專利名稱：皮膚檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及皮膚檢測傳感器。更明確地來講，本發明涉及這樣一
種傳感器，在這些傳感器中，將皮膚的IR反射性能和IR吸收性能用 于檢測人類皮膚的存在。
背景技術：
本發明可與于2004年11月12日遞交的發明名稱為"Infrared and Visible Fusion Face Recognition System"的美國專利申請No. 10/987,806 有關。本發明還可與于2004年11月12日遞交的發明名稱為"Infrared Face Detection and Recognition System"的美國專利申請No. 10/946,748 有關。前面所提及的這些專利申請通過參考結合在本發明中。這些專 利申請的受讓人與本發明的受讓人相同。
其它相關的專利文件可包括于2002年4月9日公告的發明名 稱為"Near-IR Human Detector"、發明人為Pavlidis等人的美國專利 No.6,370,260 Bl;于2004年4月6日公告的發明名稱為"Near-Infrared Disguise Detection"、發明人為Pavlidis等人的美國專利No.6,718,049 B2;以及于2002年2月15日遞交的發明名稱為"Near-Infrared Method and System for Use in Face Detection"、發明人為Pavlidis等人的美國 專利申請No. 10/077,672，所有的這些專利文件通過參考結合在本發明 中。這些專利文件的受讓人與本發明的受讓人相同。
各種行業和用途對以測量指紋識別為基礎的電流生物識別傳感
器或者是手幾何學傳感器有著極大的興趣。安全行業一直在尋找識別 某些特定的人以允許進入安全區域、諸如計算機或其它電子設備的裝 置或移動電話的傳感器。
不過，依賴于人的特定屬性(如指紋)的生物識別傳感器可能失 效。若使用指紋的橡膠沖莫型或剪切塊，這種裝置就會識別正確的印記， 即便是這種印記并不由這種印記所屬的人在使用。虹膜照片一直以來 用于阻礙虹膜檢測。因此，安全屬性的使用往往會受到損害。
目前，在生物識別傳感器行業中，還沒有可防止將合成物替代以 用作人類皮膚的裝置。若能夠提供在一種情形中會精確地識別人類皮 膚的存在的一種裝置，則在本領域中將會是一種巨大的進步，在這種 情形中，能夠識別個人的特定而唯一的特征。
若在生物識別傳感器確定特定的人的存在之前，可確定人類皮膚 的存在，則將會是本領域中的又一優點。
若能夠提供一種制造起來簡單而廉價、尺寸小以結合在現有的生 物識別傳感器中、并易于使用以允許或拒絕進入這種生物識別傳感器 的裝置，則又將會是一種優點。
從下面的描述中會明白其它優點。
發明內容
現已發現，可按照以下方式獲得本發明的上迷和其它優點。明確 地來講，本發明提供一種用于檢測人類皮膚的存在或缺失的裝置。
這種裝置包括照明源，這種照明源用于提供第一 IR光帶和第二 IR光帶，每種光帶有助于這種檢測方案。從皮膚尤其是人類皮膚反射 第一IR光帶，以及將這種光帶引導到用于檢測的路徑上。第二IR光 帶能夠由皮膚吸收，因此，在皮膚存在時，并不反射或幾乎不反射這 種光帶。優選的第一IR光帶為約0.8至約1.4pm，以及第二IR光帶 為約1.4至約2.2/am。在此實施例中，可同時發射這兩種光帶，而本 發明并不涉及其它光帶。
檢測器被定位成在第一 IR光帶和第二 IR光帶已接觸皮膚之后接 收這些光帶。這種檢測器提供指示第一 IR光帶和第二 IR光帶中的每 一個的存在或缺失信號。處理單元對這種信號進行處理，并且在第一
IR光帶存在而笫二IR光帶缺失時，指示皮膚的存在。
電子檢測鑒別器執行這種檢測器的輸出的加權差分和閾值。若輸 出電壓被拉高，這指示第一IR光帶被反射，且第二IR光帶被吸收， 從而指示人類皮膚存在。若加權差分低于這種閾值，則輸出低，從而 指示不存在人類皮膚。這在第一 IR光帶不反射離開皮膚或第二IR光 帶不吸收時出現。
在優選實施例中，將一個照明器用于提供一種光帶發射，這種光 帶發射與兩個檢測器相互作用， 一個檢測器用于這兩個IR光帶中的 一個。這種照明器通常發射一種光帶，優選這種光帶的范圍介于約0.8 至約2.2nm之間，當然，這種范圍覆蓋這兩種期望的IR光帶。
在一種替代實施例中，采用兩個照明器， 一個照明器處于一個期 望的IR光帶，以及單個檢測器依次接收這些光帶，這樣就可進行相 同的計算，以指示皮膚的存在或缺失。通過同時使一種光帶在皮膚上 反射且第二種光帶被吸收，將會使只能做一種而不能做另 一種的材料 的使用失效。
為了對本發明的更完全了解，將參考附圖，在這些圖中 圖1是本發明的優選實施例的示意圖；以及 圖2是本發明的另一個實施例的示意圖。
在這些圖中，類似的附圖標記在整個這些圖中表示相同或對應的 元器件和單元。
具體實施例方式
本發明用作檢測皮膚的存在的傳感器，這種皮膚如暴露給檢測的 人手或人體其它部分的皮膚。在優選實施例中，示于圖1中的手11 由照明器13照明，照明器13發射各種已選波長的紅外輻射(IR)。 在一種路徑上發射這些波長，這種路徑撞擊手11的皮膚并坤皮反射回
從照明器13發射的第一 IR光帶15在可從人類皮膚反射的光帶 范圍內，并優選為約0.8至約1.4 m m。現已發現，這種光帶范圍從人 類皮膚11強烈地反射并沿著路徑17到達檢測器19。從照明器13發 射的第二IR光帶25在由皮膚吸收的光帶范圍內，并優選為約1.4至 約2.2nm。現已發現，這種第二光帶范圍幾乎完全由人類皮膚ll所 吸收。第二 IR光帶的路徑27由檢測器29接收。檢測器19優選地包 括濾波器18,這種濾波器18僅通過約0.8至約1.4 ium的光帶范圍， 并濾去其它IR光帶波長。與此類似，檢測器29優選地包括濾波器28， 這種濾波器28僅通過約1.4至約2.2 (i m的光帶范圍，并濾去其它IR 光帶波長。當然，這種照明器能夠發射比約0.8至約1.4ym的這兩個 優選值之間的IR光帶更寬的IR光帶。
檢測處理元件31可以是一種芯片或其它微電子裝置，這種檢測 處理元件31執行檢測器19和29的輸出的加權差分和閾值。若這種 加權差分高于設定的閾值，則這種裝置輸出電壓祐L拉高，從而指示人 類皮月夫存在。在此情形中，由第一IR光帶15的強烈反射生成大信號， 而由第二 IR光帶25生成的信號幾乎為零，因為該光帶已由皮膚11 吸收。
若這種加權差分低于這種閾值，則將裝置31的輸出拉低，從而 指示不存在人類皮膚。這在第一 IR光帶15不反射離開第一 IR光帶 15所撞擊的物體時出現(例如，若將橡膠手套或乳膠手套戴在皮膚上 時)，且笫一檢測器不會接收信號。或者，在第二IR光帶25不被吸 收進第二 IR光帶25所撞擊的物體時出現(同樣如某種東西將人類皮 膚覆蓋時)，且第二檢測器29會接收許多信號。在這兩種情形均有 可能時，并且在任何情況下，這種傳感器會指示已感測到不同于人類 皮膚的其它物體。還可將檢測處理元件31構造成使用負邏輯，這樣 就會有一種皮膚檢測的負輸出和皮膚缺失的高輸出。在任何形式中， 檢測處理元件31在所期望的反射光帶和所期望的吸收光帶均存在時
發出皮膚的正結果信號。否則，就會獲得負結果，因為并未檢測到皮 膚。
在圖2中示出了一種替代實施例。手11出現以供檢測，以驗證 人類皮膚的存在。在此實施例中， 一對IR照明器35和45被引導到 以用第一 IR光帶波37照射皮力夫11 ，第一 IR光帶波37在從人類皮膚 反射的范圍內，如約0.8至約1.4|um的優選范圍。從照明器45發射 的第二IR光帶47在由皮膚吸收的光帶范圍內，如約1.4至約2.2jnm 的優選范圍。將IR光帶波37和47均引導至檢測器39,檢測器39檢 測來自光帶波37的反射信號的存在或缺失和來自光帶波47的吸收信 號的存在或缺失。檢測處理單元31中的控制電子裝置交替給IR照明 器35和45供電，并連續對每一個的檢測器39的輸出采樣。然后， -險測處理單元31中的控制電子裝置執行如前面所描述那樣的這兩個 采樣的相同加權差分，并提供通過/失敗或其它輸出。根據需要，檢測 處理單元31通常可以是一種微處理器或微控制器。可如前面就所發 射的帶寬所提及的那樣將IR照明器聚焦，但這些IR照明器也能夠發 射其它光帶范圍。例如，照明器35能夠發射較低的頻率，且照明器 45能夠發射較高的頻率，而并不影響本發明的運行，但應注意不發射 這種檢測器在其它檢測序列期間不應察看到的沖突頻率。
本發明非常適于改進目前使用的或設計用作安全裝置、進入控制 或其它用途的許多電流生物識別傳感器。指紋傳感器能夠將所出現的 指紋與數據庫進步比較，以允許或拒絕進入受控區域或電子裝置的使 用，如計算機、移動電話或其它裝置。但指纟文傳感器并不能夠將出現 用于打指模的人的手指與同一手指的橡膠或塑料模型區別開來。本發 明往往驗證人類皮膚的存在或缺失，從而使這種指紋傳感器更加可 靠。在某些情況下，也可通過隱形目艮鏡的使用使虹膜比較失效。本發 明往往還驗證真實皮膚的存在。在本發明的某些用途中，在對這種生 物識別傳感器設計用于檢測的數據進行進一步的處理之前，這種生物 識別傳感器通常需要具有來自本發明中的裝置的人類皮膚存在的正 測定。
雖然已對本發明的特定實施例進行了圖示和描述，但除了下面的 權利要求書所限定的之外，并不旨在對本發明進行限制。
權利要求
1.一種用于檢測皮膚的存在的裝置，所述裝置包括照明源(13)，所述照明源(13)用于提供第一IR光帶(17)和第二IR光帶(27)，所述第一IR光帶能夠從皮膚(11)反射，且所述第二IR光帶能夠由皮膚吸收；檢測器(19、29)，所述檢測器(19、29)用于在所述第一IR光帶和所述第二IR光帶已接觸所述皮膚之后接收所述第一IR光帶和所述第二IR光帶，并且用于提供指示所述第一IR光帶和所述第二IR光帶中的每一個的存在或缺失的信號；以及檢測處理單元(31)，所述檢測處理單元(31)用于對所述信號進行處理并在所述第一IR光帶存在且所述第二IR光帶缺失時指示皮膚的存在。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中所述第一IR光帶為大約0.8至大約1.4μm，以及所述第二IR光帶為大約1.4至大約2.2μm。
3. 如權利要求1所述的裝置，其中所述照明源(13 )適合于發射IR光帶，該IR光帶至少包括所述第一IR光帶和所述第二IR光帶。
4. 如權利要求3所述的裝置，其中所述照明源U3)發射約0.8 至約2.2μm的IR光帶。
5. 如權利要求3所述的裝置，其中所述檢測器包括適合于檢測所述第一IR光帶的第一檢測器(19 )和適合于檢測所述第二IR光帶的第二檢測器(29)。
6. 如權利要求5所述的裝置，其中所述第一檢測器(19)還包括僅通過所述第一IR光帶的第一濾波器(18)，以及所述第二檢測器(29)還包括僅通過所述第二IR光帶的第二濾波器(28)。
7. 如權利要求1所述的裝置，其中所述照明源(13 )包括用于發射所述第一IR光帶的第一照明器(35)和用于發射所述第二IR光帶的第二照明器(45)
8. 如權利要求7所述的裝置，其中所述第一 IR光帶為大約0.8 至大約1.4|um，以及所述第二IR光帶為大約1.4至大約2.2ium。
9. 如權利要求7所述的裝置，其中所述檢測器(31)包括適合于 檢測所述第一IR光帶和所述第二 IR光帶的檢測器，以及所迷檢測處 理單元適合于以預定次序選擇性地使所述第一照明器和所述第二照 明器通電。
10. 如權利要求1所述的裝置，其中所述檢測處理單元(31)適 合于向生物識別傳感器提供指示所述皮膚的存在或缺失的信號。
全文摘要
一種用于檢測人類皮膚的存在的裝置，這種裝置包括照明源，這種照明源用于提供第一IR光帶和第二IR光帶，這種第一IR光帶能夠被從皮膚反射，且這種第二IR光帶能夠由皮膚吸收。檢測器接收這些IR光帶并提供指示它們的存在或缺失的信號。處理器在該第一IR光帶存在且該第二IR光帶缺失時指示皮膚的存在。優選的第一IR光帶為約0.8至約1.4μm，且該第二IR光帶為約1.4至約2.2μm。
文檔編號G06K9/00GK101346731SQ200680049028
公開日2009年1月14日 申請日期2006年10月30日 優先權日2005年10月31日
發明者G·A·基爾戈爾, P·R·惠洛克 申請人:霍尼韋爾國際公司