KR102500728B1 - 광음향 이미징을 갖는 생체인식 시스템 - Google Patents

광음향 이미징을 갖는 생체인식 시스템 Download PDF

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Abstract

생체인식 시스템은 초음파 센서 어레이, 광원 시스템 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들은 초음파 송신기를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어할 수 있고, 광원 시스템에 의해 방출된 광으로 조명되는 것에 대한 응답으로 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출된 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행할 수 있다.

Description

광음향 이미징을 갖는 생체인식 시스템
[0001] 본 출원은, 2016년 5월 6일에 출원되고 발명의 명칭이 "BIOMETRIC SYSTEM WITH PHOTOACOUSTIC IMAGING"인 미국 출원 제15/149,046호를 우선권으로 주장하며, 상기 출원은 이로써 인용에 의해 통합되어 있다.
[0002] 본 개시는 일반적으로, 모바일 디바이스들에 적용가능한 생체인식 디바이스들 및 방법들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 생체인식 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] 모바일 디바이스들이 보다 다기능이 되어감에 따라, 사용자 인증은 점점 더 중요해지고 있다. 증가하는 개인 정보량들이 모바일 디바이스 상에 저장되고 그리고/또는 모바일 디바이스에 의해 액세스가능할 수 있다. 또한, 모바일 디바이스들은 점점 더 구매를 위해 사용되고 다른 상거래들을 수행하기 위해 사용되고 있다. 스마트폰들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 일부 모바일 디바이스들은 현재 사용자 인증을 위한 지문 센서들을 포함한다. 그러나, 일부 지문 센서들은 쉽게 스푸핑된다(spoofed). 개선된 인증 방법들이 바람직할 것이다.
[0004] 본 개시의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들 각각은 몇몇 혁신적인 양상들을 가지며, 그 양상들 중 어떠한 단일 양상도 본 명세서에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
[0005] 본 개시에 설명된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 장치에서 구현될 수 있다. 장치는 기판, 기판 상의 또는 그에 근접한 초음파 센서 어레이, 광원 시스템 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 장치는 생체인식 시스템일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 모바일 디바이스는 장치일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스는 본 명세서에 개시된 생체인식 시스템을 포함할 수 있다.
[0006] 제어 시스템은 하나 이상의 범용 단일 또는 다중 칩 프로세서들, DSP들(digital signal processors), ASIC들(application specific integrated circuits), FPGA들(field programmable gate arrays) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스들, 이산적 게이트들 또는 트랜지스터 로직, 이산적 하드웨어 컴포넌트들 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어할 수 있고, 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출된 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 방출들은 광원 시스템에 의해 방출된 광으로 조명되고 있는 타겟 오브젝트에 기인할 수 있다. 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행할 수 있다.
[0007] 장치는 특정 구현에 따라 초음파 송신기를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 장치가 초음파 송신기를 포함하면, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이를 통해 지문 이미지 데이터를 획득하도록 초음파 송신기를 제어할 수 있다. 인증 프로세스는 지문 이미지 데이터를 평가하는 것을 수반할 수 있다.
[0008] 일부 예들에서, 광원 시스템은 하나 이상의 레이저 다이오드들 또는 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템은 약 100 나노초 미만의 펄스폭을 갖는 광 펄스를 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출할 수 있다. 일부 경우들에서, 복수의 광 펄스들의 펄스 주파수는 초음파 센서 어레이 및/또는 기판의 음향 공진 주파수에 대응할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템에 의해 방출되는 광은 기판을 통해 투과될 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터 하나 이상의 대응하는 거리들로부터의 음향파 방출들을 수신하기 위해 하나 이상의 포착 시간 지연들을 선택할 수 있다.
[0009] 일부 구현들에서, 제어 시스템은 광원 시스템에 의해 방출된 광의 파장을 선택할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 제어 시스템은 타겟 오브젝트의 부분들을 조명하기 위한 파장 및 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택할 수 있다.
[0010] 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 사용자 인증의 목적으로, 속성 정보를 인가된 사용자로부터 이전에 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 저장된 속성 정보와 비교할 수 있다. 속성 정보는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 기초하여 수신된 이미지 데이터로부터 획득될 수 있다. 일부 예들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하(sub-epidermal) 특징부들, 근육 조직 특징부들 또는 뼈 조직 특징부들 중 적어도 하나에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하 특징부들에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 피하 특징부들은 진피의 특징부들, 피하조직의 특징부들, 혈관 특징부들, 림프관 특징부들, 땀샘 특징부들, 모낭 특징부들, 모유두 특징부들 및/또는 지방 소엽 특징부들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 지문 세목에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0011] 일부 예들에서, 제어 시스템은 사용자 인증의 목적으로, 초음파 송신기로부터 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 제어 시스템은 광원 시스템으로부터 방출된 광에 의한 타겟 오브젝트의 조명을 통한 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
[0012] 일부 구현들에 따르면, 타겟 오브젝트는 초음파 센서 어레이의 표면 상에 위치될 수 있거나, 초음파 센서 어레이에 음향적으로 커플링된 플레이튼(platen)의 표면 상에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 타겟 오브젝트는 손가락 또는 손가락형 오브젝트일 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 수신된 신호들에 기초하여 타겟 오브젝트의 라이브니스(liveness) 결정을 행하도록 구성될 수 있다.
[0013] 본 개시에서 설명되는 요지의 다른 혁신적인 양상들은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반할 수 있는 생체인식 인증 방법에서 구현될 수 있다. 방법은 광원 시스템에 의해 방출된 광으로 조명되는 것에 대한 응답으로 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출된 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 방법은 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하는 단계를 수반할 수 있다.
[0014] 일부 예들에서, 방법은 초음파 송신기로부터 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화를 통한 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 사용자 인증 프로세스는 초음파 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
[0015] 일부 경우들에서, 방법은 타겟 오브젝트의 부분들로부터 음향파 방출들을 선택적으로 생성하기 위해 광원 시스템에 의해 방출되는 광의 파장 및 광 강도를 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 방법은 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 수반할 수 있다.
[0016] 일부 예들에서, 광원 시스템을 제어하는 단계는 모바일 디바이스의 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 광원 시스템을 제어하는 단계는 모바일 디바이스의 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 단계를 수반한다.
[0017] 본 명세서에 설명된 방법들 중 일부 또는 전부는 비-일시적 매체들 상에 저장된 명령들(예를 들어, 소프트웨어)에 따라 하나 이상의 디바이스들에 의해 수행될 수 있다. 이러한 비일시적 매체들은 RAM(random access memory) 디바이스들, ROM(read-only memory) 디바이스들 등을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌, 본 명세서에 설명된 것들과 같은 메모리 디바이스들을 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시에 설명된 요지의 일부 혁신적인 양상들은 소프트웨어를 저장한 비일시적 매체에서 구현될 수 있다.
[0018] 예를 들어, 소프트웨어는 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 소프트웨어는 광원 시스템에 의해 방출된 광으로 조명되는 것에 대한 응답으로 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출된 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 소프트웨어는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
[0019] 일부 예들에 따르면, 소프트웨어는 초음파 송신기로부터 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화를 통한 초음파 이미지 데이터를 획득하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 사용자 인증 프로세스는 초음파 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 일부 경우들에서, 소프트웨어는 타겟 오브젝트의 부분들로부터 음향파 방출들을 선택적으로 생성하기 위해 광원 시스템에 의해 방출되는 광의 파장 및 광 강도를 선택하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 소프트웨어는 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템을 제어하는 단계는 모바일 디바이스의 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 단계를 수반할 수 있다.
[0020] 본 개시에 설명된 요지의 다른 혁신적인 양상들은 또한 장치에서 구현될 수 있다. 장치는 초음파 센서 어레이, 광원 시스템 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 장치는 생체인식 시스템일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 모바일 디바이스는 장치일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스는 본 명세서에 개시된 생체인식 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서 어레이 및 광원 시스템의 일부는 초음파 버튼, 디스플레이 모듈 및/또는 모바일 디바이스 인클로저에서 구성될 수 있다.
[0021] 제어 시스템은 하나 이상의 범용 단일 또는 다중 칩 프로세서들, DSP들(digital signal processors), ASIC들(application specific integrated circuits), FPGA들(field programmable gate arrays) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스들, 이산적 게이트들 또는 트랜지스터 로직, 이산적 하드웨어 컴포넌트들 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 타겟 오브젝트 내에서 음향파 방출들을 유도하는 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하도록 동작가능하게 구성될 수 있다. 제어 시스템은 타겟 오브젝트 내에서 주로 제1 깊이로부터의 음향파 방출들의 수신을 위해 제1 포착 시간 지연을 선택하도록 동작가능하게 구성될 수 있다. 제어 시스템은 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신된 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착하도록 동작가능하게 구성될 수 있다. 제1 포착 시간 윈도우는 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 초음파 이미지 데이터는 초음파 센서 어레이 내에서 복수의 센서 픽셀들 각각에 배치된 피크 검출기 회로로부터 제1 포착 시간 윈도우 동안 포착될 수 있다.
[0022] 일부 예들에서, 장치는 디스플레이를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하도록 구성될 수 있다.
[0023] 일부 예들에 따르면, 포착 시간 지연은 광원 시스템이 광을 방출하는 시간으로부터 측정될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 포착 시간 윈도우는 약 10 나노초 내지 약 200 나노초의 범위일 수 있다. 일부 경우들에서, 제어 시스템은 제2 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택하고, 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제2 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 제2 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착하도록 동작가능하게 구성될 수 있다. 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 각각은 타겟 오브젝트 내부에서 제2 내지 제N 깊이에 대응할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 장치는 디스플레이를 포함할 수 있고, 제어 시스템은 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터의 적어도 서브세트에 대응하는 3차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하도록 구성될 수 있다.
[0024] 일부 예들에서, 광원 시스템은 하나 이상의 레이저 다이오드들, 반도체 레이저들 및/또는 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템은 약 100 나노초 미만의 펄스폭을 갖는 광 펄스를 방출할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 약 10 나노초 내지 약 500 나노초의 범위인 지속기간을 갖는 적어도 하나의 광 펄스를 방출하도록 광원 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출할 수 있다.
[0025] 일부 구현들에서, 장치는 기판을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 초음파 센서 어레이는 기판에 또는 기판 상에 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템은 기판에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템에 의해 방출되는 광은 기판을 통해 투과될 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템에 의해 방출되는 광은 초음파 센서 어레이를 통해 투과될 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템에 의해 방출되는 광은 복수의 광 펄스들을 포함할 수 있고, 복수의 광 펄스들의 펄스 주파수는 초음파 센서 어레이 및/또는 기판의 음향 공진 주파수에 대응할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터 하나 이상의 대응하는 거리들로부터의 음향파 방출들을 수신하기 위해 하나 이상의 포착 시간 지연들을 선택할 수 있다.
[0026] 일부 구현들에서, 제어 시스템은 광원 시스템에 의해 방출된 광의 파장을 선택할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 제어 시스템은 타겟 오브젝트의 부분들을 조명하기 위한 파장 및 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 타겟 오브젝트에서 주로 특정 타입의 물질로부터의 음향파 방출들을 트리거링하도록 광의 하나 이상의 파장들을 선택하도록 구성될 수 있다.
[0027] 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 사용자 인증의 목적으로, 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 기초하여 수신된 이미지 데이터로부터 획득되는 속성 정보를, 인가된 사용자로부터 이전에 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 저장된 속성 정보와 비교할 수 있다. 일부 예들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하 특징부들, 근육 조직 특징부들 또는 뼈 조직 특징부들 중 적어도 하나에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하 특징부들에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 피하 특징부들은 피하조직의 특징부들, 혈관 특징부들, 림프관 특징부들, 땀샘 특징부들, 모낭 특징부들, 모유두 특징부들 및/또는 지방 소엽 특징부들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 지문 세목에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0028] 일부 예들에서, 제어 시스템은 사용자 인증의 목적으로, 초음파 송신기로부터 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 제어 시스템은 광원 시스템으로부터 방출된 광에 의한 타겟 오브젝트의 조명을 통한 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
[0029] 일부 구현들에 따르면, 타겟 오브젝트는 초음파 센서 어레이의 표면 상에 위치될 수 있거나, 초음파 센서 어레이에 음향적으로 커플링된 플레이튼의 표면 상에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 타겟 오브젝트는 손가락 또는 손가락형 오브젝트일 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 수신된 신호들에 기초하여 타겟 오브젝트의 라이브니스 결정을 행하도록 구성될 수 있다.
[0030] 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템을 제어하는 단계는 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 광원 시스템은 디스플레이 및 타겟 오브젝트를 조명하도록 구성되는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템을 제어하는 단계는 모바일 디바이스의 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 광원 시스템을 제어하는 단계는 모바일 디바이스의 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 단계를 수반한다.
[0031] 일부 예들에서, 제어 시스템은 혈중 산소 레벨을 추정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 혈당치를 추정하도록 구성될 수 있다.
[0032] 일부 예들에서, 제어 시스템은 타겟 오브젝트 내부에서 주로 제1 깊이로부터 제2 초음파 이미지 데이터를 포착하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 제2 초음파 이미지 데이터는 프레임 레이트에 대응하는 시간 기간 이후 포착될 수 있다.
[0033] 일부 구현들에서, 제어 시스템은 이미지 스티칭(stitching)을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템은 타겟 오브젝트 내부에서 주로 제1 깊이에서 제2 초음파 이미지 데이터를 포착하도록 구성될 수 있다. 제2 초음파 이미지 데이터는, 타겟 오브젝트가 장치 상에 리포지셔닝된 이후 또는 장치가 타겟 오브젝트에 대해 리포지셔닝된 이후 포착될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 합성 초음파 이미지를 형성하기 위해 제1 및 제2 초음파 이미지 데이터를 함께 스티칭하도록 구성될 수 있다.
[0034] 장치는 특정 구현에 따라 초음파 송신기를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 장치가 초음파 송신기를 포함하면, 제어 시스템은 초음파 송신기로부터의 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화로부터 제2 초음파 이미지 데이터를 포착하도록 구성될 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 제2 초음파 이미지 데이터는 타겟 오브젝트 내부에서 주로 제1 깊이로부터 포착될 수 있고, 제1 초음파 이미지 데이터 및 제2 초음파 이미지 데이터는 초음파 센서 어레이 내에서 복수의 센서 픽셀들로부터 포착될 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이를 통해 지문 이미지 데이터를 획득하도록 초음파 송신기를 제어할 수 있다. 인증 프로세스는 지문 이미지 데이터를 평가하는 단계 및/또는 지문 세목과 같은 지문 이미지 데이터에 기초하는 날짜를 평가하는 단계를 수반할 수 있다.
[0035] 본 개시에서 설명되는 요지의 또 다른 혁신적인 양상들은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반하는 초음파 이미지 데이터를 포착하는 방법에서 구현될 수 있다. 광은 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도할 수 있다. 방법은 타겟 오브젝트 내에서 주로 제1 깊이로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 제1 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 방법은 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신된 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반할 수 있다. 제1 포착 시간 윈도우는 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시될 수 있다. 일부 예들에서, 방법은 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 수반할 수 있다.
[0036] 일부 예들에서, 포착 시간 지연은 광원 시스템이 광을 방출하는 시간으로부터 측정될 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 포착 시간 윈도우는 약 10 나노초 내지 약 200 나노초의 범위일 수 있다.
[0037] 일부 예들에서, 방법은 제2 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택하는 단계, 및 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제2 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 제2 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 각각은 타겟 오브젝트 내부에서 제2 내지 제N 깊이에 대응할 수 있다.
[0038] 본 개시에 설명된 요지의 또 다른 혁신적인 양상들은 소프트웨어를 저장한 비일시적 매체에서 구현될 수 있다. 일부 예들에서, 소프트웨어는 광을 방출하게 광원 시스템을 제어하도록 하나 이상의 디바이스들을 제어하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 광은 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도할 수 있다. 소프트웨어는 타겟 오브젝트 내에서 주로 제1 깊이로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 제1 포착 시간 지연을 선택하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 소프트웨어는 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신된 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 소프트웨어는 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
[0039] 제1 포착 시간 윈도우는 예를 들어, 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시될 수 있다. 일부 예들에서, 포착 시간 지연은 광원 시스템이 광을 방출하는 시간으로부터 측정된다. 일부 구현들에 따르면, 제1 포착 시간 윈도우는 약 10 나노초 내지 약 200 나노초의 범위일 수 있다. 일부 예들에서, 소프트웨어는 제2 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택하고, 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제2 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 제2 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 각각은 타겟 오브젝트 내부에서 제2 내지 제N 깊이에 대응할 수 있다.
[0040] 본 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부한 도면들 및 아래의 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양상들 및 이점들은 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 하기 도면들의 상대적 치수들은 실척대로 도시되지 않을 수 있음을 주목한다. 다양한 도면들에서 동일한 참조부호들 및 지정들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0041] 도 1은 입사광에 의해 차동적으로 가열되고 후속적으로 음향파들을 방출하는 혈액의 성분들의 예를 도시한다.
[0042] 도 2는 일부 개시된 구현들에 따른 장치의 예시적인 컴포넌트들을 도시하는 블록도이다.
[0043] 도 3은 생체인식 시스템 동작들의 예들을 제공하는 흐름도이다.
[0044] 도 4는 도 3의 방법을 수행할 수 있는 장치의 단면도의 예를 도시한다.
[0045] 도 5는 본 명세서에 개시된 바와 같은 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스의 예를 도시한다.
[0046] 도 6은 생체인식 시스템 동작들의 추가적인 예들을 제공하는 흐름도이다.
[0047] 도 7은 상이한 깊이들로부터 방출된 음향파들을 수신하도록 선택되는 다수의 포착 시간 지연들의 예들을 도시한다.
[0048] 도 8은 생체인식 시스템 동작들의 추가적인 예들을 제공하는 흐름도이다.
[0049] 도 9는 복수의 광 펄스들에 대한 응답으로 상이한 깊이들로부터 방출된 초음파들을 수신하도록 선택되는 다수의 포착 시간 지연들의 예들을 도시한다.
[0050] 도 10a 내지 도 10c는 본 명세서에 개시된 것들과 같은 생체인식 시스템의 플레이튼 상에 위치된 타겟 오브젝트의 단면도들의 예들이다.
[0051] 도 10d 내지 도 10f는 도 10a 내지 도 10c에 도시된 프로세스들에 의해 포착된 초음파 이미지 데이터에 대응하는 일련의 단순화된 2차원 이미지들 및 3차원 재구성을 도시한다.
[0052] 도 11은 본 명세서에 개시된 방법들을 수행할 수 있는 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스의 예를 도시한다.
[0053] 도 12는 도 11에 도시된 것과 같은 모바일 디바이스를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터를 스티칭하는 방법의 예를 제공하는 흐름도이다.
[0054] 도 13은 일부 개시된 생체인식 시스템들과 함께 수행될 수 있는 산화된 헤모글로빈 검출 방법의 블록들을 도시하는 흐름도이다.
[0055] 도 14는 초음파 센서 시스템에 대한 센서 픽셀들의 4 x 4 픽셀 어레이의 양상들을 대표적으로 도시한다.
[0056] 도 15a는 초음파 센서 시스템의 분해도의 예를 도시한다.
[0057] 도 15b는 초음파 센서 시스템의 대안적인 예의 분해도를 도시한다.
[0058] 다음의 설명은 본 개시의 혁신적인 양상들을 설명하려는 목적들을 위한 특정 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 본 명세서의 교시들이 다수의 상이한 방식들로 적용될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. 설명된 구현들은 본 명세서에 개시된 바와 같은 생체인식 시스템을 포함하는 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 또한, 설명된 구현들이 모바일 전화기들, 멀티미디어 인터넷 가능한 셀룰러 전화기들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, 스마트 카드들, 웨어러블 디바이스들, 예를 들어, 팔찌, 완장, 손목 밴드, 반지, 머리띠, 패치 등, Bluetooth® 디바이스들, PDA들(personal data assistants), 무선 전자 메일 수신기들, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, GPS(global positioning system) 수신기들/내비게이터들, 카메라들, 디지털 미디어 플레이어들(예를 들어, MP3 플레이어들), 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(예를 들어, e-리더들), 모바일 건강관리 디바이스들, 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(오도미터(odometer) 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 조정실 제어부들 및/또는 디스플레이들, 카메라 뷰 디스플레이들(예를 들어, 차량 내의 후면 카메라의 디스플레이), 전자 사진들, 전자 빌보드들 또는 표지판들, 프로젝터들, 건축 구조물들, 마이크로웨이브들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 레코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세탁기들, 건조기들, 세탁기/건조기들, 주차요금 징수기들, (예를 들어, MEMS(microelectromechanical systems) 애플리케이션들을 포함하는 EMS(electromechanical systems) 애플리케이션들 뿐만 아니라 넌-EMS 애플리케이션들 내의) 패키징, 심미학적 구조물들(예를 들어, 보석 또는 의류의 일부 상의 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은 그러나 이에 제한되는 것은 아닌 다양한 전자 디바이스들에 포함되거나 그와 연관될 수 있음이 고려된다. 본 명세서의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 모션-감지 디바이스들, 자력계들, 소비자 전자기기에 대한 관성 컴포넌트들, 소비자 전자기기 제품들의 부품들, 스티어링 휠들 또는 다른 자동차 부품들, 버랙터, 액정 디바이스들, 전기영동 디바이스들, 구동 방식들, 제조 프로세스들 및 전자 테스트 장비와 같은 그러나 이에 제한되는 것은 아닌 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 따라서, 교시들은, 도면들에만 도시된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 그 대신, 당업자에게 용이하게 명백할 바와 같이 넓은 적용가능성을 갖는다.
[0059] 본 명세서에 개시되는 다양한 구현들은 광학 여기 및 결과적 음향파 생성의 초음파 이미징이 가능한 생체인식 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 이미징은 본원에서 "광음향 이미징"으로 지칭될 수 있다. 일부 이러한 구현들은 뼈들, 근육 조직, 혈액, 혈관들 및/또는 다른 피하 특징부들로부터 이미지들을 획득할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "피하 특징부들"이라는 용어는 진피, 피하조직 등을 포함하는 표피의 아래에 있는 조직 층들 중 임의의 것 및 이러한 조직 층들 내에 존재할 수 있는 임의의 혈관들, 림프관들, 땀샘들, 모낭들, 모유두, 지방 소엽 등을 지칭할 수 있다. 일부 구현들은 광음향 이미징을 통해 획득된 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는 생체인식 인증이 가능할 수 있다. 일부 예들에서, 인증 프로세스는 광음향 이미징을 통해 획득된 이미지 데이터에 기초할 수 있고, 초음파들을 송신하고 대응하는 반사된 초음파들을 검출함으로써 획득되는 이미지 데이터에 또한 기초할 수 있다.
[0060] 일부 구현들에서, 광원 시스템에 의해 방출된 입사광 파장 또는 파장들은, 주로 혈액, 혈액 세포들, 혈관들, 혈관계, 림프관계, 다른 연조직 또는 뼈들과 같은 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 트리거링하도록 선택될 수 있다. 음향파 방출들은 일부 예들에서 초음파들을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템은 혈중 산소 레벨을 추정하거나, 혈당치를 추정하거나, 혈중 산소 레벨 및 혈당치 둘 모두를 추정할 수 있다.
[0061] 대안적으로 또는 추가적으로, 방사 시간과 결과적 초음파들이 샘플링되는 시간 사이의 시간 인터벌(이는 본 명세서에서 포착 시간 지연 또는 RGD(range-gate delay)로 지칭될 수 있음)은 주로 특정 깊이로부터 및/또는 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 수신하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 주로 뼈들로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 비교적 큰 범위-게이트 지연이 선택될 수 있고, 피하 특징부들(예를 들어, 혈관들, 혈액 등), 근육 조직 특징부들 또는 뼈 조직 특징부들로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 비교적 작은 범위-게이트 지연이 선택될 수 있다.
[0062] 따라서, 본 명세서에서 개시된 일부 생체인식 시스템들은 광음향 이미징을 통해 피하 특징부들의 이미지들을 포착할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시되는 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신되는 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원(2-D) 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. 일부 경우들에서, 제어 시스템은 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제2 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 제2 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 각각은 타겟 오브젝트 내부에서 제2 내지 제N 깊이에 대응할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 적어도 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터의 서브세트에 대응하는 3차원(3-D) 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
[0063] 본 개시에서 설명된 요지의 특정한 구현들은 다음의 잠재적인 장점들 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 오직 초음파 기술만을 사용하여 피하 특징부들(예를 들어, 혈관들, 혈액 등), 근육 조직 특징부들 등을 이미징하는 것은 다양한 타입들의 연조직 사이의 작은 음향 임피던스 콘트라스트로 인해 난제일 수 있다. 일부 광음향 이미징 구현들에서, 결과적 음향파 방출 검출에 대해 비교적 더 높은 신호대 잡음비가 획득될 수 있는데, 이는, 여기(excitation)가 초음파 투과 대신에(또는 그에 추가로) 광학 자극을 통한 것이기 때문이다. 더 높은 신호대 잡음비는 혈관들 및 다른 피하 특징부들에 대해 비교적 더 정확하고 비교적 더 상세한 이미징을 제공할 수 있다. (예를 들어, 개선된 의료적 결정들 및 진단들을 위해) 더 상세한 이미지들을 획득하는 고유한 값에 추가로, 혈관들 및 다른 피하 특징부들의 상세한 이미징은 더 신뢰가능한 사용자 인증 및 라이브니스 결정들을 제공할 수 있다. 또한, 일부 광음향 이미징 구현들은 혈중 산소 레벨들에서의 변화들을 검출할 수 있고, 이는 향상된 라이브니스 결정들을 제공할 수 있다. 일부 구현들은 전술한 기능성 중 일부 또는 전부가 가능한 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스를 제공한다. 일부 이러한 모바일 디바이스들은 피하 특징부들, 뼈 조직 등의 2-D 및/또는 3-D 이미지들을 디스플레이할 수 있다.
[0064] 도 1은 입사광에 의해 차동적으로 가열되고 후속적으로 음향파들을 방출하는 혈액의 성분들의 예를 도시한다. 이러한 예에서, 입사광(102)은 광원 시스템(미도시)으로부터 기판(103)을 통해 위에 있는 손가락(106)의 혈관(104)으로 투과되었다. 손가락(106)의 표면은 융기부들 및 골짜기들을 포함하여, 입사광(102)의 일부는 이러한 예에서 공기(108)를 통해 투과되었다. 여기서, 입사광(102)은 혈관(104) 내의 조명된 혈액 및 혈액 성분들의 광학적 여기 및 결과적인 음향파 생성을 초래하고 있다. 이러한 예에서, 생성된 음향파들(110)은 초음파들을 포함할 수 있다.
[0065] 일부 구현들에서, 이러한 음향파 방출들은 센서 어레이의 센서들, 예를 들어, 도 2를 참조하여 아래에서 설명되는 초음파 센서 어레이(202)에 의해 검출될 수 있다. 일부 경우들에서, 입사광 파장, 파장들 및/또는 파장 범위(들)은 주로 혈액, 혈액 성분들, 혈관들, 다른 연조직 또는 뼈들과 같은 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 트리거링하도록 선택될 수 있다.
[0066] 도 2는 일부 개시된 구현들에 따른 장치의 예시적인 컴포넌트들을 도시하는 블록도이다. 이러한 예에서, 장치(200)는 생체인식 시스템을 포함한다. 여기서, 생체인식 시스템은 초음파 센서 어레이(202), 광원 시스템(204) 및 제어 시스템(206)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않지만, 장치(200)는 기판을 포함할 수 있다. 일부 예들이 아래에서 설명된다. 장치(200)의 일부 구현들은 선택적 초음파 송신기(208)를 포함할 수 있다.
[0067] 초음파 센서 어레이들(202)의 다양한 예들이 본 명세서에서 개시되며, 이들 중 일부는 초음파 송신기를 포함할 수 있고, 이들 중 일부는 포함하지 않을 수 있다. 도 2에서 별개의 엘리먼트들로서 도시되지만, 일부 구현들에서, 초음파 센서 어레이(202) 및 초음파 송신기(208)는 초음파 트랜시버에서 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 초음파 센서 어레이(202)는 압전 수신기 층, 예를 들어, PVDF 폴리머 층 또는 PVDF-TrFE 코폴리머 층을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 별개의 압전 층이 초음파 송신기로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 단일 압전 층이 송신기로서 및 수신기로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, AlN(aluminum nitride) 또는 PZT(lead zirconate titanate)와 같은 다른 압전 물질들이 압전 층에서 사용될 수 있다. 초음파 센서 어레이(202)는 일부 예들에서, 초음파 트랜스듀서 엘리먼트들의 어레이, 예를 들어, PMUT들(piezoelectric micromachined ultrasonic transducers)의 어레이, CMUT들(capacitive micromachined ultrasonic transducers)의 어레이 등을 포함할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 압전 수신기 층, PMUT들의 단일 층 어레이의 PMUT 엘리먼트들 또는 CMUT들의 단일 층 어레이의 CMUT 엘리먼트들이 초음파 송신기들 뿐만 아니라 초음파 수신기들로서 사용될 수 있다. 일부 대안적인 예들에 따르면, 초음파 센서 어레이(202)는 초음파 수신기 어레이일 수 있고, 초음파 송신기(208)는 하나 이상의 별개의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 초음파 송신기(208)는 아래에서 설명되는 것들과 같은 초음파 평면파 생성기를 포함할 수 있다.
[0068] 광원 시스템(204)은 일부 예들에서 발광 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템(204)은 하나 이상의 레이저 다이오드들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템(204)은 하나 이상의 레이저 다이오드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템(204)은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
[0069] 일부 구현들에서, 광원 시스템(204)은 광의 다양한 파장들을 방출할 수 있고, 이는 주로 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 트리거링하도록 선택가능할 수 있다. 예를 들어, 혈액 내의 헤모글로빈이 근적외선 광을 매우 강하게 흡수하기 때문에, 일부 구현들에서 광원 시스템(204)은 헤모글로빈으로부터 음향파 방출들을 트리거링하기 위해 근적외선 범위의 광의 하나 이상의 파장들을 방출할 수 있다. 그러나, 일부 예들에서 제어 시스템(206)은 혈관들, 다른 연조직 및/또는 뼈들에서 음향파들을 우선적으로 유도하기 위해 광원 시스템(204)에 의해 방출된 광의 파장(들)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 적외선(IR) 발광 다이오드 LED가 선택될 수 있고, 타겟 오브젝트의 일부를 조명하고 그 다음 초음파 센서 어레이(202)에 의해 검출되는 음향파 방출들을 생성하기 위해 짧은 펄스의 IR 광이 방출된다. 다른 예에서, IR LED 및 적색 LED 또는 다른 색상, 예를 들어, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선(UV)이 선택될 수 있고, 각각의 광원으로부터 차례로 짧은 펄스의 광이 방출되고, 각각의 광원으로부터 광이 방출된 후 초음파 이미지들이 획득된다. 다른 구현들에서, 초음파 센서 어레이에 의해 검출될 수 있는 음향 방출들을 생성하기 위해 상이한 파장들의 하나 이상의 광원들이 차례로 또는 동시에 발화될 수 있다. 상이한 파장들 및 상이한 깊이들(예를 들어, 변하는 RGD들)의 광원들에 의해 획득되는 초음파 센서 어레이로부터 타겟 오브젝트로의 이미지 데이터는 타겟 오브젝트 내의 물질의 위치 및 타입을 결정하기 위해 결합될 수 있다. 신체 내의 물질들이 일반적으로 상이한 파장들의 광을 상이하게 흡수함에 따라 이미지 콘트라스트가 발생할 수 있다. 신체 내의 물질들이 특정 파장에서 광을 흡수함에 따라, 이들은 차동적으로 가열되고 충분한 강도들을 갖는 광의 충분히 짧은 펄스들을 갖는 음향파 방출들을 생성할 수 있다. 깊이 콘트라스트는 상이한 파장들의 광 및/또는 각각의 선택된 파장에서의 강도들로 획득될 수 있다. 즉, 타겟 오브젝트 내에서 물질들 및 이들의 위치들을 검출하기 위해 변하는 광 강도들 및 파장들을 갖는 연속적인 이미지들이 고정된 RGD(타겟 오브젝트로의 고정된 깊이에 대응할 수 있음)에서 획득될 수 있다. 예를 들어, 손가락과 같은 타겟 오브젝트 내부의 혈관 내의 헤모글로빈, 혈당 또는 혈중 산소가 광음향적으로 검출될 수 있다.
[0070] 일부 구현들에 따르면, 광원 시스템(204)은 약 100 나노초 미만의 펄스폭을 갖는 광 펄스를 방출할 수 있다. 일부 구현들에서, 광 펄스는 약 10 나노초 내지 약 500 나노초 또는 그 초과의 펄스 폭을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템(204)은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출할 수 있다. 일부 예들에서, 광 펄스들의 펄스 주파수는 초음파 센서 어레이 및 기판의 음향 공진 주파수에 대응할 수 있다. 예를 들어, 센서 스택에서 공진 음향 캐비티의 공진 주파수에 대응하는 주파수에서 광원 시스템(204)으로부터 4개 이상의 광 펄스들의 세트가 방출되어, 수신된 초음파들의 구축 및 더 높은 결과적 신호 강도를 허용할 수 있다. 일부 구현들에서, 선택된 물질들을 검출하기 위해 특정 파장들을 갖는 필터링된 광 또는 광원들은 광원 시스템(204)에 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 광원 시스템은 다른 파장들의 광원들(예를 들어, IR 및/또는 UV) 및 더 높은 광학 전력의 광원들로 증강될 수 있는 디스플레이의 적색, 녹색 및 청색 LED들과 같은 광원들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟 오브젝트의 단기 조명을 위해, 필터들을 갖거나 갖지 않는 높은 전력의 레이저 다이오드들 또는 전자 플래시 유닛들(예를 들어, LED 또는 크세논 플래시 유닛)이 사용될 수 있다.
[0071] 제어 시스템(206)은 하나 이상의 범용 단일 또는 다중 칩 프로세서들, DSP들(digital signal processors), ASIC들(application specific integrated circuits), FPGA들(field programmable gate arrays) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스들, 이산적 게이트들 또는 트랜지스터 로직, 이산적 하드웨어 컴포넌트들 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 제어 시스템(206)은 또한 하나 이상의 메모리 디바이스들, 예를 들어, 하나 이상의 RAM(random access memory) 디바이스들, ROM(read-only memory) 디바이스들 등을 포함할 수 있다(그리고/또는 이들과의 통신을 위해 구성될 수 있다). 따라서, 도 2에는 메모리 시스템이 도시되어 있지 않지만 장치(200)는 하나 이상의 메모리 디바이스들을 포함하는 메모리 시스템을 가질 수 있다. 제어 시스템(206)은 예를 들어, 아래에 설명되는 바와 같이 초음파 센서 어레이(202)로부터 데이터를 수신 및 프로세싱할 수 있다. 장치(200)가 초음파 송신기(208)를 포함하면, 제어 시스템(206)은 예를 들어 본 명세서의 다른 곳에 개시된 바와 같이 초음파 송신기(208)를 제어할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)의 기능은 모바일 디바이스의 전용 센서 제어기 및 애플리케이션 프로세서와 같은 하나 이상의 제어기들 또는 프로세서들 사이에 파티셔닝될 수 있다.
[0072] 도 2에는 도시되지 않지만, 장치(200)의 일부 구현들은 인터페이스 시스템을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 인터페이스 시스템은 무선 인터페이스 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 인터페이스 시스템은 사용자 인터페이스 시스템, 하나 이상의 네트워크 인터페이스들, 제어 시스템(206)과 메모리 시스템 사이의 하나 이상의 인터페이스들 및/또는 제어 시스템(206)과 하나 이상의 외부 디바이스 인터페이스들(예를 들어, 포트들 또는 애플리케이션 프로세서들) 사이의 하나 이상의 인터페이스들을 포함할 수 있다.
[0073] 장치(200)는 다양한 상이한 콘텍스트들에서 사용될 수 있고, 이들의 많은 예들이 본원에서 개시된다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 모바일 디바이스는 장치(200)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 웨어러블 디바이스가 장치(200)를 포함할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 예를 들어, 팔찌, 완장, 손목 밴드, 반지, 머리띠 또는 패치일 수 있다.
[0074] 도 3은 생체인식 시스템 동작들의 예들을 제공하는 흐름도이다. 도 3의 블록들(및 본 명세서에서 제공되는 다른 흐름도들의 블록들)은 예를 들어, 도 2의 장치(200) 또는 유사한 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 다른 방법들에서와 같이, 도 3에 개략된 방법은 표시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법들의 블록들은 반드시 표시된 순서로 수행되는 것은 아니다.
[0075] 여기서, 블록(305)은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 것을 수반할 수 있다. 일부 구현들에서, 장치(200)의 제어 시스템(206)은 광을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 제어 시스템은 광원 시스템에 의해 방출된 광의 하나 이상의 파장들을 선택할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 각각의 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 타겟 오브젝트의 하나 이상의 부분들로부터 음향파 방출들을 생성하기 위해 각각의 선택된 파장과 연관된 광의 하나 이상의 파장들 및 광 강도들을 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 예를 들어, 혈중 산소 레벨들을 평가하기 위해, 타겟 오브젝트의 하나 이상의 특성들을 평가하기 위한 광의 하나 이상의 파장들을 선택할 수 있다. 일부 예들이 아래에서 설명된다. 일부 예들에서, 블록(305)은 기판 및/또는 장치(200)와 같은 장치의 다른 층들을 통해 투과되는 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반할 수 있다.
[0076] 이러한 구현에 따르면, 블록(310)은 광원 시스템에 의해 방출된 광으로 조명되는 것에 대한 응답으로 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출된 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 경우들에서, 타겟 오브젝트는 초음파 센서 어레이의 표면 상에 위치될 수 있거나, 초음파 센서 어레이에 음향적으로 커플링된 플레이튼의 표면 상에 위치될 수 있다. 초음파 센서 어레이는 일부 구현들에서, 도 2에 도시되고 앞서 설명된 초음파 센서 어레이(202)일 수 있다. 하나 이상의 코팅들 또는 음향 매칭 층들은 플레이튼에 포함될 수 있다.
[0077] 일부 예들에서, 타겟 오브젝트는 도 1에서 앞서 도시된 바와 같이 그리고 도 4를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이 손가락일 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 타겟 오브젝트는 다른 신체 부분, 예를 들어, 손바닥, 손목, 팔, 다리, 몸통, 머리 등일 수 있다. 일부 예들에서, 타겟 오브젝트는 손가락형 오브젝트를 잘못 인증하도록 장치(200) 또는 다른 이러한 장치를 스푸핑하려는 시도에서 사용되고 있는 손가락형 오브젝트일 수 있다. 예를 들어, 손가락형 오브젝트는 외측 표면 상에 형성된 지문 패턴을 갖는 실리콘 고무, 폴리비닐 아세테이트(백색 아교), 젤라틴, 글리세린 등을 포함할 수 있다.
[0078] 일부 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택할 수 있다. 대응하는 거리는 타겟 오브젝트 내의 깊이에 대응할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 메모리 등에 저장된 데이터 구조로부터 사용자 인터페이스를 통해 포착 시간 지연을 수신할 수 있다.
[0079] 일부 구현들에서, 제어 시스템은 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시되는 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신되는 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원(2-D) 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. 일부 경우들에서, 제어 시스템은 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제2 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 제2 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 제2 내지 제N 포착 시간 지연들 각각은 타겟 오브젝트 내부에서 제2 내지 제N 깊이들에 대응할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템은 적어도 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터의 서브세트에 대응하는 재구성된 3차원(3-D) 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다. 일부 예들이 아래에서 설명된다.
[0080] 이러한 경우에서, 블록(315)은 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하는 단계를 수반한다. 따라서, 일부 예들에서, 사용자 인증 프로세스는 광원 시스템으로부터 방출된 광에 의한 타겟 오브젝트의 조명을 통한 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터와 같은 하나 이상의 피하 특징부들에 대응하는 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
[0081] 일부 이러한 구현들에 따르면, 사용자 인증 프로세스는 또한 도 2에 도시된 초음파 송신기(208)와 같은 초음파 송신기로부터의 초음파들로 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 구현들에서, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터 및 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터 둘 모두는 주로 타겟 오브젝트 내부에서 동일한 깊이로부터 포착될 수 있다. 일부 예들에서, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터 및 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터 둘 모두는 초음파 센서 어레이 내의 동일한 복수의 센서 픽셀들로부터 포착될 수 있다.
[0082] 사용자 인증 프로세스는, 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 기초하여 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 "속성 정보"를, 예를 들어, 등록 프로세스 동안 인가된 사용자로부터 이전에 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 저장된 속성 정보와 비교하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하 특징부들에 관한 속성 정보를 포함한다. 일부 이러한 예들에 따르면, 속성 정보는 진피의 특징부들, 피하조직의 특징부들, 혈관 특징부들, 림프관 특징부들, 땀샘 특징부들, 모낭 특징부들, 모유두 특징부들 및/또는 지방 소엽 특징부들에 관한 정보와 같은 피하 특징부들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0083] 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 구현들에서 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 속성 정보 및 저장된 속성 정보는 뼈 조직 특징부들, 근육 조직 특징부들 및/또는 표피 조직 특징부들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에 따르면, 사용자 인증 프로세스는 초음파 센서 어레이를 통해 지문 이미지 데이터를 획득하도록 초음파 송신기를 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 이러한 예들에서, 인증 프로세스는 지문 이미지 데이터로부터 획득된 속성 정보를 평가하는 단계를 수반할 수 있다.
[0084] 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 속성 정보 및 인증 프로세스 동안 비교되는 저장된 속성 정보는 수신된 이미지 데이터에 대응하는 생체인식 견본 데이터 및 저장된 이미지 데이터에 대응하는 생체인식 견본 데이터를 포함할 수 있다. 하나의 널리 공지된 타입의 생체인식 견본 데이터는 지문 견본 데이터이고, 이는 지문 세목의 타입들 및 위치들을 표시할 수 있다. 지문 이미지 데이터의 속성들에 기초한 사용자 인증 프로세스는 수신된 지문 견본 데이터와 저장된 지문 견본 데이터를 비교하는 단계를 수반할 수 있다. 이러한 프로세스는 수신된 지문 이미지 데이터와 저장된 지문 이미지 데이터를 직접 비교하는 단계를 수반하거나 수반하지 않을 수 있다.
[0085] 유사하게, 피하 특징부들에 대응하는 생체인식 견본 데이터는 혈관들의 속성들에 관한 정보, 예를 들어, 혈관 특징부들의 타입들 및 위치들에 관한 정보, 예를 들어, 혈관 크기, 혈관 배향, 혈관 분기점의 위치들 등을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 피하 특징부들에 대응하는 생체인식 견본 데이터는 진피의 특징부들, 피하조직들의 특징부들, 림프관 특징부들, 땀샘 특징부들, 모낭 특징부들, 모유두 특징부들 및/또는 지방 소엽 특징부들의 타입들(예를 들어, 크기들, 형상들, 배향들 등) 및 위치들에 관한 속성 정보를 포함할 수 있다.
[0086] 많은 스푸핑 기술들은 지문과 유사한 오브젝트일 수 있는 오브젝트 상에 손가락형 특징부들을 형성하는 것에 기초한다. 그러나, 상세한 피하 특징부들, 근육 조직 특징부들 및/또는 뼈 조직 특징부들을 갖는 손가락형 오브젝트를 제조하는 것은 어렵고 고가일 것이다. 인가된 사용자의 특징부들에 정확히 대응하는 이러한 특징부들을 제조하는 것은 훨씬 더 어려울 것이다. 일부 개시된 구현들이, 피하 특징부들, 근육 조직 특징부들 및/또는 뼈 조직 특징부들에 기초하는 속성 정보를 획득하는 것을 수반하기 때문에, 일부 이러한 구현들은 더 신뢰가능한 인증을 제공할 수 있고 "라이브니스"의 결정들을 제공할 수 있다. 아래에서 설명되는 일부 구현들, 예를 들어, 혈중 산소 및/또는 혈당치들에서 변경들을 결정할 수 있는 구현들은 향상된 라이브니스 결정들을 제공할 수 있다.
[0087] 도 4는 도 3의 방법을 수행할 수 있는 장치의 단면도의 예를 도시한다. 장치(400)는 본 명세서에 개시된 것들과 같은 생체인식 시스템에 포함될 수 있는 디바이스의 예이다. 여기서, 장치(400)는 도 2를 참조하여 위에서 설명된 장치(200)의 구현이다. 본 명세서에 도시되고 설명된 다른 구현들에서와 같이, 도 4에 예시된 엘리먼트들의 타입들, 엘리먼트들의 배열 및 엘리먼트들의 치수들은 단지 예시의 방식으로 도시된다.
[0088] 도 4는 입사광에 의해 조명되고 후속적으로 음향파들을 방출하는 타겟 오브젝트의 예를 도시한다. 이러한 예에서, 장치(400)는 발광 다이오드들의 어레이 및/또는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있는 광원 시스템(204)을 포함한다. 일부 구현들에서, 광원 시스템(204)은 광의 다양한 파장들을 방출할 수 있고, 이는 주로 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 트리거링하도록 선택가능할 수 있다. 일부 경우들에서, 입사광 파장, 파장들 및/또는 파장 범위(들)은 주로 혈액, 혈관들, 다른 연조직 또는 뼈들과 같은 특정 타입의 물질로부터 음향파 방출들을 트리거링하도록 선택될 수 있다. 충분한 이미지 콘트라스트를 달성하기 위해, 광원 시스템(204)의 광원들(404)은 디스플레이들을 조명하기 위해 일반적으로 사용되는 광원들보다 높은 강도 및 광학 전력 출력을 가질 필요가 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 펄스당 1 내지 100 밀리줄 이상의 광 출력, 100 나노초 이하의 펄스 폭들을 갖는 광원들이 적합할 수 있다. 일부 구현들에서, 모바일 디바이스와 연관된 것과 같은 전자 플래시 유닛으로부터의 광이 적합할 수 있다. 일부 구현들에서, 방출된 광의 펄스 폭은 약 10 나노초 내지 약 500 나노초 또는 그 초과일 수 있다.
[0089] 이러한 예에서, 입사광(102)은 광 시스템(204)의 광원(404)으로부터 센서 스택(405)을 통해 위에 있는 손가락(106)으로 투과되었다. 센서 스택(405)의 다양한 층들은 광원 시스템(204)에 의해 방출된 광에 실질적으로 투명한 유리 또는 다른 물질, 예를 들어, 플라스틱 또는 사파이어의 하나 이상의 기판들을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 센서 스택(405)은 광원 시스템(204)이 커플링되는 기판(410)을 포함하고, 이는 일부 구현들에 따르면 디스플레이의 백라이트일 수 있다. 대안적인 구현들에서, 광원 시스템(204)은 프론트 라이트에 커플링될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서 광원 시스템(204)은 디스플레이 및 타겟 오브젝트를 조명하도록 구성될 수 있다.
[0090] 이러한 구현에서, 기판(410)은 초음파 센서 어레이(202)에 대한 TFT(thin-film transistor) 기판(415)에 커플링된다. 이러한 예에 따르면, 압전 수신기 층(420)이 초음파 센서 어레이(202)의 센서 픽셀들(402) 위에 있고, 플레이튼(425)이 압전 수신기 층(420) 위에 있다. 따라서, 이러한 예에서 장치(400)는 기판(415)을 갖는 초음파 센서 어레이(202)를 포함하는 센서 스택(405)의 하나 이상의 기판들 및 또한 기판으로 보일 수 있는 플레이튼(425)을 통해 입사광(102)을 투과시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서 어레이(202)의 센서 픽셀들(402)은 투명하거나, 부분적으로 투명하거나 또는 실질적으로 투명하여, 장치(400)는 초음파 센서 어레이(202)의 엘리먼트들을 통해 입사광(102)을 투과시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서 어레이(202) 및 연관된 회로는 유리, 플라스틱 또는 실리콘 기판에 또는 그 위에 형성될 수 있다.
[0091] 이러한 예에서, 도 4에 도시된 장치(400)의 일부는 초음파 수신기로서 기능할 수 있는 초음파 센서 어레이(202)를 포함한다. 일부 구현들에 따르면, 장치(400)는 초음파 송신기(208)를 포함할 수 있다. 초음파 송신기(208)는 특정 구현에 따라 초음파 센서 어레이(202)의 일부일 수 있거나 일부가 아닐 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 센서 어레이(202)는 초음파들을 송신 및 수신할 수 있는 PMUT 또는 CMUT 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 압전 수신기 층(420)은 음향 커플링 층으로 대체될 수 있다. 일부 예들에서, 초음파 센서 어레이(202)는 TFT 회로로부터의 부분에 형성되는 픽셀 입력 전극들 및 센서 픽셀들의 어레이, PVDF 또는 PVDF-TrFE와 같은 압전 물질의 위에 있는 압전 수신기 층(420) 및 때때로 수신기 바이어스 전극으로 지칭되는 압전 수신기 층 상에 위치되는 상부 전극 층을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 장치(400)의 적어도 일부는 평면파 초음파 송신기로서 기능할 수 있는 초음파 송신기(208)를 포함한다. 초음파 송신기(208)는 압전 송신기 층의 각각의 측면 상에 배치되는 송신기 여기 전극들을 갖는 압전 송신기 층을 포함할 수 있다.
[0092] 여기서, 입사광(102)은 손가락(106) 내에서의 광학 여기 및 결과적 음향파 생성을 초래한다. 이러한 예에서, 생성된 음향파들(110)은 초음파들을 포함한다. 입사광의 흡수에 의해 생성되는 음향 방출들은 초음파 센서 어레이(202)에 의해 검출될 수 있다. 결과적인 초음파들은 송신된 초음파들의 반사에 의하는 것 대신에 광학적 자극에 의해 초래되기 때문에, 높은 신호대 잡음비가 획득될 수 있다.
[0093] 도 5는 본 명세서에 개시된 바와 같은 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스의 예를 도시한다. 이러한 예에서, 모바일 디바이스(500)는 스마트 폰이다. 그러나, 대안적인 예들에서, 모바일 디바이스(500)는 다른 타입의 모바일 디바이스, 예를 들어, 모바일 건강관리 디바이스, 웨어러블 디바이스, 태블릿 등일 수 있다.
[0094] 이러한 예에서, 모바일 디바이스(500)는 도 2를 참조하여 위에서 설명된 장치(200)의 경우를 포함한다. 이러한 예에서, 장치(200)는 적어도 부분적으로 모바일 디바이스 인클로저(505) 내에 배치된다. 이러한 예에 따르면, 장치(200)의 적어도 일부는 버튼(510)의 위치에 대응하는, 손가락(106)에 의해 터치되는 것으로 도시되어 있는 모바일 디바이스(500) 부분에 위치된다. 따라서, 버튼(510)은 초음파 버튼일 수 있다. 일부 구현들에서, 버튼(510)은 홈 버튼으로 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 버튼(510)은, 터치되거나 가압되는 경우 모바일 디바이스(500)를 턴 온시키거나 그렇지 않으면 웨이크 업시키고 그리고/또는 모바일 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션들(예를 들어, 웨이크 업 기능)이 이러한 기능을 보장하는 경우 사용자를 인증 또는 검증하는 능력을 갖는 초음파 인증 버튼으로 기능할 수 있다. 광음향 이미징을 위한 광원들은 버튼(510) 내에 포함될 수 있다.
[0095] 이러한 구현에서, 모바일 디바이스(500)는 사용자 인증 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스(500)의 제어 시스템은 장치(200)의 초음파 센서 어레이를 통해 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 속성 정보를, 인가된 사용자로부터 이전에 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 저장된 속성 정보와 비교할 수 있다. 일부 예들에서, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 피하 특징부들, 근육 조직 특징부들 또는 뼈 조직 특징부들 중 적어도 하나에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다.
[0096] 일부 구현들에 따르면, 수신된 이미지 데이터 및 저장된 속성 정보로부터 획득된 속성 정보는 지문 세목에 관한 정보를 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 사용자 인증 프로세스는 지문 세목에 관한 정보 뿐만 아니라 적어도 하나의 다른 타입의 속성 정보, 예를 들어, 피하 특징부들에 대응하는 속성 정보를 평가하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에 따르면, 사용자 인증 프로세스는 지문 세목에 관한 정보 뿐만 아니라 혈관 특징부들에 대응하는 속성 정보를 평가하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, 손가락의 혈관들의 수신된 이미지로부터 획득된 속성 정보는 인가된 사용자의 손가락(106)의 혈관들의 저장된 이미지와 비교될 수 있다.
[0097] 모바일 디바이스(500)에 포함되는 장치(200)는 특정 구현에 따라 초음파 송신기를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 그러나, 일부 예들에서, 사용자 인증 프로세스는 초음파 송신기로부터의 초음파들로 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계 뿐만 아니라 광원 시스템으로부터 방출된 광으로 타겟 오브젝트의 조명을 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에 따르면, 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있고, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
[0098] 도 6은 생체인식 시스템 동작들의 추가적인 예들을 제공하는 흐름도이다. 도 6의 블록들(및 본 명세서에서 제공되는 다른 흐름도들의 블록들)은 예를 들어, 도 2의 장치(200) 또는 유사한 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 다른 방법들에서와 같이, 도 6에 개략된 방법은 표시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 방법(600) 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 다른 방법들의 블록들은 반드시 표시된 순서로 수행되는 것은 아니다.
[0099] 여기서, 블록(605)은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 것을 수반할 수 있다. 이러한 예에서, 블록(605)에서 광은 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도할 수 있다. 일부 구현들에서, 블록(605)에서 장치(200)의 제어 시스템(206)은 광을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 제어 시스템(206)은 약 10 나노초 내지 약 500 나노초 또는 그 초과의 범위인 지속기간을 갖는 적어도 하나의 광 펄스를 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(206)은 대략 10 나노초, 20 나노초, 30 나노초, 40 나노초, 50 나노초, 60 나노초, 70 나노초, 80 나노초, 90 나노초, 100 나노초, 120 나노초, 140 나노초, 150 나노초, 160 나노초, 180 나노초, 200 나노초, 300 나노초, 400 나노초, 500 나노초 등의 지속기간을 갖는 적어도 하나의 광 펄스를 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템(206)은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 즉, 광원 시스템(204)에 의해 방출되는 광의 파장(들)과 무관하게, 광 펄스들 사이의 인터벌들은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz 또는 그 초과의 주파수에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(206)은 약 1 MHz, 약 5 MHz, 약 10 MHz, 약 15 MHz, 약 20 MHz, 약 25 MHz, 약 30 MHz, 약 40 MHz, 약 50 MHz, 약 60 MHz, 약 70 MHz, 약 80 MHz, 약 90 MHz, 약 100 MHz 등의 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템(204)에 의해 방출되는 광은 초음파 센서 어레이를 통해 또는 초음파 센서 어레이를 포함하는 센서 스택의 하나 이상의 기판들을 통해 투과될 수 있다.
[0100] 이러한 예에 따르면, 블록(610)은 타겟 오브젝트 내에서 주로 제1 깊이로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 제1 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택할 수 있다. 대응하는 거리는 타겟 오브젝트 내의 깊이에 대응할 수 있다. 일부 이러한 예들에 따르면, 포착 시간 지연은 광원 시스템이 광을 방출하는 시간으로부터 측정될 수 있다. 일부 예들에서, 포착 시간 지연은 약 10 나노초 내지 약 2000 나노초 초과의 범위일 수 있다.
[0101] 일부 예들에 따르면, 제어 시스템(예를 들어, 제어 시스템(206))은 제1 포착 시간 지연을 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 사용자 입력에 적어도 부분적으로 기초하여 포착 시간 지연을 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 사용자 인터페이스를 통해 생체인식 시스템의 플레이튼 표면으로부터의 거리 또는 타겟 깊이의 표시를 수신할 수 있다. 제어 시스템은 메모리에 저장된 데이터 구조로부터, 계산을 수행함으로써 등으로 대응하는 포착 시간 지연을 결정할 수 있다. 따라서, 일부 경우들에서 포착 시간 지연의 제어 시스템의 선택은 사용자 입력에 따를 수 있고 그리고/또는 메모리에 저장된 하나 이상의 포착 시간 지연들에 따를 수 있다.
[0102] 이러한 구현에서, 블록(615)은 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시되는 제1 포착 시간 윈도우 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신되는 음향파 방출들로부터 제1 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들은 제1 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제1 초음파 이미지 데이터는 초음파 센서 어레이 내에서 복수의 센서 픽셀들 각각에 배치된 피크 검출기 회로로부터 제1 포착 시간 윈도우 동안 포착될 수 있다. 일부 구현들에서, 피크 검출기 회로는 포착 시간 윈도우 동안 음향파 방출들 또는 반사된 초음파 신호들을 캡처할 수 있다. 일부 예들은 도 14를 참조하여 아래에서 설명된다.
[0103] 일부 예들에서, 제1 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터와 같은 하나 이상의 피하 특징부들에 대응하는 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 방법(600)은 또한 초음파 송신기로부터 초음파들에 의한 타겟 오브젝트의 음파화를 통한 제2 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 제2 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 구현들에서, 제1 초음파 이미지 데이터 및 제2 초음파 이미지 데이터 둘 모두는 타겟 오브젝트 내부에서 주로 동일한 깊이로부터 포착될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 초음파 이미지 데이터 및 제2 초음파 이미지 데이터 둘 모두는 초음파 센서 어레이 내의 동일한 복수의 센서 픽셀들로부터 포착될 수 있다.
[0104] 도 7은 상이한 깊이들로부터 방출된 음향파들을 수신하도록 선택되는 다수의 포착 시간 지연들의 예들을 도시한다. 이러한 예들에서, 포착 시간 지연들(도 7의 범위-게이트 지연들 또는 RGD들로 라벨링됨) 각각은 그래프(700)에 도시된 광-여기 신호(705)의 시작 시간 t1로부터 측정된다. 그래프(710)는 포착 시간 지연 RGD1에 초음파 센서 어레이에 의해 수신되고 RGW1의 포착 시간 윈도우(또한 범위-게이트 윈도우 또는 범위-게이트 폭으로 공지됨) 동안 샘플링될 수 있는 방출된 음향파들(수신된 파(1)가 일례임)을 도시한다. 이러한 음향파들은 일반적으로, 생체인식 시스템의 플레이튼 근처의 또는 그 위에 위치된 타겟 오브젝트의 비교적 더 얕은 부분으로부터 방출될 것이다.
[0105] 그래프(715)는 포착 시간 지연 RGD2(RGD2 > RGD1)에 초음파 센서 어레이에 의해 수신되고 RGW2의 포착 시간 윈도우 동안 샘플링되는 방출된 음향파들(수신된 파(2)가 일례임)을 도시한다. 이러한 음향파들은 일반적으로 타겟 오브젝트의 비교적 더 깊은 부분으로부터 방출될 것이다. 그래프(720)는 포착 시간 지연 RGDn(RGDn > RGD2 > RGD1)에 수신되고 RGWn의 포착 시간 윈도우 동안 샘플링되는 방출된 음향파들(수신된 파(n)가 일례임)을 도시한다. 이러한 음향파들은 일반적으로 타겟 오브젝트의 훨씬 더 깊은 부분으로부터 방출될 것이다. 범위-게이트 지연들은 통상적으로 클럭 주기의 정수배들이다. 예를 들어, 128 MHz의 클럭 주파수는 7.8125 나노초의 클럭 주기를 갖고, RGD들은 10 나노초 미만부터 2000 나노초 또는 그 초과까지의 범위일 수 있다. 유사하게, 범위-게이트 폭들은 또한 클럭 주기의 정수배들일 수 있지만, 양호한 축방향 해상도를 보유하면서 리턴 신호들을 캡처하기 위해 종종 RGD보다 훨씬 짧다(예를 들어, 약 50 나노초 미만). 일부 구현들에서, 포착 시간 윈도우(예를 들어, RGW)는 약 10 나노초 미만 내지 약 200 나노초 또는 그 초과일 수 있다. 다양한 이미지 바이어스 레벨들(예를 들어, Tx 블록, Rx 샘플, 및 Rx 바이어스 전극에 인가될 수 있는 Rx 홀드)은 한자리 수 또는 작은 두자리 수 볼트 범위에 있을 수 있는 한편, 리턴 신호들은 수십 또는 수백 밀리볼트의 전압들을 가질 수 있음을 주목한다.
[0106] 도 8은 생체인식 시스템 동작들의 추가적인 예들을 제공하는 흐름도이다. 도 8의 블록들(및 본 명세서에서 제공되는 다른 흐름도들의 블록들)은 예를 들어, 도 2의 장치(200) 또는 유사한 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 다른 방법들에서와 같이, 도 8에 개략된 방법은 표시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 방법(800) 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 다른 방법들의 블록들은 반드시 표시된 순서로 수행되는 것은 아니다.
[0107] 여기서, 블록(805)은 광을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 것을 수반할 수 있다. 이러한 예에서, 블록(805)에서 광은 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도할 수 있다. 일부 구현들에서, 블록(805)에서 장치(200)의 제어 시스템(206)은 광을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 제어 시스템(206)은 약 10 나노초 내지 약 500 나노초의 범위인 지속기간을 갖는 적어도 하나의 광 펄스를 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템(206)은 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템(204)을 제어할 수 있다.
[0108] 도 9는 복수의 광 펄스들에 대한 응답으로 상이한 깊이들로부터 방출된 초음파들을 수신하도록 선택되는 다수의 포착 시간 지연들의 예들을 도시한다. 이러한 예들에서, 포착 시간 지연들(도 9의 RGD들로 라벨링됨) 각각은 그래프(900)에 도시된 바와 같이 광-여기 신호(905a)의 시작 시간 t1로부터 측정된다. 따라서, 도 9의 예들은 도 7의 예들과 유사하다. 그러나, 도 9에서, 광-여기 신호(905a)는 단지 다수의 광-여기 신호들 중 제1 신호이다. 이러한 예에서, 다수의 광-여기 신호들은 총 3개의 광-여기 신호들에 대해 광-여기 신호들(905b 및 905c)을 포함한다. 다른 구현들에서, 제어 시스템은 더 많거나 더 적은 광-여기 신호들을 방출하기 위해 광원 시스템을 제어할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템을 제어할 수 있다.
[0109] 그래프(910)는 포착 시간 지연 RGD1에 초음파 센서 어레이에 의해 수신되고 RGW1의 포착 시간 윈도우 동안 샘플링되는 초음파들(수신된 파 패킷(1)이 일례임)을 예시한다. 이러한 초음파들은 일반적으로, 생체인식 시스템의 플레이튼 근처의 또는 그 위에 위치된 타겟 오브젝트의 비교적 더 얕은 부분으로부터 방출될 것이다. 수신된 파 패킷(1)을 도 7의 수신된 파(1)와 비교함으로써, 수신된 파 패킷(1)이 도 7의 수신된 파(1)보다 비교적 더 긴 시간 지속기간 및 더 높은 진폭 빌드업을 가짐을 알 수 있다. 이러한 더 긴 시간 지속기간은 도 7에 도시된 예들의 단일 광-여기 신호에 비해, 도 9에 도시된 예들에의 다수의 광-여기 신호들에 대응한다.
[0110] 그래프(915)는 포착 시간 지연 RGD2(RGD2 > RGD1)에 초음파 센서 어레이에 의해 수신되고 RGW2의 포착 시간 윈도우 동안 샘플링되는 초음파들(수신된 파 패킷(2)이 일례임)을 예시한다. 이러한 초음파들은 일반적으로 타겟 오브젝트의 비교적 더 깊은 부분으로부터 방출될 것이다. 그래프(920)는 포착 시간 지연 RGDn(RGDn > RGD2 > RGD1)에 수신되고 RGWn의 포착 시간 윈도우 동안 샘플링되는 초음파들(수신된 파 패킷(n)이 일례임)을 도시한다. 이러한 초음파들은 일반적으로 타겟 오브젝트의 훨씬 더 깊은 부분들로부터 방출될 것이다.
[0111] 도 8로 되돌아가서, 이러한 예에서, 블록(810)은 타겟 오브젝트 내에서 주로 제1 내지 제N 깊이들로부터 음향파 방출들을 수신하기 위해 제1 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 제1 내지 제N 거리들에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 제1 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택할 수 있다. 대응하는 거리들은 타겟 오브젝트 내의 제1 내지 제N 깊이들에 대응할 수 있다. 일부 이러한 예들에 따르면, (예를 들어, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이) 포착 시간 지연들은 광원 시스템이 광을 방출하는 시간으로부터 측정될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 내지 제N 포착 시간 지연들은 약 10 나노초 내지 약 2000 나노초 초과의 범위일 수 있다.
[0112] 일부 예들에 따르면, 제어 시스템(예를 들어, 제어 시스템(206))은 제1 내지 제N 포착 시간 지연들을 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 사용자 인터페이스로부터, 메모리에 저장된 데이터 구조로부터, 또는 하나 이상의 깊이-시간 변환들의 계산에 의해 제1 내지 제N 포착 시간 지연들 중 하나 이상(또는 포착 시간 지연들에 대응하는 깊이들 또는 거리들의 하나 이상의 표시들)을 수신할 수 있다. 따라서, 일부 경우들에서 제1 내지 제N 포착 시간 지연들의 제어 시스템의 선택은 사용자 입력에 따를 수 있고, 메모리에 저장된 하나 이상의 포착 시간 지연들에 따를 수 있고, 그리고/또는 계산에 따를 수 있다.
[0113] 이러한 구현에서, 블록(815)은 제1 내지 제N 포착 시간 지연들의 종료 시간에 개시되는 제1 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 초음파 센서 어레이에 의해 수신되는 음향파 방출들로부터 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터는 초음파 센서 어레이 내에서 복수의 센서 픽셀들 각각에 배치된 피크 검출기 회로로부터 제1 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 포착될 수 있다.
[0114] 이러한 예에서, 블록(820)은 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터를 프로세싱하는 단계를 수반한다. 일부 구현들에 따르면 블록(820)은 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터 중 하나에 대응하는 2차원 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에서, 블록(820)은 적어도 제1 내지 제N 초음파 이미지 데이터의 서브세트에 대응하는 재구성된 3차원(3-D) 이미지를 도시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 수반할 수 있다. 다양한 예들은 도 10a 내지 도 10f를 참조하여 아래에서 설명된다.
[0115] 도 10a 내지 도 10c는 본 명세서에 개시된 것들과 같은 생체인식 시스템의 플레이튼 상에 위치된 타겟 오브젝트의 단면도들의 예들이다. 이러한 예에서, 타겟 오브젝트는 플레이튼(1005)의 외측 표면 상에 위치된 손가락(106)이다. 도 10a 내지 도 10c는 표피(1010), 뼈 조직(1015), 혈관(1020) 및 다양한 피하 조직들을 포함하는 손가락(106)의 조직들 및 구조들의 예들을 도시한다. 이러한 예에서, 입사광(102)은 광원 시스템(미도시)으로부터 플레이튼(1005)을 통해 손가락(106)으로 투과되었다. 여기서, 입사광(102)은 표피(1010) 및 혈관(1020)의 광학적 여기 및 음향파들(110)의 결과적 생성을 초래하며, 이는 초음파 센서 어레이(202)에 의해 검출될 수 있다.
[0116] 도 10a 내지 도 10c는 광 여기의 시간 인터벌의 시작 이후, 본 명세서에서 또한 포착 시간 지연들로 지칭되는 3개의 상이한 범위-게이트 지연들(RGD1, RGD2 및 RGDn)에서 포착되는 초음파 이미지 데이터를 표시한다. 도 10a 내지 도 10c의 수평 파선들(1025a, 1025b 및 1025n)은 각각의 대응하는 이미지의 깊이를 표시한다. 일부 예들에서, 광 여기는 (예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이) 단일 펄스일 수 있는 한편, 다른 예들에서 광 여기는 (예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이) 다수의 펄스들을 포함할 수 있다. 도 10d는 이미지 데이터가 포착된 변하는 깊이들에서 이미지 평면들(1025a, 1025b, … 1025n)을 도시하는 도 10a 내지 도 10c에서 예시된 타겟 오브젝트의 단면도이다.
[0117] 도 10e는 도 10d에 도시된 바와 같은 이미지 평면들(1025a, 1025b 및 1025n)을 참조하여 도 10a 내지 도 10c에 도시된 프로세스들에 의해 포착되는 초음파 이미지 데이터에 대응하는 일련의 단순화된 2차원 이미지들을 도시한다. 도 10e에 도시된 2차원 이미지들은, 일부 구현들에서, 제어 시스템이 디스플레이 디바이스로 하여금 디스플레이하게 하는 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 이미지들의 예들을 제공한다.
[0118] 도 10e의 이미지1은 RGD1을 사용하여 포착된 초음파 이미지 데이터에 대응하며, 이는 도 10a 및 도 10d에 도시된 깊이(1025a)에 대응한다. 이미지1은 표피(1010) 및 혈관(1020)의 일부를 포함하고, 또한 피하 조직들의 구조들을 표시한다.
[0119] 이미지2는 RGD2를 사용하여 포착된 초음파 이미지 데이터에 대응하며, 이는 도 10b 및 도 10d에 도시된 깊이(1025b)에 대응한다. 이미지2는 또한 표피(1010) 및 혈관(1020)의 일부를 포함하고, 피하 조직들의 일부 추가적인 구조들을 표시한다.
[0120] 이미지n은 RGDn을 사용하여 포착된 초음파 이미지 데이터에 대응하며, 이는 도 10c 및 도 10d에 도시된 깊이(1025n)에 대응한다. 이미지n은 표피(1010), 혈관(1020)의 일부, 피하 조직들의 일부 추가적인 구조들 및 뼈 조직(1015)에 대응하는 구조들을 포함한다. 이미지n은 또한 뼈 조직(1015) 및/또는 연골과 같은 뼈 조직(1015) 근처의 연결 조직에 대응할 수 있는 구조들(1030 및 1032)을 포함한다. 그러나, 혈관(1020) 및 피하 조직들의 구조들이 어떠한지 또는 이들이 서로 어떻게 관련되는지는 이미지1, 이미지2 또는 이미지n으로부터 명확하지 않다.
[0121] 이러한 관계들은 도 10f에 도시된 3차원 이미지로부터 더 명확하게 보일 수 있다. 도 10f는 이미지1, 이미지2 및 이미지n의 복합물 뿐만 아니라 깊이(1025b)와 깊이(1025n) 사이의 깊이들에 대응하는 추가적인 이미지들을 도시한다. 3차원 이미지는 당업자들에게 공지된 다양한 방법들, 예를 들어, MATLAB® 재구성 루틴 또는 2차원 층 데이터의 세트들로부터 3차원 구조들의 재구성 또는 추정들을 가능하게 하는 다른 루틴에 따라 2차원 이미지들의 세트로부터 생성될 수 있다. 이러한 루틴들은 2차원 초음파 이미지 데이터에 의해 표현되는 대략적 윤곽들 및 형상들을 제공하기 위한 보간에 의해 스플라인-피팅(spline-fitting) 또는 다른 곡선-피팅 루틴들 및 통계적 기술들을 사용할 수 있다. 도 10e에 도시된 2차원 이미지들에 비해, 도 10f에 도시된 3차원 이미지는 뼈 조직(1015)에 대응하는 구조들 뿐만 아니라 뼈 형상, 크기 및 특징부들과 함께 정맥, 동맥 및 모세혈관 구조들 및 다른 혈관 구조들을 나타내는 혈관(1020)을 포함하는 피하 구조들을 더 명확하게 표현한다.
[0122] 도 11은 본 명세서에 개시된 방법들을 수행할 수 있는 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스의 예를 도시한다. 이러한 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스는 혈관 패턴들의 이미징, 혈액 및 조직 성분들의 분석 등과 같은 다양한 타입들의 모바일 건강관리 모니터링이 가능할 수 있다.
[0123] 이러한 예에서, 모바일 디바이스(1100)는 디스플레이 내 PAI(photoacoustic imager)로서 기능할 수 있는 장치(200)의 경우를 포함한다. 장치(200)는 예를 들어, 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도하는 광을 방출할 수 있고, 초음파 센서 어레이에 의해 수신되는 음향파 방출들로부터 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 일부 예들에서, 장치(200)는 하나 이상의 포착 시간 지연들의 종료 시간에 개시되는 하나 이상의 포착 시간 윈도우들 동안 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다.
[0124] 일부 구현들에 따르면, 모바일 디바이스(1100)는 장치(200)를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터에 대응하는 2차원 및/또는 3차원 이미지들을 디스플레이(1105) 상에 디스플레이할 수 있다. 다른 구현들에서, 모바일 디바이스는 프로세싱 및/또는 디스플레이를 위해 초음파 이미지 데이터(및/또는 초음파 이미지 데이터로부터 획득된 속성들)를 다른 디바이스에 송신할 수 있다.
[0125] 일부 예들에서, 모바일 디바이스(1100)의 제어 시스템(장치(200)의 제어 시스템을 포함할 수 있음)은 장치(200)에 의해 방출된 광의 하나 이상의 파장들을 선택할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 타겟 오브젝트에서 주로 특정 타입의 물질로부터의 음향파 방출들을 트리거링하도록 광의 하나 이상의 파장들을 선택할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 혈중 산소 레벨을 추정하고 그리고/또는 혈당치를 추정할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 사용자 입력에 따라 광의 하나 이상의 파장들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스(1100)는 사용자 또는 특수화된 소프트웨어 애플리케이션이 장치(200)에 의해 방출된 광의 하나 이상의 파장들에 대응하는 값들을 입력하도록 허용할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 모바일 디바이스(1100)는 사용자가 원하는 기능(예를 들어, 혈중 산소 레벨을 추정하는 것)을 선택하도록 허용할 수 있고, 장치(200)에 의해 방출될 광의 하나 이상의 대응하는 파장들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 전자기 스펙트럼의 중-적외선 영역의 파장이 선택될 수 있고, 손가락 또는 손목과 같은 타겟 오브젝트 내의 혈관 내부의 혈액 인근에서 초음파 이미지 데이터의 세트가 포착될 수 있다. 적외선 영역(예를 들어, 근 IR 영역)의 다른 부분 또는 적색 파장과 같은 가시적 영역의 제2 파장이 선택될 수 있고, 제1 초음파 이미지 데이터와 동일한 인근에서 초음파 이미지 데이터의 제2 세트가 포착될 수 있다. 초음파 이미지 데이터의 제1 및 제2 세트들의 비교는 다른 파장들로부터의 이미지 데이터 또는 파장들의 조합들과 함께, 타겟 오브젝트 내의 혈당치들 및/또는 혈중 산소 레벨들의 추정을 허용할 수 있다.
[0126] 일부 구현들에서, 모바일 디바이스(1100)의 광원 시스템은 디스플레이(1105) 및 타겟 오브젝트를 조명하도록 구성되는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템은 하나 이상의 레이저 다이오드들, 반도체 레이저들 또는 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광원 시스템은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선 발광 다이오드 또는 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 제어 시스템은 약 10 나노초 내지 약 500 나노초의 범위인 지속기간을 갖는 적어도 하나의 광 펄스를 방출하도록 광원 시스템을 제어할 수 있다. 일부 경우들에서, 제어 시스템은 약 1 MHz 내지 약 100 MHz의 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템을 제어할 수 있다.
[0127] 이러한 예에서, 모바일 디바이스(1100)는 사용자 인증 프로세스를 수행할 수 있는 장치(200)의 다른 인스턴스를 포함하는 초음파 인증 버튼(1110)을 포함할 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 초음파 인증 버튼(1110)은 초음파 송신기를 포함할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 사용자 인증 프로세스는 초음파 송신기로부터의 초음파들로 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계 및 광원 시스템으로부터 방출된 광으로 타겟 오브젝트의 조명을 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함할 수 있고, 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득된 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터와 같이 하나 이상의 피하 특징부들에 대응하는 이미지 데이터를 포함할 수 있다.
[0128] 이러한 구현에서, 디스플레이(1105) 및 장치(200) 둘 모두는, 이러한 예에서는 손목인 타겟 오브젝트를 향하고 있는 모바일 디바이스의 측면 상에 있고, 타겟 오브젝트는 장치(200)를 통해 이미징될 수 있다. 그러나, 대안적인 구현들에서, 장치(200)는 모바일 디바이스(1100)의 대향하는 측면 상에 있을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(1105)는 모바일 디바이스의 정면 상에 있을 수 있고, 장치(200)는 모바일 디바이스의 후면 상에 있을 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 모바일 디바이스는, 대응하는 초음파 이미지 데이터가 포착되고 있기 때문에 도 10e 및 도 10f에 도시된 것들과 유사하게 2차원 및/또는 3차원 이미지들을 디스플레이할 수 있다.
[0129] 일부 구현들에서, 손목 또는 팔과 같은 타겟 오브젝트의 일부는 이동 디바이스(1100)가 이동됨에 따라 스캐닝될 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 모바일 디바이스(1100)의 제어 시스템은 더 완전하고 더 큰 2차원 또는 3차원 이미지를 형성하기 위해 스캐닝된 이미지들을 함께 스티칭할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템은 타겟 오브젝트 내부에서 주로 제1 깊이에서 제1 및 제2 초음파 이미지 데이터를 포착할 수 있다. 제2 초음파 이미지 데이터는 타겟 오브젝트 또는 모바일 디바이스(1100)가 리포지셔닝된 후 포착될 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 초음파 이미지 데이터는 초당 약 1 프레임 내지 초당 약 30 프레임 또는 그 초과의 프레임 레이트와 같은 프레임 레이트에 대응하는 시간 기간 이후 포착될 수 있다. 일부 이러한 예들에 따르면, 제어 시스템은 합성 초음파 이미지를 형성하기 위해 제1 및 제2 초음파 이미지 데이터를 함께 스티칭 또는 그렇지 않으면 어셈블링할 수 있다.
[0130] 도 12는 도 11에 도시된 것과 같은 모바일 디바이스를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터를 스티칭하는 방법의 예를 제공하는 흐름도이다. 본 명세서에서 개시된 다른 방법들에서와 같이, 도 12에 개략된 방법은 표시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 방법(1200)의 블록들은 반드시 표시된 순서로 수행되는 것은 아니다.
[0131] 여기서, 블록(1205)은 모바일 디바이스를 통해 스티칭된 초음파 이미지들을 획득하기 위한 표시를 수신하는 단계를 수반한다. 이러한 예에서, 블록(1205)은 스티칭된 2차원 초음파 이미지들을 획득하기 위한 표시를 수신하는 단계를 수반한다. 대안적인 예들에서, 블록(1205)은 스티칭된 3차원 초음파 이미지들을 획득하기 위한 표시를 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스 상에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션은, 사용자에게 제공된 프롬프트에 대한 답신을 수신한 후 타겟 오브젝트 내의 관심 영역의 더 큰 뷰가 필요한 것을 인식할 수 있고, 모바일 디바이스가 관심 영역 위 및 그 주위에서 이동됨에 따라 획득되는 2차원 또는 3차원 이미지들의 집합을 스티칭 또는 그렇지 않으면 어셈블링하기 위한 표시를 제공할 수 있다.
[0132] 이러한 예에서, 블록(1210)은 제1 포착 시간 지연의 표시를 수신하는 단계를 수반한다. 블록(1205) 및/또는 블록(1210)은 예를 들어, 터치 스크린을 통해 그래픽 사용자 인터페이스와의 사용자 상호작용에 대한 응답, 버튼과의 사용자 상호작용에 대한 응답 등으로 사용자 인터페이스 시스템으로부터 입력을 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에서, 포착 시간 지연은 모바일 디바이스의 초음파 센서 어레이로부터의 및/또는 타겟 오브젝트 내의 깊이까지의 거리에 대응할 수 있다. 따라서, 사용자 입력은 시간, 거리, 깊이 또는 다른 적절한 메트릭에 대응할 수 있다. 대안적인 예들에서, 블록(1205)은 스티칭된 3차원 초음파 이미지들을 획득하기 위한 표시를 수신하는 단계를 수반하고, 블록(1210)은 제1 내지 제N 포착 시간 지연들의 표시를 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 모바일 디바이스의 제어 시스템은 블록(1210)에서, 메모리 등에 저장된 데이터 구조로부터 사용자 인터페이스로부터의 하나 이상의 포착 시간 지연들을 수신할 수 있다.
[0133] 이러한 예에서, 블록(1215)은 모바일 디바이스의 현재 위치에서 광을 방출하도록 모바일 디바이스의 광원 시스템을 제어하는 단계를 수반한다. 이러한 예에서, 광은 타겟 오브젝트 내부에서 음향파 방출들을 유도한다. 이러한 구현에 따르면, 블록(1220)은 현재 위치에서, 음향파 방출들로부터 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반한다. 이러한 구현에서, 음향파 방출들은 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시된 제1 포착 시간 윈도우 동안 모바일 디바이스의 현재 위치에서 모바일의 초음파 센서 어레이에 의해 수신된다. 대안적인 예들에서, 블록(1205)은 스티칭된 3차원 초음파 이미지들을 획득하기 위한 표시를 수신하는 단계를 수반하고, 블록(1220)은 현재 위치에서, 대응하는 제1 내지 제N 포착 시간 지연들 이후 제1 내지 제N 포착 시간 윈도우들 동안 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반할 수 있다.
[0134] 이러한 구현에서, 블록(1225)은 포착된 초음파 이미지 데이터를 프로세싱하는 단계를 수반한다. 일부 예들에서, 블록(1225)은 포착된 초음파 이미지 데이터를 디스플레이 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 블록(1225)은 포착된 초음파 이미지 데이터의 구별되는 특징부들을 식별하는 단계를 수반할 수 있다. 이러한 구별되는 특징부들은 타겟 오브젝트의 중첩하는 영역으로부터 이전에 포착된 또는 후속적으로 포착된 초음파 이미지 데이터와 블록(1220)에서 포착된 초음파 이미지 데이터를 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 구별되는 특징부들은 예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같이, 이미지 스티칭의 추가적인 프로세스들 동안 사용될 수 있다.
[0135] 이러한 예에서, 블록(1230)은 모바일 디바이스가 위치를 변경했다는 표시를 수신하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 블록(1230)은 모바일 디바이스 내의 하나 이상의 가속도계들 또는 각도 레이트 센서들(예를 들어, 자이로스코프들)로부터의 센서 데이터와 같은 모바일 디바이스의 관성 센서 시스템으로부터의 관성 센서 데이터를 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 관성 센서 데이터에 기초하여, 모바일 디바이스의 제어 시스템은 모바일 디바이스가 위치를 변경했다고 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 전방을 향하거나 후방을 향하는 카메라로부터의 이미지 데이터는 모바일 디바이스가 위치를 변경한 것을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 사용자는 예를 들어, 이미지-캡처 버튼을 누르거나 그렇지 않으면 터치함으로써 모바일 디바이스가 언제 위치를 변경했는지의 표시를 제공하도록 촉구될 수 있다.
[0136] 블록(1235)에서, 초음파 이미지 데이터를 획득하는 것을 계속할지 여부가 결정된다. 일부 경우들에서, 블록(1235)은 초음파 이미지 데이터를 획득하는 것을 중단하기 위한 표시를 사용자 인터페이스 시스템으로부터 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 경우들에서, 블록(1235)은 초음파 이미지 데이터를 획득하기 위한 미리 결정된 시간 인터벌이 경과되었는지에 대한 표시를 수신하는 단계를 수반할 수 있다.
[0137] 블록(1235)에서, 초음파 이미지 데이터를 획득하는 것을 계속하도록 결정되면, 이러한 예에서 프로세스는 블록(1215)으로 되돌아 가고, 광원 시스템은 모바일 디바이스의 현재 위치에서 광을 방출한다. 그 다음, 프로세스는 블록(1220)으로 계속되고, 제1 포착 시간 지연의 종료 시간에 개시되는 제1 포착 시간 윈도우 동안 현재 위치에서 추가적인 초음파 이미지 데이터가 포착된다.
[0138] 그 다음, 프로세스는 블록(1225)으로 계속되고, 여기서 적어도 추가적인 초음파 이미지 데이터가 프로세싱된다. 일부 예들에서, 적어도 추가적인 초음파 이미지 데이터가 디스플레이될 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 블록(1225)은 추가적인 초음파 이미지 데이터의 구별되는 특징부들을 식별하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 구별되는 특징부들은 타겟 오브젝트의 중첩하는 영역으로부터 이전에 포착된 또는 후속적으로 포착된 초음파 이미지 데이터와 블록(1220)에서 포착된 추가적인 초음파 이미지 데이터를 정렬시키기 위해 사용될 수 있다.
[0139] 블록들(1215 및 1220)의 2번의 반복들 이후 초음파 이미지 데이터의 적어도 2개의 경우들이 포착되었을 것이기 때문에, 블록(1225)은 이미지 스티칭에 대한 등록 프로세스를 수반할 수 있다. 일부 구현들에서, 등록 프로세스는 중첩하는 이미지 픽셀들의 값들 사이의 절대적 차이들의 합을 최소화하는 이미지 정렬들에 대한 탐색을 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 등록 프로세스는 RANSAC(random sample consensus) 방법을 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 블록(1225)은 이미지 정렬 프로세스를 수반할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 블록(1225)은 합성 프로세스를 수반할 수 있고, 그 동안 이미지들은 단일 합성 이미지로서 나타나도록 정렬된다. 일부 구현들에 따르면, 블록(1225)은 이미지 블렌딩 프로세스를 수반할 수 있다. 예를 들어, 블록(1225)은 모션 보상, 인접 이미지들 사이의 이음새들의 가시성을 최소화하기 위한 이음새 라인 조절 등을 수반할 수 있다.
[0140] 이러한 구현에서, 방법(1200)은 블록(1235)에서, 초음파 이미지 데이터를 획득하는 것을 계속하지 않는 것으로 결정될 때까지 계속되며, 이 때 프로세스는 종료된다. 그러나, 일부 구현들은, 블록(1235)에서 초음파 이미지 데이터를 획득하는 것을 계속하지 않는 것으로 결정된 후 추가적인 동작들을 수반할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 스티칭된 초음파 이미지 데이터는 디스플레이되고, 메모리에 저장되고 그리고/또는 다른 디바이스에 송신될 수 있다.
[0141] 도 13은 일부 개시된 생체인식 시스템들과 함께 수행될 수 있는 산화된 헤모글로빈 검출 방법의 블록들을 도시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 개시된 다른 방법들에서와 같이, 도 13에 개략된 방법은 표시된 것보다 더 많거나 더 적은 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 방법(1300)의 블록들은 반드시 표시된 순서로 수행되는 것은 아니다.
[0142] 여기서, 블록(1305)은 타겟 오브젝트(예를 들어, 손가락, 손바닥 또는 손목)가 초음파 센서 어레이 및 광원 시스템을 포함하는 생체인식 시스템에 근접하게 위치된다는 표시를 수신하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 블록(1305)은 타겟 오브젝트가 생체인식 시스템의 플레이튼 상에 위치된다는 표시를 수신하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에서, 광음향 이미징 능력을 갖는 생체인식 시스템을 갖는 모바일 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션은 타겟 오브젝트가 플레이튼 상에 위치된 때를 표시하기 위해 사용자가 버튼을 터치하거나 누르도록 신호를 보낼 수 있다. 일부 구현들에서, 생체인식 시스템은 타겟 오브젝트가 플레이튼 표면과 접촉하는 때를 초음파 방식으로 또는 용량적으로 감지할 수 있고, 그에 따라 표시를 제공할 수 있다.
[0143] 이러한 구현에서, 블록(1310)은 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 블록(1310)은 사용자 인터페이스 시스템으로부터 수신된 사용자 입력에 따라 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 포착 시간 지연은 이러한 예에서 혈관 내의 혈액과 같은 관심있는 타겟에 대응할 수 있다. 일부 구현들에서, 블록(1310)은 또한, 광의 제1 파장 및 광의 제2 파장 및 타겟 오브젝트를 조명하기 위해 각각 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택하는 단계를 수반할 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 블록(1310)은 원하는 타입의 기능성, 예를 들어, 산화된 헤모글로빈 검출, 혈당치의 추정 등에 관한 사용자 입력에 따른 광의 하나 이상의 파장들을 선택하는 단계를 수반할 수 있다.
[0144] 이러한 예에 따르면, 블록(1315)은 제1 파장의 광으로 타겟 오브젝트를 조명하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 블록(1315)은 산소를 공급하는 헤모글로빈에 의해 강하게 흡수되는 근적외선광으로 타겟 오브젝트를 조명하는 단계를 수반할 수 있다.
[0145] 여기서, 블록(1320)은 선택된 포착 시간 지연에서 제1 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반한다. 이러한 예에서, 제1 초음파 이미지 데이터는 근적외선 광과 같은 제1 파장의 광으로 타겟 오브젝트를 조명함으로써 유도된 음향파들에 대응한다.
[0146] 이러한 예에서, 블록(1325)은 제2 파장의 광으로 타겟 오브젝트를 조명하는 단계를 수반한다. 예를 들어, 근적외선 광으로 타겟 오브젝트를 조명하는 대신에, 블록(1325)은 가시 범위의 광과 같은 광의 상이한 파장으로 타겟 오브젝트를 조명하는 단계를 수반할 수 있다. 가시 범위의 광, 예를 들어, 적색 또는 녹색은 산소를 공급하는 헤모글로빈에 의해서 강하게 흡수되지는 것이 아니라 그 대신 투과되는 경향이 있다.
[0147] 이러한 구현에 따르면, 블록(1330)은 선택된 포착 시간 지연에서 제2 초음파 이미지 데이터를 포착하는 단계를 수반한다. 이러한 예에서, 제2 초음파 이미지 데이터는 적색 또는 녹색 광과 같은 제2 파장의 광으로 타겟 오브젝트를 조명함으로써 유도된 음향파들에 대응한다. 제1 초음파 이미지 데이터를 제2 초음파 이미지 데이터와 비교함으로써, 혈중 산소 레벨들이 추정될 수 있다. 예를 들어, 적절한 교정 계수들을 사용하여, 제1 초음파 이미지 데이터로부터의 신호 레벨들은 혈관 내부와 같은 관심 영역 내의 제2 초음파 이미지 데이터로부터의 신호 레벨들, 및 정규화된 데이터를 예를 들어, 산소 포화도의 퍼센티지(예를 들어, SO2), 주변 산소 포화도의 퍼센티지(예를 들어, SpO2) 또는 동맥 산소 포화도의 퍼센티지(예를 들어, SaO2)로서 혈중 산소 레벨로 변환하는 값들의 저장된 표에 비교된 비율에 의해 정규화될 수 있다.
[0148] 도 14는 초음파 센서 시스템에 대한 센서 픽셀들(1434)의 4 x 4 픽셀 어레이(1435)의 양상들을 대표적으로 도시한다. 각각의 픽셀(1434)은 예를 들어, PSM(piezoelectric sensor material)의 로컬 영역, 피크 검출 다이오드(D1) 및 판독 트랜지스터(M3)와 연관될 수 있고; 이러한 엘리먼트들의 대부분 또는 전부는 픽셀 회로(1436)를 형성하기 위해 기판 상에 또는 내에 형성될 수 있다. 실제로, 각각의 픽셀(1434)의 압전 센서 물질의 로컬 영역은 수신된 초음파 에너지를 전기적 전하들로 트랜스듀싱할 수 있다. 피크 검출 다이오드 D1은 압전 센서 물질 PSM의 로컬 영역에 의해 검출된 전하의 최대량을 등록할 수 있다. 그 다음, 픽셀 어레이(1435)의 각각의 행은 예를 들어, 행 선택 메커니즘, 게이트 드라이버 또는 시프트 레지스터를 통해 스캐닝될 수 있고, 각각의 행의 판독 트랜지스터 M3은 각각의 픽셀(1434)에 대한 피크 전하의 크기가 추가적인 회로, 예를 들어, 멀티플렉서 및 A/D 변환기에 의해 판독되도록 허용하기 위해 트리거링될 수 있다. 픽셀 회로(1436)는 픽셀(1434)의 게이팅, 어드레싱 및 리셋을 허용하기 위한 하나 이상의 TFT들을 포함할 수 있다.
[0149] 각각의 픽셀 회로(1436)는 초음파 센서 시스템에 의해 검출되는 오브젝트의 작은 부분에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예시의 편의를 위해, 도 14에 도시된 예는 비교적 대략적인 해상도이지만, 인치당 500 픽셀 또는 그 초과 정도의 해상도를 갖는 초음파 센서들은 적절히 스케일링된 구조로 구성될 수 있다. 초음파 센서 시스템의 검출 영역은 의도된 검출 오브젝트에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 검출 영역은 단일 손가락에 대한 약 5 mm x 5 mm로부터 4개의 손가락들에 대한 약 3 인치 x 3 인치까지의 범위일 수 있다. 정사각형, 직사각형 및 사각형이 아닌 기하구조들을 포함하는 더 작고 더 큰 영역들이 타겟 오브젝트에 대해 적절히 사용될 수 있다.
[0150] 도 15a는 초음파 센서 시스템의 분해도의 예를 도시한다. 이러한 예에서, 초음파 센서 시스템(1500a)은 플레이튼(40) 하의 초음파 송신기(20) 및 초음파 수신기(30)를 포함한다. 일부 구현들에 따르면, 초음파 수신기(30)는 도 2에 도시되고 앞서 설명된 초음파 센서 어레이(202)의 예일 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 송신기(20)는 도 2에 도시되고 앞서 설명된 선택적인 초음파 송신기(208)의 예일 수 있다. 초음파 송신기(20)는 실질적으로 평탄한 압전 송신기 층(22)을 포함할 수 있고, 평면파 생성기로서 기능할 수 있다. 초음파들은 인가된 신호에 따라 층을 팽창 또는 수축시키기 위해 압전 층에 전압을 인가함으로써 생성될 수 있고, 따라서 평면파를 생성할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 시스템(206)은 제1 송신기 전극(24) 및 제2 송신기 전극(26)을 통해 평탄한 압전 송신기 층(22)에 인가될 수 있는 전압을 초래할 수 있다. 이러한 방식으로, 초음파는 압전 효과를 통해 층의 두께를 변경함으로써 생성될 수 있다. 이러한 초음파는 손가락(또는 검출될 다른 오브젝트)을 향해 플레이튼(40)을 통과하여 이동할 수 있다. 검출될 오브젝트에 의해 흡수 또는 투과되지 않는 파의 일부는 반사되어 플레이튼(40)을 역으로 통과하고 초음파 수신기(30)에 의해 수신될 수 있다. 제1 및 제2 송신기 전극들(24 및 26)은 금속화된 전극들, 예를 들어, 압전 송신기 층(22)의 대향하는 측면들을 코팅하는 금속 층들일 수 있다.
[0151] 초음파 수신기(30)는 백플레인으로 또한 지칭될 수 있는 기판(34) 상에 배치된 센서 픽셀 회로들(32)의 어레이 및 압전 수신기 층(36)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 하나 이상의 TFT 엘리먼트들, 전기적 상호연결 트레이스들, 및 일부 구현들에서는 다이오드들, 커패시터들 등과 같은 하나 이상의 추가적인 회로 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 픽셀 회로에 근접한 압전 수신기 층(36)에서 생성된 전기적 전하를 전기적 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 압전 수신기 층(36)을 센서 픽셀 회로(32)에 전기적으로 커플링시키는 픽셀 입력 전극(38)을 포함할 수 있다.
[0152] 예시된 구현에서, 수신기 바이어스 전극(39)은 플레이튼(40)에 근접한 압전 수신기 층(36)의 측면 상에 배치된다. 수신기 바이어스 전극(39)은 금속화된 전극일 수 있고, 어느 신호들이 센서 픽셀 회로들(32)의 어레이로 통과될 수 있는지를 제어하기 위해 접지 또는 바이어싱될 수 있다. 플레이튼(40)의 노출된(최상부) 표면으로부터 반사되는 초음파 에너지는 압전 수신기 층(36)에 의해 로컬화된 전기적 전하들로 변환될 수 있다. 이러한 로컬화된 전하들은 픽셀 입력 전극들(38)에 의해 수집되고 아래의 센서 픽셀 회로들(32)로 전달될 수 있다. 전하들은 센서 픽셀 회로들(32)에 의해 증폭 또는 버퍼링되고 제어 시스템(206)에 제공될 수 있다.
[0153] 제어 시스템(206)은 제1 송신기 전극(24) 및 제2 송신기 전극(26) 뿐만 아니라 기판(34) 상의 수신기 바이어스 전극(39) 및 센서 픽셀 회로들(32)과 전기적으로 (직접 또는 간접적으로) 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 실질적으로 앞서 설명된 바와 같이 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(206)은 센서 픽셀 회로들(32)로부터 수신된 증폭된 신호들을 프로세싱할 수 있다.
[0154] 제어 시스템(206)은 예를 들어, 지문 이미지들을 획득함으로써 초음파 이미지 데이터를 획득하기 위해 초음파 송신기(20) 및/또는 초음파 수신기(30)를 제어할 수 있다. 초음파 센서 시스템(1500a)이 초음파 송신기(20)를 포함하든 그렇지 않든, 제어 시스템(206)은 초음파 이미지 데이터로부터 속성 정보를 획득할 수 있다. 일부 예들에서, 제어 시스템(206)은 속성 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 디바이스들에 대한 액세스를 제어할 수 있다. 초음파 센서 시스템(1500a)(또는 연관된 디바이스)은 하나 이상의 메모리 디바이스들을 포함하는 메모리 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 메모리 시스템의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 제어 시스템(206)은 초음파 이미지 데이터로부터 속성 정보를 획득할 수 있고, 메모리 시스템에 속성 정보를 저장할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 지문 이미지를 캡처할 수 있고, 지문 이미지로부터 속성 정보를 획득할 수 있고, 지문 이미지(본원에서 지문 이미지 정보로 지칭될 수 있음)로부터 획득된 속성 정보를 메모리 시스템에 저장할 수 있다. 일부 예들에 따르면, 제어 시스템(206)은 초음파 송신기(20)를 "오프" 상태로 유지하면서도 지문 이미지를 캡처할 수 있고, 지문 이미지로부터 속성 정보를 획득할 수 있고, 지문 이미지로부터 획득된 속성 정보를 저장할 수 있다.
[0155] 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 초음파 이미징 모드 또는 힘-감지 모드에서 초음파 센서 시스템(1500a)을 동작시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 초음파 센서 시스템을 힘-감지 모드에서 동작시키는 경우 초음파 송신기(20)를 "오프" 상태에서 유지할 수 있다. 초음파 수신기(30)는 초음파 센서 시스템(1500a)가 힘-감지 모드에서 동작하고 있는 경우 힘 센서로서 기능할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 디스플레이 시스템, 통신 시스템 등과 같은 다른 디바이스들을 제어할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(206)은 용량적 이미징 모드에서 초음파 센서 시스템(1500a)을 동작시킬 수 있다.
[0156] 플레이튼(40)은 수신기에 음향적으로 커플링될 수 있는 임의의 적절한 물질일 수 있고, 예들은 플라스틱, 세라믹, 사파이어, 금속 및 유리를 포함한다. 일부 구현들에서, 플레이튼(40)은 커버 플레이트, 예를 들어, 커버 유리 또는 디스플레이를 위한 렌즈 유리일 수 있다. 구체적으로, 초음파 송신기(20)가 사용되는 경우, 지문 검출 및 이미징은, 원한다면 비교적 두꺼운 플레이튼들, 예를 들어, 3 mm 이상을 통해 수행될 수 있다. 그러나, 초음파 수신기(30)가 힘 검출 모드 또는 커패시턴스 검출 모드에서 지문들을 이미징할 수 있는 구현들의 경우, 더 얇고 비교적 더 순응적인 플레이튼(40)이 바람직할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따르면, 플레이튼(40)은 하나 이상의 폴리머들, 예를 들어, 하나 이상의 타입들의 파릴렌(parylene)을 포함할 수 있고, 실질적으로 더 얇을 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 플레이튼(40)은 수십 미크론 두께일 수 있거나 10 미크론보다 훨씬 작은 두께일 수 있다.
[0157] 압전 수신기 층(36)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 압전 물질들의 예들은 적절한 음향적 특성들, 예를 들어, 약 2.5 MRayls 내지 5 MRayls의 음향적 임피던스를 갖는 압전 폴리머들을 포함한다. 이용될 수 있는 압전 물질들의 특정 예들은 PVDF(polyvinylidene fluoride) 및 PVDF-TrFE(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene) 코폴리머들과 같은 강유전성 폴리머들을 포함한다. PVDF 코폴리머들의 예들은 60:40 (몰 퍼센트) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, 및 90:10 PVDR-TrFE를 포함한다. 이용될 수 있는 압전 물질들의 다른 예들은 PVDC(polyvinylidene chloride) 호모폴리머들 및 코폴리머들, PTFE(polytetrafluoroethylene) 호모폴리머들 및 코폴리머들 및 DIPAB(diisopropylammonium bromide)를 포함한다.
[0158] 압전 송신기 층(22) 및 압전 수신기 층(36) 각각의 두께는 초음파들을 생성 및 수신하기에 적합하도록 선택될 수 있다. 일례에서, PVDF의 평탄한 압전 송신기 층(22)은 대략 28 μm 두께이고, PVDF-TrFE 수신기 층(36)은 대략 12 μm 두께이다. 초음파들의 예시적인 주파수들은 밀리미터 또는 그 미만 정도의 파장들로, 5 MHz 내지 30 MHz의 범위일 수 있다.
[0159] 도 15b는 초음파 센서 시스템의 대안적인 예의 분해도를 도시한다. 이러한 예에서, 압전 수신기 층(36)은 이산적 엘리먼트들(37)로 형성되었다. 도 15b에 도시된 구현에서, 이산적 엘리먼트들(37) 각각은 단일 픽셀 입력 전극(38) 및 단일 센서 픽셀 회로(32)에 대응한다. 그러나, 초음파 센서 시스템(1500b)의 대안적인 구현들에서, 이산적 엘리먼트들(37), 단일 픽셀 입력 전극(38) 및 단일 센서 픽셀 회로(32) 각각 사이에 반드시 일-대-일 대응이 존재하지는 않는다. 예를 들어, 일부 구현들에서는, 단일의 이산적 엘리먼트(37)에 대해 다수의 픽셀 입력 전극들(38) 및 센서 픽셀 회로들(32)이 존재할 수 있다.
[0160] 도 15a 및 도 15b는 초음파 센서 시스템에서 초음파 송신기들 및 수신기들의 예시적인 배열들을 도시하며, 다른 배열들이 가능하다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 초음파 송신기(20)는 초음파 수신기(30) 위에 있을 수 있고, 따라서 검출된 오브젝트(들)(25)에 더 가까울 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 송신기는 초음파 센서 어레이(예를 들어, 단일 층 송신기 및 수신기)와 함께 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서 시스템은 음향 지연 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 음향 지연 층은 초음파 송신기(20)와 초음파 수신기(30) 사이에서 초음파 센서 시스템에 통합될 수 있다. 음향 지연 층은 초음파 펄스 타이밍을 조절하고 이와 동시에 초음파 송신기(20)로부터 초음파 수신기(30)를 전기적으로 절연하기 위해 이용될 수 있다. 음향 지연 층은 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있고, 지연 층에 사용되는 재료 및/또는 지연 층의 두께는 반사된 초음파 에너지가 초음파 수신기(30)에 도달하는 시간에서 원하는 지연을 제공하도록 선택된다. 이를 수행할 때, 오브젝트에 대한 정보를 반송하는 에너지 펄스가 오브젝트에 의해 반사된 것으로 인한 시간의 범위는, 초음파 센서 시스템의 다른 부분들로부터 반사된 에너지가 초음파 수신기(30)에 도달하고 있지 않을 가능성이 있는 시간 범위 동안 초음파 수신기(30)에 도달하도록 이루어질 수 있다. 일부 구현들에서, 기판(34) 및/또는 플레이튼(40)은 초음파 지연 층으로 기능할 수 있다.
[0161] 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 아이템들의 리스트 "중 적어도 하나"로 지칭되는 구문은 단일 멤버들을 포함하여 그 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 일례로, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c를 커버하도록 의도된다.
[0162] 본 명세서에 개시된 구현들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 프로세스들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 둘 모두의 조합들로 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 상호교환가능성은 기능의 관점들에서 일반적으로 설명되었으며, 위에서 설명된 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들에서 예시된다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션, 및 전체 시스템에 부과된 설계 제약들에 의존한다.
[0163] 본 명세서에 개시된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들 및 회로들을 구현하기 위해 사용된 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는, 범용 단일-칩 또는 멀티-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 또는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어 DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정 프로세스들 및 방법들은 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 수행될 수 있다.
[0164] 하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은, 본 명세서에 개시된 구조들 및 이들의 구조적 등가물들을 포함하는, 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 요지의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에서 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
[0165] 소프트웨어로 구현되면, 기능들은, 비일시적인 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 이들을 통해 송신될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 또는 알고리즘의 프로세스들은, 컴퓨터 판독가능 매체 상에 상주할 수 있는 프로세서 실행가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은, 일 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램을 전달하도록 인에이블될 수 있는 임의의 매체들을 포함한 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 둘 모두를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 비일시적 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장부, 자기 디스크 저장부 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속수단(connection)이 컴퓨터-판독가능 매체로 적절히 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 것과 같은 디스크(disk 및 disc)는 콤팩트 디스크(CD: compact disc), 레이저 디스크(laser disc), 광 디스크(optical disc), 디지털 다기능 디스크(DVD: digital versatile disc), 플로피 디스크(floppy disk) 및 블루레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크(disc)들은 데이터를 레이저들에 의해 광학적으로 재생한다. 상기의 것들의 결합들이 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 추가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은, 컴퓨터 프로그램 제품으로 통합될 수 있는 머신 판독가능 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 매체 상의 코드들 및/또는 명령들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합 또는 세트로서 상주할 수 있다.
[0166] 본 개시에서 설명된 구현들에 대한 다양한 변형들은 당업자들에게 용이하게 명백할 수 있으며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에 설명된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 청구항, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합할 것이다. "예시적인"이라는 단어는, 존재한다면 오직 "예, 예증 또는 예시로서 기능하는" 것을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 설명되는 임의의 구현은 반드시 다른 구현들에 비해 선호되거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다.
[0167] 별개의 구현들의 상황에서 본 명세서에 설명되는 특정 특징들은 또한 단일 구현으로 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 상황에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 다수의 구현들에서 별개로 또는 임의의 적절한 하위 결합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 결합들로 작용하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될지라도, 일부 경우들에서, 청구된 결합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 결합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 결합은 하위결합 또는 하위결합의 변화에 관련될 수 있다.
[0168] 유사하게, 동작들이 특정한 순서로 도면들에 도시되지만, 이것은, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 그러한 동작들이 도시된 특정한 순서 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 도시된 동작들이 수행된다는 것을 요구하는 것으로서 이해되지는 않아야 한다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 위에서 설명된 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 그러한 분리를 요구하는 것으로서 이해되지는 않아야 하며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있음을 이해해야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 다음의 청구항들의 범위 내에 존재한다. 몇몇 경우들에서, 청구항들에서 인용된 동작들은, 상이한 순서로 수행될 수 있으며, 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.
[0169] 특정하게 설명된 구현들 중 임의의 것의 특징들이 서로 호환가능하지 않는 것으로 명확히 식별되지 않거나 또는 이들이 상호 배타적이고 보완적 및/또는 지지적 관점에서 용이하게 결합가능하지 않는 것으로 주위 상황이 의미하지 않는 한, 본 개시의 전체는, 이러한 보완적 구현들의 특정 특징들이 하나 이상의 포괄적이지만 약간 상이한 기술적 솔루션들을 제공하기 위해 선택적으로 결합될 수 있는 것을 고려 및 착안함이 이해될 것이다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시의 방식으로 주어졌으며, 상세한 설명의 수정들은 본 개시의 범위 내에서 이루어질 수 있음이 추가로 이해될 것이다.

Claims (39)

  1. 생체인식(biometric) 시스템으로서,
    기판;
    상기 기판 상의 또는 상기 기판에 근접한 초음파 센서 어레이;
    1 MHz 내지 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출할 수 있는 광원 시스템; 및
    제어 시스템을 포함하고,
    상기 제어 시스템은:
    상기 펄스 주파수에서 상기 복수의 광 펄스들을 방출하도록 상기 광원 시스템을 제어하고 ― 상기 복수의 광 펄스들의 상기 펄스 주파수는, 상기 광원 시스템과는 별개인 상기 기판 및 상기 초음파 센서 어레이의 음향 공진 주파수에 대응함 ―;
    타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출되는 음향파들에 대응하는 상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하고 ― 상기 방출들은 상기 타겟 오브젝트가 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들로 조명(illuminate)되는 것에 기인함 ―; 그리고
    상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행할 수 있는, 생체인식 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들의 파장을 선택할 수 있는, 생체인식 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 타겟 오브젝트의 부분들을 조명하기 위해 상기 파장 및 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택할 수 있는, 생체인식 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택할 수 있는, 생체인식 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    초음파 송신기를 더 포함하는, 생체인식 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 초음파 센서 어레이를 통해 지문 이미지 데이터를 획득하도록 상기 초음파 송신기를 제어할 수 있고, 그리고 상기 인증 프로세스는 상기 지문 이미지 데이터를 평가하는 것을 수반하는, 생체인식 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들은 상기 기판을 통해 투과되는, 생체인식 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 하나 이상의 레이저 다이오드들 또는 발광 다이오드들을 포함하는, 생체인식 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색, 백색 또는 자외선 발광 다이오드 또는 적어도 하나의 적외선, 광학, 적색, 녹색, 청색 또는 자외선 레이저 다이오드를 포함하는, 생체인식 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 100 나노초 미만의 펄스폭을 갖는 광 펄스를 방출할 수 있는, 생체인식 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 추가로, 사용자 인증의 목적으로, 상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 기초하여, 수신된 이미지 데이터로부터 획득되는 속성 정보를, 인가된 사용자로부터 이전에 수신된 이미지 데이터로부터 획득된 저장된 속성 정보와 비교할 수 있는, 생체인식 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 수신된 이미지 데이터로부터 획득되는 속성 정보 및 상기 저장된 속성 정보는 피하(sub-epidermal) 특징부들, 근육 조직 특징부들 또는 뼈 조직 특징부들 중 적어도 하나에 대응하는 속성 정보를 포함하는, 생체인식 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 수신된 이미지 데이터로부터 획득되는 속성 정보 및 상기 저장된 속성 정보는 피하 특징부들에 대응하는 속성 정보를 포함하고, 그리고 상기 피하 특징부들은, 진피의 특징부들, 피하조직의 특징부들, 혈관 특징부들, 림프관 특징부들, 땀샘 특징부들, 모낭 특징부들, 모유두 특징부들 및 지방 소엽 특징부들로 이루어진 특징부들의 리스트로부터의 하나 이상의 특징부들을 포함하는, 생체인식 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 수신된 이미지 데이터로부터 획득되는 속성 정보 및 상기 저장된 속성 정보는 지문 세목에 관한 정보를 포함하는, 생체인식 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 추가로, 사용자 인증의 목적으로:
    초음파 송신기로부터의 초음파들에 의한 상기 타겟 오브젝트의 음파화(insonification)를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하고; 그리고
    상기 광원 시스템으로부터 방출되는 광에 의한 상기 타겟 오브젝트의 조명을 통해 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있는, 생체인식 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터는 지문 이미지 데이터를 포함하고, 그리고 상기 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터는 혈관 이미지 데이터를 포함하는, 생체인식 시스템.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 오브젝트는 손가락 또는 손가락형 오브젝트인, 생체인식 시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 오브젝트는 상기 초음파 센서 어레이의 표면 상에 위치되거나, 또는 상기 초음파 센서 어레이에 음향적으로 커플링된 플레이튼의 표면 상에 위치되는, 생체인식 시스템.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 수신된 신호들에 기초하여 상기 타겟 오브젝트의 라이브니스(liveness) 결정을 행하도록 추가로 구성되는, 생체인식 시스템.
  20. 제1 항의 생체인식 시스템을 포함하는 모바일 디바이스.
  21. 생체인식 시스템으로서,
    기판;
    상기 기판 상의 또는 상기 기판에 근접한 초음파 센서 어레이;
    1 MHz 내지 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출할 수 있는 광원 시스템; 및
    제어 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은:
    상기 펄스 주파수에서 상기 복수의 광 펄스들을 방출하도록 상기 광원 시스템을 제어하고 ― 상기 광 펄스들의 상기 펄스 주파수는, 상기 광원 시스템과는 별개인 상기 기판 및 상기 초음파 센서 어레이의 음향 공진 주파수에 대응함 ―;
    타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출되는 음향파들에 대응하는 상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하고 ― 상기 방출들은 상기 타겟 오브젝트가 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들로 조명되는 것에 기인함 ―; 그리고
    상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하기 위한 것인, 생체인식 시스템.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들의 파장을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 생체인식 시스템.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 타겟 오브젝트의 부분들을 조명하기 위해 파장 및 선택된 파장과 연관된 광 강도를 선택하기 위한 수단을 포함하는, 생체인식 시스템.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택하기 위한 수단을 포함하는, 생체인식 시스템.
  25. 제21 항에 있어서,
    초음파 송신기를 더 포함하는, 생체인식 시스템.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 사용자 인증 프로세스는:
    상기 초음파 송신기로부터의 초음파들에 의한 상기 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터; 및
    상기 광원 시스템으로부터 방출되는 광에 의한 상기 타겟 오브젝트의 조명을 통해 획득되는 초음파 이미지 데이터를 수반하는, 생체인식 시스템.
  27. 생체인식 인증 방법으로서,
    1 MHz 내지 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템을 제어하는 단계 ― 상기 복수의 광 펄스들의 상기 펄스 주파수는, 상기 광원 시스템과는 별개인 기판 및 초음파 센서 어레이의 음향 공진 주파수에 대응함 ―;
    상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들로 조명되는 것에 응답하여 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출되는 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하는 단계; 및
    상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는, 생체인식 인증 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 방법은, 초음파 송신기로부터의 초음파들에 의한 상기 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 사용자 인증 프로세스는 상기 초음파 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는, 생체인식 인증 방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 타겟 오브젝트의 부분들로부터 음향파 방출들을 선택적으로 생성하기 위해 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광 펄스들의 파장 및 광 강도를 선택하는 단계를 더 포함하는, 생체인식 인증 방법.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택하는 단계를 더 포함하는, 생체인식 인증 방법.
  31. 제27 항에 있어서,
    상기 광원 시스템을 제어하는 것은 모바일 디바이스의 광원 시스템을 제어하는 것을 수반하는, 생체인식 인증 방법.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 광원 시스템을 제어하는 것은 상기 모바일 디바이스의 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 것을 수반하는, 생체인식 인증 방법.
  33. 소프트웨어가 저장된 비일시적 저장 매체로서,
    상기 소프트웨어는:
    1 MHz 내지 100 MHz의 펄스 주파수에서 복수의 광 펄스들을 방출하도록 광원 시스템을 제어하고 ― 상기 복수의 광 펄스들의 상기 펄스 주파수는, 상기 광원 시스템과는 별개인 기판 및 초음파 센서 어레이의 음향 공진 주파수에 대응함 ―;
    상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광으로 조명되는 것에 응답하여 타겟 오브젝트의 부분들로부터 방출되는 음향파들에 대응하는 초음파 센서 어레이로부터의 신호들을 수신하고; 그리고
    상기 초음파 센서 어레이로부터의 신호들에 적어도 부분적으로 기초하는 사용자 인증 프로세스를 수행하도록
    적어도 하나의 디바이스를 제어하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 초음파 송신기로부터의 초음파들에 의한 상기 타겟 오브젝트의 음파화를 통해 초음파 이미지 데이터를 획득하기 위한 명령들을 포함하고, 그리고 상기 사용자 인증 프로세스는 상기 초음파 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하는, 비일시적 저장 매체.
  35. 제33 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 타겟 오브젝트의 부분들로부터 음향파 방출들을 선택적으로 생성하기 위해 상기 광원 시스템에 의해 방출되는 광의 파장 및 광 강도를 선택하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  36. 제33 항에 있어서,
    상기 소프트웨어는 상기 초음파 센서 어레이로부터 대응하는 거리에서 음향파 방출들을 수신하기 위해 포착 시간 지연을 선택하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
  37. 제33 항에 있어서,
    상기 광원 시스템을 제어하는 것은 모바일 디바이스의 디스플레이를 조명할 수 있는 적어도 하나의 백라이트 또는 프론트 라이트를 제어하는 것을 수반하는, 비일시적 저장 매체.
  38. 삭제
  39. 삭제
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