとり（false (sham) or deceptive decoy）を作成する行為を記載する。「偽の組織（sham tissue）」、「非生物学的物体（non-biological object）」及び「偽物又は偽造の（counterfeit）」という用語は、なりすまし組織と等価であり、なりすましの文脈で使用することができる。

本発明によれば、用語「スペックル」は、「撮像スペックル」及び「照明スペックル」を包含する。撮像スペックルは、コヒーレントレーザ光による粗面の照明の結果として観察される古典的スペックルである。照射スペックルは、非生物学的物体が回折光ビームで照射される場合に観察されるスペックル状パターンを示す。根底にあるメカニズムを特定することなく（Without determination of the underlying
mechanism）、回折パターンを伴う回折光がターゲットによって反射され、カメラセンサーの照明が不均一になり、したがってスペックル状パターンが生じると仮定される。照明スペックルによる検出スペックルコントラストは、照明される物体の性質に依存する。

注目すべきことに、「撮像スペックル」及び「照明スペックル」の両方の形態は、同時に生じ得るが、本発明によれば、その識別は必要ではない。全体的スペックルコントラストが低減すれば生体分析のために十分だからである。仮説として、照明スペックルは、それらの体積散乱体としての作用により、生物学的表面によって低減されると信じられている。光は、組織内を移動し、それが入射した場所とは異なる位置で組織を出る。照明スペックルが肌上で小さな特徴サイズを有する場合、例えばピークツーピーク１ｍｍの場合、肌は体積散乱体のように動作するため、入射する光を「ぼかす」。その結果、皮膚から出射する光の空間的範囲は、入射光からよりもはるかに均一である。

本発明で使用する「ディフューザ」という用語は、好ましくはレーザである光ビームによって生成される光を回折する回折素子を意味する。これは、特定の回折テクスチャを有する透明な物体を表す表面ディフューザを包含する。このテクスチャは、規則的であるか、ランダムであるか、又はそれらの組み合わせであり得る。また、「ディフューザ」という用語は、いわゆる体積ディフューザを包含し、そこでは、透明媒体中の散乱体（好ましくは、粒子）が入射光を方向付ける。加えて、ディフューザは、表面と体積を組み合わせたディフューザであってもよい。本発明によれば、ディフューザ媒体又はディフューザテクスチャであり得る拡散要素は、それが静止回折パターンを生成する限り、静止していなければならない。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載する実施形態から明らかになり、説明される。本発明は、例示的に、添付の図面を参照して実施形態に基づいて説明される。

本発明による生体認証システムの実施形態の主な構成要素の原理を示す断面図である。 本発明による生体認証方法により生成された生きた人物（左）とダミー（右）の画像を示す図である。 本発明による生体認証システムの２つの異なる実施形態の原理示す図である。

複数の図面において、全体を通して、同様の符号は、同様の対象物を指す。図面中の対象物は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。

以下、本発明の様々な実施形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明に含まれない生体認証システム１０の主な構成要素の概略図である。ここで、ハウジング１１は、電気接続１５を介して異なる負荷に接続された電源ユニット１２等のシステムの主要構成要素を囲む。
光源ユニット３０内に含まれるレーザ３１は、少なくとも１つの対応する画像応答２２を生成するように、個体２１の部分２０に向かって投射されるレーザビーム３２を生成する。画像応答２２は、画像検知ユニットによって生成された画像内のスペックルパターンを捕捉する画像検知ユニット５０によって検出され、それによって、コンピュータ読取可能画像及び／又はスペックルコントラストを表すデータ（両方とも図示せず）を形成し、これらは、コンピュータ読取可能画像データ及び／又はスペックルコントラストデータの、その後の分析のためにデータ線５５を介してコンピュータデバイス７０に伝送される。この構成は、典型的な生体認証システムに対応する。

本明細書には示されていない他の態様では、生体認証システム１０は、少なくとも１つの対応する画像応答２２を生成するように、照明ビームを個体２１の部分２０に向かって導くように配置された照明経路４０をさらに有する。

図２は、本発明による生体認証方法により生成された生きた人物（左）とダミー（右）の画像を示す図である。高度なデータ解析がなくても、レーザ光が左側の実際の人物の滑らかな映像を生成するのに対し、右側のダミーはレーザ干渉による典型的なスペックルパターンを示すことが明らかである。

図３は、本発明による生体認証システムの２つの実施形態の選択された構成要素の原理図を示す。図３Ａによれば、認証システムは、ターゲット、より詳しくは個体２１、を照明するためのレーザビーム３２を生成するための光源としてのレーザ３１を有する。照明経路４０は、レーザ３１から個体２１までの光経路によって表される。図３Ｂは、レーザ３１によって生成されるコヒーレントレーザビームは、照明経路に挿入されたディフーザ６０によって広げられ、広げられた回折レーザビーム３３が生成され、その結果、光ビームは広げられて、ピークと谷を有する回折パターンを有する、というシステムを示す。照明経路４０は、レーザ３１からディフラクタ６０を経由して個体２１までの光経路によって表される。光ビームの光は、個体２１によって反射され、画像分析のためのカメラ（ここでは図示せず）に到達する。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び記載されてきたが、かかる図示及び記載は、解説的又は例示的なものであり、限定的ではないとみなされるべきである。本開示を読むことにより、他の変更が当業者に明らかになるであろう。かかる変更は、当技術分野で既に知られており、本明細書中に既に記載されている特徴に代えて又は加えて使用され得る他の特徴を含み得る。

開示された実施形態の変形は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、当業者によって理解及び実施され得る。請求項において、「含む又は有する（”comprising”）」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つ（”a” or ”an”）」は複数の要素又はステップを除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。

特許請求の範囲中の参照符号は、その範囲を限定するものと解釈してはならない。

１０ 生体認証装置（biometric authentication device）
１１ ハウジング（housing）
１２ 電源ユニット（power source unit）
１５ 電子接続（electronic connections）
１０ （個体の）部分（portion (of the individual)）
２１ 個人（individual）
２２ 画像応答（image response）
３０ 光源ユニット（light source unit）
３１ レーザ（laser）
３２ レーザビーム（laser beam）
３３ 回折レーザビーム（diffracted laser beam）
４０ 照明経路（illumination path）
５０ 画像検知ユニット（image sensing unit）
５５ データ線（data line）
６０ ディフーザ（diffusor）
７０ コンピューティングデバイス（computing device）

Claims (15)

1. 個体の部分で生体を認証するための生体同定システムであって、
   － 照明ビームを生じさせるための少なくとも１つのレーザを有する少なくとも１つの光源ユニットと、
   － 前記照明ビームを広げることによって、前記個体の前記部分に向けて方向づけるように調整された照明経路を形成する光学素子と、
   － 前記個体の前記部分への前記照明ビームの照射に対応する画像応答を受信するように調整された画像検知ユニットであって、前記画像検知ユニットは、生成された画像中のスペックルパターンを捕捉でき、それにより、コンピュータ読取可能画像及び／又はスペックルコントラストを表すデータを形成することができる、画像検知ユニットと、
   － 前記画像検知ユニットによって生成される前記コンピュータ読取可能画像のデータ及び／又は前記スペックルコントラストのデータを分析し、生物組織としての前記個体の前記部分を検査する、任意のコンピュータデバイスと、
   を有し、
   前記少なくとも１つのレーザは垂直表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）又はＶＣＳＣＬアレイである、
   生体同定システム。
2. 前記照明ビームを広げるための前記光学素子は、
   （ａ） 規則性テクスチャ、ランダムテクスチャ又はそれらの組み合わせを有する表面ディフューザ、及び／又は、
   （ｂ） 体積ディフューザ、
   であり、
   前記ディフューザの媒体は静止しており、静止回折パターンを作成する、
   請求項１記載の生体同定システム。
3. 前記少なくとも１つのレーザは、少なくとも１ｍｍ、好ましくは少なくとも１ｃｍ、より好ましくは１０ｃｍのコヒーレンス長を有するレーザビームを生成することができる、
   請求項１又は２記載の生体同定システム。
4. 前記少なくとも１つのレーザは、可視光スペクトル内で、紫外光スペクトル内で、又は、赤外光スペクトル内で、さらに、好ましくは赤外光スペクトル内で動作される、
   請求項１乃至３いずれか１項記載の生体同定システム。
5. 前記少なくとも１つのレーザは、２０個から２００個のＶＣＳＥＬ素子を有するＶＣＳＥＬアレイである、
   請求項１乃至４いずれか１項記載の生体同定システム。
6. 前記個体の部分は、指若しくは指先、手のひら、虹彩、網膜、又は顔である、
   請求項１乃至５いずれか１項記載の生体同定システム。
7. 分析されている前記個体と前記画像検知ユニットとの間の前記照明経路に配置され、前記スペックルコントラストの分析を支援するように周辺光をフィルタリング除去するフィルタをさらに有する、
   請求項１乃至６いずれか１項記載の生体同定システム。
8. 分析されるべき前記部分を前記光源ユニット及び／又は前記画像検知ユニットに関する所定の位置に至らせ、前記スペックルコントラストの分析を支援するように、可視光をフィルタリング除去する位置構造をさらに有する、
   請求項１乃至７いずれか１項記載の生体同定システム。
9. 前記光源ユニットは、前記個体の前記部分を一つの角度のみから照明するように調整されている、
   請求項１乃至８いずれか１項記載の生体同定システム。
10. 前記光源ユニットは、直線偏光状態を有する照明ビームを生成する、
    請求項１乃至９いずれか１項記載の生体同定システム。
11. 前記画像検知ユニットは、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ、ＩＲカメラ、ＲＧＢカメラ、ＲＧＢ＋ＩＲカメラ、光検出器、ＣＭＯＳ技術及び他の検出器アレイからなる群から選択される、
    請求項１乃至１０いずれか１項記載の生体同定システム。
12. モバイルデバイスであって、
    請求項１乃至１１いずれか１項記載の生体同定システムを備え、
    好ましくは、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートブック、ラップトップ、ウェブカメラ、独立型ウェブカム、監視カメラ、ＣＣＴＶカメラ、携帯情報端末又はデジタルカメラである、
    モバイルデバイス。
13. 固定的又は恒久的に設置されたデバイスであって、
    請求項１乃至１１いずれか１項記載の生体同定システムを備え、
    好ましくは、デスクトップＰＣ、ウェブカメラ、独立型ウェブカム、監視カメラ又はＣＣＴＶカメラ又はデジタルカメラである、
    デバイス。
14. 非生物学的物体から生物学的組織を区別する方法であって、
    － ＶＣＳＥＬ又はＶＣＳＥＬアレイである少なくとも１つのレーザによって生成されるレーザビームでターゲット領域を照射するステップと、
    － 前記ターゲット領域から送られるスペックルコントラストを検出するステップと、
    － 前記スペックルコントラストに基づいて、前記生物学的組織又は前記非生物学的物体の存在をそれぞれ特定するステップと、
    を含み、
    前記ターゲット領域は回折レーザビームで照明される、
    方法。
15. 前記回折レーザビームは表面ディフ―ザ又は体積ディフ―ザを用いることによって回折されたものである、
    請求項１４記載の方法。

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