KR20060002923A - 다중 스펙트럼 생체인식 센서 - Google Patents

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KR20060002923A
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로버트 케이. 로웨
데이비드 피. 시드라우스카스
로버트 엠. 하버
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루미다임 인크.
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Abstract

생체인식 감지를 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 조명 하위 시스템은 이산 파장의 광을 개인의 피부 측에 제공한다. 검출 하위 시스템은 피부 측으로부터 산란된 광을 수신한다. 계산 유닛은 검출 시스템과 인터페이스 접속된다. 계산 유닛은 이산 파장의 수신된 광으로부터 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하기 위한 지령을 구비한다. 계산 유닛은 또한 개인을 확인하기 위하여 유도된 다중 스펙트럼 영상을 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하기 위한 지령을 구비한다.

Description

다중 스펙트럼 생체인식 센서{MULTISPECTRAL BIOMETRIC SENSOR}
관련 출원에 대한 참조
본 출원은, 그 전체 개시 내용이 모든 목적을 위하여 본 명세서에서 참조로써 병합된, 미국 가특허출원 제60/460,247호(2003년 4월 4일 출원, 발명의 명칭이 "비침투성 알코올 모니터"), 미국 가특허출원 제60/483,281호(Robert K. Rowe 등에 의해 2003년 6월 27일 출원, 발명의 명칭이 "하이퍼스펙트럼 지문 판독기"), 및 미국 가특허출원 제--/---,---호(2004년 3월 10일 출원, 발명의 명칭이 "생체인식을 위한 광학적 피부 센서", 대리인 관리번호 No.20204-002620US)의 정규출원으로, 이들 가출원의 선출원일의 이익을 주장한다.
본 출원은 또한, 그 전체 개시 내용이 모든 목적을 위하여 본 명세서에서 참조로써 병합된, 미국 특허출원 제09/874,740호(2001년 6월 5일 출원, 발명의 명칭이 "특정 광학 분광 시스템을 사용하는 생체인식 결정 장치 및 방법")에 관한 것이다.
본 발명은 생체인식(biometrics)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다중 스펙트럼 영상 센서를 통해 생체인식 측정을 수행하는 방법 및 시스템, 및 알코올 또는 다른 분석물질의 생체내 레벨을 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
"생체인식"("biometrics")은 일반적으로 살아 있는 신체 특성의 통계 분석에 관한 것이다. 생체인식의 한 범주는, 사람의 자동확인을 제공하거나, 또는 사람의 의도되는 신원을 검증하는 두 가지 모드 중 한 모드로 일반적으로 동작하는 "생체인식 확인"("biometric identification")을 포함한다. 생체인식 감지 기술은 사람의 물리적인 특징 또는 행동 특성을 측정하여, 이들 특징을 미리 기록된 유사한 측정값과 비교하여 일치하는 것이 있는 지를 결정한다. 생체인식 확인을 위하여 일반적으로 사용되는 물리적인 특징은 얼굴, 홍채, 손의 형태, 정맥 구조, 및 지문 패턴을 포함하고, 지문 패턴은 모든 생체인식 확인 특징 중 가장 유력한 특징이다. 수집된 지문을 분석하는 현재의 방법은 광학, 용량성, 무선 주파수, 열, 초음파 및 수가지 다른 덜 일반적인 기술을 포함한다.
대부분의 지문 수집 방법은 손가락 표면의 피부 또는 여기에 매우 근접한 피부의 측정 특성에 의존한다. 특히, 광학 지문 판독기는 전형적으로 센서 압반(sensor platen)과 그 위에 위치한 손가락 사이의 굴절율 차이의 존재 여부에 의존한다. 공기가 채워진 지문의 골이 압반의 특정 위치 위에 있을 때, 공기와 압반의 굴절율 차이로 인해 압반 내에서 내부 전반사("TIR" : total internal reflectance)가 발생한다. 또한, 적절한 굴절율의 피부가 압반과 광 접촉하게 되면, 이러한 위치에서의 TIR은 완화되어 광이 압반-피부 경계면을 통과하게 한다. 손가락이 압반을 접촉하는 영역을 가로질러 TIR 차이의 맵은 종래의 광학 지문 판독을 위한 기초를 형성한다. 밝은 필드와 어두운 필드의 광학 장치 모두에서 광 경계면의 이러한 변동을 검출하는데 사용되는 많은 광학 장치가 존재한다. 일반적으 로, 단일의 준-단색(quasimonochromatic) 광빔이 이러한 TIR에 기초한 측정을 수행하기 위하여 사용된다.
비-TIR 광학 지문 센서 역시 존재한다. 대부분의 경우, 이들 센서는 손가락끝의 전면, 측면 및 후면을 조사하여 광이 피부를 통해 확산되도록 하기 위한 준-단색 광의 일부 장치에 의존한다. 지문 영상은 융기부와 골에 대한 피부-압반 경계를 가로지르는 광 투과의 차이에 기인하여 생성된다. 광 투과 차이는 당업자에게 알려진 바와 같이 골 내에서 임의의 중간 공기 간극의 존재 여부에 따른 프레즈넬(Fresnel) 반사 특성의 변화에 기인한다.
광학 지문 판독기는 특히 이상적이지 않은 조건에 기인한 영상 품질 문제를 겪기 쉽다. 만약 손가락이 과도하게 건조하다면, 압반과의 굴절율 일치가 손상되어 열악한 영상 콘트라스트를 초래할 것이다. 유사하게, 만약 손가락이 많이 젖어 있다면, 골은 물로 채워질 수 있어, 지문 영역 전체를 가로질러 광 접속이 발생하게 하고, 영상 콘트라스트를 크게 감소시킨다. 압반 상의 손가락의 압력이 너무 적거나 너무 크다면, 피부 또는 센서가 더럽다면, 피부가 노화되거나 및/또는 닳았다면, 또는 특정 인종군 및 매우 어린 어린이에 대한 경우와 같이 과도하게 미세한 특징이 존재한다면, 유사한 효과가 발생할 수 있다. 이들 효과는 영상 품질을 감소시켜, 지문 센서의 전체 성능을 감소시킨다. 일부의 경우, 상업적인 광학 지문 판독기는 이들 효과를 경감시키고 성능을 회복시키기 위하여 실리콘과 같은 연성 재질의 얇은 막을 포함한다. 연성 재질로서, 막은 손상, 마모 및 오염될 수 있어, 유지보수 없는 센서의 사용을 제한한다.
생체인식 센서, 특히 지문 생체인식 센서는 일반적으로 다양한 형태의 가짜(spoof) 샘플에 의해 파기되는 경향이 있다. 지문 판독기의 경우, 종이, 젤라틴, 에폭시, 라텍스 등과 같은 일부 종류의 무생물 재질에 삽입된 권한 없는 사용자의 지문 패턴을 판독기에 제공하는 다양한 방법이 해당 기술분야에서 알려졌다. 따라서, 지문 판독기가 일치하는 지문 패턴의 존재 여부를 확실하게 결정할 수 있다고 간주하더라도, 일치 패턴이 진짜 살아있는 손가락으로부터 얻어지는 것임을 보장하는 것이 전체 시스템의 보안에 중요하고, 이러한 것은 많은 일반 센서에 대해 확신하기 어려울 수 있다.
일부 생체인식 시스템이 파기되는 다른 방법은 되풀이 공격(replay attack)의 사용을 통한 것이다. 이러한 시나리오에 있어서, 침입자는 권한 있는 사용자가 시스템을 사용할 때 센서로부터 나오는 신호를 기록한다. 이후, 침입자는 미리 기록된 인가된 신호가 시스템에 삽입되도록 센서 시스템을 조작하여, 센서 자체를 우회하여 생체측정에 의해 보안화된 시스템에 대한 접근을 취득한다.
생체인식 센서를 보다 강력하고, 보다 안전하며, 더 적은 에러 경향이 있게 만들기 위한 일반적인 접근법은 관련 기술 분야에서 간혹 "이중", "순열 조합", "계층화된", "융화된", 또는 "다중 인자" 생체인식 감지로 언급되는 접근법을 사용하여 생체인식 신호의 소스를 결합시키는 것이다. 이러한 방법으로 강화된 보안을 제공하기 위하여, 생체인식 기술은 다른 기술이 동시에 인체의 동일한 부분을 측정하도록 결합되고, 결합되는 다른 센서를 파기시키기 위한 다른 샘플 또는 기술을 사용하여 파기되는 것에 대한 내성을 갖는다. 인체의 동일한 부분을 관찰하는 방식 으로 기술들이 결합될 때, 이들은 "밀접하게 접속되었다"라고 언급된다.
글루코스, 알코올, 헤모글로빈, 요소(urea), 및 콜레스테롤과 같은 생리적인 분석물질의 비침습성 광 측정의 정확도는 피부 조직의 변동에 의해 악 영향을 받는다. 일부의 경우에 있어서, 생체인식 측정과 관련하여 하나 이상의 생리적인 분석물질을 측정하는 것이 유리하다. 이러한 이중 측정은 상용시장 및 법집행 시장 모두에 대한 잠재적인 이익과 응용을 갖는다.
따라서, 다중 스펙트럼 영상 시스템 및 방법을 사용하는 생체인식 감지와 분석물질 평가를 위한 개선된 방법 및 시스템에 대한 관련 기술분야에서의 포괄적인 요구가 존재한다.
본 발명의 실시예는 따라서 생체인식 감지 및 생리학적 분석물질 평가를 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예는 영상 체적 내에서 다양한 깊이와 위치에서 다수의 피부 특징으로부터 공간-스펙트럼 정보를 나타내는 다중 스펙트럼 영상 데이터를 수집한다. 다른 특징으로부터의 정보는 유리하게 결합되어 신원 확인을 포함하는 생체인식 확인의 방법을 제공할 수 있다. 게다가, 다중 스펙트럼 영상 데이터는 처리되어 샘플의 신빙성(authenticity) 또는 생존성(liveness) 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다중 스펙트럼 영상 데이터는, 영상 위치에서의 조직 내에서 존재할 수 있는 특정 생리학적 분석물질의 존재와 양에 대한 정보를 확인하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 광 기술을 사용하여 생체 상의 특정 위치 내의 피부 성분 및 구조에 접근하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 특정 파장의 광이 피부로 들어갈 때, 흡광과 산란을 포함하는 광 상호작용을 겪게 된다. 광 산란 때문에, 광의 일부는 일반적으로, 조명 점에서 피부로 들어간 뒤, 피부로부터 확산적으로 반사된다. 이와 같이 반사된 광의 영상은 광이 조명 점으로부터 검출 점으로 이동하는 동안 광이 통과한 피부의 부분에 대한 정보를 포함한다. 광의 다른 파장은 피부와 다르게 상호 작용한다. 특정 피부 성분의 특성으로 인해, 광의 특정 파장은 특정 성분 및 구조와 다소 강하게 상호 작용할 것이다. 게다가, 광의 특정 파장은 피부로부터 산란되어 나와 검출되기 이전에 피부 내부로 및 피부를 통해 상당한 거리를 이동할 것이다. 따라서, 피부로부터 확산적으로 반사되는 광의 공간 특성의 정확한 측정은 특정 파장의 광과 상호 작용하는 피부 내의 성분과 구조에 대한 정보를 포함한다. 다수의 다른 조명 파장의 광을 사용하여 이루어진 유사한 측정은 피부 성분 및 구조에 대한 추가 정보를 제공한다.
한 세트의 실시예에서는 센서 시스템이 제공된다. 조명 하위시스템은 복수의 이산 파장의 광을 개인의 피부 측에 제공하도록 배치된다. 검출 하위시스템은 피부 측으로부터 산란된 광을 수신하도록 배치된다. 계산 유닛은 검출 시스템과 인터페이스 접속된다. 계산 유닛은 복수의 이산 파장의 수신된 광으로부터 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하기 위한 지령을 구비한다. 계산 유닛은 또한 유도된 다중 스펙트럼 영상을 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하여 개인을 확인하기 위한 지령을 구비한다.
개인의 확인은 다른 실시예에서 다르게 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유도된 다중 스펙트럼 영상을 데이터베이스와 비교하기 위한 지령은, 데이터베이스에서 유도된 다중 스펙트럼 영상과 일치하는 다중 스펙트럼 영상을 확인하는 입력 데이터를 검색하는 지령을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 유도된 다중 스펙트럼 영상을 데이터베이스와 비교하기 위한 지령은, 유도된 다중 스펙트럼 영상과, 개인의 의도되는 신원에 대응하는 데이터베이스의 입력 데이터에서의 다중 스펙트럼 영상을 비교하여, 의도되는 신원을 검증하는 지령을 포함한다.
조명 하위시스템은, 복수의 이산 파장으로 광을 제공하는 광원과, 광을 피부 측으로 향하게 하는 조명 광학계를 포함할 수 있다. 일부의 경우에 있어서, 지정된 패턴으로 주사시키기 위하여 스캐너 메커니즘은 광이 제공될 수도 있다. 광원은 LED 또는 레이저 다이오드와 같은 복수의 준-단색 광원을 포함할 수 있다. 선택적으로, 광원은 백열 전구와 글로바(glowbar)와 같은 광대역 광원과, 광대역 광원으로부터 방출된 광을 필터링하기 위해 배치된 필터를 포함할 수 있다. 필터는 일 실시예에서 연속적으로 가변적인 필터를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 검출 시스템은 광 검출기, 광학 분산 요소, 및 검출 광학계를 포함할 수 있다. 광학 분산 요소는 수신된 광의 파장 성분을 분리시키기 위해 배치되고, 검출 광학계는 수신된 광을 광 검출기로 향하게 한다. 일 실시예에 있어서, 조명 및 검출 하위시스템은 편광자를 포함한다. 편광자는 원형 편광자, 선형 편광자 또는 조합형을 포함할 수 있다. 선형 편광자의 경우, 편광자는 서로에 대해 실질적으로 교차할 수 있다.
센서 시스템은 피부 측과 접촉하기 위한 압반을 포함할 수 있거나, 또는 센서 시스템은 비접촉 동작을 위해 구성될 수 있다. 압반은 피부 측이 압반 표면 위를 스와핑(swipe)하도록 채택될 수 있다. 이러한 일 실시예에 있어서, 압반은 광학적으로 투명한 롤러를 포함할 수 있고 손가락은 스와핑 동작으로 투명 롤러를 가로질러 구를 수 있다. 이러한 일 실시예에 있어서, 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하기 위한 지령은, 피부 측이 구를 때 피부 측의 다른 부분으로부터 수신된 광으로부터 다중 스펙트럼 영상을 구축하기 위한 지령을 포함한다.
조명 하위시스템은 복수의 조명 하위시스템을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 이산 파장은 순차적으로 제공되거나, 실제적으로 동시에 인식가능한 인코딩을 통해 제공될 수 있다. 복수의 이산 파장을 위한 적합한 파장은 약 400 nm와 2.5 ㎛ 사이의 파장을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 센서 시스템은 다른 파라미터의 평가를 가능케 하는 추가 성분을 구비할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 있어서, 계산 시스템은 수신된 광으로부터 스펙트럼-분포 특성을 유도하기 위한 지령을 더 구비할 수 있다. 이러한 스펙트럼-분포 특성은, 알코올, 글루코스, 헤모글로빈, 요소, 및 콜레스테롤의 농도와 같은 피부 측 표면 아래의 조직 내에서 분석물질의 농도를 결정하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 계산 시스템은 유도된 스펙트럼-분포 특성으로부터 생존성 상태를 결정하기 위한 지령을 더 구비한다.
제 2세트의 실시예에 있어서, 개인을 확인하기 위한 방법이 제공된다. 개인의 피부 측은 복수의 이산 파장으로 조명된다. 피부 측으로부터 산란된 광이 수신된다. 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상은 복수의 이산 파장의 수신 광으로부터 유도된다. 유도된 다중 스펙트럼 영상 데이터 또는 그 부분의 하나 이상은 유도된 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교된다. 다양한 실시예는 센서 시스템에 대한 실시예에 관해 상술한 양상을 포함한다. 일부의 경우에, 상기 방법은 모든 샘플에 대해 일정하지 않은 측정 시퀀스의 생성을 허용한다. 일 실시예에 있어서, 조명 파장의 시퀀스는 측정 간에 변한다. 다른 실시예에 있어서, 피부를 조명하기 위해 어떤 조명이 사용될 지의 선택은 측정 간에 변한다.
제 3세트의 실시예에 있어서, 센서 시스템이 제공된다. 조명 하위시스템은 복수의 이산 파장의 광을 샘플에 제공하도록 배치된다. 검출 하위시스템은 샘플의 조직 내에서 산란된 광을 수신하도록 배치된다. 계산 유닛은 검출 하위시스템과 인터페이스 접속된다. 계산 유닛은 복수의 다른 파장의 수신된 광의 다중 스펙트럼 특성을 유도하기 위한 지령을 구비한다. 계산 유닛은 또한 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 조직의 생존성 상태를 결정하기 위한 지령을 구비한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 생존성 상태는 유도된 다중 스펙트럼 특성의 공간 분포를 픽셀화함으로써 결정된다. 다변량 인자 분석은 픽셀화된 공간 분포의 픽셀에 대응하는 1차원에서의 입력 데이터와, 복수의 다른 파장 중 한 파장에 대응하는 2차원에서의 입력 데이터를 갖는 행렬 상에서 수행된다. 또한, 다양한 실시예는 다른 센서 시스템을 위한 연결 실시예에서 상술한 양상을 포함할 수 있다.
제 4세트의 실시예에 있어서, 샘플의 생존성 상태를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 샘플은 복수의 이산 파장의 광으로 조명된다. 샘플의 조직 내에서 산란된 광이 수신된다. 수신된 광의 다중 스펙트럼 특성은 복수의 이산 파장으로 유도된다. 조직의 생존성 상태는, 샘플의 유도된 특성이 인증 샘플로부터 예상된 특성과 일치하는 것을 보장하기 위하여, 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 결정된다. 다양한 실시예는 다른 세트의 실시예에 대해 상술된 양상을 포함할 수 있다.
제 5세트의 실시예에 있어서, 개인의 혈중 알코올 레벨을 결정하기 위한 방법이 제공된다. 개인의 조직 내부로 전자기 방사의 전파에 응답하여 개인의 조직으로부터 발산하는 전자기 방사가 수신된다. 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성이 분석된다. 혈중 알코올 레벨은 분석된 스펙트럼 특성으로부터 결정된다.
스펙트럼 특성은 특정 실시예에 있어서 특정 파장 범위에 걸쳐 분석될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 있어서, 수신된 전자기 방사의 진폭은 2.1-2.5㎛의 파장 범위 내에서 결정된다. 이러한 범위는 2.23㎛, 2.26㎛, 2.28㎛, 2.30㎛, 2.32㎛, 2.35㎛ 및 2.38㎛의 특정 파장을 포함하고, 특정 실시예에서 이들 파장 중 하나 이상의 진폭이 결정될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 수신된 전자기 방사의 진폭은 1.5-1.9㎛의 파장 범위 내에서 결정된다. 이 범위는 1.67㎛, 1.69㎛, 1.71㎛, 1.73㎛, 1.74㎛, 1.76㎛ 및 1.78㎛의 파장을 포함하고, 특정 실시예에서 이들 파장 중 하나 이상에서 진폭이 결정될 수 있다.
제 6세트의 실시예에 있어서, 개인의 혈중 알코올 레벨을 결정하기 위한 장치가 제공된다. 수신기는 개인의 조직 내부로 전자기 방사의 전파에 응답하여 개인의 조직으로부터 발산하는 전자기 방사를 수신하도록 적응된다. 컴퓨터-저장 매체가 공정에 접속되고, 프로세서의 동작을 관리하기 위하여 그 안에 포함된 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 구비한다. 컴퓨터 판독 가능한 프로그램은 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하기 위한 지령과, 분석된 스펙트럼 특성으로부터 혈중 알코올 레벨을 결정하기 위한 지령을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 본 발명의 방법 및/또는 장치는 자동차와 같은 디바이스에서 실시할 수 있고, 이 디바이스의 접근 및/또는 동작은 혈중 알코올 레벨의 결정에 의존한다. 더욱이, 알코올 모니터링의 사용은 일부 실시예에 있어서 생체인식 확인과 결합된다. 예컨대, 결합된 알코올-모니터링을 구현하는 디바이스와 생체인식 확인 디바이스는 알코올-모니터링 및 생체인식 확인 결정의 조합에 의존한다. 일 실시예에 있어서, 생체인식 확인은 알코올 추정을 수행하기 위하여 사용된 동일한 다중 스펙트럼 데이터로 수행된다.
본 발명의 특징과 장점에 대한 추가적인 이해는 본 명세서의 나머지 부분과, 유사 참조 번호가 유사한 성분을 가리키기 위하여 다수의 도면에 걸쳐 사용된 도면을 참조하여 이루어질 수 있다. 일부의 경우에, 참조 번호는 영문 첨자를 수반한 숫자 부분을 포함하고, 오직 참조 번호의 숫자 부분에 대한 인용은 그 숫자 부분을 갖지만 다른 영문 첨자를 갖는 모든 참조 번호를 집합적으로 인용하는 것을 의도하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 다중 스펙트럼 생체인식 센서의 전면을 나타내는 도면.
도 2a는 일 실시예에 있어서의 다중 스펙트럼 생체인식 센서의 측면도.
도 2b는 다른 실시예에 있어서의 다중 스펙트럼 생체인식 센서의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 컴퓨터 단층촬영 영상 분광분석기 (CTIS : computer tomographic imaging spectrometer)의 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 스와핑 센서(swipe sensor)의 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 다중 스펙트럼 데이터 입방체를 도시하는 도면.
도 6은 피부 산란 효과를 도시하는 그래프.
도 7은 혈액의 흡광 효과를 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에 있어서의 사용될 수 있는 다른 조명 특성의 예를 도시하는 도면.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 알코올 모니터를 사용하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알코올 모니터와 생체인식 센서의 조합을 사용하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 9c는 본 발명의 일시예에 있어서의 광 드리프트를 수용하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 알코올 모니터의 기능성을 관리하기 위하여 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템을 나타내는 개략도.
1. 개요
본 발명의 실시예는, 집적된 다중인자 생체인식 측정값을 수집하고 처리할 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제공한다. 이들 집적된 다중인자 생체인식 측정값은 개인의 신원에 대한 강한 확신과, 취해지는 생체인식 샘플의 신빙성을 제공한다. 일부 실시예에 있어서, 센서는 복수의 이산 광 파장을 제공하고, 이러한 이산 광 파장은 피부 표면에 침투하여 피부 및/또는 피하 조직 내에서 산란된다. 본 명세서에서 사용된 "이산 파장"에 대한 인용은 파장 또는 파장 대역의 세트를 언급하기 위함이고, 파장 대역은 포장된(binned) 단일 단위로서 취급되고, 각 각의 포장된 단위에 대해, 정보는 포장된 유닛의 개별 파장 서브세트로부터가 아니라 포장된 유닛으로부터 오직 전체로서 추출된다. 일부의 경우에, 포장된 단위는 불연속적일 수 있어서, 복수의 이산 파장이 제공될 때, 임의의 파장 쌍 또는 파장 대역쌍 사이의 일부 파장은 제공되지 않지만, 모든 실시예에서 이것이 필요한 것은 아니다. 일 실시예에 있어서, 광 파장은 자외선-가시광선-근적외선 파장 범위 내에 존재한다. 피부 및/또는 피하 조직에 의해 산란된 광의 일부가 피부를 빠져나와, 피부의 표면에서 및 그 아래의 조직 구조의 다중 스펙트럼 영상을 형성하기 위하여 사용된다. 본 명세서에서 사용된, "다중 스펙트럼"이라는 용어는 다중 파장을 사용하는 방법 및 시스템을 언급하는 것으로 폭넓게 해석되도록 의도되고, 따라서 당업자에 의해 이해되는 용어인 "하이퍼 스펙트럼"("hyperspectral") 또는 "울트라 스펙트럼"("ultraspectral")인 영상 시스템을 포함한다. 피부의 파장에 의존하는 특성 때문에, 각 광 파장으로부터 형성된 영상은 주로 다른 파장에서 형성된 영상과는 다르다. 따라서, 본 발명의 실시예는, 특성 스펙트럼 및 공간 스펙트럼이 최종 다중 스펙트럼 영상 데이터에 가해진 알고리즘에 의해 추출될 수 있는 방식으로, 각 광 파 장으로부터의 영상을 수집한다.
일부 응용에 있어서, 인체의 다른 파라미터 및 특성을 독립적으로 또는 생체인식 측정과 조합하여 평가하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 이러한 일 특정 실시예에 있어서, 지문 패턴의 측정과 동시에 개인의 혈중 알코올 레벨을 측정할 수 있는 능력이 제공되고, 이러한 실시예는 자동차에 대한 접근을 금지하는 것을 포함하여 다양한 상업적인 응용뿐만 아니라 법집행에 대한 응용을 갖는다. 이러한 방식으로, 분석물질 측정과 측정이 이루어지는 개인의 신원은 밀접하게 연결된다.
피부 성분과 구조는 매우 독특하고, 매우 복잡하며, 사람에 따라 다르다. 피부 및 피하 조직의 공간-스펙트럼 특성의 광 측정을 수행함으로써, 다수의 평가가 이루어질 수 있다. 예컨대, 생체인식 확인 기능은 누구의 피부가 측정되는 지를 확인하거나 검증하기 위하여 수행될 수 있고, 생존성 기능은 측정되는 샘플이 다른 형태의 재질이 아닌 살아있고 생명력 있는 피부인 것을 보장하기 위하여 수행되고, 나이, 성, 인종 및 다른 인구통계 및 인체측정 특성과 같은 다양한 생리학적 파라미터의 추정이 이루어지거나/이루어지고 알코올, 글루코스, 혈액 관류 및 산화의 정도, 빌리루벤, 콜레스테롤, 요소 등을 포함하는 다양한 분석물질과 파라미터의 농도에 대한 측정이 이루어질 수 있다.
피부의 복잡한 구조는 특정 기능에 대한 방법 및 시스템의 양상을 맞추어 만들기 위하여 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 피부의 가장 바깥쪽 층인 외피는 아래에 있는 피부와 하피에 의해 지탱된다. 외피 자체는 각질층(stratum corneum), 투명층(stratum lucidum), 과립층(stratum granulosum), 유극층(stratum spinosum) 및 발아층(stratum germinativum)을 포함하는 확인된 5개의 하위층을 가질 수 있다. 따라서, 예컨대, 최상부 각질층 아래의 피부는 표면 지형에 관한 일부 특성과, 피부에 대한 깊이에 따라 변하는 일부 특성을 갖는다. 피부에 대한 혈액 공급부가 피부층에 존재하지만, 피부는 "진피 유두"("dermal papillae")로 알려진 외피로의 돌출부를 갖고, 이 진피 유두는 모세관을 통해 표면 근처로 혈액을 공급한다. 손가락의 손바닥 표면에 있어서, 모세관 구조는 표면상에 마찰 융기부의 구조를 따른다. 신체의 다른 위치에 있어서, 모세혈관 상의 구조는 덜 질서 있는 형태일 수 있지만, 특정 위치와 개인의 여전한 특성을 갖는다. 또한, 피부의 다른 층 사이의 경계면의 지형은 매우 복잡하고, 피부 위치와 개인의 특성을 갖는다. 피부의 하위 표면 구조와 피하 조직의 이들 소스가 생체인식 결정 또는 분석물질 측정을 위한 비-영상 광학 측정에 대한 상당한 잡음원으로 표현되지만, 구조 차이는 본 발명의 실시예를 통해 비교된 스펙트럼 특징에 의해 명백해진다.
일부의 경우에, 국소 코팅 또는 하위 표면의 문신으로서 잉크, 염료 및/또는 색소 침착이 피부의 일부에 나타날 수 있다. 인공 색소 침착의 이들 형태는 인간의 눈에 보이거나 보이지 않을 수 있다. 그러나, 만약 본 발명의 장치에 의해 사용된 하나 이상의 파장이 색소에 민감하다면, 일부 실시예에서 센서는 다른 필요한 측정 임무에 부가하여 색소의 존재, 양 및/또는 형태를 확인하기 위하여 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 다중 스펙트럼 영상 또는 데이터 입방체의 형태로 공간-스펙트럼 정보를 수집하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특정 경우에 있어서, 원하는 정보는 전체 다중 스펙트럼 데이터 입방체의 일부에만 포함된다. 예컨대, 균일하게 분포되고, 스펙트럼적으로 활성인 화합물의 평가는 단지 측정 스펙트럼 특성만을 필요로 할 수 있고, 스펙트럼 특성은 전체 다중 스펙트럼 데이터 입방체로부터 추출될 수 있다. 이러한 경우, 전체 시스템 설계는, 영상 픽셀의 수를 심지어 단일 픽셀의 한계까지 줄임으로써, 수집된 데이터의 공간 성분을 줄이거나 제거하기 위하여 단순화될 수 있다. 따라서, 개시된 시스템 및 방법이 일반적으로 다중 스펙트럼 영상의 개념으로 기술되지만, 본 발명은 영상의 정도가 심지어 단일 검출기 요소만이 있는 점까지 크게 감소되는 유사한 측정도 포함하는 것을 이해할 수 있을 것이다.
2. 예시적인 실시예
본 발명의 일 실시예는 다중 스펙트럼 생체인식 센서(101)의 전면을 나타내는 개략도로서 도 1에 도시되었다. 다중 스펙트럼 센서(101)는, 하나 이상의 광원(103)을 구비하는 조명 하위시스템(121)과, 이미저(imager)(115)를 갖는 검출 하위시스템(123)을 포함한다. 도 1은 조명 하위시스템(121)이 복수의 조명 하위시스템(121a와 121b)을 포함하는 실시예를 도시하지만, 본 발명은 조명 또는 검출 하위시스템(121 또는 123)의 수에 제한받지 않는다. 예컨대, 조명 하위시스템(121)의 수는 특정 레벨의 조명을 얻고, 패키징 요건에 부합시키고, 다중 스펙트럼 생체인식 센서(101)의 다른 구조 제한에 부합하기 위하여 편리하게 선택될 수 있다. 조명 광은 광원(103)으로부터, 조명을 투광 광, 광선, 광점 등과 같은 원하는 형태로 만드는 조명 광학계(105)를 통과한다. 조명 광학계(105)는 편리성을 위해 하나의 렌즈 로 구성되는 것으로 도시되었지만, 보다 일반적으로 하나 이상의 렌즈, 하나 이상의 거울, 및/또는 다른 광학 요소의 조합을 포함할 수 있다. 조명 광학계(105)는 또한 조명광을 특정 1차원 또는 2차원 패턴으로 주사하기 위하여 스캐너 메커니즘(미도시)을 포함할 수 있다. 광원(103)은 점 광원, 선 광원, 면 광원을 포함할 수 있거나, 다른 실시예에서는 일련의 이들 광원을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 조명광은, 검사중인 개인의 손가락(119) 또는 다른 피부 측에 도달하기 전에 광이 통과하는 선형 편광자(107)를 배치함으로써, 편광된 광으로 제공될 수 있다.
일부의 경우에 있어서, 광원(103)은 광이 좁은 파장 대역을 통해 제공되는 하나 이상의 준-단색 광원을 포함할 수 있다. 이러한 준-단색 광원은 발광 다이오드, 레이저 다이오드 또는 양자점(quantum-dot) 다이오드와 같은 디바이스를 포함할 수 있다. 선택적으로 광원(103)은 백열 전구와 글로바와 같은 광대역 광원을 포함할 수 있다. 광대역 광원의 경우, 조명광은 대역 통과 필터(109)를 통과하여 조명광의 스펙트럼 폭을 좁힐 수 있다. 일 실시예에 있어서, 대역 통과 필터(109)는 하나 이상의 이산 광 대역통과 필터를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 대역 통과 필터(109)는 조명광의 파장을 변화시키기 위하여, 회전 또는 선형으로(또는 회전 및 선형 움직임의 조합으로) 움직이는 연속적으로 가변인 필터를 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 대역 통과 필터(109)는 당업자에게 알려진 액정 조정 가능 필터, 음향-광 조정 가능 필터, 조정 가능 패브리-페로(Fabry-Perot) 필터와 같은 조정 가능 필터 소자를 포함한다.
광원(103)으로부터의 광이 조명 광학계(105)와 선택적으로 광학 필터(109) 및/또는 편광자(107)를 통과한 후, 압반(117)을 통과하여 손가락(119) 또는 다른 피부 측을 조명한다. 센서의 레이아웃과 구성요소는 조명의 검출 광학계(113)로의 직접 반사를 최소화시키기 위하여 유리하게 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 검출된 직접 반사광의 양이 최소화되도록, 조명 하위시스템(121)과 검출 하위시스템(123)을 상대적으로 배향시킴으로써, 이러한 직접 반사는 감소된다. 예컨대, 조명 하위시스템(121)과 검출 하위시스템(123)의 광축은, 압반(117)에 위치한 거울이 조명광의 상당한 양을 검출 하위시스템(123)으로 향하게 하지 않도록, 각도를 갖고 배치된다. 또한, 조명 및 검출 하위시스템(121 및 123)의 광축은 압반(117)에 대해 각도를 갖고 배치되어, 양 하위시스템의 각도 수용이 시스템의 임계 각도보다 적도록 하는데, 이러한 구성은 압반(117)과 피부 측(119) 사이의 내부 전반사에 기인한 상당한 영향을 회피한다.
직접 반사광을 줄이기 위한 대안적인 메커니즘은 광 편광자를 사용한다. 선형 및 원형 편광자 모두 당업자에게 알려진 바와 같이 광 측정을 특정 피부 깊이에 보다 더 민감하게 하기 위하여 유리하게 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 조명 광은 선형 편광자(107)에 의해 편광된다. 따라서 검출 하위시스템(123) 또한 그 광축이 조명 편광자(107)에 실질적으로 직교하게 배치된 선형 편광자(111)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플로부터의 광은 그 편광 상태를 상당히 변화시키기 위하여 다중 산란 이벤트를 겪어야 한다. 이러한 이벤트는 광이 피부의 표면에 침투하여 많은 산란 이벤트 이후 검출 하위시스템(123)으로 산란되어 되돌아올 때 발생한다. 이러한 방식으로, 압반(117)과 피부 측(119) 사이의 경 계면에서 표면 반사는 감소된다.
검출 하위시스템(123)은 검출 광학계를 포함할 수 있고, 검출 광학계는 렌즈, 거울 및/또는 압반 표면(117) 근처 영역의 영상을 검출기(115) 상에 형성하는 다른 광 요소를 포함한다. 검출 광학계(113)는 또한 압반 영역의 부분을 검출기(115) 상으로 순차적으로 중계하기 위한 스캐닝 메커니즘(미도시)을 포함할 수 있다. 모든 경우에, 검출 하위시스템(123)은, 피부의 표면에 침투하여 피부를 빠져나오기 전에 피부 및/또는 아래 놓이는 조직 내에서 광 산란을 겪는 광에 민감하도록 구성된다.
조명 하위시스템(121)과 검출 하위시스템(123)은 다양한 광 양식으로 또한 다양한 파장으로 동작하도록 구성될 수 있다. 일 실시예는 실질적으로 400-1000 nm 영역에서 광을 방출하는 광원(103)을 사용하고, 이 경우 검출기(115)는 실리콘 검출기 요소 또는 이러한 파장의 광에 민감한 것으로 당업자에게 알려진 다른 광 요소에 기초할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광원(103)은 1.0-2.5 ㎛의 근적외선 양식을 포함하는 파장에서의 복사선을 방출할 수 있고, 이 경우 검출기(115)는 InGaAs, InSb, PbS, MCT 및 이러한 파장의 광에 민감한 것으로 당업자에게 알려진 다른 재질로 이루어진 요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 측면도가 도 2a에 제공된 개략도를 통해 도시되었다. 도시의 간략화를 위해, 도면에는 검출 하위시스템을 도시하지 않았지만, 조명 하위시스템(121)을 명시적으로 도시하였다. 이 실시예에서의 조명 하위시스템(121)은 다른 파장 특성을 갖는 두 개의 이산 광원(203 및 205)을 포함한다. 예컨대, 광원 (203과 205)은 광 필터를 필요로 하지 않는 LED와 같은 준-단색 광원일 수 있다. 광원(203a, 203b 및 203c)은 실질적으로 동일한 제 1파장을 갖는 조명을 제공하는 반면, 광원(205a, 205b 및 205c)은 제 1파장과 다른 실질적으로 동일한 제 2파장을 갖는 조명을 제공한다. 도시된 바와 같이, 도 2a의 조명 광학계는 투광 조명을 제공하기 위하여 구성되지만, 대안적인 실시예에서는 원통 광학계, 초점 광학계, 또는 당업자에게 알려진 다른 광 성분을 병합하여 선, 점, 또는 다른 패턴화된 조명을 제공하도록 배치될 수 있다.
도 2a에 도시된 시스템을 위한 예시적인 측정 시퀀스는 제 1광원(203)을 동작시키는 것과 최종 영상을 수집하는 것을 포함한다. 영상이 획득된 후, 제 1광원(203)은 오프되고, 제 2광원(205)이 다른 파장으로 동작하여, 최종 영상이 수집된다. 하나보다 많은 파장의 광원을 갖는 센서에 대해, 이러한 조명-측정 시퀀스는 센서에서 사용된 모든 다른 파장에 대해 반복된다. 실질적으로 동일한 시퀀스가 조정 가능한 광 필터, 가변 광 필터, 움직일 수 있는 이산 광 필터, 등의 상태에 의해 광의 파장 특성이 결정되는 실시예에서 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 다중 파장에서의 영상을 수집하기 위한 대안적인 메커니즘은, 주어진 시간에 다중 파장이 조명될 때 각 파장의 광을 확인하기 위한 인코딩 방법을 병합할 수 있다. 전체 조명 시퀀스로부터의 데이터는, 개별 파장 응답이 당업자에게 알려진 방법을 사용하는 인코딩으로부터 결정되는 방식으로, 이후 수집된다. 따라서 조명 기술은 순환 순서 방식(round-robin), 주파수 분할 변조, 아다마르(Hadamard) 인코딩 등을 포함한다.
광원의 조명 시퀀스는 측정 간에 변할 수 있다. 생체인식 센서를 파기시키기 위하여 한 세트의 유효 신호가 기록되고 이후에 재생되는 되풀이 공격을 방해하기 위하여, 변이성이 도입될 수 있다. 샘플간의 측정 변이성은 또한 일부 실시예에서 사용 가능한 조명 파장의 서브세트만을 사용하는 것으로 확장될 수 있고, 이러한 사용 가능한 조명 파장은 등록 데이터 세트의 대응하는 데이터 서브세트와 비교된다.
광원(203 및 205)의 배열은 도 2a에 도시된 것처럼 실제로 평면일 필요는 없다. 예컨대, 다른 실시예에서 광 섬유, 섬유 다발, 또는 광 섬유 면판 또는 테이퍼가 일부 편리한 위치의 광원으로부터 광을 조명 평면으로 전달하고, 조명 평면에서 광은 손가락에 재영상 처리된다. 광원은 LED인 경우처럼 구동 전류를 온 또는 오프시켜 제어될 수 있다. 대안적으로, 백열 광원이 사용된다면, 액정 변조기와 같은 일부 형태의 공간 광 변조기를 사용하거나, 개구, 거울 또는 다른 광 요소를 제어하기 위하여 미소-전자기계-시스템(MEMS: microelectromechanical-system) 기술을 사용하여 광의 신속한 스위칭이 달성될 수 있다.
광 섬유 및 섬유 다발과 같은 광 구성요소의 사용은 다중 스펙트럼 생체인식 센서의 구조가 단순화될 수 있게 한다. 일 실시예가 LED와 같은 조명 광원의 전자 스캐닝과 광 섬유의 사용을 도시하는 도 2b에 도시되었다. 개별 광 섬유(216a)은 조명 배열(210)에 위치한 각 LED를 영상 표면에 연결하고, 다른 광 섬유(216b)는 반사된 광을 영상 디바이스(212)에 중계하는데, 영상 디바이스(212)는 광 다이오드 배열 또는 CCD 배열을 포함할 수 있다. 광섬유(216a 및 216b)의 세트는 이와 같이 광 중계에서 사용된 광 섬유 다발(214)을 한정한다.
본 발명의 다른 실시예는 도 3의 정면도를 통해 개략적으로 도시되었다. 이 실시예에 있어서, 다중 스펙트럼 생체인식 센서(301)는 광대역 조명 하위시스템(323)과 검출 하위시스템(325)을 포함한다. 도 1과 관련하여 기술한 실시예에 관해서는, 일부 실시예에서 다수의 조명 하위시스템(323)이 존재할 수 있고, 특정 실시예를 도시하는 도 3은 두 개의 조명 하위시스템(323)을 구비한다. 조명 하위시스템(323)에 포함된 광원(303)은 백열 전구 또는 글로바와 같은 광대역 조명 광원이고, 당업자에게 알려진 임의의 다른 광대역 조명 광원이 될 수 있다. 광원(303)으로부터의 광은 조명 광학계(305)와 선형 편광자(307)를 통과하고, 선택적으로 특정 영역을 넘는 광의 파장을 제한하기 위하여 사용된 대역 필터(309)를 통과할 수 있다. 광은 압반(117)을 통과하여 피부 측(119)으로 들어간다. 광의 일부는 피부(119)로부터 확산적으로 반사되어 검출 하위시스템(325)으로 들어가고, 이러한 검출 하위시스템(325)은 영상 광학계(315 및 319), 교차 선형 편광자(311) 및 분산 광학 요소(313)를 포함한다. 분산 요소(313)는 1차원 또는 2차원 격자를 포함하고, 이들 격자는 광 파장의 함수로서 광 경로의 편향을 야기하기 위한 투과형 또는 반사형 프리즘, 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 광 요소일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 제 1영상 광학계(319)는 피부(119)로부터 반사된 광을 교차 선형 편광자(311)와 분산 요소(313)를 통해 전달하기 위하여 시준하는 작용을 한다. 광의 스펙트럼 성분은 분산 요소(313)에 의해 각도적으로 분리되고, 제 2영상 광학계(315)에 의해 개별적으로 검출기(317)상에 초점이 맞춰진다. 도 1과 관련하여 논의한 바와 같이, 각각 조명 및 검출 하위시스템(323 및 325)에 포함된 편광자(307 및 311)는 검출기(317)에서 직접 반사된 광의 검출을 줄이는 작용을 한다.
검출기에서 수신된 광으로부터 생성된 다중 스펙트럼 영상은 따라서 컴퓨터 단층촬영 영상 분광분석기("CTIS") 방식으로 코딩된 영상이다. 파장 및 공간 정보 모두는 최종 영상 내에 동시에 제공된다. 개별 스펙트럼 패턴은 코딩된 영상의 수학적인 반전 또는 "재구성"("reconstruction")을 통해 얻어질 수 있다.
도 1 내지 도 3과 관련하여 위에서 기술한 실시예는 "영역"("area")센서 구성의 예이다. 이러한 영역 센서 구성에 부가하여, 다중 스펙트럼 영상 센서가 일부 실시예에서 "스와핑" 센서로서 구성될 수 있다. 스와핑 센서의 일 예는 도 4의 개략도를 통해 평면도로 도시되었다. 이 도면에서, 센서(401)의 조명 영역(403)과 검출 영역(405)은 실질적으로 동일 직선상에 위치한다. 스와핑 센서(401)의 일부 실시예에 있어서, 하나보다 많은 조명 영역이 존재할 수 있다. 예컨대, 검출 영역(405)의 양 측에 배치된 복수의 조명 영역이 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 영역(403)은 부분적으로 또는 전체적으로 검출 영역(405)과 겹친다. 다중 스펙트럼 영상 데이터는 도 4에 화살표로 나타낸 바와 같이 광학적으로 활성인 영역을 손가락 또는 다른 신체 부분을 스와핑함으로써 센서(401)에 의해 수집된다. 대응하는 선형 센서는, 당업자에게 알려진 바와 같이, 최종 일련의 영상 조각으로부터 위치 정보를 기록하고 완전한 이차원 영상의 부착을 지원하기 위하여 인코더를 추가로 포함할 수 있는 고정 시스템 또는 롤러 시스템일 수 있다. 롤러 시스템이 사용된 경우, 손가락 끝 또는 다른 피부 측을 사용된 광의 파장에 투명한 롤러 위에서 굴릴 수 있다. 광은 그 후 피부 측의 이산 부분으로부터 순차적으로 수신되고, 다중 스펙트럼 영상은 다른 부분에서 수신된 광으로부터 구성된다.
일부 실시예에 포함된 편광자는 표면 특징을 생성하거나 추가로 강조하기 위하여 사용될 수 있다. 예컨대, 조명 광이 샘플링 압반과 평행한 방향("P")으로 편광되고, 검출 하위 시스템이 수직 배향("S")의 편광자를 포함한다면, 반사광은 편광자 쌍의 소광 비율만큼 차단된다. 그러나, 손가락 끝의 융기 점에서 가로지르는 광은 광학적으로 산란되고, 이는 편광을 효과적으로 무작위화시킨다. 이는 흡광되어 재방출된 광의 50% 정도의 일부를 S-편광된 영상 시스템으로 관찰할 수 있게 한다.
위의 특정 실시예와 관련하여 기술한 시스템은 예시적인 것으로, 제한하려고 의도한 것은 아니다. 전술한 이러한 예시적인 실시예에 대한 많은 변형과 대안이 존재하고, 이들 역시 본 발명의 의도된 범주 내에 포함된다. 많은 경우에, 광 구성요소의 레이아웃과 순서는 본 발명의 기능적인 양상에 실질적으로 영향을 미침이 없이 변경될 수 있다. 예컨대, 광대역 조명 광원과 하나 이상의 광학 필터를 사용하는 실시예에 있어서, 필터(들)는 조명 및 검출 하위시스템 모두의 임의의 다양한 지점에 위치할 수 있다. 또한, 도면에는 압반과 접촉한 채 측정이 이루어지는 손가락 또는 다른 피부 측을 도시하였으나, 이러한 접촉 없이도 실질적으로 동일한 측정이 이루어질 수 있음은 자명하다. 이러한 경우, 조명 및 검출을 위한 광학계는 일정한 거리를 두고 피부 측을 조명하고 이를 영상처리하도록 구성할 수 있다. 이러한 시스템의 일부 예는, 본 명세서에 참조로서 병합된 미국 가특허출원 제 ../...,...호(2004년 3월 10일 출원, 발명이 명칭 : "생체인식을 위한 광 피부 센서")(대리인 관리 번호 : 20204-002620US)에 제공되었다.
위에서 기술한 실시예는 다른 파장으로 피부 측의 영상 세트를 생성하거나, 데이터를 생성하는데, 이러한 세트는 상기 데이터로부터 CTIS 또는 인코딩된 조명 하위시스템의 특정의 경우와 같은 재구성 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 조명을 위하여, 이러한 스펙트럼 영상 세트를 직접 생성하지 않는 실시예에서 후속 생체인식 처리를 위하여 상기 세트를 생성하는 것이 필요하지 않다 하더라도, 이러한 스펙트럼 영상 세트에 관하여 다음의 논의가 이루어진다. 다중 스펙트럼 영상의 예시적인 세트는 다중 스펙트럼 데이터 입방체(501)를 한정하는 세트를 통해 도 5에 도시되었다.
데이터 입방체(501)를 분해하는 하나의 방법은, 측정 공정 중에 샘플을 조명하는데 사용된 각 파장에 대응하는 영상으로 분해하는 것이다. 도면에 있어서, 5개의 이산 조명 파장 및/또는 조명 조건(예, 지점(X, Y)에서의 조명 점 광원)에 대응하는 5 개의 각 영상(503, 505, 507, 509, 및 511)이 도시되었다. 가시광이 사용되는 실시예에 있어서, 영상은 예컨대 450nm, 500nm, 550nm, 600nm 및 650nm의 광을 사용하여 생성된 영상에 대응할 것이다. 각 영상은 피부와 인터페이스 접속되는 특정 파장 광의 광학적인 효과를 나타내고, 측정 도중에 피부가 압반과 접촉하는 실시예의 경우, 피부와 인터페이스 접속되고 피부-압반 경계면을 통과하는 특정 파장 광의 결합된 광학적 효과를 타나낸다. 파장에 의해 변하는 피부와 피부 성분의 광 특성으로 인해, 각 다중 스펙트럼 영상(503, 505, 507, 509 및 511)은 일반적으로 서로 다를 것이다.
따라서 데이터 입방체는 R(XS,YS,XI,YI,λ)로서 표시될 수 있고, 광원 점(XS,YS)에서 조명될 때 각 영상 점(XI,YI)에서 보여지는 파장(λ)의 확산적으로 반사된 광의 양을 나타낸다. 다른 조명 구성(투광, 선, 등)은 적절한 광원 점의 위치 상에서 점 응답을 합산함으로써 요약될 수 있다. 종래의 비-TIR 지문 영상{F(XI,YI)}은 주어진 파장(λ0)에 대해 다중 스펙트럼 데이터 입방체로서 막연하게 기술할 수 있고, 모든 광원 위치 위에서 합산된다:
Figure 112005055771127-PCT00001
역으로, 스펙트럼 생체인식 데이터 세트{S(λ)}는 주어진 파장(λ)에 대해 측정한 광 강도와 조명 및 검출 위치 사이의 차이(
Figure 112005055771127-PCT00002
)를 관련시킨다:
Figure 112005055771127-PCT00003
다중 스펙트럼 데이터 입방체(R)는 따라서 종래의 손가락 영상과 스펙트럼 생체인식 데이터 세트 모두에 관련된다. 다중 스펙트럼 데이터 입방체(R)는 다른 두 데이터 세트 양측의 수퍼세트(superset)이고, 두 개의 별도의 양식의 양측에서 손실될 수 있는 상관관계와 다른 정보를 포함한다.
피부-압반 경계면에서의 광학적인 상호작용은, 압반 재질과 피부의 광 품질이 사용된 파장의 범위에 걸쳐 일반적으로 크게 다르지 않고, 광 접속은 측정 간격 동안 실질적으로 변하지 않기 때문에, 모든 파장에서 실질적으로 동일할 것이다. 피부로부터 압반으로, 또한 압반으로부터 피부로 이동한 광은 광 경계면에서 프레즈넬 반사에 의해 영향을 받을 것이다. 따라서, 공기 간극을 통과하는 광은 공기 간극을 통과하지 않는 광보다 수용 매질에서 덜 강할 것이다. 이러한 현상은 다중 스펙트럼 데이터 입방체에 포함된 영상 정보의 일부만을 형성한다.
피부 및/또는 피하 조직으로 통과해 들어간 광은 일반적으로 다른 파장에서의 피부 및/또는 피하 조직의 다른 광 특성에 의해 일반적으로 영향을 받는다. 다른 파장에서 다르게 영향을 받는 피부 및/또는 피하 조직 내에서의 두 가지 광 효과는 산란과 흡광이다. 피부 조직 내의 광 산란은 일반적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 평탄하고 상대적으로 느리게 변하는 파장의 함수이다. 역으로, 피부 내의 흡광은 피부 내에 존재하는 특정 성부의 특정 흡광 특징으로 인해 강한 파장의 함수이다. 예컨대, 혈액은 도 7에 도시된 바와 같이 특정 특성의 흡광을 갖는다. 혈액에 부가하여, 400nm에서 2.5㎛에 이르는 스펙트럼 영역에서 상당한 흡광 특성을 갖고, 피부 및/또는 피하 조직 내에서 발견되는 다른 물질은 멜라닌, 물, 카로틴, 빌리루벤, 에탄올 및 글루코스를 포함한다.
광학적인 흡광과 산란의 결합된 효과는 다른 조명 파장이 다른 깊이로 피부내로 침투하도록 한다. 이러한 효과는 개략적으로 도 8에 도시되어 있다. 이 도 8은 세 가지 다른 파장에서 피부 표면 위의 세 가지 다른 조명점에 대한 조직 내에서 발생하는 광 산란을, 동일한 축적으로 도시한 것이다. 이 현상은 효과적으로 다른 스펙트럼 영상으로 하여금 조명된 조직의 다른 체적에 대응하는 다른 및 상보적인 정보를 갖도록 한다. 특히, 피부의 표면에 인접한 모세관 층은 혈액이 강하게 흡광하는 광의 파장을 사용하여 영상처리될 수 있는 뚜렷한 공간 특징을 갖는다.
따라서, 다중 스펙트럼 영상 데이터 입방체는 다중 광원으로부터 공간-스펙트럼 정보를 포함한다. 단지 예시를 통해서, 압반과 접촉하는 손가락 끝에서 취해진 측정의 경우, 최종 데이터 입방체는, (i) 종래의 비-TIR 지문에 포함된 정보와 유사한, 손가락 끝과 압반 사이의 광 경계면; (ii) 사람마다 뚜렷한 조직의 전체적인 스펙트럼 특징; (iii) 정맥 영상과 유사한, 피부의 표면에 인접한 혈관, 및 (iv) 조직 내에 깊이 분포된 혈관 및 다른 스펙트럼 활성 조직에 기인한 효과를 포함한다. 그 자체로, 본 발명의 실시예는 측정되는 손가락 끝 또는 다른 피부 측 내의 다중 소스로부터 생체인식 데이터를 추출하는 메커니즘을 제공하여, 다중 인자의 생체인식 감지 응용을 제공한다.
피부와 피하 조직의 복잡한 파장 의존 특성 때문에, 주어진 영상 위치에 대응하는 스펙트럼 값의 세트는 잘 정의되고 뚜렷한 스펙트럼 특성을 갖는다. 이들 스펙트럼 특성은 한 픽셀씩의 단위로 다중 스펙트럼 영상 데이터를 분류하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 평가는 적합한 영상 세트로부터 전형적인 조직 스펙트럼 품질을 생성함으로써 수행될 수 있다. 예컨대 도 5에 도시된 다중 스펙트럼 데이터는 N×5 행렬로 기록될 수 있고, 여기에서 N은 공기의 주변 영역으로부터가 아닌 살아 있는 조직으로부터의 데이터를 포함하는 영상 픽셀의 수이다. 이러한 세트의 행렬에 대해 수행되는 아이겐분석(eigenanalysis) 또는 다른 인자 분석은 이들 조직 픽셀의 대표 스펙트럼 특징을 생성한다. 그후 나중 데이터 세트에서의 픽셀의 스펙트럼은 마할라노비스(Mahalanobis) 거리와 스펙트럼 오차와 같은 기준을 사용 하여 이전에 구성된 스펙트럼 특징과 비교될 수 있다. 만약 적은 수 이상의 영상 픽셀이 살아 있는 조직과 일치하지 않는 스펙트럼 품질을 갖는다면, 샘플은 진짜가 아니라고 간주되고 거부되어, 샘플의 생존성 결정에 기초한 센서에서의 안티스푸핑(antispoofing) 방법을 병합하기 위한 메커니즘을 제공한다.
유사하게, 샘플이 손가락 끝인 일 실시예에 있어서, 다중 스펙트럼 영상 픽셀은 스펙트럼 품질에 따라 "융기", "골", 또는 "기타"로 분류된다. 이러한 분류는 선형 판별 분석(linear discriminant analysis), 이차 판별 분석(quadratic discriminant analysis), 기본 성분 분석, 신경망 분석 및 당업자에게 알려진 기타분석과 같은 판별 분석 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 융기와 골 픽셀은 전형적으로 손가락 끝에서 인접하기 때문에, 일부의 경우, 중요한 영상 픽셀 주위의 국부적인 이웃으로부터의 다중 스펙트럼 데이터는 영상 픽셀을 분류하기 위하여 사용된다. 이러한 방식으로, 종래의 손가락 끝 영상은 추가 처리와 생체인식 평가를 위하여 센서로부터 추출된다. "기타" 범주는 진짜 샘플에서 예상된 것과 다른 스펙트럼 품질을 갖는 영상 픽셀을 나타낼 수 있다. "기타"로 분류된 영상에서의 전체 수의 픽셀에 대한 임계값이 설정될 수 있다. 만약 이러한 임계값을 초과한다면, 샘플은 진짜가 아니라고 결정될 수 있고, 적절한 표시가 생성될 수 있고 동작이 취해질 수 있다.
신원의 생체인식 결정은 전체 데이터 입방체 또는 이들 중 특정 부분을 사용하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 전형적으로 조직 내에서 보다 깊은 스펙트럼 활성 구조를 나타내는 하위 공간 주파수 정보를 분리해내기 위하여 적절한 공간 필터를 적용할 수 있다. 지문 데이터는 유사한 공간 주파수 분리 및/또는 상술한 픽셀 분류 방법을 사용하여 추출될 수 있다. 스펙트럼 정보는 상술한 방식으로 영상의 활성 부분으로부터 분리될 수 있다. 데이터 입방체의 이들 세 개 부분은 일치 정도를 결정하기 위하여, 당업자에게 알려진 방법을 사용하여 처리되고 대응하는 등록 데이터와 비교될 수 있다. 이들 특성의 일치 강도에 기초하여, 등록 데이터에 대한 샘플의 일치를 고려한 결정이 이루어질 수 있다.
이전에 언급한 바와 같이, 피부 및 피하 조직 내에 존재할 수 있는 특정 물질은 뚜렷한 흡광 특성을 갖는다. 예컨대, 에탄올은 대략 2.26㎛, 2.30㎛ 및 2.35㎛에서 특징적인 흡광 피크와 2.23㎛, 2.28㎛, 2.32㎛ 및 2.38㎛에서 스펙트럼 골을 갖는다. 일부 실시예에 있어서, 비침습 광 측정은 2.1-2.5㎛의 범위, 보다 상세하게는 2.2-2.4㎛의 파장에서 수행된다. 적어도 하나의 피크 파장과 하나의 골 파장을 포함하는 일 실시예에 있어서, 최종 스펙트럼 데이터는 조직 내의 알코올 농도의 평가를 제공하고, 또한 시험되는 개인의 생체인식 특징을 제공하기 위하여, 공간 최소 자승, 기본 성분 회귀 및 당업자에게 알려진 기타 기술과 같은 다중 변량 기술을 사용하여 분석된다. 혈중 알코올 레벨에 대한 상관관계가 이들 파장의 서브세트에 대해 결정된 값으로 이루어질 수 있지만, 적어도 세 가지 스펙트럼 피크 값을 시험하는 것이 바람직하고, 보다 정확한 결과는 7개의 스펙트럼 피크 및 골 값이 측정될 때 얻어진다.
다른 실시예에 있어서, 비침습 광 측정은 1.5-1.9㎛의 범위, 보다 상세하게는 1.6-1.8㎛ 범위의 파장에서 수행된다. 특정 실시예에 있어서, 광 측정은 대략 1.67㎛, 1.69㎛, 1.71㎛, 1.73㎛, 1.74㎛, 1.76㎛ 및 1.78㎛의 파장 중 하나 이상의 파장에서 수행된다. 알코올 존재는 1.69㎛, 1.73㎛ 및 1.76㎛에서의 스펙트럼 피크와 1.67㎛, 1.71㎛, 1.74㎛ 및 1.78㎛에서의 스펙트럼 골에 의한 이들 파장에서 특징화된다. 유사하게 2.1-2.5㎛ 파장 범위에서, 알코올 농도는 하나 이상의 스펙트럼 피크와 골 값의 상대적인 강도에 의해 특징된다. 또한 혈중 알코올 레벨에 대한 상관관계가 1.5-1.9㎛ 범위 내의 이들 파장의 서브세트에 대해 결정된 값을 통해 이루어졌지만, 적어도 세 가지 스펙트럼 피크 값을 시험하는 것이 바람직하고, 보다 정확한 결과는 7개의 스펙트럼 피크 및 골 값이 측정될 때 얻어진다.
작은 스펙트럼 알코올-모니터링 디바이스가 특정 실시예에서의 다양한 시스템 및 어플리케이션에 삽입될 수 있다. 스펙트럼 알코올-모니터링 디바이스는 법-집행 인력에 제공될 수 있는 전용 시스템으로 구성될 수 있거나, 또는 개인의 사적인 용도를 위해 전자팝(electronic fob), 손목시계, 휴대폰, PDA 또는 임의의 다른 전자 디바이스와 같은 전자 디바이스의 일부로서 집적될 수 있다. 이러한 디바이스는 혈중 알코올 레벨이 규정된 한계 내에 있는 지의 여부를 개인에게 표시하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예컨대, 디바이스는 적색 및 녹색 LED를 포함할 수 있어, 개인의 혈중 알코올 레벨이 규정된 한계 내에 있을 경우 디바이스 내의 전자장치는 녹색 LED를 조명하고, 그렇지 않을 경우 적색 LED를 조명한다. 일 실시예에 있어서, 알코올 모니터링 디바이스는, 전형적으로 개인이 손가락 끝과 같은 조직을 디바이스 위에 쉽게 위치시킬 수 있도록 위치 지정되어, 자동차에 포함될 수 있다. 일부의 경우에, 디바이스가 운전에 대한 접근 가능성을 나타내는 정보 안내로서만 작용하지만, 다른 경우 자동차의 점화가 개인이 미리 규정된 레벨 이하의 혈중 알코올 농도를 갖는 지의 결정에 적극적으로 의존할 수 있다.
이러한 형태의 동작은 본 발명의 알코올 모니터링 디바이스에 대해 수행될 수 있는 보다 일반적인 동작의 일 예이다. 알코올 모니터링 디바이스에 의해 구현될 수 있는 일반적인 방법은 도 9a에 요약되었다. 블록(902)에서, 상술한 스펙트럼 정보를 통해 알코올 레벨 결정이 수행된다. 블록(904)에서 알코올 레벨 결정으로부터 알코올 레벨이 미리 규정된 한계 내에 드는 지의 결정이 이루어진다. 이러한 한계에 부응한다면, 제 1동작이 블록(906)에서 취해진다. 이러한 동작은 예컨대 자동차의 점화 허용, 파일럿의 비행기 탑승 허용, 종업원의 작업작 출입 허용, 등에 대응할 수 있다. 알코올-레벨 결정이 미리 규정된 한계에 부응하지 않는다면, 제 2동작이 블록(908)에서 취해진다. 이러한 동작은 예컨대, 자동차 점화 금지, 파일럿의 비행기 접근 금지, 또는 종업원의 작업장 출입 금지 등에 대응할 수 있다.
일부의 경우에, 혈중 알코올 결정은 생체인식 결정과 결합될 수 있다. 이러한 결합 방법의 개요에 도 9b의 흐름도가 제공된다. 블록(910)에서 상술한 스펙트럼 정보를 사용하여 알코올 레벨 결정이 이루어진다. 블록(912)에서 시험된 결정된 알코올 레벨이 미리 규정된 한계 내에 드는 지에 의존하여 다른 동작이 취해질 수 있다. 만약 알코올 한계가 미리 규정된 한계를 넘는 다면, 블록(914)에서 자동차의 점화 금지와 같은 제 1동작이 취해진다. 그러나 자동차에 대한 접근은, 알코올 레벨이 미리 규정된 레벨 내에 든다는 단순한 이유만으로 시스템에 의해 자동으로 허락되지 않는다. 블록(916)에서 표시된 바와 같이, 이러한 한계가 부합된다는 결정 은 생체인식 시험이 이루어지도록 촉구하여, 개인의 신원 체크가 블록(918)에서 수행된다. 개인이 자동차의 소유주와 같은 특정 개인으로 확인되면, 자동차에 대한 접근을 허용하는 제 2동작이 블록(920)에서 취해진다. 확인된 개인이 특정 개인이 아니라면, 블록(922)에서 제 3동작이 취해질 수 있다. 이러한 제 3동작은 예컨대 자동차에 대한 접근이 금지되는 제 1동작에 대응할 수 있지만, 대안적으로 제 1 또는 제 2동작과 다른 동작에 대응할 수도 있다. 예컨대, 제 3동작은 모르는 사람이 자동차를 운전하려 시도하는 것을 알리기 위한 경보 음향을 생성할 수 있다.
도 9b의 흐름도는 생체인식 시험이 알코올 모니터링 시험의 특정 결과에 응답하여 이루어질 수 있는 결정을 무효로 하기 위하여 사용될 수 있는 예를 도시한다. 다른 실시예에 있어서, 생체인식 시험은 알코올 모니터링 시험에 대한 반대 결과에 응답하여 수행될 수 있거나, 또는 알코올 모니터링 시험의 결과와 상관 없이 수행될 수도 있다. 이러한 경우, 알코올 레벨과 생체인식 결정의 다양한 조합의 결과에 따라 다른 동작이 취해질 수 있다. 더욱이, 알코올 모니터링 시험이 생체인식 결정에 선행할 필요는 없고, 다른 실시예에서 시험은 다른 순서로 또는 동시에 수행될 수도 있다.
일부 실시예에 있어서, 기준 샘플에 대한 알코올 모니터링 디바이스의 사용으로부터 광학적인 정정을 결정함으로써 광학적인 드리프트에 대한 정정이 이루어질 수 있다. 이러한 정정을 수행하기 위한 방법의 개요는 도 9c에 도시되었다. 블록(932)에서, 알코올 모니터링 디바이스의 광원은 기준 샘플을 조명하기 위하여 사용되고, 기준 샘플은 알코올-물 혼합물을 쉽게 포함할 수 있다. 블록(934)에서 알 코올 모니터링 디바이스의 검출기는, 기준 샘플을 통과해 전파된 이후 광의 스펙트럼 특성을 측정하기 위하여, 사용된다. 이들 스펙트럼 특성은 주로 다양한 다른 스펙트럼 결정에 대한 이후의 응용을 위하여 저장된다. 따라서, 블록(936)에서 알코올 모니터링 디바이스의 광원은 개인의 조직을 조명하기 위하여 사용되고, 블록(938)에서 조직을 통과하여 전파된 광의 스펙트럼 특성이 알코올 모니터링 디바이스의 검출기를 통해 측정된다. 상술한 피크-골 비교 분석을 사용하여 혈중 알코올 레벨을 결정하기 이전에, 블록(940)에서 기준 샘플로부터 결정된 스펙트럼 특성에 따라 스펙트럼 특성이 정정된다. 광원, 검출기, 광 필터, 렌즈, 거울 및 광 체인의 다른 구성요소에서 발생하는 변화는 유사한 방식으로 생체 내 측정 및 기준 샘플 모두에 영향을 미칠 것이다. 알코올 함유 기준 샘플과 관련한 생체내 샘플의 처리는 따라서 이러한 광 영향을 보상한다.
알코올 모니터링 디바이스를 위한 본 명세서에서 기술된 기능성의 관리는 컴퓨터 시스템으로 수행될 수 있다. 도 10에 도시된 장치는 대형 시스템에 적합할 수 있는 다수의 구성요소를 포함하고, 휴대형 디바이스에 집적되는 더 작은 시스템은 더 적은 구성요소를 사용할 수 있다. 도 10은 개인의 시스템 요소가 별도로 또는 보다 더 통합된 방식으로 실행될 수 있는 지를 개략적으로 도시한다. 버스(1026)를 통해 전기적으로 접속된 하드웨어 요소로 이루어진 계산 디바이스(1000)가 도시되었고, 상기 버스(1026)에는 알코올 모니터링 디바이스(1055)가 더 접속된다. 하드웨어 요소는 프로세서(1002), 입력 디바이스(1004), 출력 디바이스(1006), 저장 디바이스(1008), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 판독기(1010a), 통신 시스템(1014), DSP 또는 특수목적의 프로세서와 같은 처리 가속 유닛(1016) 및 메모리(1018)를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 판독기(1010a)는 추가로 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(1010b)에 추가로 연결되고, 이러한 조합은 원격, 로컬, 고정 및/또는 탈착가능한 저장 디바이스에 더하여, 컴퓨터 판독 가능 정보를 일시적으로 및/또는 영구적으로 포함하는 저장 매체를 포괄적으로 나타낸다. 통신 시스템(1014)은 유선, 무선, 모뎀, 및/또는 다른 형태의 인터페이스 연결을 포함할 수 있고, 데이터가 외부 디바이스와 교환될 수 있게 할 수 있다.
계산 디바이스(1000)는 또한 동작 메모리(1020) 내에 현재 위치한 것으로 도시된 소프트웨어 요소를 포함하고, 이들 요소는 운영 체계(1024) 및 본 발명의 방법을 실현하도록 설계된 프로그램과 같은 다른 코드(1022)를 포함한다. 특정 요건에 따라 실질적인 변화가 이루어질 수 있음이 당업자에게는 자명할 것이다. 예컨대, 맞춤화된 하드웨어가 또한 사용될 수 있고/또는 특정 요소가 하드웨어, 소프트웨어(애플릿과 같은 휴대형 소프트를 포함), 또는 이들 둘 모두의 형태로 구현될 수 있다. 또한 네트워크 입/출력 디바이스와 같은 다른 계산 디바이스에 대한 연결이 사용될 수 있다.
도 10은 또한 생체인식 센서(1056)가, 생체인식 센서(1056)와 함께 알코올 모니터링 디바이스(1055)의 사용을 결합하는 실시예에서 사용하기 위하여, 버스(1026)를 통해 전기적으로 접속될 수 있음을 나타낸다. 이전에 언급한 바와 같이, 생체인식 센서(1056)는 개인을 확인하는데 스펙트럼 정보를 사용할 수도 있지만, 이것이 꼭 필요한 것은 아니다. 계산 디바이스(1000)는 상술한 알코올 모니터링 디 바이스와 함께 생체인식 확인 디바이스의 임의의 다른 형태의 기능과 협력하기 위하여 적응될 수 있다.
신체 내의 다른 분석물질은 센서에 의해 측정되는 다중 스펙트럼 데이터가 중요한 분석물질의 특징적인 흡광 특성을 포함하는 것을 보장함으로써 유사한 기술을 사용하여 추정할 수 있다. 이러한 분석물질 추정 기술은 상술한 픽셀 분류 기술과 유사한 방법을 사용하여 추가로 지원될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 다중 스펙트럼 영상 픽셀은 "융기" 또는 "골"로 분류되거나, 또는 "혈관" 또는 "비혈관"과 같이 다른 적절한 분류에 따라 분류될 수 있다. 다중 스펙트럼 데이터의 서브세트는 픽셀 분류에 기초하여 분석물질의 추정을 위하여 추출되어 사용된다. 이러한 절차는 영상 평면을 가로질러 광학 및 생리학적 차이에 기인한 추정의 변이성을 감소시킨다.
또한 본 명세서에서 기술된 센서를 위한 구조적 구성은 기성품의 요소, 재질, 설계 및 다른 지급품의 이용 가능성 및 원가와 같은 요인의 고려를 반영하기 위하여 변할 수 있다. 특정한 구성은 다른 것에 비해 구성하기가 더 쉽고, 덜 비싸며, 더 신속할 수 있고, 프로토타입 및 체적 생성에 다르게 영향을 미치는 다른 고려사항이 존재할 수 있다. 모든 실시예에 대해, 광학적인 형태는 주의깊게 고려되어야 한다. 확산적으로 반사된 광의 감지 가능한 양을 되돌리는 피부 영역은 조명 파장의 함수로서 상당히 변한다. 예컨대, 가시광선 및 근적외선 조명에 대해, 짧은 파장 조명점은 긴파장의 조명점 보다 더 조밀한 배열로 배치될 수 있다. 스와핑 구성을 사용하는 실시예는 조명 타이밍과 영상 포착을 센서의 광학적 활성 영역을 가 로지르는 상대적으로 신속한 움직임에 대해 충분하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 변조된 조명 방법은 이들 형태의 센서용으로 유리하게 사용할 수 있다.
이와 같이, 몇가지 실시예를 기술하였지만, 당업자라면 본 발명의 사상을 벗어남이 없이도 다양한 변경, 대안적인 구성 및 등가물이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 상기 설명은 다음의 청구범위에서 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명은 다중 스펙트럼 영상 센서를 통해 생체인식 측정을 수행하는 방법 및 시스템, 및 알코올 또는 다른 분석물질의 생체내 레벨을 측정하는 방법 및 시스템에 이용 가능하다.

Claims (107)

  1. 복수의 이산 파장의 광을 개인의 피부 측에 제공하도록 배치된 조명 하위 시스템과;
    상기 피부 측으로부터 산란된 광을 수신하도록 배치된 검출 하위 시스템; 및
    상기 검출 하위 시스템과 인터페이스 접속되어 지며,
    상기 복수의 이산 파장의 수신된 광으로부터 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하기 위한 지령과,
    개인을 확인하기 위하여 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하기 위한 지령을 구비하는 계산 유닛을;
    포함하는 센서 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 상기 데이터베이스와 비교하기 위한 지령은, 상기 데이터 베이스에서 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상과 일치하는 다중 스펙트럼 영상을 확인하는 입력 데이터를 검색하기 위한 지령을 포함하는 센서 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 상기 데이터베이스와 비교하기 위한 지령은, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상과, 개인의 의도되는 신원에 대응하는 데이터베이스의 입력 데이터에서의 다중 스펙트럼 영상을 비교하여, 의도되는 신원을 검증하기 위한 지령을 포함하는 센서 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은,
    복수의 이산 파장의 광을 제공하는 광원과,
    상기 광을 상기 피부 측으로 향하게 하는 조명 광학계를
    포함하는 센서 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은 상기 광을 특정 패턴으로 주사하기 위한 스캐너 메커니즘을 더 포함하는 센서 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 광원은 복수의 준-단색 광원을 포함하는 센서 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 준-단색 광원 중 하나 이상은 LED를 포함하는 센서 시스템.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 준-단색 광원 중 하나 이상은 레이저 다이오드를 포함하는 센서 시스템.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은,
    광대역 광원과,
    상기 광대역 광원으로부터 방출된 광을 필터링하기 위해 배치된 필터를
    포함하는 센서 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 광대역 광원은 백열 전구를 포함하는 센서 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 광대역 광원은 글로바(glowbar)를 포함하는 센서 시스템.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 필터는 연속적으로 가변적인 필터를 포함하는 센서 시스템.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 검출 하위 시스템은,
    광 검출기와,
    상기 수신된 광의 파장 성분을 분리시키기 위하여 배치된 광학적으로 분산성 요소와,
    상기 수신된 광을 상기 광 검출기로 향하게 하기 위한 검출 광학계를
    포함하는 센서 시스템.
  14. 제 4항에 있어서, 상기 검출 하위 시스템은,
    광 검출기와,
    상기 수신된 광을 상기 광 검출기로 향하게 하는 검출 광학계를
    포함하는 센서 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은 상기 광원으로부터 방출된 광과 마주치도록 배치된 제 1편광자를 더 포함하고,
    상기 검출 하위 시스템은 상기 수신된 광과 마주치도록 배치된 제 2편광자를 더 포함하는 센서 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2편광자는 원형 편광자를 포함하는 센서 시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2편광자는 선형 편광자를 포함하는 센서 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2편광자는 서로에 대해 교차되는 센서 시스템.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 피부 측과 접촉하도록 배치된 압반(platen)을 더 포함하는 센서 시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 압반은 상기 피부 측이 상기 압반 위에서 스와핑되도록(swiped) 적응되는 센서 시스템.
  21. 제 20항에 있어서, 롤러 시스템을 더 포함하고, 상기 피부 측은 상기 롤러 시스템 위에서 구를 수 있고, 공간적으로 분산된 다중 스펙트럼 영상을 유도하기 위한 상기 지령은 상기 피부 측이 구를 때 상기 피부 측의 다른 부분에서 수신된 광으로부터 다중 스펙트럼 영상을 구성하기 위한 지령을 포함하는 센서 시스템.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 계산 유닛은,
    상기 수신된 광으로부터 스펙트럼 분산 특성을 유도하기 위한 지령과,
    상기 유도된 스펙트럼 분산 특성을 스펙트럼 분산 특성의 데이터베이스와 비교하는 지령을 더 구비하는 센서 시스템.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 계산 유닛은 상기 유도된 스펙트럼 분산 특성으로부터 상기 피부 측의 표면 아래의 조직 내의 분석물질의 농도를 결정하기 위한 지령을 더 구비하는 센서 시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 분석물질은 알코올, 글루코스, 헤모글로빈, 요소(urea) 및 콜레스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 센서 시스템.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 계산 유닛은 상기 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 상기 조직의 생존성 상태를 결정하기 위한 지령을 더 구비하는 센서 시스템.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장은 약 400nm와 2.5㎛ 사이인 센서 시스템.
  27. 제 1항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은 각각이 복수의 이산 파장의 광을 상기 피부 측에 제공하도록 배치된 복수의 조명 하위 시스템을 포함하는 센서 시스템.
  28. 제 1항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은 상기 복수의 이산 파장을 실질적으로 동시에 그리고 확인 가능한 인코딩을 통해 제공하도록 적응되는 센서 시스템.
  29. 제 1항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은 상기 복수의 이산 파장을 순차적으로 제공하도록 적응되는 센서 시스템.
  30. 개인을 확인하는 방법에 있어서,
    상기 개인의 피부 측을 복수의 이산 파장의 광으로 조명하는 단계와;
    상기 피부 측으로부터 산란된 광을 수신하는 단계와;
    상기 복수의 이산 파장의 수신된 광으로부터 공간적으로 분산된 다중 스펙트럼 영상을 유도하는 단계; 및
    상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 유도된 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하는 단계를
    포함하는 개인 확인방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 상기 데이터베이스와 비교하는 단계는, 상기 데이터베이스에서 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상과 일치하는 다중 스펙트럼 영상을 확인하는 입력 데이터를 검색하는 단계를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 상기 데이터베이스와 비교하는 단계는, 상기 유도된 다중 스펙트럼 영상과, 상기 개인의 의도되는 신원에 대응하는 데이터베이스의 입력 데이터에서의 다중 스펙트럼 영상을 비교하여, 의도되는 신원을 검증하는 단계를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 피부 측을 조명하는 단계는,
    복수의 이산 파장의 광을 제공하는 단계와,
    상기 광을 상기 피부 측으로 향하게 하는 단계를
    포함하는 개인을 확인하는 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 광을 지정된 패턴으로 주사하는 단계를 더 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  35. 제 33항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장의 상기 광을 제공하는 단계는 상기 광을 복수의 준-단색 빔으로 생성하는 단계를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  36. 제 33항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장의 상기 광을 제공하는 단계는,
    광의 광대역 빔을 생성하는 단계와,
    상기 광대역 빔을 필터링하는 단계를
    포함하는 개인을 확인하는 방법.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 광을 수신하는 단계는,
    상기 수신된 광의 각각의 파장 성분을 각도적으로 분리시키는 단계와,
    상기 각도적으로 분리된 파장 성분을 광 검출기로 향하게 하는 단계를
    포함하는 개인을 확인하는 방법.
  38. 제 33항에 있어서, 상기 피부 측을 조명하는 단계는 상기 제공된 광을 제 1편광으로 편광시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 광을 수신하는 단계는 상기 수신된 광을 제 2편광으로 편광시키는 단계 를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2편광은 실질적으로 서로에 대해 교차하는 개인을 확인하는 방법.
  40. 제 30항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장은 약 400nm와 2.5㎛ 사이인 개인을 확인하는 방법.
  41. 제 30항에 있어서, 상기 광으로 상기 피부 측을 조명하는 단계는 상기 피부 측을 상기 복수의 이산 파장으로 실질적으로 동시에 그리고 확인 가능한 인코딩을 통해 조명하는 단계를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  42. 제 30항에 있어서, 상기 광으로 상기 피부 측을 조명하는 단계는 상기 복수의 이산 파장을 순차적으로 제공하는 단계를 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장은 이전 측정 시 복수의 이산 파장을 제공한 시퀀스와는 다른 시퀀스로 제공되는 개인을 확인하는 방법.
  44. 제 30항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장은 이전 측정을 위해 사용된 파장 세트와는 다른 파장 세트로 구성되는 개인을 확인하는 방법.
  45. 제 30항에 있어서, 상기 피부 측은 손가락 끝의 손바닥 표면을 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  46. 제 30항에 있어서, 상기 피부 측은 손의 손바닥 표면을 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  47. 제 30항에 있어서, 상기 수신된 광으로부터 스펙트럼 분산 특성을 유도하는 단계와,
    상기 유도된 스펙트럼 분산 특성으로부터 상기 피부 측의 표면 아래의 조직 내의 분석물질의 농도를 결정하는 단계를
    포함하는 개인을 확인하는 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 분석 물질은 알코올, 글루코스, 헤모글로빈, 요소 및 콜레스테롤로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 개인을 확인하는 방법.
  49. 제 30항에 있어서, 상기 수신된 광으로부터 스펙트럼 분산 특성을 유도하는 단계와,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 생존성 상태를 결정하는 단계를
    더 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  50. 제 30항에 있어서, 상기 수신된 광으로부터 스펙트럼 분산 특성을 유도하는 단계와,
    상기 유도된 스펙트럼 분산 특성을 스펙트럼 분산 특성의 데이터베이스와 비교하는 단계를
    더 포함하는 개인을 확인하는 방법.
  51. 복수의 이산 파장의 광을 샘플에 제공하도록 배치된 조명 하위 시스템과;
    상기 샘플의 조직 내에서 산란된 광을 수신하도록 배치된 검출 하위 시스템; 및
    상기 검출 하위 시스템과 인터페이스 접속되어 지며,
    상기 복수의 이산 파장의 수신된 광으로부터 다중 스펙트럼 특성을 유도하기 위한 지령과,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 상기 조직의 생존성 상태를 결정하기 위한 지령을 구비하는 계산 유닛을;
    포함하는 센서 시스템.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은,
    상기 복수의 이산 파장의 광을 제공하는 광원과,
    상기 광을 상기 피부 측으로 향하게 하는 조명 광학계를
    포함하는 센서 시스템.
  53. 제 52항에 있어서, 상기 광원은 복수의 준-단색 광원을 포함하는 센서 시스템.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 준-단색 광원 중 하나 이상은 LED를 포함하는 센서 시스템.
  55. 제 53항에 있어서, 상기 준-단색 광원 중 하나 이상은 레이저 다이오드를 포함하는 센서 시스템.
  56. 제 51항에 있어서, 상기 조명 하위 시스템은,
    광대역 광원과,
    상기 광대역 광원으로부터 방출된 광을 필터링하기 위해 배치된 필터를
    포함하는 센서 시스템.
  57. 제 56항에 있어서, 상기 광대역 광원은 백열 전구를 포함하는 센서 시스템.
  58. 제 56항에 있어서, 상기 광대역 광원은 글로바를 포함하는 센서 시스템.
  59. 제 56항에 있어서, 상기 필터는 연속적으로 가변적인 필터를 포함하는 센서 시스템.
  60. 제 51항에 있어서, 상기 조직의 상기 생존성 상태를 결정하기 위한 지령은,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 특성의 공간 분포를 픽셀화하기 위한 지령과,
    픽셀화된 공간 분포의 픽셀에 대응하는 제 1차원의 입력 데이터와, 상기 복수의 이산 파장 중 하나에 대응하는 제 2차원의 입력 데이터를 갖는 행렬 상에서 다중 가변량 인자 분석을 수행하는 지령을
    포함하는 센서 시스템.
  61. 샘플의 복수의 이산 파장의 광으로 조명하는 단계와,
    상기 샘플의 조직 내에서 산란된 광을 수신하는 단계와,
    상기 복수의 이산 파장의 수신된 광의 다중 스펙트럼 특성을 유도하는 단계와,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 특성으로부터 조직의 생존 상태를 결정하는 단계를
    포함하는 샘플의 생존 상태 결정방법.
  62. 제 61항에 있어서, 상기 피부 측을 조명하는 단계는,
    상기 복수의 이산 파장의 광을 제공하는 단계와,
    상기 광을 상기 피부 측으로 향하게 하는 단계를
    포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  63. 제 62항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장의 광을 제공하는 단계는 광을 복수의 준-단색 빔으로 생성하는 단계를 포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  64. 제 62항에 있어서, 상기 복수의 이산 파장의 광을 제공하는 단계는,
    광의 광대역 빔을 생성하는 단계와,
    상기 광대역 빔을 필터링하는 단계를
    포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  65. 제 64항에 있어서, 상기 광을 수신하는 단계는,
    상기 수신된 광의 각각의 파장 성분을 각도적으로 분리시키는 단계와,
    상기 각도적으로 분리된 파장 성분을 광 검출기로 향하게 하는 단계를
    포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  66. 제 61항에 있어서, 상기 피부 측을 상기 광으로 조명하는 단계는 상기 피부 측을 상기 복수의 이산 파장으로 실질적으로 동시에 그리고 확인 가능한 인코딩을 통해 조명하는 단계를 포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  67. 제 61항에 있어서, 상기 피부 측을 상기 광으로 조명하는 단계는 상기 복수의 이산 파장을 순차적으로 제공하는 단계를 포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  68. 제 61항에 있어서, 상기 피부 측은 손가락 끝의 손바닥 표면을 포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  69. 제 61항에 있어서, 상기 피부 측은 손의 손바닥 표면을 포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  70. 제 61항에 있어서, 상기 조직의 상기 생존 상태를 결정하는 단계는,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 특성의 공간 분포를 픽셀화하는 단계와,
    픽셀화된 공간 분포의 픽셀에 대응하는 제 1차원의 입력 데이터와, 상기 복수의 이산 파장 중 하나에 대응하는 제 2차원의 입력 데이터를 갖는 행렬 상에서 다중 가변량 인자 분석을 수행하는 단계를
    포함하는 샘플의 생존 상태를 결정하는 방법.
  71. 개인의 혈중 알코올 레벨을 결정하는 방법에 있어서,
    상기 개인의 조직 내부로 전자기 방사의 전파에 응답하여 상기 개인의 상기 조직으로부터 발산하는 전자기 방사를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계와,
    상기 분석된 스펙트럼 특성으로부터 혈중 알코올 레벨을 결정하는 단계를
    포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  72. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 2.1-2.5㎛의 파장 범위 내에서 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  73. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 2.2-2.4㎛의 파장 범위 내에서 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  74. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 2.23㎛, 2.26㎛, 2.28㎛, 2.30㎛, 2.32㎛, 2.35㎛, 및 2.38㎛로 이루어진 그룹으로부터 선택된 값과 대략 동일한 적어도 하나 이상의 파장 값의 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  75. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 1.5-1.9㎛의 파장 범위 내에서 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  76. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 1.6-1.8㎛의 파장 범위 내에서 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  77. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 1.67㎛, 1.69㎛, 1.71㎛, 1.73㎛, 1.74㎛, 1.76㎛, 및 1.78㎛로 이루어진 그룹으로부터 선택된 값과 대략 동일한 적어도 하나 이상의 파장 값의 수신된 전자기 방사의 진폭을 결정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  78. 제 71항에 있어서, 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하는 단계는 상기 수신된 전자기 방사의 광 드리프트를 정정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  79. 제 78항에 있어서, 광 드리프트를 정정하는 상기 단계는 전자기 방사의 기준 샘플 내로의 전파에 응답하여 상기 기준 샘플로부터 발산되는 전자기 방사를 측정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  80. 제 79항에 있어서, 상기 기준 샘플은 알코올과 물의 혼합물을 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  81. 제 79항에 있어서, 상기 기준 샘플로부터 발산되는 전자기 방사를 측정하는 단계는 2.1-2.5㎛의 파장 범위 내의 전자기 방사를 측정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  82. 제 79항에 있어서, 상기 기준 샘플로부터 발산되는 전자기 방사를 측정하는 단계 1.5-1.9㎛의 파장 범위 내의 전자기 방사를 측정하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  83. 제 71항에 있어서, 상기 개인의 혈중 알코올 레벨이 미리규정된 범위 밖이라는 결정에 응답하여 동작을 취하는 단계를 더 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  84. 제 83항에 있어서, 상기 동작을 취하는 단계는 자동차 점화를 금지하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  85. 제 71항에 있어서, 상기 개인의 생체인식 확인을 행하는 단계를 더 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  86. 제 85항에 있어서, 상기 개인의 생체인식 확인을 행하는 단계는 상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 변동을 이전에 저장된 스펙트럼 변동과 비교하는 단계를 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  87. 제 85항에 있어서, 상기 개인의 결정된 혈중 알코올 레벨과 상기 생체인식 확인의 조합에 응답하여 동작을 취하는 단계를 더 포함하는 혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  88. 제 85항에 있어서, 상기 전자기 방사는 복수의 이산 파장으로 상기 개인의 피부 측의 조직으로 전파되어 들어가고,
    상기 개인의 상기 생체인식 확인을 행하는 단계는,
    상기 피부 측으로부터 산란된 전자기 방사로부터 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하는 단계와,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 유도된 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하는 단계를 포함하는
    혈중 알코올 레벨의 결정 방법.
  89. 개인의 조직 내부로 전자기 방사의 전파에 응답하여 상기 개인의 상기 조직으로부터 발산하는 전자기 방사를 수신하도록 적응된 수신기와,
    프로세서에 접속되고, 상기 프로세서의 동작을 관리하도록 구현된 컴퓨터 판 독 가능한 프로그램을 구비하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하며;
    상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램은,
    상기 수신된 전자기 방사의 스펙트럼 특성을 분석하기 위한 지령과,
    상기 분석된 스펙트럼 특성으로부터 상기 혈중 알코올 레벨을 결정하기 위한 지령을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  90. 제 89항에 있어서, 상기 수신기는 2.1-2.5㎛의 파장 범위를 갖는 광을 전파하도록 적응된 센서와 광 대역 필터를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  91. 제 89항에 있어서, 상기 수신기는 2.23㎛, 2.26㎛, 2.28㎛, 2.30㎛, 2.32㎛, 2.35㎛, 및 2.38㎛로 이루어진 그룹으로부터 선택된 값과 대략 동일한 파장 값의 광을 전파시키기 위하여 적응된 복수의 센서와 복수의 광 대역 필터를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  92. 제 89항에 있어서, 상기 수신기는 1.5-1.9㎛의 파장 범위를 갖는 광을 전파하도록 적응된 센서와 광 대역 필터를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  93. 제 89항에 있어서, 상기 수신기는 1.67㎛, 1.69㎛, 1.71㎛, 1.73㎛, 1.74㎛, 1.76㎛, 및 1.78㎛로 이루어진 그룹으로부터 선택된 값과 대략 동일한 파장 값의 광을 전파시키기 위하여 적응된 복수의 센서와 복수의 광 대역 필터를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  94. 제 89항에 있어서, 상기 수신기는,
    가변 필터와,
    검출기 배열을
    포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  95. 제 94항에 있어서, 상기 검출기 배열은 반도체 검출기 배열을 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  96. 제 94항에 있어서, 상기 검출기 배열은 초전기(pyroelectric) 검출기 배열을 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  97. 제 94항에 있어서, 상기 검출기 배열은 볼로메터(bolometer) 검출기 배열을 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  98. 제 89항에 있어서, 전자기 방사를 상기 개인의 조직 내로 전파하도록 적응된 전자기 방사원을 더 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  99. 재 98항에 있어서, 상기 방사원은 광방출 다이오드를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  100. 제 98항에 있어서, 상기 방사원은 레이저 다이오드를 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  101. 제 100항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는 조정 가능한 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  102. 제 89항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램은 상기 수신된 전자기 방사로부터 상기 개인의 생체인식 확인을 수행하기 위한 지령을 더 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  103. 제 89항에 있어서, 상기 개인의 생체인식 확인을 수행하도록 적응된 생체인식 디바이스를 더 포함하는 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  104. 103항에 있어서, 상기 전자기 방사는 복수의 이산 파장으로 상기 개인의 피부 측의 조직으로 전파되어 들어가고,
    상기 컴퓨터 판독 가능한 프로그램은,
    상기 피부 측으로부터 산란된 전자기 방사로부터 공간적으로 분포된 다중 스펙트럼 영상을 유도하는 지령과,
    상기 유도된 다중 스펙트럼 영상을 유도된 다중 스펙트럼 영상의 데이터베이스와 비교하는 지령을 포함하는
    혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  105. 제 103항에 있어서, 상기 생체인식 확인은 비광학 생체인식 확인인 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치.
  106. 제 89항에 기재된 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치를 포함하는 키팝(key fob).
  107. 제 89항에 기재된 혈중 알코올 레벨을 결정하는 장치를 포함하는 자동차.
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