血管认证设备的制作方法

专利名称：血管认证设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于获得例如真皮等等的深皮肤层的模式的新生物 统计学(biometric)模式检测方法和生物统计学 f莫式检测设备，尤其涉 及生物统计学认证方法和生物统计学认证i殳备。
背景技术：
指紋，掌紋等等被广泛地用于人员认证。这些模式是其中一部分 表皮组织被嵌入真皮的凹凸结构中的皮肤嵴模式(skin ridge pattern), 因此能够直接从外部观察到这些模式。也就是说，上述模式基本上对 应于例如真皮等等的皮趺的深层结构。例如手掌，脚掌等等的部分的 皮肤具有不同于其它部分的皮肤的特殊结构，其中表皮结构对应于表 皮组织下面的真皮的结构，导致若千生理学优势，例如其末端位于皮 肤深层的触觉神经对外部刺激的高灵敏度，对于磨擦的较大韧度，等 等。通常，指紋已经用于人员认证，因为其下的深层结构的高稳定性 使得指紋基本上表现出足够的稳定性。
然而，上述使用指紋的生物统计学认证对于所谓的"欺骗"等等手 段不具备足够的安全性。也就是说，指紋容易被留在各种物体上，并 且物体上留下的指紋能够轻易被观察到，从而导致其它人员伪造指紋 的风险。
另一方面，期望使用其它部分的表皮组织的生物统计学认证能够 避免上述例如伪造的风险。然而，表皮组织会因其在28天周期内的新陈代谢而发生改变。此外，表皮组织容易因粗糙皮肤，干燥皮肤等等 而表现出各种状态。因此，其它部分的表皮组织不具有足够的稳定性。 此外，已根据测量得知，手指，掌区等等的基部的表皮组织的模式根 本不对应于其下的模式，而是在某些情况下，其表皮组织的模式被形
成为与其下的模式正交(orthogonal)，除了例如指紋的特例之外，这导 致在生物统计学认证中难以使用这样的部分。
也就是说，人体较大部分的表皮组织(包含例如掌区等等的掌部， 手指根部，手背皮肤等等)的模式不同于其下深层结构的模式，除了例 如作为指头印的指紋、其中表皮组织直接对应于深层结构、从而允许 对其进行外部观察的特例之外。此外，由于基细胞等等中的黑色素对 来自6层上皮结构的可见光的散射与吸收，难以对其下的深层结构进 行外部观察。这导致难以开发戒指型认证设备，在该认证设备中，在 用户佩带戒指时使用与戒指内面接触的皮肤的模式执行人员认证。
另一方面，象指紋等等的公知例子那样，表皮组织下面的深层结 构对于个体基本上是唯一的，并且随时时间推移表现出足够的稳定性。
注意，色素被注入深层结构而导致的刺紋，和怀孕导致的拉痕也由于 上皮细胞组织下面的深层结构的性质而具有相同的稳定性。因此，期 望将上皮细胞組织下面的模式，即上皮细胞组织的深层结构适当地用 于生物统计学认证。然而，上述模式不能直接观察，不能通过与物体 接触而留在物体上，因此尚未开发出使用深层结构模式的认证设备， 尽管深层结构的模式与指紋具有相同的生物统计学认证性能。
为解决上述问题，提出了本发明，因此本发明的一个目的是提供 一种生物统计学模式检测方法和生物统计学模式检测设备，用于获得 不能直接观察的上皮细胞组织下面的深层结构的凹凸结构(roughness stmcture)分布(上皮细胞组织下面的模式)，或上皮细胞组织下面的血 管模式。此外，本发明的一个目的是提供一种生物统计学认证方法和 生物统计学认证i殳备，其允许进行稳定的生物统计学认证，同时防止 例如伪造或等等的"欺骗"风险。

发明内容
本发明人进行了各种研究以实现上述目的。结果发现能够使用表 皮组织和皮肤深层组织之间的性质(光学性质，电气性质和温度差)的 差别来鉴别表皮组织和皮肤深层组织，并且清楚地检测其中因表皮的 屏蔽而难以进行视觉观察的皮肤深层組织的凹凸分布模式。因此，发 现能够检测用户整个身体的皮肤和皮下组织的任何期望部分，以及其 中表皮模式对应于真皮模式、例如指紋等等的特殊部分的模式，并且 如此检测的模式能够被应用于生物统计学认证(人员认证)。
根据如此获得的信息提出了本发明。也就是说，对于根据本发明 的活组织模式检测方法，使用皮肤深层组织和表皮组织之间的性质 (光学性质，电气性质和温度差)差异检测被表皮组织覆盖的皮肤深层 组织的凹凸分布模式，从而提取活组织的唯一模式。此外，根据本发 明的活组织模式检测设备包含用于检测被表皮组织覆盖的皮肤深层组 织的凹凸分布模式的装置。此外，对于根据本发明的生物统计学认证 方法，检测被表皮组织覆盖的皮肤深层组织的凹凸分布模式以便将其 与事先注册的模式相比较，从而执行生物统计学认证。此外，根据本 发明的生物统计学认证设备包含用于检测^皮表皮组织覆盖的皮肤深层 组织的凹凸分布模式的装置，并且将如此检测的模式与事先注册的模 式相比较，从而执行生物统计学认证。
本发明的提出基于以下基本构思不使用表皮模式，而是使用例 如真皮模式的皮肤深层组织的模式来执行认证。深层组织的凹凸分布
模式(模式)象指紋，掌紋，脚紋等等那样对于个体活組织是唯一的， 并且随时间推移变化很小，即表现出高稳定性。此外，较大部分的皮 肤的深层组织具有不同于表皮层的模式，除了例如具有能够从外部观 察的指紋的指尖等等的特殊部分之外。此外，深层组织的模式被表皮 组织覆盖，导致难以从外部进行视觉观察。此外，即使组织与任何物 体进行接触，也不会在该物体上留下印迹。因此，其它人员几乎不可 能伪造这样的模式。
此外，对于本发明，系统不检测没有细胞核的死组织，例如皮肤角化层的具体为指紋等等的结构，而是检测作为活组织的皮肤深层组 织，如上所述。如果深层组织从活的人体切除，皮肤深层组织不保持 其模式。例如，皮肤深层组织其中具有毛细血管，并且毛细血管内的 血流组成的模式对活组织是唯一的。此外，如果从活的人体切除组织， 则由于血管收缩，血液滞留，血液损失等等，上述^=莫式立即失去。这 影响了整个皮肤深层组织的模式。如此，对于本发明，集成了生物统 计学认证和活组织鉴别，从而将使用用户组织进行"欺骗"的风险降低 到意想不到的水平，并且实现真正的"生物统计学认证"。
利用简单细胞或其死细胞所组成的表皮组织与作为密集连结组 织的真皮组织之间的结构差异导致其散射性质和折射性质的差异这一 事实，能够光学检测上述皮肤深层组织，例如真皮层的凹凸分布模式， 并且这导致入射光和回光的极化或频率差异。
具体地，首先将偏振光投射到组织，并且通过其偏振面与上述偏 振光的偏振面正交的偏振滤镜检测反射光，从而检测上述凹凸分布模 式。在这种情况下，偏振光被投射在组织表面上，并且用其偏振面与 上述偏振光正交的偏振滤镜对反射光进行滤波，因此只检测因活组织 中的散射而导致的去极化光，例如反向散射光，因双折射而分割的光， 等等，从而提取出其性质导致光线散射的组织，例如表皮等等下面的 真皮层的模式。尤其是，进行这样的安排，使得例如近红外光等等、 具有容易通过表皮组织的性质并且容易在真皮组织中散射的长波长光 被用作上述偏振光，从而减少因活组织中偏振光的吸收而导致的不利 影响，并且有效检测由于表皮下面的皮下组织的期望光学性质(散射性 质，双折射性质等等)而导致的表皮下面的皮下组织的模式。
接着，进行这样的安排，使得照明光被投射到组织上，并且导致 一部分照明光和反射光之间的干涉，以便通过干涉图的形式检测反射 光的波长分量的改变，从而提取活组织的唯一模式。在这种情况下， 系统导致皮肤的反射或散射光与半反射镜等等分割的充当参考光的入
射光之间的干涉，从而通过拍频波形图(beat pattern)(干涉图 (interference pattern))的形式检测皮肤内部结构中的双折射或散射所导致的波长分量改变。这样的拍频波形图具有对于个体活组织唯一的 性质，从而允许利用拍频波形图进行认证。
此外，对于根据本发明的生物统计学认证方法和生物统计学认证 设备，进行这样的安排，使得利用表皮組织和皮肤深层组织之间的电 气性质差异对表皮組织所覆盖的皮下组织结构进行电气检测，并且将 如此检测的皮下组织结构与事先注册的模式相比较，从而允许进行生 物统计学认证。此外，进行这样的安排，使得利用表皮组织和皮肤深 层组织之间的温度差异对表皮组织所覆盖的皮下组织结构进行检测， 并且将如此检测的皮下组织结构与事先注册的模式相比较，从而允许 进行生物统计学认证。


图l是示出皮肤组织的示意图。
图2的示意图示出了用于利用光的反向散射所导致的极化来获得 真皮组织图像的检测设备(认证设备)的例子。
图3的示意图示出了用于从皮肤的期望深度得到散射光图像的检 测设备(认证设备)的例子。
图4的示意图描述了利用光学外差干涉测量(opticl heterodyne interferometry)的双4斤射测量4几构。
图5的示意图示出了一种检测设备(认证设备)的例子，该检测设 备利用由于从皮肤返回的光的干涉而获得的散射性质模式检测表皮下 面的组织模式。
图6的示意图示出了具有其中排列多个拍频(beat)检测设备的结
构的检测设备(认证设备)的例子。
图7的示意图示出了一种检测设备(认证设备)的例子，该检测设 备具有其中为照明单元提供活动反射镜以将光线投射到皮肤的结构。
图8的示意图示出了具有根据静脉血管模式确定要认证的部分的 功能的检测设备(认证设备)的例子。
图9的特性图示出了氧化血红蛋白和还原血红蛋白的吸收频镨。图10的特性图示出了活组织中血红蛋白和水的透射系数差异。
图ll的示意图示出了通过利用近红外光的微分干涉法执行模式
检测的检测设备(认证设备)的例子。
图12的示意图示出了皮肤表面电位检测设备的例子。 图13是示出皮肤表面电位检测设备的例子的另一个示意图。 图14的示意图示出了一种皮下组织模式检测设备，该皮下组织模 式检测设备具有其中二维排列多个皮肤表面电位检测设备的结构。 图15的波形图示出了当行走时观察的电位波形。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述本发明的生物统计学模式检测方法，生物 统计学模式检测i殳备，生物统计学认证方法和生物统计学^人证设备。
例如，由于印迹(指紋)容易留在另一个物体上并且能够被轻易地 观察到，利用指紋的生物统计学认证具有被其它人员伪造的风险。作 为 一个对策，需要执行用于确定所检测的指紋的获得是否没有经由未 经授权的手段的活组织鉴别。其原因在于，利用指紋的生物统计学认 证基本上是对没有细胞核的死组织，例如皮肤角化层的组织结构进行 光学或电气检测的测量。
利用上述指紋，虹膜等等的生物统计学认证的安全性能不仅取决 于检测精度，而且取决于上述活组织鉴别。例如，其它人员能够在利 用指紋进行生物统计学认证时破坏活组织鉴别，并且已经获得用于生 物统计学认证的組织。这允许其它人员轻易地进行"欺骗"，从而导致 系统安全性退化为零。此外，上述利用组织的"欺骗"导致对用户身体 和生命产生严重危险的新的额外风险，以及在常规信用卡的安全性被 破坏的情况下的财务风险。上述对用户身体和生命的严重危险此后被 称作"外科危险"。
生物统计学认证不仅需要提供在常规认证技术中已经提出的足 够限制的安全性能，而且需要提供对外科危险的足够安全性能(传统方 法中几乎未提出过)，以保证用户的安全。也就是说，生物统计学认证的安全性能包括两种安全性能。 一种 安全性能取决于用于识别要认证的组织是否与用户的组织匹配的"认 证"的精确。另 一种安全性能取决于用于确定进行认证的组织是否为 活组织，即确认组织不是从用户身体切除的死组织的，，活组织鉴别"的 精确。常规生物统计学认证技术只提供了前一种安全性能的精确和可 靠。在这种情况下，这里使用的"生物统计学认证"基本上是指没有" 活组织鉴别"的认证，因此并不是指真正的生物统计学认证。因此， 从实际的角度看，具有这样的问题的常规安全系统会导致额外的危险， 即外科危险。
对于没有使用任何特定技术和设备的最简单的欺骗方法，利用从 用户身体切除的例如手指，手臂，眼球等等的组织来进行欺骗。这种 破坏生物统计学认证安全性的最简单方法导致对用户生命和身体的新 的额外和严重的危险，而用户生命和身体是金钱所不能替代的，即使 是在财务损失较小的情况下。因此，利用指紋，眼球内的虹膜等等的
常规生物统计学认证方法保留为用于其它主认证手段的附属手段，或 保留为有限形式的用于非重要事务等等的附属手段。这导致难以广泛
使用常规生物统计学i人证。
另一方面，能够相对轻易地伪造指妓等等。作为应对指紋伪造的 对策，测量手指和电极之间的静电容量或静电感应以检测皮肤表面和 电极之间的距离，从而检测指紋的模式，其中利用这一事实由于来 自活组织所分泌的汗液等等、包含盐分的水份(水)，皮肤表面充当导 电材料。这是一种具有"活组织鉴别"的生物统计学认证的例子。原因 在于，如果没有作为来自活组织所分泌的汗液等等、包含盐分的电解 液的水份，则不可能进行上述测量。
然而，虽然上述检测方法需要在要认证的物体表面上充当电解液 的水份，然而上述物体不必是活的。也就是说，对于上述检测方法， 不执行"活组织鉴别"以确认例如所要认证的物体尚未从用户身体切 除。因此，对于上述检测方法，难以拒绝未经授权的手段，例如伪造 由具有水保持力的凝胶材料组成的指紋，或已经从用户身体切除并且经过生理盐溶液的喷射或浸透的手指。
此外，对于利用DNA等等的生物统计学认证，虽然难以伪造 DNA，然而基本上不可能区别要认证的DNA样本是否属于用户活体， 还是由通过用PCR (聚合链反应)复制从用户死体或头发获得的 DNA而产生的DNA块所组成。因此，利用DNA的生物统计学认证不 包含"活组织鉴别"。因此，利用DNA的生物统计学认证需要某种对 策，例如一种新型分立传感器，用于通过适当方法，例如使用红外线 等等检测手指中的血流，以及"生物统计学认证"，鉴别样本是否属于 用户活体。
在这种情况下，通过2个手段执行"生物统计学认证"。 一个是" 认证"，另一个是"活组织鉴别"。也就是说，常规"生物统计学认证" 不仅取决于实际充当"前门"的"认证"，而且取决于实际充当"后门"的 "活组织鉴别"，其中使用不同的物理原理在分立的检测装置中执行" 活组织鉴别"。因此，常规"生物统计学认证"的问题在于，如果其它 人员破坏充当后门的"活組织鉴别"的安全性，则生物统计学认证奪全 的安全性被破坏，从而导致"欺骗"的风险，并且导致外科危险的风险。 对于"活組织鉴别"，系统鉴别要认证的组织是活的还是死的。然而， 活组织具有极大的多样性，因此必须以足够宽的阁值范围对单个组织 样本执行"活组织鉴别"，这可由关于生命是什么的标准理论(standing theory )(中心法则(central dogma ))得知。这导致常规"生物统计学认 证"面对"欺骗"的安全性不佳的根本问题。也就是说，对于具有由"认 证"手段和"活組织鉴别"手段组成的分立手段的常规"生物统计学认 证"，其它人员能够轻易找到和分析用于鉴别组织死活的鉴别机制。 因此，需要一种集成"认证"手段和"活组织鉴别"手段的"真正"生物统 计学认证，即没有上述，，后门"的生物统计学认证。
对于本发明，根据上皮深结构组织，例如真皮层的凹凸分布模式， 而不是表皮组织的例如上述指紋的模式，执行生物统计学认证。
图l的示意图示出了被粗略分类为表皮l和真皮2的皮肤组织。 表皮l是由角化层ll，透明层12,颗粒层13,棘细胞层14，基层15和基底膜16组成的角质化层叠扁平上皮细胞。注意，由颗粒层13，棘细胞 层14 ，基层15组成的层^皮称作"马尔皮基氏层(Malpighian layer)"。
角化层ll具有由双分子层膜组成的层状(lamellar)液晶结构，双分 子层膜由角质层细胞间油脂组成。透明层12具有胆固醇型(cholesteric) 液晶结构，并且颗粒层13由细胞组成，所述细胞的细胞质包含被称作" 透明角质颗粒"、其光学性质导致光线的反射和散射的基本结构(类似 珠子)。另一方面，基层15具有黑色素颗粒。如上所述，皮肤组织具有 多层结构，该多层结构具有每个层所导致的各种光学散射/吸收性质， 从而导致防止活组织暴露于紫外线等等的优点。尤其是，表皮l具有一 种因薄膜组成的多层结构而导致的针对紫外线的分光(dichroic)性质， 所述薄膜的每个均具有不同的折射系数。然而，表皮l是在可见光范围 内具有相对较高散射性质的半透明组织，除了因黑色素造成的光线吸 收之外。注意，在比红可见光或近红外光更长的波长范围内，表皮l 具有高透明度。因此，表皮1下面的真皮2内的毛细血管的血流所反射 的光线被散射。散射的光线被观察为肤色或皮肤颜色。注意，皮肤颜 色基本上取决于黑色素和真皮2中毛细血管的血流的分布。表皮l中不 存在例如血液或淋巴液的电解液流体的流动，因此表皮l基本上充当如 角化层ll所示例的电介质。
另一方面，真皮2与表皮1相比较具有基本上不同的结构。不同 于由没有毛细血管的简单细胞组成的表皮l ，真皮2基本上包括由胶原 蛋白或弹性蛋白组成的密集纤维连结组织，和毛细血管模式。
真皮2被分类为乳头层和网状层。真皮乳头层通过充当表皮組织 的最下层的基底膜与表皮组织接触，由连结组织和毛细血管模式组成， 并且具有感觉神经的末端。网状层由具有阵列结构的胶原蛋白，用于 彼此连接胶原蛋白结构的弹性蛋白，和填充其间的空间的填充物组成。 真皮2包含因大量毛细血管和淋巴液等等的流动而导致的大量电解液 流体，从而导致与表皮l相比较非常高的导电性。 (s表示填充电极之间的间隙的介质的介电常数，S 表示电极的面积，d表示电极之间的距离)
根据上述表达式能够明白，脚和地之间的接触面积越大，即电极 (S)的面积越大，则静电电容也越大。
第二个机制是电极本身起到电荷传感器的作用。也就是说，检测 设备的金属壳中存储的通过电介质薄膜面对组织的电极以波形的形式 检测由于人体电荷而在电介质薄膜上感应的电位变化。
假定根据如上所述的2个机制形成人体上检测的波形，即假定基 本上根据电荷而不是电位来形成波形。也就是说，假定发生通过以下 表达式表示的现象。注意，通过借助利用等价电路方法的模拟来还原 观察的波形，证实了该假设
Q (电荷)=C (静电电容) V (电极的电压)
虽然上述电荷变化在整个人体上通常表现出相同的波形，然而该 波形表现出对应于皮肤组织的精细结构，尤其是对应于表皮和真皮层 之间的关系的不同幅度。由于电荷变化而导致的波形在整个人体上同 步改变。因此，对于本方案，对通过以二维矩阵的形式排列的每个精 细检测电极所检测的波形的幅度进行比较，从而针对每个电极测量电 极和真皮层之间的距离，并且获得表皮下面的结构。
如上所述，对于本方案，在没有例如用于施加电荷等等的电极的 主动电荷产生装置的情况下，通过每个精细电极121检测由于行走或其 它运动而出现的电荷变化，其中利用了以下事实，即在人体上，由于在行走等等时脚离开地和接触地的运动在脚和地之间所产生的相互作 用，电荷发生变化。接着，由于用户运动在整个人体上导致的同步电 荷变化而出现的波形之间的幅度差异，被转换成皮肤表面和表皮下面 的組织之间的距离，从而检测表皮下面的深层结构，例如检测电极下 面的真皮层等等。
通常，假定常规静电电容方法已经应用于接地的固定认证设备。 因此，在用户佩带使用这种常规方法的可佩带认证设备以执行用户认 证时，在用户在冬天的低湿度环境中行走在地毯上的情况下，检测电 极和接地部分均会大大地充电，从而导致难以精确检测。其原因在于， 对于可佩带认证设备，接地部分位于人体上。
为了解决上述问题，已经提出了一种方法等等，其中除了检测电 极之外还提供例如电极，转换器等等的附加发送装置与人体接触，通 过发送装置主动提供预定超声波或高频信号以在人体上传播，通过皮 肤上的精细电极检测人体上信号的传播，并且确定每个精细电极的面 是否与皮肤接触，从而获得用户的指紋模式。然而，这种方法导致结 构复杂，并且导致要认证的组织被限于例如指紋， 一部分手掌皮肤等 等的特殊部分。例如，考虑利用包含内置认证设备的指环下面的皮肤 执行认证的认证方法。在这种情况下，例如皱紋等等的部分处的表皮 层的模式往往被形成为不同于真皮层的模式，并且在某些情况下与其 正交。也就是说，对于这种方法，检测到具有不良稳定性的表皮模式， 从而导致认证不精确的问题。
另一方面，对于根据本发明的方案，不是检测表皮模式，而是通 过测量如上所述的静电电容来检测表皮下面的组织的结构(例如真皮 层的凹凸模式)，从而解决所有上述问题。
也就是说，对于本发明，通过检测表皮下面的组织的结构来执行 生物统计学认证，因此，集成了"生物统计学i人证"和"活组织鉴别"。 因此，即使通过浸透在生理盐溶液中使得组织为活的，系统也能够通 过检测血流的不存在来鉴别和拒绝从用户身体切除的组织。此外，要 认证的组织需要表现出正常的肺循环，正常的心搏，正常的血流，和血液中正常的血红蛋白比。因此，如果其它人员用外科方法切除用户 手臂以进行"欺骗"，则需要将手臂的血管连接到心肺机，并且精确还 原心跳波。因此，在移动心肺机不可用的当前情况下，难以进行"欺 骗"。即使将来移动心肺机变得可用，这种"欺骗"仍然需要先进外科
技术和外科设备以用于执行从身体切除手臂；将手臂血管连接到心 肺机；精细血管和神经处理；预防因手臂切除导致的生机反应在组织 中产生的变化；血流恢复之后组织的稳定性；等等，这是非常不实际 的。另一方面，与从用户身体切除的组织相比，伪造具有完全相同的 精细毛细血管三维结构(导致相同的光线散射)会更加困难。
此外，本发明可以应用于可佩带结构。例如，可以进行这样的安 排，其中可佩带信息设备或移动信息设备包含用于检测表皮下面的组 织，血管等等的模式的检测装置，其中在用户持有或佩带信息设备时， 在检测装置的与用户皮肤接触的表面上，难以在自然光下进行视觉观 察，在用户持有或佩带信息设备时，在用户身体和信息设备之间的接 触面上检测表皮下面的皮肤组织模式，将检测的模式与信息设备或通 过网络连接到信息设备的服务器计算机中已经注册的模式相比较，从 而允许系统根据检测结果许可或限制从信息设备或网络系统提供的至 少一部分服务，即允许所谓的"访问控制"。
考虑将本发明应用于例如手表型认证设备等等的可佩带认证设 备的情况。此外，在这种情况下，需要在用户安装时严格固定认证设 备的位置和方向。此外，认证设备需要没有松动地与用户身体紧密配 合，以便即使在用户活动的情况下也不偏离佩带位置。具体地，系统 需要确定要认证的皮肤的部分。另一方面，可以进行这样的安排，其 中针对包含目标区域的宽皮肤区域注册干涉图。然而，这种方案需要 用于在上述宽区域中搜索匹配模式的模式匹配处理，从而导致较大的 处理负载。就功耗等等而言，这种较大的负载对于移动认证设备是不 期望的。
例如，考虑利用例如指紋等等的皮肤模式进行生物统计学认证的 特例。在这种情况下，能够轻易检测旋涡形模式，马蹄铁形模式等等的中心，此外，具有这种结构的手指的表面的区域较窄，从而利于搜 索要认证的位置。然而，除了有限的特殊部分之外，其它普通部分与 指尖相比具有相对较大的面积，并且具有不同于指紋的旋涡形模式、 没有利于搜索要认证的位置的几何结构的精细皮肤模式，从而导致非 常难以搜索要认证的区域。
为了解决上述问题，可以进行这样的安排，其中如上所述事先针 对宽区域注册皮肤模式，并且系统确定在认证时检测的模式是否被包 含在上述登记模式中。然而这种方案导致针对非常大的面积的注册(很 麻烦)，并且导致认证时的处理负载过多，认证设备的处理时间过长的 问题。对于理想的方案，最好针对整个身体注册皮肤模式。然而如上 所述，这种方案实际上是不期望的。此外，在这种情况下，难以确定 "宽区域"。在实际情况中，认证设备会因人体的柔韧性，或每次认证 时认证设备所佩带到的位置的差异而偏离认证时的区域。
为了解决上述问题，包含皮下血管的分叉结构的皮肤最好被用作 要认证的皮肤。利用分叉结构能够轻易地获得上述主轴的方向。例如， 可以进行这样的安排，其中在用户注册时事先确定和存储有关分叉结 构的位置关系，从而允许在用户认证时以简单方式根据血管分叉结构 的位置调节要认证的皮肤的部分。
[利用温度差的方法l
下面描述利用温度差的组织模式检测和认证。皮肤结构包括没有 血管并且对身体温度被动的表皮组织，和具有血管并且通过血流主动 影响温度的真皮组织。这导致真皮组织的温度相对高于表皮组织的温 度，除了外部供热，例如直接照射日光到身体表面的特殊情况之外。
例如，根据本实施例的检测设备具有这样的结构，其中二维排列 用于检测温度，例如热敏电阻辐射热测量计、热电元件等等的精细设 备，而不是上述精细电极，并且在每个点处测量温度。在这种情况下， 检测对应于每个精细设备下面的表皮层等等的厚度的精细设备之间的 温度差。根据本实施例的检测设备利用上述机制检测表皮下面的真皮层的凹凸结构。尤其是，具有对应于从人体发射的红外线的敏感范围 的热电元件最好被用作检测温度的精细设备，从而允许在防止例如日
光等等的外部热源导致的不利影响的同时进行检测。
此外，可以进行这样的安排，其中以矩阵形式布置作为温度检测 装置的红外光检测装置，并且使如此形成的检测面接近皮肤的表面， 从而检测表皮组织下面的真皮层模式，其中利用了活组织由于身体温
度而发射唯一波长(例如IO jim左右的波长)的红外线的特性。对于本方 案，在形成矩阵形状的红外检测装置的红外检测传感器单元之间检测 对应于表皮厚度或传感器单元和充当红外源的真皮之间的距离的红外 量值差。根据本方案的检测设备根据红外量值分布检测皮下组织的结 构，例如真皮层的凹凸模式。
此外，可以进行这样的安排，其中利用包含皮下血管的部分与其 它部分相比表现出相对较高的温度的特性检测血管的位置，从而允许 进行生物统计学认证。此外，可以进行这样的安排，其中根据毛细血 管的检测图像确定要认证的部分的位置或方向。此外，也可以根据毛 细血管的检测图像执行活组织鉴别。
工业实用性
根据前面的描述能够清楚地理解，本发明允许不仅利用例如指尖 等等的特殊部分，而且利用用户皮肤的任何期望部分进行普遍的生物 统计学认证。此外，不同于指紋，这种要认证的部分不能从外部观察， 因此，其它人员难以识别被用于认证的用户身体部分。于是，本发明 具有隐私安全性高，防伪造安全性高的优点。
此外，本发明提供一种利用具有活动血流或活动身体流体循环的 部分，例如真皮组织的认证方法。这种部分的性质表现出对血流或身 体流体循环的变化的高灵敏度，从而提供生物统计学认证手段和活组 织鉴别的必要和完整的集成。于是，本发明在抑制外科危险的风险， 即改进用户安全的同时提供了生物统计学认证。
此外，本发明可以应用于可佩带检测设备，和具有与人体皮肤接 触的检测部分的可佩带认证设备，从而允许利用用户的日常动作，无需任何特殊用户操作的生物统计学认证。此外，即使在出现检测差错
或认证差错的情况下，也可以无需任何特定用户操作地执行重试处理，
因此并不麻烦。
权利要求
1. 一种用于实现生物统计学认证的血管认证设备，包括照明光学系统，包括用于产生光的光源，和用于投射所产生的光的光学透镜；反射镜，用于将从光学透镜投射的光沿倾斜方向反射到身体的一部分上；成像光学系统，包括成像透镜组，用于接收从所述身体的一部分中的真皮层散射回的光，和成像器件，用于使用从成像透镜组接收的散射回的光形成真皮层中的血管图像；和图像比较单元，用于比较成像器件形成的血管图像和预先存储的参考血管图像。
2.如权利要求l所述的血管认证设备，其中由光源产生的光是近 红外光。
3.如权利要求l所述的血管认证设备，其中成像光学系统还包括 设置在身体的 一部分和成像透镜组之间的具有孔径的遮光板，用学系统,
4.如权利要求l所述的血管认证设备，其中成像器件基于血管的 主轴和分叉结构形成血管图像。
5.如权利要求l所述的血管认证设备，其中所述身体的一部分是手指。
6.如权利要求l所述的血管认证设备，其中以浅角度将反射镜反 射的光投射到身体的一部分上。
7. 如权利要求l所述的血管认证设备，其中所述反射镜是角度可 调的移动反射镜。
8. 如权利要求7所述的血管认证设备，还包括检测装置，用于搜索要基于其血管图像进行认证的身体的目标部
9. 如权利要求8所述的血管认证设备，其中所述检测装置还包括: 血管数据存储单元，用于存储皮下血管的图像； 血管位置比较单元，用于比较由成像器件形成的血管图像和预先存储的血管数据；和反射镜控制单元，用于基于来自所述血管位置比较单元的比较结 果，控制所述移动反射镜的角度。
10. 如权利要求l所述的血管认证设备，还包括 存储器，用于存储参考血管图像。
全文摘要
本发明允许进行没有伪造等等的风险的可靠生物统计学认证。本发明允许进行活组织鉴别和生物统计学认证。检测被表皮组织覆盖的皮肤深层组织的凹凸分布模式，以提取活组织的唯一模式。根据检测的模式执行生物统计学认证。利用表皮组织和皮肤深层组织间的光学性质差别来光学检测所述凹凸分布模式。在这种情况下，例如近红外光的长波长光被用作投射到皮肤组织的照明光。皮下血管的分叉部分被用作要检测的部分。根据分叉结构的结构确定要检测的部分，在这种情况下，可利用皮下血管进行活组织鉴别。
文档编号G01N21/17GK101520844SQ20091013294
公开日2009年9月2日 申请日期2003年5月7日 优先权日2002年5月9日
发明者泷口清昭 申请人:索尼株式会社